当前位置:主页 > 新闻中心 >
赌博网站润滑油冷却器的设计

  分类号TH117.2+1 单位代码 机械设计制造及其自动化指导教师 答辩日期 毕业设计(论文)诚信责任书本人郑重声明:所呈交的毕业设计(论文),是本人在导师的指导下 独立进行研究所取得的成果。毕业设计(论文)中凡引用他人已经发表或 未发表的成果、数据、观点等,均已明确注明出处。尽我所知,除文中已 经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或 撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已 在文中以明确方式标明。 本人毕业设计(论文)与资料若有不实,愿意承担一切相关的法律责 润滑油冷却器是大型运转设备中一个重要组成部分。它主要用于冷却吸收了磨擦热的润滑油,从而保证润滑油的使用寿命和机组安全可靠地运行。 文中的润滑油冷却器在结构上采用了1-6 型,即壳侧一程,管侧六程,并按照 设计要求对其进行了整体的设计。首先,通过换热计算确定换热面积与管子根数, 进而初步选定换热器的结构类型。然后按照设计要求以及一系列国家标准进行结 构设计,之后又给出了水压试验要求,在设计的同时还进行了相关的校核。最后 整理数据绘制了零件图和装配图。 设计完成的润滑油冷却器能够及时有效的对流经轴承等处的润滑油进行冷 却,使整个设备始终处于良好的运行状态。 关键词:润滑油;冷却器;管壳式 榆林学院本科毕业设计(论文) II Design LubricatingOil Heat Exchanger ABSTRACT Lubricating oil heat exchanger importantpart largeScale Rotating equipment. mainlyused coolinglubricating oil which absorbed frictionheat, so servicelife lubricatingoil unitoperated safely paper,using 1-6type, i.e. shellside, anothersix process pipesside, overalldesign lubricatingoil cooler designrequirements. First transferarea heatexchanger lubricatingoil heat exchanger designrequirements nationalstandards, after hydraulicpressure test carriedout, strengthcheck made.Finally, partdrawing assemblydrawing, so entiredesign lubricatingoil cooler designed papercan cool oil flowedthrough bearingtimely effectively,so wholeequipment goodworking condition. Key words:Lubricating oil; Heat exchanger; Fixed pipes plat榆林学院本科毕业设计(论文) III 1.1设计内容 1.2换热器的国内外状况 1.3管壳式换热器的结构 2.1设计参数 2.2换热器选型原则 2.3换热器的设计思路 3.1计算总传热系数 3.2核算总传热系数K 123.3 核算压力降 174.1 壳体设计 174.2 封头设计 184.3 管板设计 184.4 换热管设计 204.5 接管设计 244.6 壳体与管板、管板与法兰及换热管的连接设计 355.1 试验基本原则 355.2 试验步骤 37参考文献 40榆林学院本科毕业设计(论文) 绪论1.1 设计内容 润滑油用在各种类型机械上以减少摩擦,保护机械及加工件,主要起润滑、 冷却、防锈、清洁、密封和缓冲等作用。然而由于机器运转会产生大量的热量, 这使得润滑油在工作过程中会带走很大一部分热量,为了保证机器的正常运转和 润滑油的正常使用寿命,我们一般使用润滑油冷却器来控制油温。 润滑油冷却器通常用水或空气为冷却介质以除去热量,大致分为喷淋式冷却 器、夹套式冷却器和管壳式冷却器等几种类型。其中,管壳式换热器具有结构坚 固、操作弹性大、可靠程度高、适用范围广、制造成本低、清洗方便、处理量大、 工作可靠等优点,故本课题采用管壳式换热器。 管壳式换热器是把换热管余管板连接,再用壳体固定。它的形式大致分为固 定管板式、外填料函式、填料函滑动管板式等几种。它在炼油、石油化工、医药 及其他工业中使用广泛,它适用于冷却、冷凝、加热、蒸发和废热回收等各个方 面。所以在工程中得到普遍应用。 管壳式换热器的研究内容主要包括选型和换热计算两个方面。 换热器的类型很多,每种型式都有特定的应用范围。在某一种场合下性能很 好的换热器,如果换到另一种场合可能传热效果和性能会有很大的改变。因此, 针对具体情况正确地选择换热器的类型,是很重要的。换热器选型时主要依据是: 热负荷及流量大小; 流体的性质; 温度、压力及允许压降的范围; 对清洗、维修的要求; 设备结构、材料、尺寸、重 1.2换热器的国内外状况 目前各国针对管壳式换热器的性能进行的研究主要是强化传热,提高对苛刻 工作条件和各类腐蚀介质适应性材料的开发以及向着高温、高压、大型化方向发 展所作出的结构改进。 中国换热器起步较晚,1963 年抚顺机械设备制造有限公司按照美国TEMA 标准 制造出第一台管壳式换热器。之后,兰州机械研究所首次引进德国斯密特 润滑油冷却器的设计 (Schmidt)换热技术,原四平换热器总厂引进法国维卡勃换热技术,在吸收国外先进制造经验的同时我国换热器技术得到了很大发展。 国外换热器技术正在蓬勃发展,SECESPOL 国际集团是欧洲换热器专业制造商, 它在1988 年发明了世界上第一台螺旋螺纹管JAD 换热器,因其在汽水换热领域无 可比拟的优势,换热系数最高达 14000w/.,最高耐温 400,在欧洲被誉为 “蒸汽王子”。俄罗斯提出一种先进方法,即气动喷涂法,来提高翅片化表面的性 能。其实质是采用高速的冷的或稍微加温的含微粒的流体给翅片表面喷镀粉末粒 子。用该方法不仅可喷涂金属还能喷涂合金和陶瓷(金属陶瓷混合物),从而得到 各种不同性能的表面。 瑞典 Alares 公司开发了一种扁管换热器,通常称为麻花 管换热器。美国休斯顿的布朗公司又对扁管换热器做了改进。螺旋扁管的制造过 程包括了“压扁”与“热扭”两个工序。改进后的麻花管换热器同传统的管壳式 换热器一样简单,改进了传热,减少了结垢,降低了成本,无振动,节省了空间, 无折流元件 1.3管壳式换热器的结构 管壳式换热器是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。主 要有壳体、管束、折流板、管板和封头等部件组成。壳体多为圆筒形,内部装有 管束,两端固定在管板上。封头用螺栓与壳体两端法兰相连。进行换热的冷、热 两种流体,一种在管内流动,称为管程流体;另一种在管外流动,称为壳程流体。 为提高管外流体的传热系数,通常在壳体内安装若干隔板。隔板可以提高壳程流 体流速,迫使流体按照规定路径横向多次通过管束,增强流体的湍流程度 图1-1管壳式换热器结构示意图 列管式换热器的管板一般采用圆平板,在上面开孔以装设换热管束,管板又榆林学院本科毕业设计(论文) 与壳体连接。管板与壳体的连接方法与换热器的形式有关。对于固定管板式换热器,常采用不可拆连接方式,即直接将两端管板焊接在壳体上。对于浮头式、U 管式换热器,由于管束要从壳体中抽出,故常用可拆分连接方式,即把管板夹于壳体法兰与顶盖法兰之间,用螺栓紧固,必要时卸下顶盖就可以把管板连同管束 从壳体中抽出。 换热管换热管安装在壳体内部,两端用管板固定。管子内侧为冷却水,外侧为润滑 油,冷却水流经内部时带走管子外部的热量,从而实现换热。 目前我国列管式换热器系列标准中,所采用的无缝钢管规格多为Φ19 和Φ252.5 两种。换热器一般采用光管,这样结构简单,容易制造。 管子在管板上的固定,原则上是必须保证管子和管板连接牢固,不能在连接 处产生泄漏,否则会给操作带来严重故障。 折流挡板为了加大壳程流体的速度,增强湍动程度,以提高壳程流体的对流传热系数, 往往在壳程内部装置折流挡板。另外折流挡板对换热管束还起到支撑作用,可以 有效的防止管子的变形。 折流挡板形式较多,主要有两种,一种是横向折流板,壳程流体横向流动; 另一种是纵向折流挡板,壳程流体平行流过管束。 放气孔、排液孔在换热器的壳体上常安装放气孔和排液孔,用以排除不能凝结的气体和冷凝 液体。 封头有方形和圆形两种。方形用于直径小(一般小于300 )的壳体,圆形 封头用于直径大的壳体。由于在清洗和检修管束时需将封头拆下,所以封头结构 应便于拆装,一般通过法兰与壳体连接。 润滑油冷却器的设计 管壳式换热器选型及设计思路换热器的类型很多,每种型式都有特定的应用范围。在某一种场合下性能很 好的换热器,如果换到另一种场合可能传热效果和性能会有很大的改变。在换热 器选型中,应对结构强度、材料来源、加工条件、密封性、安全性等方面加以考 虑。因此,应综合考虑工艺条件和机械设计的要求,正确选择合适的换热器型式 来有效地减少工艺过程的能量消耗。对工程技术人员而言,在设计换热器时,对 于型式的合理选择、经济运行和降低成本等方面应有足够的重视,必要时,还得 通过计算来进行技术经济指标分析、投资和操作费用对比,从而使设计达到该具 体条件下的最佳设计。 2.1 设计参数 本设计主要设计参数有: 2-1参数名称 管程设计压力(Mpa) 2.0 1.5 实际压力(Mpa) 1.5 入口1.0 ;出口0.9 温度() 30 40流量Q(/h) 1000 13779物料 可耐压齿轮油 冷却水 8551000 比热容Cp(KJ/) 2.0 4.18 导热系数(W/m) 0.14 0.6176 2.2 换热器选型原则 管壳式换热器进行换热工作时,润滑油流经管子内部,管子与壳体之间通入 冷却水,在润滑油流经途中与壳体内部的冷却水进行热交换,然后将冷却后的润 滑油再次注入设备,进行润滑。与此同时,壳体内部的高温冷却水也在源源不断 的流出,而在输入端再注入温度很低的冷却水,利用管子作为媒介将管子内部润 滑油的热量传导到壳体内部的冷却水中,然后,通过高温冷却水的排除和低温冷 润滑油冷却器的设计 所选用的换热器,一定要能完成换热任务。换热任务是由生产工艺条件决定的,是流体温度变化在单位时间内吸收和放出的热量。它的具体数值,可由流 体热流量平衡方程,即冷流体的吸热速率或者热流体的放热速率来计算。另外在 机械强度,抗腐蚀、耐压能力等方面,所选用的换热器应都能满足设计要求。 经济上合理。在换热器选型和工艺参数的确定中,要有经济技术的考虑,尽可能的节能、省材,使操作费用和设备维护费用处于一个合理的范围之内。 4)保证生产安全。赌博网站,在操作中,若有爆炸、燃烧、中毒等危险性,则要考虑必 要的安全措施。对设备材料强度的验算,除应有一定的安全系数外,还应考虑由 于设备压力突然升高或由于真空,而需要安装安全阀等措施。 此外,还有以下选用原则: 根据流道选择进行换热的冷热两种流体,按以下原则选择流道:a.不洁净和易结垢流体宜 走管程,因管内清洗较方便;b.腐蚀性流体宜走管程,以免管束和壳体同时受到 腐蚀;c.压力高的流体宜走管程,以免壳体承受压力;d.饱和蒸汽宜走壳程,因 蒸汽冷凝传热系数与流速无关,且冷凝液容易排出;e.若两流体温差比较大,选 用固定管板式换热器时,宜使传热系数大的流体走壳程,以减少热应力。 根据流体的流速选择增加流体在换热器中的流速,将增大对流传热系数,减少污垢热阻,使总传 热系数增大,从而减少换热器的传热面积。但是流速增加是流体阻力增加,动力 消耗增多。所以适宜的流速要通过经济恒算得出。 固定管板式换热器管束连接在管板上,管板与壳体焊接。其主要优点有:(1) 传热面积比浮头式换热器大20%-30%;(2)旁路漏流较少;(3)锻件使用较少; (4)没有内漏。 固定管板式换热器的适用场合为:(1)设备需要尽可能少的使用法兰密封的 场合;(2)管、壳程金属温差不是很大的场合;(3)壳程流体清洁无需经常抽出 管束的场合。综合以上情况,本设计采用固定管板式换热器。 2.3 换热器的设计思路 换热器的设计计算常分为设计计算和校核计算两大类。换热器计算一般需要 三大类数据:结构数据、工艺数据和物性数据,其中结构数据的选择在换热器中 最为重要。在管壳式换热器的设计中包含有一系列的选择问题,如壳体型式、管 榆林学院本科毕业设计(论文) 程数、管子类型、管长、管子排列、折流板型式、冷热流体流动通道方式等方面的选择。工艺数据包括冷、热流体的流量、进出口温度、进口压力、允许压降及 污垢系数等。物性数据包括冷、热流体在进出口温度下的密度、比热容、粘度、 导热系数、表面张力等。 润滑油冷却器的设计 热工设计3.1 计算总传热系数 (1)热流量 (3-1)将已知的参数:壳程流体(润滑油)流量 1000/h;润滑油比热容 ph 2.0KJ/;进口油温 30150 (3-5)流体流动时,润滑油:15030;冷却水:4025。 5025 4030 2540 30150 30150 25 40 2540 30 150 4182 (3-6)润滑油冷却器的设计 10 综合以上数据计算冷却水用量为: 2540 41803600 240000 (3-7)考虑到两种流体的具体情况,参考《换热器》中列管式换热器的 值,初步确定 1639 41350 240000 (5)工艺尺寸的确定1)管径与管子内部的流速 查GB151-1999 可知,在我们国家的管壳式换热器所采用的无缝钢管规格大致 有如下几种: Φ19mm2mm,Φ25mm2.5mm。 鉴于有结垢等情况,本设计采用Φ 25mm2.5mm 的管子,初取管内流速 u=0.8m/s。 2)管程与传热管数 首先,根据传热管内径以及管内冷却水的流速来确定单程的传热管数: 163600 1000 1316 025 由此可知,如使用单管程管子,管子过长必然导致换热器基本尺寸过大,因此在此采用多管程结构。 榆林学院本科毕业设计(论文) 11 实际应该用中,常用的管子长度有:1500mm、2000mm、3000mm、4500mm、6000mm, 在此采用管长 (3-10)所需换热管总数为: 96 16 (3-11)3)传热管的排布 管子在管板上的排列方式应力求排布均匀、结构紧凑并考虑清洁和整体结构 的要求。基本的排布方式有下列三种: 等边三角形排布 其一边与流向垂直,是最常用的形式。与正方形相比不仅传热系数要高一些, 而且可以节省 15%的管板面积。适用于不生污垢或者可以用化学清洗方法清洗污 垢以及允许压降较高的条件; 正方形直列,正方形错列 正方形排布其结构最不紧凑,但是方便机械清扫,因此常用于壳程流体容易 结垢的场合。 综合以上三种情况,本设计选择等边三角形排布方式 管间距选用mm Pt32 25 25 ,横过管束中心线)壳体内径对于多管程结构,壳体内径按以下方法计算: (3-12)其中,η 是管板利用率,对于按等边三角形排布的管子取:0.5-0.8。 mm 9632 05 5)折流挡板目前,国内换热器最常用的折流挡板有弓形和圆盘—圆环形两种,本设计采 用弓形折流挡板。由此可知,折流板的圆缺高度为壳体直径的 25%,切去圆缺的 高度为: mm 100400 25 (3-13)折流挡板的间距在允许的压力降范围内应该尽可能的小,GB151-1999 中间有 润滑油冷却器的设计 12 如下几种:150mm、200mm、300mm、450mm、600mm,本设计采用 mm (3-14)根据以上计算数据,选取Φ=25mm 管径卧式固定管板式换热器 3-1壳体直径 管程数 管子数 中心排管 换热面积换热管长 9612 2000mm3.2 核算总传热系数K (3-15)换热器总管数为96,由于是6 管程,初选管程流速为0.8m/s,所以管程的流 通面积 1002 36001000 (3-16)雷诺系数 3825010 100053 (3-17)普朗特系数 1114 2000Pr (3-18)实际换热面积为: 换热管外径壁厚: mm 96025 实际(3-19) 榆林学院本科毕业设计(论文) 13 (2)计算总传热系数 总传热系数的计算公式: (3-20)其中, PrRe 023 (3-21)由于冷却水相当于一个被加热的过程,所以对流传热系数为: 872443 1138250 02 PrRe 36 (3-23)由于换热管是等边三角形排布的,根据科恩公式: (3-22)流体流过管间最大截面积是 (3-24)估算壳体内径为 mm 1050 8553600 1000 (3-25)确定雷诺系数Re Re 85500008 85540 (3-26)润滑油冷却器的设计 14 确定普朗特系数 Pt 1114 Pt(3-27) 将壳体壁温视为壳程流体的平均温度,因此 118550 02 不可避免的壳程流体(润滑油)会产生污垢,因此会有污垢热阻,查GB151-1999表F3 可知: 管外有机物污垢热阻: 1076 1076 480025 1076 1076 (5)核算总传热面积稳态传热基本方程: (3-28)由上式可知基本换热面积A: 1039 41578 240000 12.54m10.03 1.25 (3-30)传热面积的裕度为: 54 1254 1258 100%=32%3.3 核算压力降 (1)核算管程压力降 核算公式为: (3-31)榆林学院本科毕业设计(论文) 15 其中: (3-33)压力降的结构校正系数: 选定无缝钢管粗糙度mm 关联图可知其中摩擦系数035 ,代入式(3-32)和(3-33)Pa 100002 1028 351157 (2)核算壳程压力降核算公式为: (3-34)其中, (3-35)其中,管子排布方式对压力降的校正因数: 折流挡板间距mm 润滑油冷却器的设计16 1240 8553600 137793600 (3-38)Pa 85512 63 (3-39)Pa (3-40)Pa 46512 在数值上均小于Pa 10,本设计管程与壳程的压 力降均满足设计要求,故本设计选用的固定管板式换热器满足预期要求。 榆林学院本科毕业设计(论文) 17 结构设计4.1 壳体设计 壳体、管箱壳体和封头共同组成了管壳式换热器的外壳。管壳式换热器的壳 体通常是由管材或板材卷制而成的。当直径小于 400mm 时,通常采用管材和管箱 壳体,但是本设计还是采用板材卷制壳体。当直径不小于400mm 时,采用板材卷制 壳体和管箱壳体。其直径系列应与封头、连接法兰的系列匹配,以便于法兰和封 头的选型 。一般情况下,当直径小于1000mm时,直径相差100mm 为一个系列; 当直径大于1000mm 时,直径相差200mm 为一个系列,若采用旋压封头,其直径系 列的间隔可取100mm。 4-1碳素钢或低合金钢圆筒的最小厚度(mm) 公称直径 400-700 800-1000 1100-1500 1600-2000 2100-2500