化工原理课程设计---空气压缩机后冷却器设计

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1、空气压缩机后冷却器设计 设计说明书 第 1 页 共 18 页 一、一、设计任务书设计任务书 1.原始数据 （1） 空气处理 12 m3/min ,操作压强 1.4 MPa（绝对压） 空气进口温度 147 ，终温 40 （2）冷却剂 ：常温下的水(进出口温度自己选择) 初温： 25 ，终温： 33 ，温升 58 （3）冷却器压降 1m 水柱 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

2、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 1.1Mpa，而冷却水的操作压力取 0.3Mpa，如果热空气走管 内可

3、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。 查阅化工原理（上） P201 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 8 ms-1，然后进行计 算校核。 2 2. .3 3 安装方式安装方式 空气压缩

4、机后冷却器设计 设计说明书 第 2 页 共 18 页 冷却器是小型冷却器，采用卧式较适宜。 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： 类型 体积流量 （标准 m 3/min） 进口温度 （） 出口温度 （） 操作压力 （Mpa） 设计压力 （Mpa） 空 气（管内） 83 148 42 1.1 1.2 冷却水（管外） 25 33 0.3 0.4 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 确定主要物性数据确定主要物性数据 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 95 2 42148 T 壳程水的定性温度为 29 2 3325 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