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环境工程原理课程设计

题目处理量为33500t/年苯冷却器的设计

专业环境工程

学号

学生姓名

班级

指导教师

日期

课程设计任务书

（指导教师填写）

课程设计名称《环境工程原理》课程设计学生姓名专业班级

设计题目处理量为33500吨/年苯冷却器的设计

一、课程设计目的

通过课程设计进一步消化和巩固本门课程所学内容，并使所学的知识系统化，培养运用所学理论知识进行环境工程原理中换热器设计的初步能力。通过设计，了解工程设计的内容、方法及步骤，培养确定换热器的设计方案、进行设计计算、绘制工程图、使用技术资料、编写设计说明书的能力。

二、设计内容、技术条件和要求

1.设计参数：

（1）苯：入口温度80oC；出口温度35oC。

（2）水：入口温度25oC，出口温度35oC。

（3）允许压降：不大于105Pa。

（4）每年按300天计，每天24h连续生产

（4）物性数据：

流体物性

密度/kg/m3

黏度/Pa?s

比热容/kJ/(kg?oC)

热导率W/(m2?oC)

苯

879

0.737

1.704

0.148

水

998

1.005×10-3

4.183

0.599

2.设计内容和要求

（1）设备型式：列管式换热器。

（2）选择适宜的列管式换热器并进行核算。

（3）绘制设备结构图，并编写设计说明书。

（4）编写设计说明书：设计说明书包括方案简介、方案设计、设计结果、设计心得等内容。课程设计说明书文字简洁、通顺、内容正确完整，书写工整。

（5）图纸要求：换热器设计图纸一张（2号图）。包括设备结构图、排管图、法兰连接图、管子与管板连接图等。

三、时间进度安排

教学内容

学时

地点

备注

布置题目

0.5d

设计教室

文献查阅

0.5d

图书馆

设计计算

3d

设计教室

绘制设计图纸

1d

设计教室

检查并整理设计成果

0.5d

设计教室

答辩

0.5d

设计教室

总计

2周

四、主要参考文献

[1]王卫东等.化工原理课程设计.北京：化学工业出版社，2015

[2]李功样等.常用化工单元设备设计.广州：华南理工大学出版社，2006

指导教师签字：

年月日

一．概述

在工程中，要实现热量交换，需要一定的设备，这种交换热量的设备统称为热交换器，也称为换热器。在环境工程中，冷水的加热、废水的预热、废气的冷却等，都需要应用换热器。

列管式换热器在换热设备中占据主导地位，其优点是单位体积所具有的传热面积大，结构紧凑，坚固耐用，传热效果好，而且能用多种材料制造，因此适应性强，尤其在高温高压和大型装置中，多采用列管式换热器。

列管式换热器主要由壳体、管束、管板和封头等部分组成，如图1所示。列管式换热器在操作时，由于冷、热两流体温度不同，使壳体和管束的温度不同，其热膨胀程度也不同。如果两者温度差超过50℃，就可能引起设备变形，甚至扭弯或破裂。因此，必须从结构上考虑热膨胀的影响，采用补偿方法，如一端管板不与壳体固定连接，从而减小或消除热应力。

二．列管式换热器的类型

固定管板式

固定管板式换热器的两端管板和壳体制成一体，结构比较简单、紧凑、造价便宜。当管壁与壳壁温差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。为了克服温差应力必须有温差补偿装置，一般在管壁与壳壁温度相差50℃以上时，为安全起见，在外壳的适当位置上焊上一个补偿圈，当壳体和管束热膨胀不同时，补偿圈发生缓慢的弹性变形来补偿因温差应力引起的热膨胀。但壳程压强超过0.6Mpa时由于补偿圈过厚，难以伸缩，失去温差补偿的作用，就应考虑其他结构。因此这种换热器适用于两种介质温差不大，或温差较大但壳程压力不高，及壳程介质清洁，不易结垢的场合。

U形管式

U形管式换热器每根管子均弯成U形，流体进、出口分别安装在同一端的两侧，封头内用隔板分成两室，每根管子可自由伸缩，来解决热补偿问题。特点是管束可以自由伸缩，热补偿性能好；双管程，流程长，流速高，传热性能好；承压能力强；管束可以从壳体中抽出，且结构简单，造价低。但其管数少且易短流。故仅适用于管壳壁温差较大，或壳