板式換熱器課程設計

1、<p>　　《材料工程原理B》課程設計</p><p>　　設計題目： 板式換熱器設計2－油處理能力20000公斤油/小時 </p><p>　　專 業(yè)： 高分子材料 班 級： </p><p>　　學 號： 姓 名：

2、 </p><p>　　日 期： 2013、1、4----2013、1、14 </p><p>　　指導教師： *老師 </p><p>　　設計成績： 日 期： <

3、/p><p>　　高材1001班----“板式換熱器設計組2”任務書</p><p><b>　?。ㄒ唬┰O計題目 </b></p><p>　　板式換熱器設計－油處理能力20000公斤/小時</p><p>　?。ǘ┰O計任務及操作條件</p><p>　　1、處理能力 見下表</p>

4、<p>　　2、設備型式 板式換熱器</p><p><b>　　3、操作條件</b></p><p>　?。?）油： 入口溫度70℃，出口溫度40℃</p><p>　?。?）冷卻介質：工業(yè)硬水，入口溫度20℃，</p><p>　?。?）水的流量為20000kg/h</p><p&g

5、t;　?。?）油側與水側允許壓強降：不大于105 Pa</p><p>　　（5）油定性溫度下的物性參數(shù)：</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、設計方案簡介4</p><p>　　1.1 板式換熱器簡介4</p><p>　　1.2 板式換熱器的應用5</

6、p><p>　　1.3 板式換熱器的組裝形式.........................................................................................................................5</p><p>　　1.4 板式換熱器的各種選擇.............................

7、............................................................................................6</p><p>　　（1）類型的選擇................................................................................................

8、....................................6</p><p>　?。?）板型的選擇....................................................................................................................................6</p><p&g

9、t;　?。?）單片面積的選擇............................................................................................................................6</p><p>　　（4）流速的選擇..................................................

10、..................................................................................7</p><p>　?。?）流程的選擇..........................................................................................................

11、..........................7</p><p>　?。?）流向的選擇....................................................................................................................................7</p><p>　?。?）流道數(shù)

12、的選擇................................................................................................................................8</p><p>　　二、工藝流程簡圖8</p><p>　　三、工藝計算和主題設備設計9</p><p

13、>　　3.1 確定物性數(shù)據(jù)9</p><p><b>　　1 熱負荷9</b></p><p><b>　　2 平均溫差9</b></p><p>　　3 定性溫度下物性數(shù)據(jù)10</p><p>　　4初估換熱面積及初選板型10</p><p>　　5 核算總

14、傳熱系數(shù)12</p><p><b>　　6傳熱面積12</b></p><p><b>　　7壓差計算12</b></p><p>　　四、設計結果一覽表13</p><p><b>　　五、附圖15</b></p><p>　　六、輔助設備

15、的選擇16</p><p><b>　　七、參考文獻17</b></p><p>　　七、課程設計感言18</p><p><b>　　一、設計方案簡介</b></p><p>　　選擇設計方案的原則是保證達到工藝要求的熱流量，操作上要安全可靠，結構上要簡單，可維護性好，要能節(jié)省操作費用和設備

16、投資，設計方案主要包括：</p><p>　　1.1 板式換熱器簡介</p><p>　　板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種新型高效換熱器。各種板片之間形成薄矩形通道，通過半片進行熱量交換。板式換熱器是液—液、液—汽進行熱交換的理想設備。它具有換熱效率高、熱損失小、結構緊湊輕巧、占 地面積小、安裝清洗方便、應用廣泛、使用壽命長等特點。在相同壓力損失情況下，其傳熱系數(shù)

17、比管式換 熱器高3-5倍，占地面積為管式換熱器的三分之一，熱回收率可高達90%以上。</p><p>　　如左圖，在固定壓緊板上，交替的安放一張板片和一個墊圈，然后安放活動壓緊板，旋緊壓緊螺栓即構成一臺板式換熱器。各傳熱板片按一定的順序相疊即形成板片間的流道，冷、熱流體在板片兩側各自的流道內(nèi)流動，通過傳熱板片進行熱交換。</p><p>　　1.2 板式換熱器應用</p>&

18、lt;p>　　a. 制冷：用作冷凝器和蒸發(fā)器。 　　</p><p>　　b. 暖通空調(diào)：配合鍋爐使用的中間換熱器、高層建筑中間換熱器等。 </p><p>　　c. 化學工業(yè)：純堿工業(yè)，合成氨，酒精發(fā)酵，樹脂合成冷卻等。 　　</p><p>　　d. 冶金工業(yè)：鋁酸鹽母液加熱或冷卻，煉鋼工藝冷卻等。 　　</p><p>　　e.

19、機械工業(yè)：各種淬火液冷卻，減速器潤滑油冷卻等。 　　</p><p>　　f. 電力工業(yè)：高壓變壓器油冷卻，發(fā)電機軸承油冷卻等。 　　</p><p>　　g. 造紙工業(yè)：漂白工藝熱回收，加熱洗漿液等。 　　</p><p>　　h. 紡織工業(yè)：粘膠絲堿水溶液冷卻，沸騰硝化纖維冷卻等。 　　</p><p>　　i. 食品工業(yè)：果汁滅菌冷卻，

20、動植物油加熱冷卻等。 　　</p><p>　　j. 油脂工藝：皂基常壓干燥，加熱或冷卻各種工藝用液。 　　</p><p>　　k. 集中供熱：熱電廠廢熱區(qū)域供暖，加熱洗澡用水。 　　</p><p>　　l. 其他：石油、醫(yī)藥、船舶、海水淡化、地熱利用。</p><p><b>　　1.3 組裝形式</b></

21、p><p>　　板式換熱器是根據(jù)實際操作的需要設計和選取的，而流程的選取和設計是根據(jù)板式換熱器的傳熱方程進行計算的，組裝形式有三種： </p><p>　　串聯(lián)流程 流體在一程內(nèi)流經(jīng)每一垂直流道后，接著就改變方向，流經(jīng)下一程。在這種流程中，兩流體的主體流向是逆流，但相鄰流道中有并流也有逆流。</p><p>　　并流流程 流體分別流入平行的流道，然后匯聚成一股流出，

22、為單程。 </p><p>　　混流流程 為并流流程和串聯(lián)流程的組合，在同一流程內(nèi)是并聯(lián)，的，而程與程之間為串聯(lián)。</p><p>　　1.4板式換熱器各種選擇</p><p><b>　　（1）類型的選擇</b></p><p>　　板式換熱器種類較多，每種都有相適應的工況，工程設計中應首先對此作出選擇。</p

23、><p>　?。?）溫度在200℃以上，壓力大于2MPa，可以選擇釬焊式換熱器，若總面積較大，則還可以選擇全焊式換熱器；</p><p>　　（2）溫度大于300℃，壓力大于3.5MPa，應選擇板殼式換熱器；</p><p>　　對于末端溫差小的工況，可選用淺槽波紋；對于拆卸比較頻繁的，可選用拆式換熱器；</p><p>　?。?）對于流量相差較

24、大的，可選用非對稱性換熱器。</p><p><b>　　（2）板型選擇</b></p><p>　　主要考慮需要達到的換熱效果以及壓降要求：</p><p>　　若承壓要求在1.2MPa以上，大多數(shù)情況下選擇人字形波紋；</p><p>　　若壓降要求較小而對換熱效果要求不高，可選用平直波紋；</p>&

25、lt;p>　　若介質中雜質較多，可選用球形波紋；</p><p>　　對于壓降與換熱效果都有一定要求的工況，還可以選擇熱混合板片。</p><p>　?。?）單片面積的選擇</p><p>　　選擇合理的單片面積，能夠避免總板片數(shù)過多或過少。</p><p>　　板片過多會使設備占地面積太大；過少可能會使流程數(shù)增多，壓降增大；</

26、p><p>　　同時單片面積的大小在一定程度上還與角孔大小有關，直接影響流量和流速的變化。</p><p><b>　?。?） 流速的選取</b></p><p>　　流體在板間的流速影響換熱性能和流體的壓力降，流速高換熱系數(shù)高，但流體的壓力降也增大，反之則情況相反。板間平均流速０．２～０．８ｍ／ｓ。流速低于０．２ｍ／ｓ時流體就達不到湍流狀態(tài)且會形

27、成較大死角區(qū)，流速過高則會導致阻力將組增。 </p><p><b>　?。?）流程的選取 </b></p><p>　　對于一般對成型流到的半式換熱器，兩流體的體積流量大致向當時，應盡可能按等程分布，如兩側流體相差懸殊，則流量小的一側可按多程布置。多程換熱器除非特別需要，一般對同一流體在個程中應采用下相同的流道數(shù) </p><p><b

28、>　　（6）流向的選擇</b></p><p>　　換熱器采用等程布置，介質的流向能夠實現(xiàn)全逆流，獲得最大的平均溫差；當兩側不等程時，逆流和順流會交替出現(xiàn)。</p><p><b>　　（7）流道數(shù)的選擇</b></p><p>　　流道數(shù)的確定受板間流速的影響，而板間流速的選取有一定的范圍，同時還受到允許壓降的制約。當板間流

29、速一定時，流道數(shù)的多少取決于流量的大小</p><p><b>　　二、工藝流程簡圖</b></p><p>　　三、工藝計算和主題設備設計</p><p>　　3.1 確定物性數(shù)據(jù)</p><p><b>　　1.熱負荷</b></p><p>　　Q1=qm1Cp(T1-

30、T2)==Q2</p><p><b>　　℃</b></p><p><b>　　2.平均溫差 </b></p><p><b>　　℃</b></p><p>　　3.定性溫度下物性數(shù)據(jù)</p><p>　　4.初估換熱面積及初選板型</p&g

31、t;<p>　　粘度大于的油與水換熱時，列管式換熱器的K值大約為115~470，而板式換熱器的傳熱系數(shù)為管式換熱器的2~4倍，則可初估K為1000。</p><p><b>　　初估換熱面積</b></p><p>　　初選BR0.1型板式換熱器，其單通道橫截面積為，實際單板換熱面積為0.1152m2。</p><p>　　初選組

32、裝形式為。為油的流程，程數(shù)為2，每程通道數(shù)為9；為水的流程，程數(shù)為1，通道數(shù)為18；換熱面積為10.8m2</p><p>　　因所選版型為混流，采用列管式換熱器的溫差校正系數(shù)：</p><p>　　查單殼程溫差校正系數(shù)圖，得=0.97.</p><p>　　初估換熱器面積 </p><p>　　5.核算總傳熱系數(shù)K</p>

33、<p><b>　　油側的對流傳熱系數(shù)</b></p><p><b>　　流速</b></p><p>　　采用0.1m2人字形板式換熱器，其板間距。</p><p><b>　　當量直徑</b></p><p><b>　　油被冷卻，取。</b&

34、gt;</p><p><b>　　水側的對流傳熱系數(shù)</b></p><p><b>　　同理，</b></p><p><b>　　水被加熱，取</b></p><p><b>　　（3）金屬板的熱阻</b></p><p>　

35、　板材為不銹鋼（1Cr18Ni9Ti），其導熱系數(shù)，板厚b=0.8mm，則</p><p><b>　?。?）污垢熱阻</b></p><p><b>　　油側 </b></p><p><b>　　水側 </b></p><p><b>　?。?）總傳熱系數(shù)K

36、</b></p><p>　　=7.8510-4 </p><p><b>　　K=1274</b></p><p><b>　　6.傳熱面積S</b></p><p><b>　　所需傳熱面積 </b></p><p><b>

37、　　實際加熱面積 </b></p><p>　　安全系數(shù)為 ，傳熱面積的裕度可滿足工藝要求</p><p><b>　　7.壓差計算</b></p><p>　　查0.3m2人字形板式換熱器圖，</p><p><b>　　油側<105</b></p><p&

38、gt;<b>　　水側<105</b></p><p><b>　　故，設計合理</b></p><p>　　故所選板式換熱器規(guī)格型號：BR0.3</p><p><b>　　四、設計結果一覽表</b></p><p><b>　　附圖 </b>&l

39、t;/p><p>　　BR0.3型板式換熱器參數(shù)</p><p><b>　　主體裝配圖</b></p><p><b>　　輔助設備的選型</b></p><p><b>　　水泵的選擇</b></p><p>　　水的質量流量kg/s，體積流=m3/s&

40、lt;/p><p>　　得到=0.165m=165mm，取d=170mm。</p><p>　　選取mm水管，管路總長為20m，其中換熱器截面高出蓄水池表面15m，吸入管路長5m。</p><p><b>　　管內(nèi)流速m/s，</b></p><p>　　取相對粗糙度，查得摩擦系數(shù) </p><p>

41、;　　截止閥全開時的阻力系數(shù)，兩個90°彎頭的阻力系數(shù)</p><p><b>　　則管路的壓頭損失為</b></p><p><b>　　m</b></p><p><b>　　則揚程m（水柱）</b></p><p>　　依據(jù)體積流量，揚程m（水柱），可從離心泵規(guī)

42、格表中選用型號為IS65-50-125的離心泵。</p><p><b>　　2.油泵的選擇</b></p><p>　　油的質量流量kg/s， 油的體積流流量=m3/s</p><p>　　得m，取mm，選擇mm油管，管路總長為10mm，換熱器截面高出泵截面10m。</p><p>　　管內(nèi)流速u=0.615m/s

43、 雷諾數(shù) =1438</p><p>　　取鋼管相對粗糙度，查得0.523，</p><p>　　截止閥全開時的阻力系數(shù)，</p><p>　　兩個90°彎頭的阻力系數(shù)，</p><p><b>　　則管路的壓頭損失為</b></p><p><b>　　m

44、</b></p><p><b>　　則揚程m</b></p><p>　　依據(jù)體積流量23.53m3/h,揚程10.23m,可從離心泵規(guī)格表中選用型號為IS80-50-200的離心泵。</p><p><b>　　七、參考文獻</b></p><p>　　1王志魁編.《化工原理》，北京

45、：化學工業(yè)出版社，2010.</p><p>　　2柴誠敬編.《化工原理》，高等教育出版社，2005.</p><p>　　3偉萍等編.《化工過程及設備設計》[M], 北京：化學工業(yè)出版社,2000.</p><p>　　4黃璐編.《化工設計》，化學工業(yè)出版社，2000</p><p>　　5朱冬生編.《換熱器技術及進展》，中國石化出版社，2

46、008</p><p><b>　　八、課程設計感言</b></p><p>　　兩周的課程設計結束了，但是這是我上大學以來除了軍訓最有意義的事情，在這次的課程設計中不僅檢驗了我所學習的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設計過程中，學會了合作，學會了運籌帷幄，學會了寬容，學會了理解，也學會了做人與處世。 </p>

47、<p>　　雖然很枯燥很辛苦很累，但是大家在一起說說笑笑很開心很快樂，突然感覺到大家融合在一起快樂的感覺，是多么的快樂多么的幸福。也感受到了要想成功必須專業(yè)，要想勝人一籌必須懂得比別人多，學得比別人精，做得比別人好，這樣才能在人群中脫影而出，才能讓更多的人來請教你，來得到你的指導和幫助，所以這次我最大的快樂在于幫助別人，也明白了怎么才能有資格有能力去幫助別人，那就是專業(yè)，要想勝人一籌必須專業(yè)，必須學的精。</p>

48、;<p>　　課程設計之后對人生的思考與感想。有了這次經(jīng)驗，我會時刻把握與人的交往和如何去結交朋友，如何去處理人與人之間關系，如何應對各種場面和關鍵時刻，所以要學會說話，學會見機行事，學會掌握人際關系，在以后的處理事情中一定要搞得懂搞的精，才能站住腳跟，才能展示能力，而且在適當?shù)臅r候幫助別人，在別人關鍵的時候幫別人一把，以后說不定在某些時候就用到了，所以見機行事，幫助別人，會終身受益，學會合作，學會幫助別人！永遠相信自己是