酒精冷卻器-課程設計說明書及論大學生寫作能力

PAGE5-課程設計酒精冷卻器課程設計說明書班別：精化071姓名：指導教師：評分：設計日期：前言本書是根據(jù)化工工藝類專業(yè)對學習化工設備的要求，按照“化工原理課程設計——列管式冷卻器”的需要而編寫的?；ぴ碚n程設計是綜合應用本課程和前修課程所學知識，完成以某項單元操作為主的一次設計實踐，是培養(yǎng)學生深入掌握和靈活運用所學知識、全面分析問題和獨立思考的能力。在本書編寫過程中，根據(jù)化工原理課程設計要求，同時注意理論聯(lián)系實際，結合輕化工程專業(yè)的特點，從多方面、多角度十分清楚地說明列管式冷卻器的主要零部件示意圖，盡力做到圖文并茂，讓讀者一目了然，明白清楚。從工程角度、經濟觀點考慮問題，選擇經濟先進的設備，著重典型分析，以操作原理和選型為主，結構細節(jié)為次。至于計算公式則盡量避免繁瑣、艱深的數(shù)學推導，力求深入淺出，既簡明又實用。本書以設計方案論述，工藝計算和主要尺寸的計算或選擇為重點。本人表示衷心的感謝此次課程設計中給予本人悉心指導的張木全和云智勉兩位老師！由于編寫時間倉促，編者水平有限，書中缺點、不足在所難免，歡迎讀者批評和指正。目錄第一部分：課程設計任務4一、設計任務與工藝條件4二、設計項目4三、繪圖和說明4第二部分：概述4一、換熱器4二、列管換熱器的結構組成4第三部分：設計方案的確定7一、列管式換熱器型式的選擇7二、換熱器的安裝方法8三、流體的流速的選擇8四、流體流動方向的選擇9五、流體流動通道的選擇9六、流體進出口溫度的確定10七、加熱劑及冷卻劑的選擇10八、確定設計方案的原則10第四部分：工藝設計計算11一、定性溫度及其物性11二、計算熱負荷Q及平均溫度差11三、假定傳熱系數(shù)12四、計算傳熱面積12五、選取管徑、管長、管數(shù)12六、驗算管程流速12七、計算管程內流體流通面積13八、初定換熱器規(guī)格13九、驗算殼程內流體流速13十、計算初定設備內流體給熱系數(shù)13十一、選取管程及殼程污垢熱阻14十二、傳熱面各人、檢查安全系數(shù)14第五部分：結構計算和設計15一、管子在管板上的固定及排列方法15二隔板與分程方法16三、管板厚度的計算18四、殼體厚度的計算19五、折流擋板的作用和固定方法19六、管箱及封頭21七、接管22第六部分：換熱器附件的選擇23一、法蘭連接的選擇23二、容器法蘭及其墊片23三、接管法蘭及其墊片24二、支座的選擇25第七部分：列管式換熱器流體阻力的計算27第八部分：換熱器的材料和主要參數(shù)28換熱器材料的選用28列管式換熱器的主要參數(shù)28第八部分：設計評述29一、計的優(yōu)點及存在的問題29二、設計過程的體會29第一部分課程設計任務書一、《化工原理》課程設計工藝條件題目：設計一臺68t/d的酒精冷卻器1)生產能力（3091）Kg/h；2)酒精由（78.8）冷卻到（32）；3)酒精溶解度（92）質量%；4)冷卻水出口溫度（28）；5)冷卻水進口溫度（20）。二、設計項目1)確定冷卻器的類型、結構、型式；2)計算冷卻水的耗量；3)計算冷卻器的傳熱面積，確定管子的規(guī)格、管數(shù)、程數(shù)及管子的排列方式和固定方法等；4)冷卻器基本結構的主要尺寸計算和選擇；5)校核液體流經冷卻器的阻力。三、繪圖和說明1)繪制冷卻器總裝圖一張2)編寫設計說明書一份。第二部分概述一、換熱器的概述換熱器是進行熱量傳遞的通用工藝設備，它在煉油，輕化工及其它一般化學工業(yè)區(qū)中廣泛應用著，例如冷卻、冷凝、加熱，蒸發(fā)和廢熱回收等。隨著化學工業(yè)的迅速發(fā)展，新型結構的換熱器不斷出現(xiàn)以滿足名工業(yè)部門的需要。在本書中主要講述的換熱器是酒精冷卻器,其它類型在此不作論述。在本次課程設計中，酒精反采用的換熱器為列管式換熱器，它是目前生產上應用最廣泛的一種傳熱設備，由于不斷改進，其結構也較完善。本次課程設計中，通過換熱器，酒精的溫度由78.8℃冷卻到32從流程圖中可以看出原料進入精餾塔，產品酒精從出口又進入冷凝器，進入冷器之后，出來再一次進入到冷卻器（列管式換熱器）之中，同時由泵從貯水槽送入冷卻水，在換熱器之中進行換熱，使酒精的溫度降低下來，同時冷卻水的溫度也逐漸升高，最后冷卻器的酒精從出口流出的是成品酒精。酒精產品冷卻流程圖如上：二、列管換熱器的結構組成及工作原理列管式換熱器主要由管束、管板折流板、殼體和封頭（或稱殼蓋）等部分組成。管束由許多平列的管子組成并緊湊地固定在一起，而管板和外殼連接起來，在管外安裝的許多折流板是為了增加流體在管外空間的流速，并使流體能多次錯流過管速，以改善傳熱情況，而折流板的安裝固定則通過拉桿和定管距來實現(xiàn)，在換熱器的外殼和封頭裝有流體的出入口，封頭與管板之間構成流體的分配室（亦稱管箱）。有時在殼體和封頭還安裝設有檢查孔，此外，還有封頭與殼體的連接附件法蘭，承托設備重量并固定的位置及支座等。列管式換熱器在進行交換時，一種流體由管程處進入換熱器內，另一種流體從殼程接管處進入管束和筒體之間的空隙內流動，依靠兩種流體的溫度差，通過管壁進行換熱，管束的表面積就是傳熱面積。第三部分：設計方案的論述一、列管式換熱器型式的選擇列管式換熱器種類很多，目前廣泛使用的按其溫度補償結構來分，主要有以下幾種：固定管板式換熱器這種換熱器（下圖A）是列管式換熱器中構造最簡單，使用較普通的一種。它是借脹接、焊接法或其它連接方法，將管束兩端固定在殼體兩端的固定管板式上構成的。由于管板與外殼固定在一起的，所以稱之為固定管板式列管換熱器。這類換熱器的結構比較簡單、緊湊、重量輕造價便宜在相同的殼程情況下，可較其他型式的列管式換熱多排一些傳熱管子，但管外不能機械清洗。通常在管外裝置一系列垂直于管束的擋板，同時管子和管板與外殼的連接都是剛性的，而管內管外是兩種不同溫度的流體，因此，當管壁與殼壁溫差較大時，由于兩者的熱膨脹不同，產生了很大的溫差應力，以至管子扭彎或使管子從管板上松脫，甚至毀壞整個換熱器。為了克服溫差應力必須有溫差補償裝置，一般在管壁與殼壁溫差大于50時，為了安全起見，換熱器應有溫差補償裝置，如下圖B為具有溫差補償圈（或稱膨脹節(jié)）固定管板換熱器。依靠膨脹節(jié)的彈性變形可以減少溫差應力，但這種裝置只能用在殼壁與管壁溫差低于60~70和過程流體壓強不高的情況下一般殼程壓強超過0.6MPa時，由于補償圈過厚，難以伸縮，失去溫差補償圈的作用。U形管式換熱器它的特點是每根管子都彎成U形，管子兩端都固定在同一塊管板上，因此每根管子都可以自由伸縮，而且與外殼和其他管子無關。這各換熱器的結構也比較簡單，質量輕；但彎管工作量大，且管子都要有一定的彎曲半徑，管板利用率較低，在同樣何種下所能提供的傳熱面積較?。煌瑫r管內不定期不容易清洗。因此，只適用于高溫高壓下的清潔流體。浮頭式換熱器見下圖C。兩端管板中有一管板不與外殼固定連接，這端稱為浮頭。當管子受熱（或受冷）時，管束連同浮頭可以自由伸縮，而與外殼的膨脹無關。這種換熱器不但可以補償熱膨脹，而且由于固定端的管板是以法蘭與殼體相連接的，因此管束可以從殼體中抽出，便于清洗和檢修，故浮頭式換熱器應用也很普遍，但其結構較復雜，金屬耗量較多，造價較高。總的來說，列管式換熱器且有結構堅固、材料范圍廣、處理能力大、適應性強、操作彈性大等優(yōu)點，在高溫商壓下尤其適用。盡管在傳熱效率、設備的緊湊性以及單位傳熱面積的金屬耗量等方面不如一些新型的板式換熱器，但在目前輕工生產中仍然占有極其重要的地位。除此之外還有填料函式換熱器等。因為本書所設計的酒精冷卻器是以固定管板式換熱器為主，所以其他的換熱器在此不再綴述。對于列管式換熱器，一般要根據(jù)換熱流體的腐蝕性及其它特性來選擇結構與材料，根據(jù)材料工加工性能，流體的壓力和溫度，換熱器管程與過程的溫差，換熱器的熱負荷，檢修清洗的要求等因素決定采用哪一類型的列管式換熱器。本設計工作壓力小于0.6MPa，管程與殼程的溫差小于50，所以選擇固定管板式換熱器。二、換熱器的安裝方式1、立式立式的安裝方法有其自身的優(yōu)缺點，其優(yōu)點是占地面積小，不用支承板，結構簡單，造價便宜，清洗方便，但重心不穩(wěn)。2、臥式臥式的安裝方式也有其優(yōu)缺點，其優(yōu)點是重心穩(wěn)，檢修方便，缺點就是占地面積大，需支承板。本設計一臺68的酒精冷卻器，經初步算得（立式為4~6，臥式為6~10），綜合立式，臥式的優(yōu)缺點，本人認為臥式安裝方式最適合本設計的要求。三、體流速的選擇提高流體在換熱器中的流速，可增大對流傳熱系數(shù)，減少污垢在管壁上沉積的可能性，使傳熱系數(shù)K值提高，從而減小換熱器的傳熱面積。但是，流速的增加雙會使流體阻力大，動力消耗增多。所以，適宜的流速要通過經濟核算才能確定。在選擇流速時，還需要考慮結構上的要求，例如選擇高的流速會使管子的數(shù)目減少，對于一定的傳熱面積，就不得不采用較多的管子式增加程數(shù)，管子太長不易于清洗程數(shù)太多又會使平均溫差下降，影響設計。因此需選擇合適的流速，使到對傳熱有決定性影響的值增大，從而提高K值。本設計根據(jù)經驗值，換熱器管內冷卻水流速取四、流體流動方向的選擇在穩(wěn)定的熱交換中，間壁兩側流體的流向對傳熱的影響很大，直接關系到平均溫度差的大小、流體的用量和傳熱速率。下面就并流和逆流兩種流向進行比較。1、液體的流向對平均溫度差的影響在間壁換熱器中，兩側流體皆恒溫或一側流體恒溫，一側液體變溫，并流或逆流對平均溫度差無影響，此時流體的流向選擇，主要考慮換熱器的結構及操作上是否方便等。當間壁兩側流體均為變溫時，且兩種流體的進、出口溫度一定，因逆流時的，因此，在換熱器的傳熱量Q及傳熱系數(shù)K值相同的條件下，采用逆流操作可以節(jié)省傳熱面積。2、流體流動方向對間壁兩側流體皆恒溫，或一側恒溫，側變溫的傳熱過程，并、逆流時載熱體的耗用量均相等。對兩側流體都變溫的傳熱過程，流體的流動方向影響流體的最終溫度。如（圖1）所示，熱流體由降至，冷流體進口溫度為，若為并流操作，則冷流體的出口溫度而以為極限溫度；若為逆流操作，則（的極限溫度為），由熱量衡算式知，當忽略時，冷液體的耗用量為：當熱負荷一定，冷流體的初溫已定時，的大小取決于冷流體的終溫。因為，所以，采用逆流操作時，冷流體的耗用量就比采用并流操作時為小。同理可知加熱時，采用逆流操作，加熱劑的耗用量比并流操作時要?。换蚣訜釀┖挠昧恳欢〞r，可減少傳熱面積。且逆流操作還有冷、熱流體間的溫度差較均勻的優(yōu)點。綜合上述以及被冷卻酒精的性質可見，本設計采用逆流操作優(yōu)于并流操作。五、流體流動通道的選擇在列管換熱器中，安排哪種流體走管程或殼程，可根據(jù)下列各點進行選擇。1）不潔凈和易結垢的液體宜走管程，以便清洗管子。2）腐蝕性流體宜走管程，以免殼體和管子同時受腐蝕。3）壓強高的流體宜走管程，以免殼體受壓。4）需要提高流速以增大其對流傳熱系數(shù)的流體宜走管程，因管程流通面積常小于殼程，且可采用多管程以增大流速。5）溫度很高的加熱劑或溫度很低的冷卻劑宜走管程，可減少熱量或冷量向周圍環(huán)境的散失。6）飽和水蒸汽宜走殼程，以便于及時排除冷凝水。且蒸汽冷凝的傳熱系數(shù)很大，將其能入管間，使管壁與殼的溫度都接近蒸汽的溫度，從而可減少管與殼之間的相對伸長。7）被冷卻的流體宜走殼程，以便于散熱。8）粘度大的液體或流量較小的流體宜走殼程，因流體在有折流擋板的殼程流動時，由于流速和流向的不斷改變，在低Re（Re>100）下即可達到湍流，以提高對流傳熱系數(shù)。由于本設計用固定管板式換熱器，其殼程不便機械清洗，它要求所流通的流體比較清潔且不易結垢，而管程相對殼程來說易清洗，所以可以選較于殼程流體污濁易結垢的流體，本端莊是用水來冷卻酒精，水比酒精容易結垢，而酒精比水干凈，所以選擇冷卻水走管程，酒精走殼程，冷卻水走管程還便于控制其流速以達到設計要求。六、流體進出口溫度的確定換熱器中冷熱流體的溫度通常都由工藝條件確定，但在某些情況下則需在設計時加以確定。例如用冷卻水冷卻某熱流體，冷卻水的進口溫度可根據(jù)當?shù)貧鉁貤l件作出估計，而冷卻水的出口溫度應由設計者確定。為節(jié)省水量，可使冷卻水的出口溫度高些，但傳熱面積就需要加大；為了減小傳熱面積，則要增加水量，兩者是相互矛盾的，應進行經濟核算，確定適宜的出口水溫。一般來說，可采用冷卻水的進口溫度為20，所以根據(jù)經驗，出口溫度為28，此溫度經后面計算證實為合理。七、加熱劑、冷卻劑的選擇可以用作加熱劑和冷卻劑的物料很多，列管式換熱器常用的加熱劑有飽和水蒸汽；常用的冷卻劑有水，空氣。在這里需要用到冷卻劑，水和空氣都是常用的冷卻劑，它們都可以直接取自大自然，不必特別加工，水的比熱比空氣的高，且容易取得，所以選擇水作為冷卻劑。八、確定設計方案的原則1）滿足經濟上的要求；2）換熱效率要高；3）流體阻力損失要小；4）保證生產安全；5）制作簡單。第四部分工藝設計計算本工藝設計計算需計算的內容是講算定性溫度、熱負荷Q及平均溫度差、假定傳熱系數(shù)、計算傳熱面積、實際傳熱面積、選取管徑、管長、管數(shù)、驗算管程流體流速及確定管程數(shù)、計算殼程內流體流通面積、驗算殼體內流體流速、計算初定設備內流體給熱系數(shù)、傳熱面積、檢查安全系數(shù)。一、定性溫度及其物性已知：酒精的入口溫度T1=78.8，出口溫度T2=32℃則定性溫度Tm=50.8，水的進口溫度=20，假設水的出口溫度=28，則定性溫度由酒精和水的定性溫度查《化工原理》P318與310（以下簡稱《化原》）物性物性組分粘度μ（cp）導熱系數(shù)λ（W/m．℃）密度ρ(kg/m3)比熱Cp（kJ/kg℃）乙醇0.7880.178768.32.867水0.9140.607997.24.179二、計算熱負荷Q及平均溫度差從題目中知道:每日總生產量為68t，每日以22個小時計算因此單位小時酒精的質量流量kg/h因為Q＇=Q熱=m熱c熱（T1－T2）=30912.867103（78.8－32）=115205J/s（化原P162）假設熱損失為4%，則：因為Q熱=Q冷+Q損（化原P162）所以Q冷=96%Q熱=G水Cp(t2－t1)即△tm=Δtm逆（《化原》P165）已知：熱流體78.8 32冷流體28 20Δt50.812Δt大=50.8Δt小=12因（《化原》P166）根據(jù)P和R值，查P化原5-15（b）圖得：Δt=0.86,△tm=0.85×26.9=23.13三、假定傳熱系數(shù)K＇根據(jù)經驗值K＇=310四、計算傳熱面積A＇（《化原》P161）考慮到一定的安全系數(shù)（約為15~25%），因此實際傳熱面積A。為：A。=1.25×13.26=16.58五、選取管徑、管長、管數(shù)換熱器的管子構成換熱器的傳熱面。管子的大小尺寸和形狀對傳熱有很大影響。一向列管式換熱器，最常用的鋼管直徑為19、22、25、32、38和57毫米。我國列管式換熱器標準中常用的無縫鋼管規(guī)格（外壁壁厚）有：192；252.5;382.5;572.5mm在這里我們選規(guī)格的管子因為A。=nπd。L取管長L=3m管徑為φ25×2.5六、驗算管程流速(水的流速范圍在0.5~0.8m/s) （《指導書》P10）因為此單管程流速偏小,所以應采用多管程管程數(shù)(u的范圍為0.5~0.8m/s),取u=0.6m/s所以程,每程管數(shù)總管數(shù)實際管程流速七、計算殼程內流體流通面積（《指導書》P20）八、初選換熱器規(guī)格取管長L=3m管徑為φ25×九、驗證殼程流體流速十、計算初定設備內流體傳熱系數(shù)（《化原》P155）其中n的值在加熱流體中取0.4，而在冷卻流體中為0.3，所以本題取0.4：流體被冷卻，所以（《化原》P156）因為管子采用正三角形排列：（《化原》P187）（《化原》P154）（《化原》P154）十一、選取管程及殼程的污垢熱阻管程根據(jù)設計要求取殼程（經驗值）因此：傳熱系數(shù)（《化原》P171）十二、傳熱面積、檢查安全系數(shù)（《化原》P161）（《化原》P174）所設計的換熱熱其傳熱面積安全系數(shù)=安全系數(shù)在15%~25%范圍內,所以所設計的換熱器符合要求。第五部分結構計算和設計一、管子在管板上的固定及排列方法目前廣泛采用的連接方法有脹接和焊接兩種。1、脹接：在高溫高壓時，有時采用脹接加焊接的方法。脹接是利用脹管器抗擠進管板孔中的管子端部，使管端發(fā)生塑性變形，管板孔同時產生塑性變形當取去脹管器后管板孔彈性收縮，管板與管子之間就產生一定的反應擠緊壓力，緊緊地擠在一起，達到密封固緊連接的作用。如下圖所示：脹接法一般多用于奪力低于4Mpa和溫度低于300℃的條件下。且所以在本課程的條件低于1MPa和100℃2：焊接：當溫度高于300或壓力高于4MPa時，一般采用焊接法。由于焊接法比脹接法有更大的優(yōu)越性，如在高溫高壓下仍能保持連接的緊密性，管板孔加工要求低，可節(jié)約孔的加工時，同時焊接工藝也比脹管工藝簡便，且在壓力不太高時可使用較薄的管板，因此已被廣泛使用，且有優(yōu)先采用的趨勢。但焊接頭處的熱應力可能千萬應力腐蝕和破裂，同時管子與管板孔間存在間隙。這些中流體不流動，很容易造成“間隙腐蝕”，為了消除這個間隙，有時可以先脹接一下再焊接。3、排列方法管子在管板上的排列方法有正三角形，同心圓排列法及正方形法等。其優(yōu)點在可以在一定面積的管板上排列較多的管子，管子間的距離t都相等，在管板加工時便于劃線與鉆孔。所以選擇正三角形排列管子。如下圖所示。本設計選用管子規(guī)格為，所以管心距t=1.28×0.025=0.32mm（《指導書》P11）二、隔板與分程方法分程隔板是安裝在管箱內作分程用的，選用的隔板要具有形狀簡單，密封長度短，其厚度可依P指12表2所示取6mm，隔板高度取220mm分程可以采用各種不同的組合形式，但每一程中的管數(shù)應該在致相等。學用的管程數(shù)有單程、二程、四程、和六程，還有八程、十程等。本設計m=4，為四程換熱器。采用丁字形四程形式，可排更多的管子。隔板在分配室的分程布置如上圖所示：（各為上、下隔板）隔板兩側第一排管子中心之間的距離可查（《指導書》P13圖8得C=44mm）管板與隔板及殼體的連接隔板有單層和雙層兩種，本設計采用的是單層。其與管板的連接如圖7所于，隔板的密封面寬度最小為S+2mm。本設計所選換熱器管箱用的是平板封頭，右管箱用的是橢圓封頭，那么管板與隔板的連接應視情況而定，為了便于日后對換熱的清洗，左管板與隔板的連接選用焊接法，而右管板與隔板的連接則采用活動式連接法，其具體畫法如下1和2圖所示管子與管板采用焊接法連接，則管板的厚度可按公式（《指導書》P16）計算此厚度為初定厚度，因管板與法蘭配合使用，其具體厚度應視法蘭厚度而定。殼體可根據(jù)公式（《指導書》P18）查表得計算根據(jù)（《指導書》P17）表4可查得殼體壁厚應為10mm。所以取殼壁厚10mm。由于所設計換熱器左右管板作用稍有不同，所以它們與殼體的連接也不同，左管板不兼作法蘭，其連接可用下圖1所示與殼壁相焊接；而右管板厚度較殼壁厚許多，所以可采用如下圖2所示的焊接方法相連接。由于所設計換熱器左右管板作用稍有不同，所以它們與超額分配的連接也不同，左管板不兼作法蘭，其連接可用上圖2所示與殼壁相焊接。而右管板兼作法蘭，且右管板厚度較殼壁厚大許多，所以可采用如下圖所示的焊接方法相連：三、管板厚度的計算計算公式如下：（《指導書》P16）再根據(jù)P指表3（下表）確定管板的厚度為30殼體直徑（mm）40050060070080010001200公稱壓力MPa管板厚度（mm）0.622242428283232130323434343838表2常用管板厚度四、殼體厚度的計算（P指18公式8）當熱交換器受內壓時，外殼厚度（《指導書》P18公式8）式中：P—設計壓力MPa（表壓）；殼體的設計壓力[σ]—材料許用應力MPa；查《指導書》P52的表31得114MPa（材料選用A3Fφ焊縫系數(shù)；單面焊縫φ=0.65Di—殼體內徑；C—腐蝕裕度；根據(jù)流體的腐蝕性而定，這里取5mm。則根據(jù)表3，殼體厚度為10mm殼體直徑300400500600700800900100011001200最小壁厚8101214表3標準尺寸mm按《指導書》P17表4查得殼體壁厚最小值應為10mm，所以取殼體厚度10mm五、折流擋板的作用及固定方式在對流傳熱的換熱器中，為了加殼程內流體的流速和湍流程度，以提高傳熱速率，在殼程內裝置折流板，折流板還起支撐換熱管作用。在冷凝器中，由于冷凝傳熱膜系數(shù)與蒸汽在設備中的流動狀態(tài)關系不大。因此只需裝設起支撐作用的折流板。折流板可分為橫向折流和縱向流板兩種。前者使流體橫向流動；后者則使管間的流體平行流過管束，故名縱向折流板。常見的橫向折流板有圓缺和圓盤兩種。下圖為圓缺折流板其切去的弓形高度為外殼半徑的10%~40%，一般取20%~25%，過高或過低都不利于傳熱。相鄰兩折流擋板的距離（板間距）h一般為殼內徑的20%或50mm。固定管板式系列標準中采用的h值為150mm、300mm和600mm三種。為防止產生旁流，一般控制折流擋板與殼體之間的間隙體保持在2mm左右，擋板和管速之間的間隙為1mm左右。換熱器內無相變化時，其間距不大于殼體內每期，否則流體流向就會與管子平行而不是垂直于管子，從而使傳熱膜系數(shù)降低。折流板厚度因為它在生產上較較優(yōu)越，結構簡單。因此本設計選用圓缺折流板；如下圖所示：折流板的安裝固定是通過拉桿和定距管來實現(xiàn)的，拉桿和管板的連接如下圖右。拉桿是一根兩端皆帶有螺紋的長桿，一端擰入管板，折流板就穿在拉桿上，各板之間則以套在拉桿上的定距管來保持板間的距離，最后一塊折流板可用螺母擰在拉桿上給以固緊。本設計中采用：由殼體長3m推算到擋板數(shù)為30，板間距為81、圓缺折流板（因為其結構較簡單）2、圓缺高度常用為Di20%~25%（Di為殼體內徑），初步確定為25%，即100mm3、根據(jù)表5，確定折流板厚度為5mm。4、板間距為80折流擋板的安裝固定是通過拉桿和定距管來實現(xiàn)的，拉桿和管板的連接如下圖所示表5折流板厚度（mm）公稱殼體內徑相鄰兩折流板間距<300>300~450>450~600>600~750>750200~4003561010400~70056101012700~100068101216>1000610121616拉桿直徑依P指22表6取φ12，而定距管直徑為φ25表6殼體直徑mm拉桿直徑mm最少拉桿數(shù)273，400，500，600124六、管箱及封頭管箱或稱分配室，其內徑和殼體內徑一般是相同的。常見的有組合式分配室和帽罩形分配室，在本設計中選用組合分配室（詳見P指23）封頭也是換熱器的生要組成部分之一，常見的形式有平板形、半球形、橢圓形、碟形和錐形。在本設計中選用橢圓形封頭。所選管箱封頭如下圖所示：平板形蓋厚度：（《指導書》P24公式12）式中：D—平板蓋的計算直徑；取4K平蓋系數(shù)；圓形平蓋取0.25C壁厚附加量；C=C1+C2C1—鋼板厚度負偏差；查《容器零部件標準》P24表2-11，取0.8mmC2—腐蝕裕量；對于一般單腐蝕取2mmφ—焊縫系數(shù)；整塊鋼板無拼焊縫取1.0則為安全起見，其厚度取30mm下封頭的尺寸可由公稱直徑DN=400mm，采用DN400×10mmJB1154-73。查《零部件標準》P5表3Dg平面高度h1(mm)直邊高度h2(mm)厚度S（mm）內表面積F（m2）容積V（m3）質量。G（kg）4010040100．2040.01159．90七、接管（管程接管和殼程接管）管程接管進、出口接管直徑見P指導書4式中：VS—接管內流體流量。m2u—流體流速。取2m則查《化工原理》P320無縫鋼管規(guī)格，取Φ57×3.5mm。其公稱直徑為50mm公稱直徑Dg不保溫設備接管長保溫設備接管長適用公稱壓力MPa<1580130<420~50100150<1.670~350150200<1.670~500150200<1表4接管長度（mm）殼程接管殼程流體進出口的設計直接影響換熱器的熱效率和換熱管的壽命。厚度為了安全起見實際外徑取57mm，則其DN=驗算：在0.5~0.8內，所選殼程接管符合要求。第六部分換熱器附件的選擇一、法蘭連接的選擇列管換熱器由于制造、安裝、運輸、檢修及操作工藝等方面的要求，常將殼體、封頭做成可拆連接。設備上的人孔、手孔以及設備與管道的連接也都是做成可拆的。對列管換熱器可拆連接的要求是：1）保證在工作溫度與工作壓力下緊密不漏；2）有足夠的強度，不因可拆連接的存在而削弱了整個結構的強度，且本身能隨所有的作用力；3）能迅速地并多次地拆開和裝配；4）成本低廉，適合于大批制造。法蘭連接的選擇就是根據(jù)已給定的工藝條件（壓力、溫度和物料性質），選擇法蘭的結構類型，確定法蘭連接尺寸，進行法蘭的密封性選擇（包括墊片、確定密封面形式、決定螺栓直徑與數(shù)目）具體見《化工機械基礎》下冊。容器法蘭及其墊片根據(jù)表3-1確定法蘭為甲型平焊法蘭。殼體內徑為400，根據(jù)《容器零部件標準》P29選取法蘭參數(shù)如下：表3-5甲型平焊法蘭尺寸（JB4701-92）公稱直徑法蘭螺栓DD1D2D3D4d規(guī)格數(shù)量公稱壓力1.0MPa4005154804504404373018M1620表3-6甲型平焊法蘭的質量（摘要）公稱直徑DNmm法蘭質量Kg平面凸面凹面公稱壓力PN=1.0MPa40018．5119．6618．84墊片：壓力容器法蘭用墊片類型有：非金屬墊片、纏繞式墊片及金屬包墊片。在中低壓設備和管道法蘭上常用橡膠、石棉等非金屬墊片。其結構型式如下圖所示：因此本設計選用非金屬墊片。選擇法蘭密封面和墊片，主要考慮介質的性質、操作壓力和溫度的高低，應根據(jù)具體情況全面分析，見下表：MPammDN寸尺PNMPammDN寸尺PN1．00Dd400439/454403/410表3-9非金屬軟墊片尺寸（JB4704-92）接管法蘭及其墊片管法蘭的基本參數(shù)是公稱直徑和公稱壓力。對管子來說，管子的公稱直徑是指管的外徑，但它不等于外徑，卻與內徑數(shù)值相近。不過只要管子的公稱直徑一定，管子的內徑和外徑就確定了。見下表：無縫鋼管公稱直徑Dg與外徑Do（YB231-70）Dg253240506580100125150Do323845577689108133159普通壁厚3.53.53.53.544444.5管法蘭的類型很多，本設計采用平焊法蘭，其尺寸和選擇依下圖和表確定：表4-3平板式平焊鋼制管法蘭尺寸（見《容器零部件標準》P29）公稱直徑DN管子外徑A法蘭外徑D螺栓中心圓直徑K螺栓孔徑L螺栓法蘭厚度C法蘭內徑B法蘭理論重量kg數(shù)量n螺紋ThPN＝1.0mPaGB9119.3-882026.910575144M121627.50.942533.711685144M121634.51.113242．4140100184M161843.51.82表4-4平面型鋼管法蘭用石棉膠墊片（GB9126-88）mm公稱直徑DN墊片內徑公稱壓力PNMPa墊片厚度t1．6（在此1.0按1.6）墊片外徑Do螺栓孔中心圓直徑K螺栓孔徑L螺栓孔數(shù)1.5~34049150110184二、支座的選擇支座是用來支承整個設備重量承受動載荷能為附加載荷的列管式換熱器不可缺少的部件。選擇方法請參考《化工機械基礎》下冊。因為，在6~10的范圍內選擇鞍式支座所以本設計選擇鞍式支座，它是臥式設備中最常用的支座，鞍座已標準化（JB1167-81），按照窗口公稱直徑的大小分為四個系列，請參閱《容器零部件標準》P41。DN159~550的鞍式支座型式和尺寸應符合下圖的規(guī)定選用標準鞍座的一般步驟為：1、計算每個鞍座的承重（包括：設備的重量+水壓試驗重量）。2、按照容器的公稱直徑DN與鞍座的承重，選擇A型或B型鞍座，使鞍座的承重能力不小于其實際承重3、從標準查取鞍座的各部分尺寸4、需要時，應按鞍座的強度、筒體在支座處的局部應力，基礎支承面的強度等進行驗算。因為本設計采用臥式支座，所以無需考慮換熱器總質量。參見:表5-1DN159~550鞍式支座系列標準（JB1167-81）容器公稱直徑mm尺寸（mm）LbK1Kl1l2CmA型B型A型B型A型B型400701201202805960——22140170表5-1DN159~550鞍式支座系列標準（JB1167-81）雙鞍座座位總圖簡圖，如其在容器安裝位置如下圖所示：第七部分：列管式換熱器流體阻力的計算在選用或設計換熱熱時，一般需驗算流體流經換熱器的壓力降，看它是否符合工藝條件提出的范圍或一般的允許范圍，如壓力降太大，就要修改設計，以免存在經濟不合理的現(xiàn)象通常，液體流經換熱器的壓力降為10~100KPa，氣體為1~10KPa.流體流經換熱器的阻力（壓力降），應按管程和殼程分別進行計算。管程流體阻力：管程總阻力為各程直管阻力，每程管子進出口阻力，頂蓋內方向轉折和換熱器進出口阻力四者之和，故可用下式計算管程總壓力降：(見《指導書》P29公式)表13局部阻力系數(shù)值（見《指導書》P32）局部阻力名稱阻力系數(shù)值管程出入口1.0（1、2）管程間轉折180°2.5（3）進或出分配室1.5（4、5）雷諾數(shù)(《化工原理》P25公式1-37)查《化工原理》P29表1-1可知絕對粗糙度為0.2。相對粗糙度是指絕對粗糙度與管道直徑的比值，管壁粗糙度對摩擦因數(shù)的影響程度與管徑的大小有關，如對于絕對粗糙度相同的管道，對直徑小的影響較大。所以，在流動阻力的計算中，要考慮相對粗糙度的大小。查《化工原理》P30圖1－20，查得λ=0.025,則殼程流體阻力：（《化原》P189-190。管子排列為正三角形，所以F=0.5，F(xiàn)s對液體為1.15,=Re=5Re-0.228,對于三角形=1.1所以所以第八部分、換熱器的材料和主要參數(shù)第一節(jié)換熱器的材料的選用列管式換熱器的材料，主要根據(jù)操作溫度，壓強和物料的腐蝕性選用，常用的金屬材料有碳鋼、不銹鋼、低合金鋼、銅、鉛等；非金屬材料有石墨、聚四氟乙烯、玻璃等。在選用材料時應盡量少用不銹鋼、銅等材料以減少投資，而采用低合金鋼等國內新型材料，列管式換熱器各部分零件常用材料如下：殼體、封頭A3F、A3法蘭、法蘭蓋16Mn、A3（法蘭蓋）管板A4折流板A3換熱管10支座A3螺栓、雙頭螺栓16Mn、40Mn、40MnB螺母A3、40Mn墊片石棉橡膠板第二節(jié)列管式換熱器的主要參數(shù)項目參數(shù)項目參數(shù)殼體尺寸400×10mm管子排列方式正三角形殼內徑Di400mm管子根數(shù)N72根換熱管外徑d025mm管子中心距t32mm換熱管內徑di20mm傳熱面積16.96換熱管壁厚δ2.5mm管內程數(shù)4管長L3m管外程數(shù)1公稱壓力管內1MPa管材質無縫鋼管管外1MPa殼材質A3工作溫度管內28～20管外78.8～32第九部分設計評述第一節(jié)、本設計的優(yōu)點及存在問題換熱器是進行熱量傳遞的通用設備，它在化學工業(yè)中廣泛應用著，通常在化工廠的建設中，換熱器約占總投資的11%左右，在制糖工業(yè)中，換熱器的投資則占更大的比例，約為總設備費用的40%左右。本設計采用列管式換熱器的優(yōu)點:結構簡單,易于制造,價格便宜,操作管理方便。換熱管內清洗方便，適應性強，處理能力大，高溫高壓下也能應用。但過程清洗不方便，因此，走殼程的液體必須為清潔液體。傳熱面積較少，只適應中，小型工廠使用；但是就其傳熱低，結構緊湊性以及單位換熱面積的金屬消耗等方面討論，本設計采用的列管式換熱器，不如“板式”換熱器。這也是本設計的一個缺點。第二節(jié)設計過程的體會在本次的課程設計中，我體會到化工設計過程不但需要綜合利用所學知識，發(fā)揮自己創(chuàng)新能力，更重要的我們是否有吃苦耐勞的精神。培養(yǎng)我們獨立工作和分析問題很有幫助。兩周的課程設計是辛苦的，從計算到制圖，有幾次忙碌到深夜三點，但當我計算出或者畫好一個個圖時，看著眼前本即將完成的說明書，一種成就感漫上心間，但是在學到知識的同時，我也發(fā)現(xiàn)了自己很多的不足，包括舊知識的遺忘、制圖能力較差還有耐心不夠好。在這里我得衷心感謝給予我莫大幫助的張木全老師?。⒖假Y料1、《化工原理》張木全云智勉編2、《機械制圖》李澄吳天生聞百橋主編3、《容器零部件標準》云智勉主編4、《列管式換熱器》之《化工原理》課程設計指導書5、《化工設備》邢曉林主編

論大學生寫作能力寫作能力是對自己所積累的信息進行選擇、提取、加工、改造并將之形成為書面文字的能力。積累是寫作的基礎，積累越厚實，寫作就越有基礎，文章就能根深葉茂開奇葩。沒有積累，胸無點墨，怎么也不會寫出作文來的。寫作能力是每個大學生必須具備的能力。從目前高校整體情況上看，大學生的寫作能力較為欠缺。一、大學生應用文寫作能力的定義那么，大學生的寫作能力究竟是指什么呢？葉圣陶先生曾經說過，“大學畢業(yè)生不一定能寫小說詩歌，但是一定要寫工作和生活中實用的文章，而且非寫得既通順又扎實不可。”對于大學生的寫作能力應包含什么，可能有多種理解，但從葉圣陶先生的談話中，我認為：大學生寫作能力應包括應用寫作能力和文學寫作能力，而前者是必須的，后者是“不一定”要具備，能具備則更好。眾所周知，對于大學生來說，是要寫畢業(yè)論文的，我認為寫作論文的能力可以包含在應用寫作能力之中。大學生寫作能力的體現(xiàn)，也往往是在撰寫畢業(yè)論文中集中體現(xiàn)出來的。本科畢業(yè)論文無論是對于學生個人還是對于院系和學校來說，都是十分重要的。如何提高本科畢業(yè)論文的質量和水平，就成為教育行政部門和高校都很重視的一個重要課題。如何提高大學生的寫作能力的問題必須得到社會的廣泛關注，并且提出對策去實施解決。二、造成大學生應用文寫作困境的原因：（一）大學寫作課開設結構不合理。就目前中國多數(shù)高校的學科設置來看，除了中文專業(yè)會系統(tǒng)開設寫作的系列課程外，其他專業(yè)的學生都只開設了普及性的《大學語文》課。學生寫作能力的提高是一項艱巨復雜的任務，而我們的課程設置僅把這一任務交給了大學語文教師，可大學語文教師既要在有限課時時間內普及相關經典名著知識，又要適度提高學生的鑒賞能力，且要教會學生寫作規(guī)律并提高寫作能力，任務之重實難完成。（二）對實用寫作的普遍性不重視?！按髮W語文”教育已經被嚴重地“邊緣化”。目前對中國語文的態(tài)度淡漠，而是呈現(xiàn)出全民學英語的大好勢頭。中小學如此，大學更是如此。對我們的母