内容发布更新时间 : 2025/2/6 23:38:10星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

课程设计案例

一． 推荐理由

本课程设计实践环节建立在《机械原理》、《过程原理及设备》和《机械设计》等课程的基础上进行，涉及面广。在强调基本原理的基础上，注重学生对具体问题的解决能力。

这是本专业学生第一次尝试独立设计，是第一次将课程中所学的知识应用于实际设备设计工作的实践活动，对学生的今后专业有较深的影响。

二．案例详细说明

1． 概述

本案例，要求学生进行一台换热器的设计和计算。在这一过程中，学生通过应用《过程原理及设备》中知识，对换热器的热工进行计算，确定工艺参数。在此基础了，应用《机械设计》等相关知识，对换热器的结构和强度进行分析计算和设计。采用CAD制图，进行全面掌握材料、机械加工、机械设计等方面的知识。为今后从事本专业工作打下基础。

2． 教学的目标和能力要求

教学的目标：是为了进一步巩固和加深课程阶段所学的理论知识、培养独立分析问题和解决问题的能力，使学生对过程装备的设计有一完整、系统的认识，提高学生的科学计算、绘图和使用技术资料的能力，让学生在设计过程中得到系统的训练，培养综合设计的能力。

能力要求：要求学生从某一功能与原理出发，拟定所要设计的设备方案，能进行相关的设计计算，绘设备总图及部分零件图，编写相关计算说明书。能应用CAD进行机械制图。

3． 设计任务

（1） 设计题目：用水冷却煤油产品的U型管式换热器的设计（四）

（2） 设计任务及条件

? 使煤油从150℃冷却到40℃，压力0.1MPa； ? 冷却剂为水，水压力为0.3MPa。 ? 处理量为24t/h。 （3） 设计内容

? 合理的参数选择和结构设计：

? 传热面积；管程设计包括：总管数、程数、管程总体阻力校核；壳体直径；

结构设计包括流体壁厚；主要进出口管径的确定包括：冷热流体的进出口管传热计算和压降计算，

1

? 从JB/T4714~4720标准系列中选择一种U型管式换热器规格，再进行复

算。

? 对所选出的U型管式换热器，进行详细的设计、强度计算和校核计算。 （4） 设计成果

? 设计说明书一份，

? 设计图纸包括：换热器的设备总装图、零件图各一张。

4． 设备要求及条件

? U型管式换热器的模型；

? 相关的标准资料、手册。

5． 设计报告范例 ············································································· 目录

一、设计题目………………………………………………………………………………………..1 二、结构数据……………………………………………………………………………………….1 1 设计方案确定………………………………………………………………………………..1

1.1 流体流程的选择…………………………………………………………………….....1 1.2 流体流速的选择……………………………………………………………………….1 1.3 流体进出口温度的确定……………………………………………………………….2 2 传热面积的初步计算………………………………………………………………………..2

2.1 换热器的热负荷及冷却剂的用量……………………………………………………...2 2.2 有效平均温差…………………………………………………………………………...2 2.3 传热面积………………………………………………………………………………...3 3 结构设计及计算……………………………………………………………………………..3

3.1 管径、管长及管数的确定………………………………………………………………3 3.2 管程数和管子的排列…………………………………………………………………..3 3.3 壳体内径的确定………………………………………………………………………..4 3.4 折流挡板的设计………………………………………………………………………..4 3.5 换热器进出口管径的确定……………………………………………………………..5 三、换热器的核算…………………………………………………………………………………5 1 传热系数的计算…………………………………………………………………………….5 2 壁温的计算…………………………………………………………………………………..7 3 换热器面积的裕度…………………………………………………………………………..7 4 换热器压降的计算……………………………………………………………………….. ...7 四、换热器机械强度的核算………………………………………………………………………..9 五、换热器局部结构数据…………………………………………………………………………13 1 管箱结构……………………………………………………………………………………13 2 分程隔板……………………………………………………………………………………14 3 管板厚度……………………………………………………………………………………14 4 管板与换热管的连接………………………………………………………………………14

2

5 换热管的中心距……………………………………………………………………………15 6 布管限定圆…………………………………………………………………………………15 7 壳程进出口处的布管………………………………………………………………………16 8 拉杆、定距管………………………………………………………………………………16 9 管板管孔……………………………………………………………………………………17 9.1 钢换热管的管板管孔直径及允许偏差………………………………………………17 9.2 拉杆孔…………………………………………………………………………………17 9.3 分程隔板槽……………………………………………………………………………17 10 管板连接…………………………………………………………………………………..18 11 进出口接管………………………………………………………………………………..19 12 接管法兰…………………………………………………………………………………..19 13 法兰垫片…………………………………………………………………………………..20 14 管板法兰…………………………………………………………………………………..21 15 折流板……………………………………………………………………………………..22 16 容器支座…………………………………………………………………………………..23

一 设计任务书 （从略）

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报告范例

（1） 计算书范例（摘自原报告）

（正文第2页）

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二