课程设计板式换热器含cad

1、浦高材0804-“板式换热器设计组1任务书(一) 设计题目板式换热器-油处理能力9000公斤/小时(二) 设计任务及操作条件1、 处理能力见下表2、 设备型式板式换热器3、 操作条件(1)油：入口温度70C，出口温度40 C(2)冷却介质：冷却塔循环水，入口温度20 Co(3)油侧与水侧允许压强降：不大于105Pa(4)油定性温度下的物性参数：名称、,3、P (kg/m )Cp (kj /kg . C)R (Pa.s )舄(W/m. C)油8501.8-43.2 X 100.12目录设计，览表.1设计方案简介.3工艺及主体设备设计计算说明书 .4课程设计评述.7参考文献.8课程设计计算.9工艺

2、流程简图.主体设备图.设计方案简介1.板式换热器简介本成套设备由板式换热器、平衡槽、离心式卫生泵、热水装置包括蒸汽管路、 热水喷入器、支架以及仪表箱等组成。用于牛奶或其它热敏感性液体之杀菌冷却。 欲处理的物料先进入平衡槽，经离心式卫生泵送入换热器、经过预热、杀菌、保温、 冷却各段，凡未到达杀菌温度的物料，由仪表控制气动回流阀换向、再回到平衡槽重 新处理。物料杀菌温度由仪表控制箱进行自动控制和连续记录，以便对杀菌过程进行 监视和检查。此设备适用于对牛奶预杀菌、巴式杀菌。板式换热器的型式主要有框架式可拆卸式和钎焊式两大类，板片形式主要有人字 形波纹板、水平平直波纹板和瘤形板片三种。1.1板式换热器

3、的根本结构板式换热器主要由框架和板片两大局部组成。板片由各种材料的制成的薄板用各种不同形式的磨具压成形状各异的波纹，并在板片的四个角上开有角孔，用于介质的流道。板片的周边及角孔处用橡胶垫片加以密 封。框架由固定压紧板、活动压紧板、上下导杆和夹紧螺栓等构成。板式换热器是将板片以叠加的形式装在固定压紧板、活动压紧板中间，然后用夹 紧螺栓夹紧而成。1.2板式换热器的特点板式换热器与管壳式换热器比拟优点1.传热系数高由于不同的波纹板相互倒置，构成复杂的流道，使流体在波纹板间流道内呈旋转三维流动，能在较低的雷诺数一般Re=50200下产生紊流，所以传热系数高，一般认为是管壳式的35倍。2.对数平均温差大

4、，末端温差小在管壳式换热器中，两种流体分别在管程和壳程内流动，总体上是错流流动，对数平均温差修正系数小，而板式换热器多是并流或 逆流流动方式，其修正系数也通常在0.95左右，此外，冷、热流体在板式换热器内的流动平行于换热面、无旁流，因此使得板式换热器的末端温差小，对水换热可低于1C,而管壳式换热器一般为5C .3.占地面积小 板式换热器结构紧凑，单位体积内的换热面积为管壳式的25倍,也不像管壳式那样要预留抽出管束的检修场所，因此实现同样的换热量，板式换热器占地面积约为管壳式换热器的1/51/8。4.容易改变换热面积或流程组合，只要增加或减少几张板，即可到达增加或减少 换热面积的目的；改变板片排

5、列或更换几张板片，即可到达所要求的流程组合，适应 新的换热工况，而管壳式换热器的传热面积几乎不可能增加。5.重量轻 板式换热器的板片厚度仅为0.40.8mm ,而管壳式换热器的换热管的厚度为2.02.5mm ,管壳式的壳体比板式换热器的框架重得多，板式换热器一般只有 管壳式重量的1/5左右。6.价格低 采用相同材料，在相同换热面积下，板式换热器价格比管壳式约低40%60%7.制作方便 板式换热器的传热板是采用冲压加工，标准化程度高，并可大批生 产，管壳式换热器一般采用手工制作。8.容易清洗 框架式板式换热器只要松动压紧螺栓，即可松开板束，卸下板片进 行机械清洗，这对需要经常清洗设备的换热过程十

6、分方便。9.热损失小板式换热器只有传热板的外壳板暴露在大气中，因此散热损失可以忽略不计，也不需要保温措施。而管壳式换热器热损失大，需要隔热层。缺点1.容量较小 是管壳式换热器的10%20%2.单位长度的压力损失大由于传热面之间的间隙较小，传热面上有凹凸，因此比传统的光滑管的压力损失大。3.不易结垢 由于内部充分湍动，所以不易结垢，其结垢系数仅为管壳式换热器 的1/31/10.4.工作压力不宜过大，介质温度不宜过高，有可能泄露板式换热器采用密封垫密封，工作压力一般不宜超过2.5MPa,介质温度应在低于250C以下，否那么有可能泄露。5.易堵塞由于板片间通道很窄，一般只有25mm当换热介质含有较大

7、颗粒或纤维物质时，容易堵塞板间通道。1.3板式换热器的应用场合1.制冷：用作冷凝器和蒸发器。2.暖通空调：配合锅炉使用的中间换热器、高层建筑中间换热器等3.化学工业：纯碱工业，合成氨，酒精发酵，树脂合成冷却等。4.冶金工业：铝酸盐母液加热或冷却，炼钢工艺冷却等。5.机械工业：各种淬火液冷却，减速器润滑油冷却等。6.电力工业：高压变压器油冷却，发电机轴承油冷却等。7.造纸工：业漂白工艺热回收，加热洗浆液等。8.纺织工业：粘胶丝碱水溶液冷却，沸腾硝化纤维冷却等。9.食品工业：果汁灭菌冷却，动植物油加热冷却等。10.油脂工艺：皂基常压枯燥，加热或冷却各种工艺用液。11.集中供热：热电厂废热区域供暖，

8、加热洗澡用水。12.其他：石油、医药、船舶、海水淡化、地热利用。1.4板式换热器选型时应注意的问题1.4.1板型选择板片型式或波纹式应根据换热场合的实际需要而定。对流量大允许压降小的情况，应选用阻力小的板型，反之选用阻力大的板型。根据流体压力和温度的情况，确 定选择可拆卸式，还是钎焊式。确定板型时不宜选择单板面积太小的板片，以免板片 数量过多，板间流速偏小，传热系数过低，对较大的换热器更应注意这个问题。会r 一 一，辱3咨40 o5Q C 0 0Q 9 111uruu uMJll-!IlJMJll-!IlJ L!:L!:IBIBlaLBlaLBlalaIBIB!JI!JIlala!.肖，！馈耳

9、：1 1 .|*-.|*-, ,*福垂海富最:a:aS;S;宣宣搪槌一菌谖辑童旌-艳骡一制源器戴驰器J Ji-tiLii-tiLiJ JffFffF .IB-.IB-rurrurrn.rn. r:rr:r_ _.;.;nnnn- - - - -fc-fc E EI-HMF仙5 5 ananM重置虹h h MlMl，III.III. ,1B,1B rErE rELrEL rKELrKEL BEiBEi _ErF_ErFOIK5?醇疆露1-0at得t=0.98?tm= t -?tm=29.90oC初估板式换热器面积1.35 1052S =- = 4.515m29.90 10003、核算总传热系数K

10、(1)计算油的对流传热a 19000油的流速U1= 0.2693m/s3600 13 850 8.4 10板间距8=4 mm当量直径De =25= 8mm由=Deu油1=572=481.8 1033.2 100.12_cp油“油7 袖Pr油:1 =0.18 1:足件严气严1De因油被冷却，取()0.14=0.95w：1=0.18012(572)07(48)0.430.95 =1154 0.008(2)计算水的对流传热系数a 220000U2 =-=0.25514m/s3600 26 997 8.4 10De u水，P2 =2236.26(2236.26)07(6.28)0.431.05 = 6

11、978.4(3)计算传热金属板的热阻w板片材料为1Cr18Ni9Ti,其导热系数7侦=16.8W/(m2卢C)，板片厚度b为0.8mm ,那么(4)查污垢热阻R油侧污垢热阻R1= 0.000052m2 C/W水侧污垢热阻R2= 0.000043m2 C/W(5)计算总传热系数KK =1.15245 10项=867.7W/(m2C)4、计算传热面积所需传热面积S =一=5.203m2K社m实际加热面积S=(N-1) 0.1152 = 5.8752m2一5 87525 203平安系数5.87525.203100% =12.9% 5.203符合要求5、计算压强降：2=0.18 We0.7De0.43

12、,x0.14Pr ()w因水被加热()014w= 1.050.606：2= 0.18 -0.0080.8 10；16.82=0.0000476m2C/Wu1= 0.2693m/sp1=0.42 136=0.91 105pa水侧压强降u2=0.25514m/sp2=0.13 26 ：12 =0.2817 105pa均小于105pa，满足要求。62W3BR0.1 /5.2-1001乂26外形尺寸长X宽X厚mm625 X 235 X 0.8有效传热面积2m0.1152波纹形式等腰三角形波纹高度mm4流道宽度mm210平均板间距mm4油侧压强降平均流道横截面积2m0.00084平均当量直径mm8数据统计?tm29.90o C油的流速U10.2693m/s承0由572Pr由48口 1=0.18仝吼0.7Pr043)014De匕1154水的流速u20.25514m/sWex2236.26PrK6.28c7-2 f 0.7 0.43, R、0.14a2=0.18We Pr ()Dew6978.4_b_0.0000476m2七/W油侧污垢热阻R10.0