过程设备设计2换热设备
化工原理课程设计换热器
化工原理课程设计换热器换热器是化工生产中常用的一种设备，其作用是将热量从一个介质传递到另一个介质，以实现物料加热或冷却的目的。
在化工原理课程设计中，学生需要深入了解换热器的工作原理、设计计算方法以及实际应用，以便将理论知识与实际工程实践相结合。
首先，换热器的工作原理是基于热量传递的原理。
当两种介质温度不同时，热量会从温度较高的介质传递到温度较低的介质，直至两者达到热平衡。
换热器通过设计合理的传热面积和传热系数，以及确定良好的介质流动方式，来实现高效的换热效果。
其次，设计换热器需要考虑多方面的因素。
首先是确定换热器的类型，包括管壳式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器等，根据介质性质、温度压力要求、换热效率等因素进行选择。
其次是确定换热器的传热面积和传热系数，这需要根据介质流动性质、传热过程中的温度差、介质流速等因素进行计算。
最后是确定换热器的实际应用场景，包括换热器的安装位置、管道连接方式、维护保养等方面的考虑。
在化工原理课程设计中，学生需要通过理论学习和实际案例分析，掌握换热器的设计计算方法。
这包括传热面积的计算、传热系数的确定、换热器的选型和性能评价等内容。
通过实际案例的分析，学生可以更好地理解换热器设计的关键技术和实际应用中的问题，提高自己的工程设计能力。
除了理论知识的学习，化工原理课程设计还需要学生进行实际操作和实验。
通过实验，学生可以了解不同类型换热器的工作原理，观察不同工况下的换热效果，掌握换热器的实际操作技能。
这对于学生将来从事化工工程实践具有重要的指导意义。
总的来说，化工原理课程设计中的换热器设计是一个重要的环节，它涉及到理论知识与实际工程实践的结合，需要学生具备扎实的理论基础和实际操作能力。
通过深入学习换热器的工作原理、设计计算方法以及实际应用，学生可以更好地理解化工原理课程的重要性，提高自己的专业能力，为将来的工程实践打下坚实的基础。
过程设备设计_南京工程学院中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
过程设备设计_南京工程学院中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.对于气液分流型支承装置，以下说法中正确的是。
参考答案:避免了栅板式支承中气液从同一孔槽中逆流通过_是高通量低压降的支承装置_为气体及液体提供了不同的通道_既避免了液体在板上的积聚，又有利于液体的均匀再分配2.机械搅拌反应器中，搅拌容器的作用是为物料反应提供合适的空间，其筒体基本上是圆筒，封头常采用椭圆形封头、锥形封头和平盖，以椭圆应用最广。
参考答案:正确3.以下选项中，减小轴端挠度、提高搅拌轴临界转速的措施有。
参考答案:设置稳定器_设置底轴承或中间轴承4.对于反应器的搅拌功率计算，以下说法中正确的是。
参考答案:用于选择减速器_设计或校核搅拌器的强度和刚度_用于选择电动机_设计或校核搅拌轴的强度和刚度5.生活中常见的电风扇就是一种搅拌器，以下选项中，不是电风扇流型的是。
参考答案:径向流_切向流_紊乱流6.在搅拌反应设备中，应用最为广泛的搅拌器有，约占搅拌器总数的75%～80%。
参考答案:锚式搅拌器_涡轮式搅拌器_桨式搅拌器_推进式搅拌器7.对于反应器中的搅拌器，以下说法中正确的是。
参考答案:搅拌器对流体产生剪切作用和循环作用_搅拌器从电动机获得机械能，从而推动罐内流体运动8.对于反应器中搅拌器的流型，有。
参考答案:径向流_轴向流_切向流9.对于反应器中的换热元件，以下说法中正确的是。
参考答案:内盘管分为螺旋形盘管和竖式蛇管两类_换热元件分为夹套和内盘管两类_夹套分为整体夹套、型钢夹套、半圆管夹套和蜂窝夹套四类10.固定管板式换热器与其它类型换热器相比，在相同壳体直径下，排管数目最少。
参考答案:错误11.关于填料塔，以下描述中错误的是。
参考答案:气液两相组分的浓度或温度沿塔高呈阶梯式变化12.关于填料支承装置，以下说法正确的是。
参考答案:栅板型支承为气液混流型支承装置_气液分流型支承有波纹式、驼峰式和孔管式三种_填料支承装置分为栅板型支承和气液分流型支承13.对填料塔中的液体分布器，以下说法中正确的是。
浮头式换热器(过程设备设计课程设计说明书)
目录设计题目及工艺参数---------------------------------------------------1一、换热器的分类及特点---------------------------------------------------2二、结构设计-------------------------------------------------------------51、管径及管长的选择---------------------------------------------------52、初步确定换热管的根数n和管子排列方式-------------------------------53、筒体内径确定-------------------------------------------------------54、浮头管板及钩圈法兰结构设计-----------------------------------------65、管箱法兰、管箱侧壳体法兰和管法兰设计-------------------------------76、外头盖法兰、外头盖侧法兰设计---------------------------------------77、外头盖结构设计-----------------------------------------------------88、接管的选择--------------------------------------------------------------------------------------89、管箱结构设计-------------------------------------------------------810、管箱结构设计------------------------------------------------------811、垫片选择----------------------------------------------------------912、折流板------------------------------------------------------------------------------------------913、支座选取----------------------------------------------------------1014、拉杆的选择--------------------------------------------------------1315、接管高度（伸出长度）确定------------------------------------------1316、防冲板------------------------------------------------------------1317、设备总长的确定----------------------------------------------------1318、浮头法兰---------------------------------------------------------------------------------------1419、浮头管板及钩圈----------------------------------------------------14三、强度计算--------------------------------------------------------------141、筒体壁厚的计算-----------------------------------------------------142、外头盖短节，封头厚度计算-------------------------------------------153、管箱短节、封头厚度计算 --------------------------------------------164、管箱短节开孔补强的核校 --------------------------------------------165、壳体压力试验的应力校核---------------------------------------------166、壳体接管开孔补强校核-----------------------------------------------177、固定管板计算-------------------------------------------------------188、无折边球封头计算 --------------------------------------------------199、管子拉脱力计算-----------------------------------------------------20四、设计汇总-----------------------------------------------------21五、设计体会--------------------------------------------------------------21参考文献--------------------------------------------------------------22设计题目：浮头式换热器工艺参数：管口表：符号公称直径（mm）管口名称a 130 变换气进口b 130 软水出口c 130 变换气出口d 130 软水进口e 50 排尽口设备选择原理及原因：浮头式换热器的结构较复杂，金属材料耗量较大，浮头端出现内泄露不易检查出来，由于管束与壳体间隙较大，影响传热效果。
过程设备设计专项课程
过程设备设计专项课程
过程设备设计专项课程是指针对工程技术人员开设的一门专门针对过程设备设计的课程。
这门课程旨在培养学生对于过程设备设计的理论基础和实际操作能力，帮助他们掌握过程设备设计的知识和技能，为将来在工程领域中有所作为做好充分的准备。
这门课程通常包括以下内容：
1. 过程设备设计的基础知识：这部分内容主要着重于介绍过程设备设计的基本概念和原理，包括过程设备的分类、设计原则、设计流程等内容，帮助学生建立对过程设备设计的整体认识。
2. 过程设备设计的工程计算：这部分内容主要介绍过程设备设计中的工程计算方法，包括压力容器的计算、换热器的设计计算、管道的计算等内容，帮助学生掌握过程设备设计中的基本计算方法。
3. 过程设备设计的工程应用：这部分内容主要介绍过程设备设计在实际工程中的应用，包括对于不同工艺流程的过程设备设计、对于不同工程环境的设备选择等内容，帮助学生了解过程设备设计在实际工程中的应用情况。
4. 过程设备设计的实验课程：这部分内容主要包括过程设备设计的实验课程，通过实际操作让学生掌握过程设备设计中的实际操作技能和实验方法，培养学生的实际操作能力。
在这门课程的学习过程中，学生需要通过课堂学习、实验操作和课程设计等多种形式来学习过程设备设计的理论知识和实际技能，最终达到掌握过程设备设计的能力和方法。
通过这门课程的学习，学生可以更好地理解过程设备设计的理论知识，提高工程实践能力，为将来从事工程技术领域提供坚实的基础。
换热器设计步骤
换热器设计步骤换热器是用于传递热量的设备，广泛应用于工业生产和供暖系统中。
对于换热器的精确设计，需要经过一系列步骤才能得到最佳的设计方案。
下面是换热器精确设计的详细步骤：第一步：确定设计目标在进行换热器设计之前，需要明确设计目标。
这包括了热负荷、温度变化、流体属性以及安装条件等要求。
设计目标的明确可以为后续的设计提供指导。
第二步：收集原始数据为了进行精确的换热器设计，需要收集与设计有关的各种原始数据。
这些数据包括冷却剂的流量、温度和压力，以及被冷却物体的热负荷、温度和压力等信息。
此外，还需要收集流体的物性参数，如导热系数、比热容等。
第三步：确定换热方式根据实际需求和应用场景，确定合适的换热方式。
常见的换热方式包括对流换热、辐射换热和传导换热。
根据不同的热负荷和流体特性，选择最适合的换热方式。
第四步：统计设计条件根据收集的原始数据和所确定的换热方式，对设计条件进行统计和归纳。
这包括了流体的质量和能量平衡方程，换热面积和换热系数、传热功率、流体速度、压降等参数的计算。
第五步：选择换热器类型根据设计条件，选择合适的换热器类型。
常见的换热器类型包括管壳式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器等。
选择合适的换热器类型可以满足设计要求，并保证换热器的经济性和可靠性。
第六步：进行换热器的初步设计根据所选择的换热器类型，进行初步的设计计算。
根据换热器的工作原理和结构特点，计算换热面积、流体通道的尺寸、流体速度和压降等参数。
这些计算可以通过数学模型、经验公式和实验数据等方法进行。
第七步：进行换热器的详细设计在初步设计的基础上，进行详细的设计计算和优化。
对换热器的结构参数进行精确调整和优化，满足热负荷的要求，并保证换热器的性能和可靠性。
这些计算包括了换热面积的计算、流体通道的设计、板/管束的选择、传热面积的计算和流体速度和压降的计算等。
第八步：进行换热器的安装调试在设计完成后，进行换热器的安装调试。
根据设计要求，进行换热器的安装和连接，并进行初步的运行测试。
换热器设计方案
换热器设计方案摘要：换热器是一种常见的设备，用于将热量从一个介质传递到另一个介质。
本文旨在探讨换热器的设计方案，包括选择合适的换热器类型、确定换热器尺寸和性能参数等。
通过合理设计和选择合适的换热器，可以有效提高换热效率，降低能源消耗。
引言：换热器是化工、制药、电力等行业常用的设备，用于在流体之间传递热量。
换热器的设计方案会直接影响换热效率和能源消耗。
在设计换热器时，需要考虑不同的因素，如换热介质的性质、工艺要求、经济性和安全性等。
本文将重点讨论选择合适的换热器类型、确定换热器尺寸和性能参数等方面的内容。
1. 选择合适的换热器类型换热器的类型有很多种，如管壳式换热器、板式换热器、管束式换热器等。
在选择合适的换热器类型时，需要考虑以下因素：（1）换热介质的性质：包括流体的温度、压力、流量等参数，以及流体之间的热传导性能。
（2）工艺要求：根据实际工艺需求确定换热器的结构形式和材质选择。
（3）经济性：考虑换热器的成本、维护费用和能源消耗等因素。
2. 确定换热器尺寸换热器的尺寸是设计过程中的重要参数。
根据换热介质的热负荷和流体流量，可以通过热平衡计算或经验公式来确定换热器的尺寸。
（1）热平衡计算：根据换热介质的热负荷和热传导性能，使用热平衡计算方法来确定换热器的传热面积。
（2）经验公式：根据实际经验和类似工艺的数据，使用经验公式来预测换热器的尺寸。
3. 确定换热器性能参数换热器的性能参数是评价换热器效果的重要指标。
主要包括传热系数、热阻和效能等。
（1）传热系数：根据换热介质的性质和流体流量，使用热力学计算方法来确定换热器的传热系数。
（2）热阻：根据换热器的结构形式和材质，计算换热器内外壁的热阻。
（3）效能：根据传热系数和热阻的计算结果，使用效能公式来评估换热器的换热效果。
4. 优化设计方案在设计换热器时，需要考虑很多的因素和限制条件。
通过合理优化设计方案，可以进一步提高换热效率和能源利用率。
（1）流体优化：通过调整流体的流速、流量和流动方式等参数，来优化流体的传热效果。
过程设备设计-名词解释1
名词解释：1.机械密封/端面密封：是把转轴的密封面从轴向改为径向，通过动环和静环两个端面的相互贴合，并做相对运动达到密封的装置。
2.临界压力：壳体失稳时所能承受的相应外压力，称为临界压力，用P cr表示。
3.自紧密封：依靠容器内部的介质压力压紧密封元件实现密封的形式。
4.等面积补强：壳体因开孔削弱的承载面积，须有补强材料在离孔边一定距离范围内予以等面积补偿。
5.应力集中系数：受内压壳体与接管连接处最大应力与壳体不开孔时环向薄膜应力之比，用K t表示。
6.自增强：通过超工作压力处理，由筒体自身外层材料的弹性收缩引起的残余应力，使工作时应力分布趋于均匀，提高屈服承载能力的措施。
7.焊接接头系数：焊缝金属与母材强度的比值，反映容器强度的受消弱程度。
8.一次应力：求得的薄膜应力与相应的载荷同时存在，平衡外加载荷引起的应力，随外载荷的增大而增大。
9.二次应力：在两壳体连接边缘处切开后，自由边界上受到的边缘力和边缘力矩作用时的有力矩理论的解，求得的应力称二次应力。
10.预紧密封比压：预紧时，迫使垫片变形与压紧面密合，以形成初始密封条件，单位面积上所需的最小压紧力。
称为预紧密封比压。
11.第一曲率半径：回转壳体经线上某一点的曲率半径，称为第一曲率半径。
第二曲率半径：壳体中面上所考察的任意一点到该点法线与回转轴交点之间的长度。
12.分析设计：对容器在不同部位、由不同载荷引起的、对容器失效形式有不同影响的应力加以不同的限制的设计方法，称做分析设计方法。
13.设计压力：是指设定的容器顶部的最高压力与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不得低于工作压力。
14.工作压力：指容器在正常工作过程中顶部可能产生的最高压力。
15.计算压力：是指在相应设计温度下，用以确定元件最危险截面厚度的压力，其中包括液柱静压力。
16.临界转速：当搅拌轴的转速达到轴自振频率时会发生强烈震动，并出现很大弯曲。
17.无力矩理论：当薄壳的抗弯刚度非常小，或者中面的曲率、扭转改变非常小时，弯曲内力很小。
化工原理课程设计模板-换热器
化工原理课程设计模板-换热器1. 引言换热器是化工过程中常用的设备之一，其主要功能是在流体之间进行热量传递，以实现温度控制、能量回收等目的。
本文将介绍化工原理课程设计中换热器的设计过程和要点。
2. 设计目标在进行换热器设计之前，首先要确定设计的目标。
设计目标包括但不限于以下几点：•确定需要传热的流体的进口温度和出口温度；•确定传热后流体的温度变化范围；•确定换热器的热传导面积；•确定换热器的传热系数。
3. 设计步骤换热器的设计过程可以分为以下几个步骤：3.1 确定流体的性质参数在设计换热器之前，需要明确流体的性质参数，包括流体的密度、比热容以及传热系数等。
这些参数可以通过实验测定或者查阅相关文献获得。
3.2 计算流体的传热量根据热传导定律，可以计算流体的传热量。
传热量的计算公式如下：Q = m * c * ΔT其中，Q表示传热量，m表示流体的质量，c表示流体的比热容，ΔT表示流体的温度变化。
3.3 确定换热器的传热面积根据热传导定律，可以计算换热器的传热面积。
传热面积的计算公式如下：A = Q / (U * ΔTlm)其中，A表示传热面积，U表示换热器的传热系数，ΔTlm表示对数平均温差。
3.4 选择换热器的类型和结构根据设计要求和实际情况，选择合适的换热器类型和结构。
常见的换热器类型包括管壳式换热器、板式换热器等。
3.5 进行换热器的细节设计在确定了换热器的类型和结构之后，进行换热器的细节设计，包括管道的布置、流体的流动方式以及换热器的材料选择等。
3.6 进行换热器的性能评价完成换热器的设计之后，进行性能评价，验证设计结果是否满足设计目标。
性能评价主要包括换热器的传热效率、压降以及经济性等方面。
4. 实例分析下面通过一个实例来说明换热器的设计过程。
实例：管壳式换热器假设需要设计一个管壳式换热器，用于将流体A的温度从40℃降至20℃，同时将流体B的温度从70℃升至90℃。
根据设计要求，我们可以计算出流体A和流体B的传热量，然后根据对数平均温差计算出传热面积，从而确定换热器的尺寸。
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10防冲挡板和导流筒的作用？
1作用：减小流体的不均匀分布和对管束的侵蚀和震动，在壳程进口接管处设置防冲挡板
2作用：A充分利用换热面积，减小壳程进出口处死区B也起防冲作用C减少壳程进出口处压降（外导流结构）
11固定管板式换热器的温差应力是怎样产生的？壳体与管束由于刚性约束导致膨胀不一致造成的12折流板的作用、常见形式、固定方式？
作用：A提高壳程流体流速，增加流动程度；使壳程流体垂直冲刷管束，提高壳程传热系数B减少结垢C支承管束
形式：弓形；圆盘-圆环形；堰形折流板
固定方式：A换热管外径<=14mm时—点焊结垢B 换热管外径>14mm时-拉杆-定距管结垢
13管板设计计算的思路？
1管板弹性分析 2.危险工况 3.管板应力校核
4.管板应力的调整a．增加管板厚度b．降低
壳体轴向刚度5.管板设计计算软件
14 GB151-1999中管板计算所采用的基本假设？
1管束与管板联接无滑动2管板挠度很小，且忽略管束对管板转角约束3管束有折流板等部件的支承，不会产生弯曲和下垂4管子均匀分布在整个管板上，把管束看作管板的弹性基5管板-视同样直径、厚度|均匀开孔受载的圆平板6管子-对管板约束力-视一个连续非均布力作用于管板上
15管板厚度的计算原则？
1管板的计算厚度或规定的管板最小厚度，取大者2管程腐蚀裕量或分程隔板深度，取最大者3壳程腐蚀裕量或结构开槽深度，取大者
16扩展表面及内插件强化传热的结构形式？
扩展表面强化传热包括槽管；翅片式
内插件强化传热在换热管内加入某种形式的内插件强化元件
17壳程强化传热的结构形式？
1改变壳程挡板结构（新型-多弓形折流板，整圆形板，异形孔板，网状整圆形板，特点是尽可能的将流体横向流动改变为纵向流动）
2改变管束支承结构：a．杆式支承结构b．自支承结构c．螺旋折流式支承结构
18防止管子振动的措施有哪些？
改变流速；改变换热管的固有频率；增设消声板；抑制周期性漩涡；设置防冲板或导流筒
19强化传热的概念和原理？
传热强化是一种改善传热性能的技术，可以通过改善和提高热传递的速率，以达到用最经济的设备来传递一定的热量。
换热器的强化传热就是力求使换热器在单位时间，单位传热面积传递的热量能力达到增强的目的。
20主动强化与被动强化的定义和区别？被动强化的物理机制？
主动强化-需要采用外加的动力（如机械力，电磁力等）来增强强化传热的技术
被动强化-指除了输送传热介质的功率消耗外不需要附加动力来增强传热的技术
21解释漩涡脱落引发管子振动的原因？
在亚声速横向流中，与流体横向流过单个圆柱形物体一样，当其流过管束时，管子背后也有卡曼漩涡产生，当漩涡从换热器管子的两侧周期性交替脱落时，便在管子上产生周期性的升力和阻力。
这种流线谱的变化将引起压力分布的变化，从而导致作用在换热器管子上的流体压力的大小和方向发生变化，最后引起管子震动。
当卡曼漩涡脱落频率大于管子的固有频率时，发生剧烈震动。
22换热管常见的规格、布置方式及特点？中心距？
规格：a外径*壁厚 b标准管长
原则：无论哪种排列都必须要在管束周围的弓形空间尽可能多布管-传热面积增加，且可防壳程流体短路
中心距：a保证管子与管板连接时，管桥有足够的强度和刚度b影响因素有：结构紧凑性、传热效果、清理难易c取值t>=1.25do(保证管桥强度和清洗通道)
23膨胀节的结构形式及其作用？
结构：波形（U形）膨胀结，形膨胀结，平板膨胀结等。
作用：A起补偿轴向变形的作用B减小温差应力（不能消除）C防震，消震
24固定管板的危险工况有哪些？
(1)只有壳程压力Ps，而管程压力Pt=0，不计热膨胀差（2）只有只有壳程压力Ps，而管程压力Pt=0，同时考虑热热膨胀差（3）只有管程压力Pt，而壳程压力Ps=0，不计热膨胀差（4）只有管程压力Pt，而壳程压力Ps=0，同时考虑热膨胀差。
注：如Ps和Pt之一为负压时，还应考虑压差的危险组合。
1,3两种工况算出的最大应力属于一次弯曲应力。
2,4工况算出的最大应力属于一次应力加二次应力
25管束的分程方法，能够画出前后管箱的结构图和标出管程标号。
方法：A避免流体温度较大的两部分管束紧邻B 程与程之间温差不宜过大，不超过20 C应尽可能使各管程的换热管数大致相同D分程隔板槽形状简单、密封面长度较短。