换热器设计说明书.doc

工程热力学与传热学课程设计管壳式换热器设计说明书学院：机械与动力工程学院班级：热动101班 姓名：谷 阳 学号：1003120122 指导教师：董丽娜 赵兰英目录1、 设计任务书11、换热器的概念及意义2、固定管板式换热器结构3、工作原理4、设计参数二、设计计算书31、换热管的材料、内径、长度、管间距等的确定2、壳体内径3、管程接管直径4、折流板缺口高度、间距、数目以及折流板直径5、壳程接管直径的确定6、传热面积和传热面积之比3、 计算表格4、 设计结果汇总表75、 设计自评8六、参考文献91、 设计任务书1、换热器的概念及意义 在化工生产中为了实现物料之间能量传递过程需要一种传热设备。这种设备统称为换热器。在化工生产中，为了工艺流程的需要，往往进行着各种不同的换热过程：如加热、冷却、蒸发和冷凝。换热器就是用来进行这些热传递过程的设备，通过这种设备，以便使热量从温度较高的流体传递到温度较低的流体，以满足工艺上的需要。它是化工炼油，动力，原子能和其他许多工业部门广泛应用的一种通用工艺设备，对于迅速发展的化工炼油等工业生产来说，换热器尤为重要。换热器在化工生产中，有时作为一个单独的化工设备，有时作为某一工艺设备的组成部分，因此换热器在化工生产中应用是十分广泛的。任何化工生产中，无论是国内还是国外，它在生产中都占有主导地位。2、固定管板式换热器结构3、工作原理： 管壳式换热器和螺旋板式换热器、板式换热器一样属于间壁式换热器，其换热管内构成的流体通道称为管程，换热管外构成的流体通道称为壳程。管程和壳程分别通过两不同温度的流体时，温度较高的流体通过换热管壁将热量传递给温度较低的流体，温度较高的流体被冷却，温度较低的流体被加热，进而实现两流体换热工艺目的。有机液循环水流 量 50000初始温度 最终温度 定性温度 比热容 kJ/(kg)密 度 粘 度 导热系数w/(kg)普兰德数4、设计参数：二、设计计算书根据设计任务书进行设计计算： 热损失系数取0.98传热量：冷却水量：逆流时的对数平均数温差：参数;P、R设计本管壳式换热器为2壳程-4管程型，则有效平均温差：初选传热系数：估算传热面积：管子材料：铝制管 管程所需流通截面：每程管数：每根管长：管子排列方式为：等边三角形 管间距s=26mm分程隔板槽处管间距 平行于流向的管距垂直于流向的管距 拉杆直径取12mm 估计管壳直径管排列可做如下草图则六边形层数为6层，一台管子数为，一台拉杆数为4根一台传热面积为两台传热面积：管束中心至最外层管束中心距离为0.135m，管束外缘直径壳体 则长径比管程接管直径：管程雷诺数：管程换热系数：折流板形式选弓形，折流板缺口高度折流板的圆心角为120度，折流板间距取，折流板数目为14块，折流板上管孔数为60个，折流板上管孔直径，通过折流板管子数为56个，折流板缺口处管子数为30根，折流板直径。折流板缺口面积：错流区内管数占总管数的百分数：缺口处管子所占面积：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：错流区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：理想管束传热因子：折流板缺口校正因子：折流板泄露校正因子：旁通校正因子：壳程传热因子：壳程质量流速：壳侧换热系数：水垢热阻：有机液热阻：传热系数：传热面积：传热面积之比三、设计结果汇总表换热器形式：固定管板式换热面积（）：56.9工艺参数名称管程壳程物料名称循环水有机液操作压力，MPa0.30.1操作温度，25/45(进口/出口)65/50(初始/最终)流量，kg/h52000流体密度，kg/m31000950流速，m/s11传热量，kw480总传热系数，W/m2300传热系数，W/m2386污垢系数m2/W0.000340.00017程 数42推荐使用材料铝碳钢管子规格管数86根管长m6管间距mm26排列方式等边三角形折流板形式弓形间距m0.4切口高度m0.08壳体内径m0.325保温层厚度mm6四、设计自评通过本次课程设计，我对换热器的结构、性能都有了一定的了解，同时，在设计过程中，我也掌握了一定的工艺计算方法。换热器是化工厂中重要的化工设备之一，而且种类繁多，特点不一，因此，选择合适的换热器是相当重要的。在本次设计中，我发现进行换热器的选择和设计是要通过反复计算，对各项结果进行比较后，从中确定出比较合适的或最优的设计，为此，设计时应考虑很多方面的因素。首先要满足传热的要求，本次设计时，由于初选总传热系数不合适，使规定条件下的计算结果与初设值的比值不在要求范围内，因此，经过多次计算，才选择到合适的K值为300，传热面积之比，满足要求。其次，在满足工艺条件的前提下选择合适的换热器类型，通过分析操作要求及计算，本次设计选用换热器为上述计算结果。本次设计中，在满足传热要求的前提下，考虑了其他各项问题，但它们之间是相互矛盾的。如：若设计换热器的总传热系数较小，将导致换热管管长增大，长径比将不符合标准；若增加换热管的管径，可能使总管子数减小，但却又受到换热器所能允许的尺寸限制，并且折流板间距也影响着传热面积。因此，只能综合考虑来选择相对合适的换热器。然而在本次设计中由于经验不足，知识有限，还是存在着很多问题。比如在设计中未考虑对成本进行核算，仅在满足操作要求下进行设计，在经济上是否合理还有待分析。通过本次设计，我发现自己需要继续学习的知识还很多，我将会认真请教老师，不断提高自己的知识水