空氣壓縮機后冷卻器課程設計
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- 空氣壓縮機后冷卻器課程設計
一、設計任務書
1.原始數據
(1)
空氣處理 12 m3/min ,操作壓強 1.4 MPa(絕對壓)
空氣進口溫度 147 ℃,終溫 40 ℃
(2)冷卻劑 :常溫下的水(進出口溫度自己選擇)
初溫: 25 ℃ ,終溫: 33 ℃,溫升5—8 ℃
(3)冷卻器壓降 < 1m水柱
二、確定設計方案
2.1 選擇換熱器的類型
本設計中空氣壓縮機的后冷卻器選用帶有折流擋板的固定管板式換熱器,這種換熱器適用于下列情況:①溫差不大;②溫差較大但是殼程壓力較小;③殼程不易結構或能化學清洗。本次設計條件滿足第②種情況。另外,固定管板式換熱器具有單位體積傳熱面積大,結構緊湊、堅固,傳熱效果好,而且能用多種材料制造,適用性較強,操作彈性大,結構簡單,造價低廉,且適用于高溫、高壓的大型裝置中。
采用折流擋板,可使作為冷卻劑的水容易形成湍流,可以提高對流表面傳熱系數,提高傳熱效率。
本設計中的固定管板式換熱器采用的材料為鋼管(20R鋼)。
2.2 流動方向及流速的確定
本冷卻器的管程走壓縮后的熱空氣,殼程走冷卻水。熱空氣和冷卻水逆向流動換熱。根據的原則有:
(1)因為熱空氣的操作壓力達到1.1Mpa,而冷卻水的操作壓力取0.3Mpa,如果熱空氣走管內可以避免殼體受壓,可節省殼程金屬消耗量;
(2)對于剛性結構的換熱器,若兩流體的的溫度差較大,對流傳熱系數較大者宜走管間,因壁面溫度與對流表面傳熱系數大的流體溫度相近,可以減少熱應力,防止把管子壓彎或把管子從管板處拉脫。
(3)熱空氣走管內,可以提高熱空氣流速增大其對流傳熱系數,因為管內截面積通常比管間小,而且管束易于采用多管程以增大流速。
查閱《化工原理(上)》P201表4-9 可得到,熱空氣的流速范圍為5~30 m•s-1;冷卻水的流速范圍為0.2~1.5 m•s-1。本設計中,假設熱空氣的流速為8 m•s-1,然后進行計算校核。
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