換熱器課程設(shè)計(jì)---管殼式換熱器

1、<p><b>　　管殼式換熱器</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 設(shè)計(jì)方案概述和簡(jiǎn)介4</p><p><b>　　1.1 概述4</b></p><p>　　1.2 方案簡(jiǎn)介4</p><p&

2、gt;　　1.2.1 管殼式換熱器的分類4</p><p>　　1.2.2 設(shè)計(jì)方案選定6</p><p>　　第二章 換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算7</p><p>　　2.1 物性參數(shù)的確定7</p><p>　　2.1.1定性溫度，取流體進(jìn)口溫度的平均值7</p><p>　　2.1.2果汁和水在定性溫度下的相關(guān)

3、物性參數(shù)7</p><p>　　2.2 估算傳熱面積7</p><p>　　2.2.1 計(jì)算熱負(fù)荷7</p><p>　　2.2.2 確定冷卻水用量8</p><p>　　2.2.3 傳熱平均溫度差8</p><p>　　2.2.4初算傳熱面積8</p><p>　　2.2.5 工藝

4、結(jié)構(gòu)尺寸8</p><p>　　2.3換熱器校核錯(cuò)誤！未定義書簽。</p><p>　　2.3.1傳熱面積校核錯(cuò)誤！未定義書簽。</p><p>　　2.3.2 壁溫的計(jì)算14</p><p>　　2.3.3 核算壓力降14</p><p>　　第三章 輔助設(shè)備的計(jì)算和選型15</p>&l

5、t;p>　　3.1其他附件的設(shè)計(jì)和計(jì)算15</p><p>　　3.1.1 拉桿規(guī)格15</p><p>　　3.1.2 接管16</p><p>　　第四章 設(shè)計(jì)結(jié)果匯總表16</p><p>　　第五章 設(shè)計(jì)評(píng)述17</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)17</b><

6、;/p><p><b>　　符號(hào)說明18</b></p><p><b>　　致謝19</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　1.固定管板式換熱器</p><p>　　這類換熱器如圖1-1所示。固定管辦事?lián)Q熱器的兩端

7、和殼體連為一體，管子則固定于管板上，它的結(jié)余構(gòu)簡(jiǎn)單；在相同的殼體直徑內(nèi)，排管最多，比較緊湊；由于這種結(jié)構(gòu)式殼測(cè)清洗困難，所以殼程宜用于不易結(jié)垢和清潔的流體。當(dāng)管束和殼體之間的溫差太大而產(chǎn)生不同的熱膨脹時(shí)，用使用管子于管板的接口脫開，從而發(fā)生介質(zhì)的泄漏。</p><p>　　1.2.2 設(shè)計(jì)方案選定</p><p><b>　　換熱器類型的選擇</b></p>

8、;<p>　　按照設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，熱流體軟化水入口溫度130℃，出口溫度70℃，冷流體也是軟化水，入口溫度60℃，出口85℃，操作壓力小于熱側(cè)1.6MPa,冷側(cè)1.0MPa，壓力較大?；谶@些要求，應(yīng)固定管板式換熱器。并且采用兩臺(tái)《1-2》型管殼式換熱器串聯(lián)工作。</p><p><b>　　流體路徑的選擇</b></p><p>　　由條件,熱側(cè)走管

9、,冷側(cè)走殼。按照一般情況，選用規(guī)格為25*2.5mm的不銹鋼無縫管。</p><p>　　.管殼式換熱器設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容</p><p>　　管殼式換熱器的設(shè)計(jì)和分析包括熱力設(shè)計(jì)、流體設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、以及強(qiáng)度設(shè)計(jì)。其中以熱力設(shè)計(jì)最為重要。不僅在設(shè)計(jì)一臺(tái)新的換熱器時(shí)需要進(jìn)行熱力設(shè)計(jì)，而且對(duì)于已生產(chǎn)出來的，甚至已投入使用的換熱器在檢驗(yàn)它是否滿足使用時(shí)，均需要進(jìn)行這方面的工作。熱力設(shè)計(jì)是指根據(jù)使用

10、單位提出的基本要求，合理的選擇運(yùn)行參數(shù)，并根據(jù)傳熱學(xué)的知識(shí)進(jìn)行傳熱計(jì)算。 </p><p><b>　　換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p><b>　　物性參數(shù)的確定</b></p><p>　　定性溫度，取流體進(jìn)口溫度的平均值</p><p>　　管程軟化水的定性溫度： </p>

11、<p>　　殼程流體果汁的定性溫度： </p><p>　　軟化水在定性溫度下的相關(guān)物性參數(shù)</p><p>　　根據(jù)定性溫度分別查取殼程和管程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)，軟化水在100℃下的物性數(shù)據(jù)和水在72.5℃下的物性數(shù)據(jù)如下表</p><p><b>　　估算傳熱面積</b></p><p><b&g

12、t;　　計(jì)算熱負(fù)荷</b></p><p><b>　　確定熱側(cè)軟化水流量</b></p><p><b>　　則流動(dòng)方式選用逆流</b></p><p><b>　　傳熱平均溫度差</b></p><p><b>　　初算傳熱面積</b>&l

13、t;/p><p>　　參照傳熱系數(shù)的K的大致范圍，取K=1487 W/㎡℃。 </p><p><b>　　則估算傳熱面積 </b></p><p>　　2.2.5 工藝結(jié)構(gòu)尺寸</p><p><b>　　選定換熱管規(guī)格</b></p><p>　　依據(jù)流體粘度來選定換熱管規(guī)

14、格。由于管內(nèi)走水，換熱管采用無縫不銹鋼管，則其內(nèi)徑 ，外徑 。</p><p>　　繪制管板布置圖、確定實(shí)際換熱管數(shù)</p><p>　　換熱管的排列方式為正三角形式</p><p>　　35管中心距s=32mm</p><p>　　分程隔板槽處管中心距 </p><p><b>　　平行于流向的管徑<

15、/b></p><p><b>　　垂直于流向的管徑</b></p><p><b>　　拉桿直徑16mm</b></p><p><b>　　作草圖</b></p><p><b>　　六邊形層數(shù)a=9</b></p><p&g

16、t;<b>　　一臺(tái)管子數(shù)</b></p><p><b>　　一臺(tái)拉桿數(shù)為4</b></p><p><b>　　一臺(tái)傳熱面積</b></p><p><b>　　兩臺(tái)傳熱面積</b></p><p>　　經(jīng)算得，管束中心至最外層管中心距離275.5mm

17、</p><p><b>　　管束外緣直徑</b></p><p><b>　　殼體內(nèi)徑</b></p><p><b>　　根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)取0.6m</b></p><p><b>　　長(zhǎng)徑比 合理</b></p><p>　　管程接

18、管直徑214mm</p><p><b>　　按鋼管標(biāo)準(zhǔn)值為 </b></p><p><b>　　管程雷諾數(shù)</b></p><p><b>　　管程換熱系數(shù)</b></p><p><b>　　折流板</b></p><p>

19、　　折流板形式 選定 弓形</p><p><b>　　折流板缺口高度</b></p><p>　　折流板的圓心角為 120 度</p><p><b>　　折流板間距</b></p><p><b>　　折流板數(shù)目</b></p><p>　　折流板

20、上管孔數(shù)192個(gè)</p><p><b>　　折流板上管孔直徑</b></p><p>　　通過折流板上的管數(shù)224根</p><p>　　折流板缺口處管數(shù)46根</p><p>　　由GB151-1991規(guī)定，折流板直徑</p><p><b>　　折流板缺口面積</b>&

21、lt;/p><p>　　錯(cuò)流區(qū)內(nèi)管束占總管數(shù)的百分?jǐn)?shù)</p><p>　　缺口處管子所占面積（管子數(shù)由234跟增為270）</p><p>　　流體在缺口處流通面積</p><p>　　流體在兩折流板間錯(cuò)流流通截面積</p><p><b>　　殼程流通截面積</b></p><p

22、><b>　　殼程接管直徑</b></p><p><b>　　則取</b></p><p><b>　　錯(cuò)流區(qū)管排數(shù)由圖</b></p><p>　　每一缺口內(nèi)的有效錯(cuò)流管排數(shù)</p><p><b>　　旁流通道數(shù)</b></p>

23、<p><b>　　旁通擋板數(shù)</b></p><p>　　錯(cuò)流面積中旁流面積所占分?jǐn)?shù)</p><p>　　一塊折流板上管子和管孔間泄露面積</p><p>　　折流板外緣與殼體內(nèi)壁之間泄露面積</p><p><b>　　殼程雷諾數(shù) </b></p><p>　

24、　由圖2.28，理想管束傳熱因子</p><p>　　由圖2.29，折流板缺口校正因子</p><p><b>　　由</b></p><p>　　查圖2.30，折流板泄露校正因子</p><p><b>　　由</b></p><p>　　查圖2.31，旁通校正因子<

25、/p><p><b>　　殼程傳熱因子</b></p><p><b>　　殼程質(zhì)量流速</b></p><p><b>　　殼側(cè)壁面溫度假定</b></p><p><b>　　壁溫下軟化水粘度</b></p><p><b&g

26、t;　　殼側(cè)換熱系數(shù)</b></p><p>　　查有關(guān)資料，軟化水水垢熱阻</p><p>　　管壁熱阻可忽略不計(jì)。</p><p><b>　　傳熱系數(shù)</b></p><p><b>　　傳熱面積</b></p><p><b>　　傳熱面積之比，

27、稍小</b></p><p><b>　　檢驗(yàn)殼側(cè)壁溫</b></p><p>　　與原定值僅差,符合要求。</p><p>　　由圖2.35，管內(nèi)摩擦系數(shù)</p><p><b>　　管側(cè)壁溫</b></p><p><b>　　壁溫下軟化水的粘度&l

28、t;/b></p><p><b>　　沿程阻力</b></p><p><b>　　回彎阻力 </b></p><p><b>　　進(jìn)出口連接管阻力</b></p><p><b>　　兩臺(tái)管程總阻力</b></p><p&g

29、t;　　由圖2.36,理想管束摩擦系數(shù)</p><p><b>　　理想管束錯(cuò)流段阻力</b></p><p><b>　　理想管束缺口處阻力</b></p><p>　　由圖2.38,旁路校正系數(shù)</p><p>　　由圖2.37,折流板泄漏校正系數(shù)</p><p>　　折

30、流板間距不等的校正系數(shù),因?yàn)殚g距相等,不需校正。</p><p><b>　　殼程總阻力</b></p><p>　　兩臺(tái)的殼程總阻力為61524Pa 符合要求。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)結(jié)果匯總表</b></p><p><b>　　第五章 總結(jié)</b></p

31、><p>　　通過本次的課程設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了換熱器設(shè)計(jì)本身，體會(huì)到了設(shè)計(jì)的艱難，設(shè)計(jì)需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和一絲不茍的作風(fēng)，并且需要堅(jiān)持不懈。有些遺憾的是，雖然經(jīng)過幾次修改，但設(shè)計(jì)結(jié)果仍然有些不足，并且所用的一些關(guān)聯(lián)式可能運(yùn)用的不太準(zhǔn)確，此次的設(shè)計(jì)并不是很成功，校核的不是很好，但我們都是自己通過計(jì)算而得到的結(jié)果。總之，在本次管殼式熱交換器的設(shè)計(jì)中，讓我深刻體會(huì)到了學(xué)好專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的重要性以及將專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課一一結(jié)合的重要性

32、，在設(shè)計(jì)的過程我們也大量查閱了換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)和設(shè)計(jì)參考，同時(shí)也在傳熱學(xué)中查閱了不少物性參數(shù)和特征參數(shù)，在此過程深刻得多體會(huì)到了傳熱學(xué)在我們專業(yè)課中的地位是相當(dāng)重要的。其次，在此設(shè)計(jì)過程中我們感受到了團(tuán)隊(duì)合作的力量和作用，團(tuán)隊(duì)合作的精神不但可以將復(fù)雜的問題簡(jiǎn)單化，同時(shí)也可以提高大家的學(xué)習(xí)的效率。最后，希望老師認(rèn)真審閱我們的設(shè)計(jì)，給我們提出寶貴的經(jīng)驗(yàn)，謝謝﹗</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b

33、></p><p>　　[1] 史美中 王中錚 主編《熱交換器原理與設(shè)計(jì)》，東南大學(xué)出版社，第4版，2009年6月，1頁至107頁 </p><p>　　[2] 錢頌文 主編《換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)》，化學(xué)工業(yè)出版社，第1版，2002年8月，1頁至54頁</p><p>　　[3] 楊世銘 陶文拴 主編《傳熱學(xué)》，高等教育出版社，第4版，2006年8月，246頁