基于EDR的60 m3/h水-空气冷却器的设计毕业论文
2022-01-09 08:01
论文总字数：25552字
摘 要
本文首先阐述了空气冷却器的定义、作用以及结构，介绍了空气冷却器在国内、外的发展、以及一些近期的相关发现与技术。然后根据给定的原始数据，设计一台60m3/h的水-空气冷却器，包括热力计算、EDR校核计算、结构设计和CAD图纸绘制。热力计算主要进行管束的选型、翅片参数计算、传热系数计算、热阻计算和压力降计算。热力计算完成后利用Aspen EDR软件进行校核计算，分析热阻、压力降分布是否合理。结构设计主要对管束、管箱、风机、百叶窗等进行选型及校核。图纸绘制主要包括总装图和各个零部件图纸。最后对本文做出总结和展望。
关键词：空气冷却器 EDR 设计计算
Design of 100m3/h water-air cooler
Abstract
This article first explains the definition, function and structure of the air cooler, introduces the development of the air cooler at home and abroad, and some recent related discoveries and technologies. Then, based on the given original data, a 60m3 / h Water-air cooler, including thermal calculation, EDR check calculation, structural design and CAD drawing. Thermal calculation mainly contains the selection of tube bundle, calculation of fin parameters, calculation of heat transfer coefficient, calculation of thermal resistance and calculation of pressure drop. After finishing the thermal calculation, Aspen EDR is used to check the calculation and analyse the reasonability of the thermal resistance and pressure drop’s distribution. The structural design mainly selects and checks the tube bundles, tube boxes, fans, shutters, etc. The CAD drawings include the assembly drawings and the drawings of different parts. Finally, there comes a summary and outlook for this article.
Key Words： Air cooler, EDR, Design Calculation
目 录
摘要 I
Abstract II
符号表 V
第一章 引论 1
1.1前言 1
1.2 空冷器分类 1
1.3 空冷器的基本结构 1
1.4 总体设计内容 2
1.5空冷器设计条件 2
1.6空冷器的基本参数 3
1.7设计步骤 3
1.8 结构设计优化 3
1.9 国内外研究发现 4
第二章 60m3/h水-空气冷却器的设计计算 6
2.1 已知数据 6
2.2 热力计算 6
2.2.1 计算水的定性温度 6
2.2.2 计算总传热量 6
2.2.3 空气冷却器的选型 7
2.2.4 计算管内膜传热系数 11
2.2.5 计算风机风量和空气出口温度 12
2.2.6 计算翅片膜传热系数 12
2.2.7 计算/选取各项热阻 13
2.2.8 计算总传热系数 14
2.2.9 计算传热温差 14
2.2.10 计算传热面积及其校核 15
2.2.11 计算管内阻力 15
2.2.12 计算管外阻力 16
2.2.13 计算风机功率 17
第三章 60m3/h 水-空气冷却器的校核计算 19
第四章60m3/h 水-空气冷却器的结构设计 28
4.1 管束选型与参数 28
4.2 管箱选型及其结构校核 28
4.2.1 计算顶板､底板应力 29
4.2.2丝堵板以及管板的应力校核 30
4.3 管束支持梁参数 31
4.4 构架参数 31
4.5 百叶窗参数 31
第五章 总结 32
5.1 结论 32
5.2 展望与思考 33
参考文献 34
致谢 36
符号表
符号 | 含义 | 单位 | |
— | 水的体积流量 | ||
— | 水的进口温度 | ||
— | 水的出口温度 | ||
— | 设计气温 | ||
— | 水的定性温度 | ||
— | 定性温度下水的密度 | ||
— | 定性温度下水的定压比热容 | ||
— | 定性温度下水的导热系数 | ||
— | 定性温度下水的动力粘度 | ||
— | 总传热量 | ||
— | 总传热系数 | ||
— | 热流体进出口温差 | ||
— | 空气出口温度 | ||
— | 温升校正系数 | ||
— | 对数传热温差 | ||
— | 管程数 | 程 | |
— | 平均传热温差 | ||
— | 光管外表面积为基准的传热面积 | ||
— | 空气的定性温度 | ||
— | 定性温度下空气的密度 | ||
— | 定性温度下空气的定压比热容 | ||
— | 定性温度下空气的导热系数 | ||
— | 定性温度下空气的动力粘度 | ||
— | 空冷器所需总风量 | ||
— | 管束名义长度 | ||
— | 管束实际长度 | ||
— | 管束名义宽度 | ||
— | 管束实际宽度 | ||
— | 有效迎风面积 | ||
— | 管排数 | 排 | |
— | 管心距 | ||
— | 基管总根数 | 根 | |
— | 有效传热管根数 | 根 | |
— | 基管外径 | ||
— | 基管内径 | ||
— | 有效传热面积 | ||
— | 管内流通总面积 | ||
— | 每程流通面积 | ||
— | 支梁列数 | 个 | |
— | 翅片外径 | ||
— | 翅片厚度 | ||
— | 翅根半径 | ||
— | 每米翅片数 | ||
— | 风面比 | ||
— | 传热计算几何综合系数 | ||
— | 阻力计算几何综合系数 | ||
— | 每米翅片面积 | ||
— | 每米翅根面积 | ||
— | 管内介质质量流速 | ||
— | 管内介质流速 | ||
— | 管侧雷诺数 | ||
— | 管侧普朗特数 | ||
— | 管内膜传热系数 | ||
— | 标准迎面风速 | ||
— | 风机总风量 | ||
— | 标准状况空气的密度 | ||
— | 翅片总面积为基准的传热系数 | ) | |
— | 空气最大质量流速 | ||
— | 铝的导热系数 | ||
— | 翅片效率 | ||
— | 单位翅片的有效面积 | ||
— | 单位翅片管光管外面积 | ||
— | 光管外表面积为基准的传热系数 | ||
— | 管内污垢热阻 | ||
— | 翅片污垢热阻 | ||
— | 间隙热阻 | ||
— | 钢的导热系数 | ||
— | 基管平均直径 | ||
— | 管壁热阻 | ||
— | 传热面积 | ||
— | 面积富裕量 | ||
— | 管壁温度 | ||
— | 管壁温度下水的动力粘度 | ||
— | 壁温校正系数 | ||
— | 管程流体摩擦系数 | ||
— | 沿程流体压降 | ||
— | 管箱回弯压降 | ||
— | 工艺流体进出口质量流速 | ||
— | 进出口压降 | ||
— | 结垢补偿系数 | ||
— | 管程总压降 | ||
— | 摩擦系数 | ||
— | 管束静压 | ||
— | 设计温度下空气密度 | ||
— | 风机直径 | ||
— | 动压头 | ||
— | 全风压 | ||
— | 风机转速 | ||
— | 风机叶尖速度 | ||
— | 风机输出功率 | ||
— | 风量系数 | ||
— | 压头系数 | ||
— | 叶片安装角 | 度 | |
— | 叶片效率 | ||
— | 功率系数 | ||
— | 轴功率理论计算值 | ||
— | 电机效率 | ||
— | 皮带传送效率 | ||
— | 电机实耗功率 | ||
— | 噪声常数 | ||
— | 风机叶尖声压级 |
第一章 引论
1.1前言
随着科技的发展，能源的节约成为了战略性问题。为了实现经济的持续性发展以及对于环境的协调与保护，我国研究了一些新的技术以及设备。其中，空冷器的使用就是一个很好的例子。空冷器（即空气冷却器）是一种将空气作为冷却剂对热流体工质进行冷却的机器。不同于水冷却，它的冷却介质——空气是取之不尽用之不竭的，且更为清洁，维护成本也较低[1]。1948年，美国的Texco Corpris Christi炼油厂第一次将空冷全部代替传统水冷。我国是于1963年开始空冷器的研究工作，第一台空冷器装建于锦西石油五厂，并获得1978年全国科学大会奖[2]。
1.2 空冷器分类
空冷器的分类基于不同条件以及情况分为很多种，根据管束的安装条件可将其分为：水平式、立式、斜顶式、圆环式和多边形，按照通风方式来划分则又有引风式，自然通风式以及鼓风式，按压力等级空冷器又可分为高压，中压，低压[3]。
1.3 空冷器的基本结构
空冷器的结构复杂，有很多细小的零配件，基本的组成结构是：管束，风机，百叶窗，构架。
管束有其自身的结构，作为空冷器的核心组成，它是由翅片管，管箱和框架组成，可以完整地在空冷器构架上安装。空气（冷流体）通过横向运动掠过管束来降低管内流体（热流体）的温度，起到换热的作用。
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