1、 化工原理课程设计化工原理课程设计 题目：空气压缩机后冷却器题目：空气压缩机后冷却器 目录目录 一、设计任务书一、设计任务书 1 1 二、确定设计方案二、确定设计方案 2 2 三、设计条件及主要物性参数三、设计条件及主要物性参数 3 3 四、四、传热过程工艺计算传热过程工艺计算 4 4 五、五、主要构件主要构件的设计计算及选型的设计计算及选型 1010 六、六、附属件的计算及选型附属件的计算及选型 1414 七、设计计算结果汇总表七、设计计算结果汇总表 1717 八、设计总结八、设计总结 1818 九、参考资料九、参考资料 1919 2007 化工原理课程设计空气压缩机后冷却器设计说明书 1
2、一、一、设计任务书设计任务书 粘贴 2007 化工原理课程设计空气压缩机后冷却器设计说明书 2 二、确定设计方案二、确定设计方案 2 2. .1 1 选择换热器的类型选择换热器的类型 本设计中空气压缩机的后冷却器选用带有折流挡板的固定管板式换热器， 这 种换热器适用于下列情况：温差不大；温差较大但是壳程压力较小；壳程 不易结构或能化学清洗。本次设计条件满足第种情况。另外，固定管板式换热 器具有单位体积传热面积大，结构紧凑、坚固，传热效果好，而且能用多种材料 制造，适用性较强，操作弹性大，结构简单，造价低廉，且适用于高温、高压的 大型装置中。 采用折流挡板，可使作为冷却剂的水容易形成湍流，可以提
3、高对流表面传热 系数，提高传热效率。 本设计中的固定管板式换热器采用的材料为钢管(20R 钢)。 2.2.2 2 流动方向及流速的确定流动方向及流速的确定 本冷却器的管程走压缩后的热空气，壳程走冷却水。热空气和冷却水逆向流 动换热。根据的原则有： （1）因为热空气的操作压力达到 1.2Mpa，而冷却水的操作压力取 0.3Mpa， 如果热空气走管内可以避免壳体受压，可节省壳程金属消耗量； （2）对于刚性结构的换热器，若两流体的的温度差较大，对流传热系数较 大者宜走管间，因壁面温度与对流表面传热系数大的流体温度相近，可以减少热 应力，防止把管子压弯或把管子从管板处拉脱。 （3）热空气走管内，可以提
4、高热空气流速增大其对流传热系数，因为管内 截面积通常比管间小，而且管束易于采用多管程以增大流速。 查阅流体力学与传热204 页表 49 可得到，热空气的流速范围为 530 ms-1；冷却水的流速范围为 0.21.5 ms-1。本设计中，假设热空气的流速为 7 ms-1，然后进行计算校核。 2 2. .3 3 安装方式安装方式 冷却器是小型冷却器，采用卧式较适宜。 空气 水 水 空气 2007 化工原理课程设计空气压缩机后冷却器设计说明书 3 三、设计条件及主要物性参数三、设计条件及主要物性参数 3 3. .1 1 设计条件设计条件 由设计任务书可得设计条件如下表： 流体 体积流量 进口温度 出
5、口温度 操作压力 设计压力 空 气（管 内） Vi28 m3/min (标准状态) T1140 T238 Pi1.2 MPa Pdi=1.3MPa 冷却水（管 外） t125 t231 Po0.3MPa Pdo=0.4Mpa 注：要求设计的冷却器在规定压力下操作安全，必须使设计压力比最大操作压力略大，本设 计的设计压力比最大操作压力大 0.1MPa。 3.3.2 2 确定确定主要主要物性数据物性数据 3 3.2.2.1.1 定性温度的确定定性温度的确定 可取流体进出口温度的平均值。管程气体的定性温度为 89 2 38140 T 壳程水的定性温度为 28 2 3125 t 3.3.2 2.2.2 流体流体有关有关物性数据物性数据 根据由上面两个定性温度数据，查阅流体力学与传热P247 的附录四： 干空气的物理性质（101.33kPa）和 P242 的附录二：水的物理性质。运用内插法 可得壳程和管程流体的有关物性数据。 空气在 89，1.3MPa 下的有关物性数据如下： 物性 密
