传热学课程设计壳管式换热器的热设计与热校核.doc

沈 阳 工 程 学 院课 程 设 计设计题目： 壳管式换热器的热设计与热校核 系 别 核工程与核技术 班级 核工本111 学生姓名 张强 学号 2011103111 指导教师 卫运钢、王培斌 职称 副教授 起止日期： 2014年 1 月 6日起至 2014年 1月 11日止课程设计要求一、课程设计的目的和意义通过课程设计使学生能综合运用所学基础理论、基本技能和专业知识，联系生产及科研实际完成某一课程设计题目。培养学生分析和解决工程问题的能力以及一定的科研、实践能力；培养学生严谨、求实的治学方法和刻苦钻研、勇于探索的精神；培养学生的业务素质、创新意识和团队精神等。课程设计过程中，深化有关理论知识，扩大知识面，获得阅读文献、调查研究、总结提炼以及使用工具书和写作等方面的综合训练。通过课程设计工作可以有效地检验“教”、“学”质量。二、课程设计对学生的要求1. 指导教师指导下，学生在规定时间内正确、相对独立地完成一项给定任务的全过程，包括资料收集、调研、方案比较、数据采集与处理、计算与结果分析、总结提炼观点、得出结论、绘制有关图表、编写设计报告、说明讲解与回答问题、课程设计考核等。严禁以任何方式抄袭他人成果或网上相关文章，也不能请他人代替完成设计，一经发现，课程设计成绩按不及格处理。2. 根据设计任务书要求，学生在设计开始较短时间内(1-2天)应掌握所进行课程设计的内容，包括：资料收集与准备、设计任务与思路、工作任务分解、各阶段任务的时间分配、暂时存在的问题等。3. 设计过程中，学生应主动向指导教师汇报工作进度和遇到的疑难问题，争取指导教师的指导和监督。指导教师会随时进行指导，并抽查学生的设计进展情况。4. 学生应严格遵守纪律。按指导教师要求，在规定时间、固定教室内进行设计，如有特殊情况，应及时告知指导教师，严格请假制度。5. 设计考核前学生需提交课程设计报告，设计报告应按照相关规范进行撰写，并按指导教师要求整理、修改，及时上交。晚交设计报告，成绩降档处理；不交设计报告，按不及格处理。6. 属下列情况之一者，不予考核并取消设计成绩：(1)没有保证设计时间，缺席时间三分之一以上者或未完成规定任务的最低限度要求；(2)剽窃他人设计结果或直接照抄他人设计报告；(3)设计结果存在较大错误，经指导教师指出而未修改；(4)设计结果在书写或其他方面未满足规定的最低要求。三、课程设计考核1.课程设计的过程考核(1) 学生是否按设计任务书所提出的要求与时间，完成各阶段所规定的任务。(2) 设计完成的质量和完成过程中所表现的创造性和学习态度，包括出勤情况等。(3) 学生是否较好掌握设计所涉及的基础理论、基本技能和专业知识等。(4) 设计报告思路是否清晰，文字、公式及图表等是否符合规范，报告上交是否及时等。(5) 必要时学生需上交课程设计草稿，设计结束当天进行答辩或笔试考核等。2.课程设计的成绩评定指导教师评审(含设计草稿、答辩或笔试)： 60% 评阅教师评审(针对设计报告)： 40% 注：上述分项成绩都达到及格线以上，总评成绩才能通过；某一项不及格，本次设计总评成绩按不及格计。 沈 阳 工 程 学 院 传热传质学 课程设计成绩评定表学院(系部）： 能动学院 班级： 核工本111 学生姓名： 张强 指 导 教 师 评 审 意 见评价内容具 体 要 求权重评 分加权分调研论证能独立查阅文献,收集资料；能制定课程设计方案和日程安排。0.15432工作能力态度工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好，能够独立完成设计工作。0.25432工作量按期圆满完成规定的设计任务，工作量饱满，难度适宜。0.25432报告质量设计报告立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。0.55432指导教师评审成绩（加权分合计乘以12） 分加权分合计指 导 教 师 签 名： 年 月 日评 阅 教 师 评 审 意 见评价内容具 体 要 求权重评 分加权分查阅文献查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力。0.25432工作量工作量饱满，难度适中。0.55432设计报告质量设计报告立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。0.35432评阅教师评审成绩（加权分合计乘以8）分加权分合计评 阅 教 师 签 名： 年 月 日课 程 设 计 总 评 成 绩分课程设计任务书一、课程设计的主要任务1. 根据给定的参数设计一台冷凝器(或加热器)。2. 根据使用条件，如冷、热流体进口温度、出口温度或流量变化，对该冷凝器(或加热器)进行校核。二、课程设计的基本要求1. 管道要求推荐值：1-2型壳管式换热器；黄铜管(70cu-30zn)或碳钢管(0.5c)；管外直径20-30mm；壁厚1-3mm；单根管长不大于5m；管长裕度2-5%；以节省管材为原则材 质管外直径管壁厚度弯管曲率半径管长裕度2. 壳体要求推荐值：1-2型壳管式换热器；筒形壳体；截面直径500-800mm截面形状截面直径筒体长度3. 流体流动状态推荐值：蒸气流动速度小于10m/s；水侧旺盛紊流，以降低阻力损失与节省管材为原则蒸气流动状态水流状态4. 校核要求冷(热)流体进口温度变化冷(热)流体流量变化校核误差要求(%)三、课程设计的基本参数冷流体(水)状态： 饱和水 热流体(水蒸气)状态： 干饱和蒸气 水流量： t/h 蒸气进口压力： 0.152mpa 水进口温度： 20 水进口压力： 水出口温度： 70 水出口压力： 四、课程设计的时间安排(设计时间为一周：5天)设计时间设 计 内 容第1天收集资料、形成设计思路第2、3天换热器的热设计第4天换热器的热校核第5天修改、整理设计报告，进行考核五、主要参考资料1 换热器手册；2 传热学相关教材；3 流体力学的相关教材；4 工程热力学的相关教材；5 工程力学的相关教材；6其他与换热器设计相关的教材、期刊、文章等。目 录课程设计任务书 -i第一部分 换热器的热设计 -1第一节 换热器热设计的基本步骤 -1第二节 换热器热流量的计算 -2第三节 对数平均温压-3第四节 初步布置换热面 -4第五节 冷流体（水）测的表面传热系数 -6第六节 热流体（蒸汽）测的表面传热系数-8第七节 换热器的传热系数 -9第八节 换热器壁面温度的校验-10第九节 有效换热面积及换热器长度的计算-11第十节 换热器内流体流动阻力的校验-12第十一节 换热器热设计小结-13第二部分 换热器的热校核 -14第一节 换热器热校核的基本步骤-14第二节 冷流体（水）测的表面传热系数-15第三节 热流体（蒸汽）测的表面传热系-17第四节 换热器的传热系数- - -18第五节 冷、热流体出口温度的比较-19第六节 换热器壁面温度的校验-20第七节 换热器热校核的小结-21参考资料 -22后记-23 传热传质学 课程设计第一部分换热器的热设计lmtd法所谓换热器的热设计就是设计一台新的换热器，布置换热面并确定换热器所需的换热面积。所谓lmtd(logarithmic mean temperature difference)法，即对数平均温差法，是指应用传热过程方程式和热平衡方程式进行换热器热计算的方法。第一节换热器热设计的基本步骤本节要求 简要写出lmtd法进行热设计的基本思路；本次设计的基本任务。主要计算结果、引用数据来源第二节换热器热流量的计算本节要求 列出物性参数表格，进行插值计算；计算结果精确到小数点后两位。主要计算结果、引用数据来源第三节对数平均温压本节要求 列出选用数据表格；对数平均温压修正曲线，标明所查得的修正系数值。主要计算结果、引用数据来源第四节初步布置换热面本节要求 根据任务书基本要求进行换热器的初步布置，包括管材与尺寸、管束排列方式、换热方式、横向及纵向管排数(取整)、管间距、管道与壳体间隙等；以降低阻力损失与节省管材为原则；可以画出示意性简图。主要计算结果、引用数据来源主要计算结果、引用数据来源第五节冷流体(水)侧的表面传热系数本节要求 选取相应的实验关联式，进行适当修正；标明计算所需“特征值”；列出所查物性参数的表格。主要计算结果、引用数据来源主要计算结果、引用数据来源第六节热流体(蒸气)侧的表面传热系数本节要求 选取相应的实验关联式，进行适当修正；标明计算所需“特征值”；列出所查物性参数的表格。主要计算结果、引用数据来源第七节换热器的传热系数本节要求 考虑水侧污垢热阻；指明所对应面积的传热系数。主要计算结果、引用数据来源第八节换热器壁面温度的校验本节要求 热换热器管道内外壁面温度误差小于1%，否则重复第五节至第七节的计算。主要计算结果、引用数据来源第九节有效换热面积及换热器长度的计算本节要求 按设计任务书基本要求，合理确定管长及换热器筒体长度；画出示意性简图。主要计算结果、引用数据来源第十节换热器内流体流动阻力的校核本节要求 冷流体侧的流动阻力损失计算，应符合阻力损失要求，否则重复第四节至第九节的内容；若利用曲线获得沿程阻力系数，标明所查数据的位置。主要计算结果、引用数据来源第十一节换热器热设计小结本节要求 画出所设计换热器的示意图，标示各部分尺寸，并进行必要说明。第二部分换热器的热校核-ntu法所谓换热器的热校核就是针对已设计的换热器，在非设计工况下核算其能否胜任规定的换热任务。所谓-ntu (effectiveness-number of heat transfer unit)法，即效能-传热单元数法，是指应用换热器效能和传热单元数间的关系进行换热器热计算的方法，并对已有换热器性能进行评价。第一节换热器热校核的基本步骤本节要求 简要写出-ntu法进行热设计的基本思路；本次校核的基本任务。主要计算结果、引用数据来源第二节冷流体(水)侧的表面传热系数本节要求 假设冷流体出口温度；选取相应的实验关联式，进行适当修正；标明计算所需“特征值”。主要计算结果、引用数据来源第三节热流体(蒸气)侧的表面传热系数本节要求 选取相应的实验关联式，进行适当修正；标明计算所需的“特征值”。主要计算结果、引用数据来源第四节换热器的传热系数本节要求 污垢热阻不变，重新计算传热系数；指明所对应面积的传热系数。主要计算结果、引用数据来源第五节冷、热流体出口温度的比较本节要求 利用效能-传热单元数关系式或效能-传热单元数曲线计算效能，并求得流体出口温度与前述假设的出口温度相比较，应符合误差要求，否则重新假设流体出口温度，重复上述第二节至第四节的计算。主要计算结果、引用数据来源第六节换热器壁面温度的校验本节要求 热换热器管道内外壁面温度误差小于1%，否则重复第二节至第五节的计算。主要计算结果、引用数据来源第七节换热器热校核小结本节要求 列出原设计工况与本次校核工况主要参数对照表；结合任务书的基本要求，对所设计的换热器进行性能评价。参考资料1 杨世铭，陶文铨传热学(第四版)北京：高等教育出版社，2006.82 杨春，高红斌. 流体力学泵与风机 北京：中国水利水出版社，2011.8 后 记一周的传热传质学课程设计已经结束了，说实在的真是很麻烦，由刚开始的自信满满到慢慢的一遍遍的修