换热器课程设计管壳式换热器

换热器课程设计 14 管壳式换热器目录第一章 设计方案概述和简介41.1 概述41.2 方案简介41.2.1 管壳式换热器的分类41.2.2 设计方案选定6第二章 换热器的设计计算72.1 物性参数的确定72.1.1定性温度，取流体进口温度的平均值72.1.2果汁和水在定性温度下的相关物性参数72.2 估算传热面积72.2.1 计算热负荷72.2.2 确定冷却水用量82.2.3 传热平均温度差82.2.4初算传热面积82.2.5 工艺结构尺寸82.3换热器校核错误！未定义书签。2.3.1传热面积校核错误！未定义书签。2.3.2 壁温的计算142.3.3 核算压力降14第三章 辅助设备的计算和选型153.1其他附件的设计和计算153.1.1 拉杆规格153.1.2 接管16第四章 设计结果汇总表16第五章 设计评述17参考文献17符号说明18致谢19题目换热器的设计设计基本参数处理能力：330t/h设备型式：管壳式换热器操作条件：软化水：入口温度：60，出口温度：85 软化水：入口温度：130，出口温度：70。设计要求及内容1、设计方案简介 对给定或选定的工艺流程、主要设备的形式进行简要论述。2、主要设备的工艺设计计算 物料衡算、热量衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算。3、辅助设备的选型 典型辅助设备主要工艺尺寸的计算，设备规格型号的选定。4、编写设计说明书 将设计所选定的工艺流程方案、主要步骤及计算结果汇集成工艺设计说明书。应采用简练、准确的文字图表，实事求是地介绍设计计算过程和结果。设计说明书要求在6000字以上，A4纸打印。 设计说明书内容：（1）封面（课程设计题目、学生班级、姓名、指导教师、时间）（2）目录（3）设计任务书（4）概述与设计方案简介（5）工艺及设备设计计算（6）辅助设备的计算及选型（7）设计结果汇总表（8）设计评述（9）参考资料（10）主要符号说明（11）致谢各阶段时间安排（以天为单位）用一周时间集中进行1设计方案选定：1天；2主要设备的工艺设计计算：2天；3辅助设备的选型：0.5天；4编写设计说明书：1天；设计任务书1.固定管板式换热器这类换热器如图1-1所示。固定管办事换热器的两端和壳体连为一体，管子则固定于管板上，它的结余构简单；在相同的壳体直径内，排管最多，比较紧凑；由于这种结构式壳测清洗困难，所以壳程宜用于不易结垢和清洁的流体。当管束和壳体之间的温差太大而产生不同的热膨胀时，用使用管子于管板的接口脱开，从而发生介质的泄漏。1.2.2 设计方案选定 换热器类型的选择按照设计任务书的要求，热流体软化水入口温度130，出口温度70，冷流体也是软化水，入口温度60，出口85，操作压力小于热侧1.6MPa,冷侧1.0MPa，压力较大。基于这些要求，应固定管板式换热器。并且采用两台1-2型管壳式换热器串联工作。 流体路径的选择由条件,热侧走管,冷侧走壳。按照一般情况，选用规格为25*2.5mm的不锈钢无缝管。.管壳式换热器设计的主要内容管壳式换热器的设计和分析包括热力设计、流体设计、结构设计、以及强度设计。其中以热力设计最为重要。不仅在设计一台新的换热器时需要进行热力设计，而且对于已生产出来的，甚至已投入使用的换热器在检验它是否满足使用时，均需要进行这方面的工作。热力设计是指根据使用单位提出的基本要求，合理的选择运行参数，并根据传热学的知识进行传热计算。 换热器的设计计算物性参数的确定定性温度，取流体进口温度的平均值管程软化水的定性温度： 壳程流体果汁的定性温度： 软化水在定性温度下的相关物性参数根据定性温度分别查取壳程和管程流体的有关物性数据，软化水在100下的物性数据和水在72.5下的物性数据如下表项目 对象密度()比热容()导热率()黏度()普朗特数100水958.442200.6830.00028251.7572.5水976.341890.6700.00039392.49估算传热面积 计算热负荷 确定热侧软化水流量则流动方式选用逆流 传热平均温度差初算传热面积参照传热系数的K的大致范围，取K=1487 W/。 则估算传热面积 2.2.5 工艺结构尺寸 选定换热管规格依据流体粘度来选定换热管规格。由于管内走水，换热管采用无缝不锈钢管，则其内径 ，外径 。绘制管板布置图、确定实际换热管数换热管的排列方式为正三角形式35管中心距s=32mm分程隔板槽处管中心距 平行于流向的管径垂直于流向的管径拉杆直径16mm作草图六边形层数a=9一台管子数一台拉杆数为4一台传热面积两台传热面积经算得，管束中心至最外层管中心距离275.5mm管束外缘直径壳体内径根据标准取0.6m长径比 合理管程接管直径214mm 按钢管标准值为 管程雷诺数管程换热系数折流板折流板形式 选定 弓形折流板缺口高度折流板的圆心角为 120 度折流板间距折流板数目折流板上管孔数192个折流板上管孔直径通过折流板上的管数224根折流板缺口处管数46根由GB151-1991规定，折流板直径折流板缺口面积错流区内管束占总管数的百分数缺口处管子所占面积（管子数由234跟增为270）流体在缺口处流通面积流体在两折流板间错流流通截面积壳程流通截面积壳程接管直径则取错流区管排数由图每一缺口内的有效错流管排数旁流通道数旁通挡板数错流面积中旁流面积所占分数一块折流板上管子和管孔间泄露面积折流板外缘与壳体内壁之间泄露面积壳程雷诺数 由图2.28，理想管束传热因子由图2.29，折流板缺口校正因子由查图2.30，折流板泄露校正因子由查图2.31，旁通校正因子壳程传热因子壳程质量流速壳侧壁面温度假定壁温下软化水粘度壳侧换热系数查有关资料，软化水水垢热阻管壁热阻可忽略不计。传热系数传热面积传热面积之比，稍小检验壳侧壁温与原定值仅差,符合要求。由图2.35，管内摩擦系数管侧壁温壁温下软化水的粘度沿程阻力回弯阻力 进出口连接管阻力两台管程总阻力由图2.36,理想管束摩擦系数理想管束错流段阻力理想管束缺口处阻力由图2.38,旁路校正系数由图2.37,折流板泄漏校正系数折流板间距不等的校正系数,因为间距相等,不需校正。壳程总阻力 两台的壳程总阻力为61524Pa 符合要求。 设计结果汇总表换热器形式：固定管板式(两台串联)换热面积（m2）：381.7工艺参数名称壳程管程物料名称软化水软化水操作压力，Mpa1.01.6操作温度，60/85130/70流量，t/h330136流体密度，kg/m3976.3958.4流速，m/s-1.1传热量，kW9600总传热系数，W/m2.1004.6对流传热系数，W/m2.133268043污垢系数，m2./W0.000340.00034阻力降（两台），pa61524 33029程数（两台）24推荐使用材料不锈钢、无缝不锈钢、无缝管子规格（两台），mm25*2.5管数，540管长，9000mm管间距，mm32排列方式正三角形折流板形式弓形上下间距，900mm切口高度25%壳体内径，mm600保温程厚度，mm-第五章 总结通过本次的课程设计，我学会了换热器设计本身，体会到了设计的艰难，设计需要严谨的态度和一丝不苟的作风，并且需要坚持不懈。有些遗憾的是，虽然经过几次修改，但设计结果仍然有些不足，并且所用的一些关联式可能运用的不太准确，此次的设计并不是很成功，校核的不是很好，但我们都是自己通过计算而得到的结果。总之，在本次管壳式热交换器的设计中，让我深刻体会到了学好专业基础知识的重要性以及将专业基础课和专业课一一结合的重要性，在设计的过程我们也大量查阅了换热器设计手册和设计参考，同时也在传热学中查阅了不少物性参数和特征参数，在此过程深刻得多体会到了传热学在我们专业课中的地位是相当重要的。其次，在此设计过程中我们感受到了团队合作的力量和作用，团队合作的精神不但可以将复杂的问题简单化，同时也可以提高大家的学习的效率。最后，希望老师认真审阅我们的设计，给我们提出宝贵的经验，谢谢参考文献1 史美中 王中铮 主编热交换器原理与设计，东南大学出版社，第4版，2009年6月，1页至107页 2 钱颂文 主编换热器设计手册，化学工业出版社，第1版，2002年8月，1页至54页3 杨世铭 陶文拴 主编传热学，高等教育出版社，第4版，2006年8月，246页，563页 14