（定稿）北部新区H29地块项目投资申请报告4（喜欢就下吧）

管程数和传热管数可依据传热管内径和流速确定单程传热管数按单程管计算，所需的传热管长度为按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。

根据本设计实际情况，采用非标设计，现取传热管长，则该换热器的管程数为传热管总根数平均传热温差校正及壳程数按单壳程，双管程结构得平均传热温差塑由于平均传热温差校正系数大于，同时壳程流体流量较大，故取单壳程合适。

传热管排列和分程方法采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。

取管心距，则隔板中心到离其最近排管中心距离按式计算各程相邻管的管心距为。

壳体内径采用多管程结构，取管板利用率η，则壳体内径为按卷制壳体的进级档，可取折流板采用弓形折流板，去弓形之流板圆缺高度为壳体内径的，则切去的圆缺高度为，故可取取折流板间距，则，可取为。

折流板数目折流板间距传热管长换热器核算热流量核算壳程表面传热系数用克恩法计算得当量直径壳程流通截面积壳程流体流速及其雷诺数分别为普朗特数热系数污垢系数阻力将，程数使用材料碳钢碳钢管子规格管数管长，管间距，排列方式正三角形折流挡板型式上下间距，切口高度壳体内径，保温层厚度，项目数据项目数据壳径管尺寸管程数管长管数管排列方式正三角形排列中心排管数管心距管程流通面积传热面积结束语化工原理课程设计是培养个人综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决设计任务的次训练，也起着培养学生独立工作能力的重要作用。

在换热器的设计过程中，我感觉我的理论运用于实际的能力得到了提升，主要有以下几点掌握了查阅资料，选用公式和搜集数据包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集的能力树立了既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力培养了迅速准确的进行工程计算的能力学会了用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力。

从设计结果可看出，若要保持总传热系数，温度越大换热管数越多，折流板数越多壳径越大，这主要是因为煤油的出口温度增高，总的传热温差下降，所以换热面积要增大，才能保证和因此，换热器尺寸增大，金属材料消耗量相应增大通过这个设计，我们可以知道，为提高传热效率，降低经济投入，设计参数的选择十分重要主要参考文献化工原理天津大学化工原理教研室编天津天津大学出版社换热器秦叔经叶文邦等，化学工业出版社化工原理第三版上下册谭天恩窦梅周明华等，化学工业出版社化工过程及设备设计华南工学院化工原理教研室化工原理课程设计贾绍义等，天津大学出版社度校正管内表面传热系数管程流体流通截面积管程流体流速普朗特数污垢热阻和管壁热阻管外侧污垢热阻管内侧污垢热阻管壁热阻按碳钢在该条件下的热导率为。

所以传热系数传热面积裕度依式可得所计算传热面积为该换热器的实际传热面积为该换热器的面积裕度为传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。

壁温计算因为管壁很薄，而且壁热阻很小。

冬季操作时，循环水的进口温度将会降低。

为确保可靠，取循环冷却水进口温度为，出口温度为计算传热管壁温。

另外，由于传热管内侧污垢热阻较大，会使传热管壁温升高，降低了壳体和传热管壁温之差。

但在操作初期，污垢热阻较小，壳体和传热管间壁温差可能较大。

计算中，应该按最不利的操作条件考虑，因此，取两侧污垢热阻为零计算传热管壁温。

于是有式中液体的平均温度和气体的平均温度分别计算为传热管平均壁温壳体壁温，可近似取为壳程流体的平均温度，即。

壳体壁温和传热管壁温之差为。

换热器内流体的流动阻力管程流体阻力，，由，传热管对粗糙度，查莫狄图得，流速，，所以小于所以管程流体阻力在允许范围之内。

换热器主要结构尺寸和计算结果见下表换热器型式固定管板式换热器面积工艺参数名称管程壳程物料名称循环水煤油操作压力，操作温度，流量，流体密度，流速，传热量，总传热系数对流说明主要零件的强度计算选做附属设备的选择选做参考文献后记及其它。

设计图要求用图纸绘制换热器张主视图，俯视图，剖面图，两个局部放大图。

设计思考题设计列管式换热器时，通常都应选用标准型号的换热器，为什么为什么在化工厂使用列管式换热最广泛在列管式换热器中，壳程有挡板和没有挡板时，其对流传热系数的计算方法有何不同说明列管式换热器的选型计算步骤在换热过程中，冷却剂的进出口温度是按什么原则确定的说明常用换热管的标准规格批管径和管长。

列管式换热器中，两流体的流动方向是如何确定的比较其优缺点部分设计问题指导列管式换热器基本型式的选择冷却剂的进出口温度的确定原则流体流向的选择流体流速的选择管子的规格及排列方法管程数和壳程数的确定挡板的型式换热器的结构形式管壳式换热器管壳式换热器又称列管式换热器，是种通用的标准换热设备，它具有结构简单，坚固耐用，造价低廉，用材广泛，清洗方便，适应性强等优点，应用最为广泛。

管壳式换热器根据结构特点分为以下几种固定管板式换热器固定管板式换热器两端的管板与壳体连在起，这类换热器结构简单，价格低廉，但管外清洗困难，宜处理两流体温差小于且壳方流体较清洁及不易结垢的物料。

带有膨胀节的固定管板式换热器，其膨胀节的弹性变形可减小温差应力，这种补偿方法适用于两流体温差小于且壳方流体压强不高于的情况。

浮头式换热器浮头式换热器的管板有个不与外壳连接，该端被称为浮头，管束连同浮头可以自由伸缩，而与外壳的膨胀无关。

浮头式换热器的管束可以拉出，便于清洗和检修，适用于两流体温差较大的各种物料的换热，应用极为普，但这。

为此，在含碳耐火材料结合剂用中间相沥青的研究问题上，研究开发原料成本低廉，制备工艺简单的制备方法已成为亟须解决的问题。

本章主要介绍了整个研究工作的实验方案及试验方法和实验过程，以及所运用到的各种分析测试手段。

同时对实验的原理，以及所用到的原料和仪器都有提及。

实验原料原料沥青本课题采用武钢焦化厂生产的工业品中温煤沥青，性能指标见表。

表煤沥青的基本性能甲苯不溶物喹啉不溶物软化点灰分挥发分水分化学试剂甲苯分析纯，，天津市化学试剂三厂喹啉分析纯，，天津市化学试剂三厂实验方案本课题的目的是采用反应性能低的中温煤沥青为原料制备碳材料用的高性能的环保沥青。

实验方案是在国内外已有的煤沥青的生产工艺上，加以改进而来，实验步骤较多，反应的影响因素复杂，综合各因素的实验方案如下图所示。

图实验方案流程图将用去离子水进行表面清洗，干燥粉碎处理后的原料沥青放入反应釜中密封，打开控制箱电源并设置各项基本参数后，加热进行聚合反应。

其中加热速度控制在，搅拌速度为，Ⅰ段的初始设定温度为。

煤沥青在高温下裂解和低分子挥发产生气体形成压力，低分子物在高温高压下又发生热聚合，使中温煤沥青裂解聚合反应不断发生。

在温度达到，进行初次减压蒸馏以后简称闪蒸，约，然后继续加热，当温度达到后开始保温，恒定温度。

待保温结束，进行第二次闪蒸，直至无蒸出物为止。

然后停止加热，自然冷却至左右，将沥青从釜底放出，釜底为干净的水，沥青在其中迅速冷却，即得热聚合沥青。

当热聚合反应在氮气环境时，在加热前，充放氮气三次，氮气压力控制在，每次抽真空约，然后每次闪蒸后都在充入氮气，开釜时先放出氮气，待其自然冷却。

在该热聚合反应中保温时间压强和是否充入氮气作为考察参数。

其中热聚合的保温时间选择在几个水平，然后采用批次实验对考察的参数进行优化。

表分别为原料中温煤焦油沥青制备热聚合沥青的实验批次设计表。

表不同保温时间，相同的初始压强和最终压强实验序号初始压强最终压强保温时间煤沥青表面清洗去水粉碎热聚合工艺参数优化结焦值测定热聚合煤沥青族组分测定高压反应釜中聚合反应闪蒸，然后急冷至室温热行为分析结构分析中间相的形成表不同保温时间，相同的初始压强和最终压强实验序号初始压强最终压强保温时间表不同初始压强，相同的保温时间和最终压强实验序号初始压强最终压强保温时间此外，对制备的热聚合沥青进行了族组成分析和微观结构分析，以及热性能分析检测，并与的相应性能进行了对比分析。

实验仪器及实验原理煤沥青的热处理仪器煤沥青的热聚合实验装置由型强磁力偶合搅拌高压反应釜。

该仪器的加热功率为可调，有效容积为，最高工作温度为，设计压力为，工作压力为，转速为，密封性高和搅拌能力强。

适用于气液高压搅拌反应或气液固混合高压搅拌反应，加氢或热反应。

减压蒸馏的处理仪器以系旋片式真空泵为主体，从反应釜开始依次接缓冲瓶冷却管干燥瓶。

真空泵本身自带捕集器能有效将油雾从废气中分离出来，并能较快达到搞真空度。

使用时检查仪器室否漏气，三通管与外界相通，真空泵油面合适，冷却管中加入冰遍根据资料查得煤油和水之间的传热系数在左右，先取值为计算由得工艺结构尺寸管径和管内流速选用较高级冷拔传热管碳钢，取管内流速。

管程数和传热管数可依据传热管内径和流速确定单程传热管数按单程管计算，所需的传热管长度为按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。

根据本设计实际情况，采用非标设计，现取传热管长，则该换热器的管程数为传热管总根数平均传热温差校正及壳程数按单壳程，双管程结构得平均传热温差塑由于平均传热温差校正系数大于，同时壳程流体流量较大，故取单壳程合适。

传热管排列和分程方法采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。

取管心距，则隔板中心到离其最近排管中心距离按式计算各程相邻管的管心距为。

壳体内径采用多管程结构，取管板利用率η，则壳体内径为按卷制壳体的进级档，可取折流板采用弓形折流板，去弓形之流板圆缺高度为壳体内径的，则切去的圆缺高度为，故可取取折流板间距，则，可取为。

折流板数目折流板间距传热管长换热器核算热流量核算壳程表面传热系数用克恩法计算得当量直径壳程流通截面积壳程流体流速及其雷诺数分别为普朗特数热系数污垢系数阻力将，程数使用材料碳钢碳钢管子规格管数管长，管间距，排列方式正三角形折流挡板型式上下间距，切口高度壳体内径，保温层厚度，项目数据项目数据壳径管尺寸管程数管长管数管排列方式正三角形排列中心排管数管心距管程流通面积传热面积结束语化工原理课程设计是培养个人综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决设计任务的次训练，也起着培养学生独立工作能力的重要作用。

在换热器的设计过程中，我感觉我的理论运用于实际的能力得到了提升，主要有以下几点掌握了查阅资料，选用公式和搜集数据包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集的能力树立了既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力培养了迅速准确的进行工程计算的能力学会了用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力。

从设计结果可看出，若要保持总传热系数，温度越大换热管数越多，折流板数越多壳径越大，这主要是因为煤油的出口温度增高，总的传热温差下降，所以换热面积要增大，才能保证和因此，换热器尺寸增大，金属材料消耗量相应增大通过这个设计，我们可以知道，为提高传热效率，降低经济投入，设计参数的选择十分重要主要参考文献化工原理天津大学化工原理教研室编天津天津大学出版社换热器秦叔经叶文邦等，化学工业出版社化工原理第三版上下册谭天恩窦梅周明华等，化学工业出版社化工过程及设备设计华南工学院化工原理教研室化工原理课程设计贾绍义等，天津大学出版社度校正管内表面传热系数管程流体流通截面积管程流体流速普朗特数