wangweiyang 课设

1、设计任务书.设计方案简介.1组装判断程序图5工艺计算和主体设备设计6设计结果概要13参考文献.13总结.14答辩记录及评语.15附图 (工艺流程图，主体设备工艺图)16,171 .1.1 板式换热器简介 本成套设备有板式换热器、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。用于牛奶或其他热敏感性液体之杀菌冷却。与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、冷却各手段、凡未达到杀菌温度的物料，由仪表控制气动回流阀换向、再回到平槽重新处理。物料杀菌温度有仪表控制箱进行自动控制和连续记录，一便对杀菌过程进行监视和检查。此设备适用于对牛奶预杀

2、菌、巴氏杀菌。板式换热器的型式主要有框架式和钎焊式两大类。半片形式主要有人字形波纹板水平平直波纹板和锯齿形半片三种。1.1.2 板式换热器的基本结构 板式换热器主要由框架和板片两大部分组成。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。板片的四周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、上下倒杆和夹紧螺栓等组成。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，然后用夹紧螺栓加紧而成。优点： a.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

3、数（一般Re=50-200）下产生紊流，所以传热系数高，一般认为是管壳式的3-5倍。对数平均温差大，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1，而管壳式换热器一般为5。 b.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2-5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1/5-1/8。容

4、易改变换热面积或流程组合，只要增加或减少几张板，即可达到增加或减少换热面积的目的；改变板片排列或更换几张板片，即可达到所要求的流程组合，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。c.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。 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%。d. 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。 容易清洗 框架式板式换热器只要松

5、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分方便。 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。e. 容量较小 是管壳式换热器的10%-20%。缺点：a. 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。 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1/3-1/10.b 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25

6、0以下，否则有可能泄露。 易堵塞 由于板片间通道很窄，一般只有2-5mm，当换热介质含有较大颗粒或纤维物质时，容易堵塞板间通道。 a. 制冷：用作冷凝器和蒸发器。b. 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。 c. 化学工业：纯碱工业，合成氨，酒精发酵，树脂合成冷却等。d. 冶金工业：铝酸盐母液加热或冷却，炼钢工艺冷却等。 e.机械工业：各种淬火液冷却，减速器润滑油冷却等。 f. 电力工业：高压变压器油冷却，发电机轴承油冷却等。g. 造纸工业：漂白工艺热回收，加热洗浆液等。h. 纺织工业：粘胶丝碱水溶液冷却，沸腾硝化纤维冷却等。i.食品工业：果汁灭菌冷却，动植物油加热冷却等。

7、j. 油脂工艺：皂基常压干燥，加热或冷却各种工艺用液。k. 集中供热：热电厂废热区域供暖，加热洗澡用水。l. 其他：石油、医药、船舶、海水淡化、地热利用。板片的选用原则：主要考虑板式换热器的工作压力，流体的压力将和传热系数。如果工作压力在1.6MPa以上，则别无选择的要采用人字形波纹板片;如果不高有特别要求阻力降低，则选用水平平直波纹板片较好一些;如果由于安装位置所限，需要高的换热效率以减少占地面面积，而阻力将可以不受限制则应选用人字形波纹板片。单板面积过小，则板式换热器的版片数多也即是占地面积增大，程数增多（造成阻力降增大）；反之，虽然占地面面积和阻力减少，难保证板间通道必要的流速。板片按波

8、纹的几何形状分类有：水平平直波纹、人字形波纹、斜波纹、锯齿形波纹等板片(见图1-2-1）。图1-2-11.5 组装形式（见下图）板式换热器是根据实际操作的需要设计和选取的，而流程的选取和设计是根据板式换热器的传热方程进行计算的，组装形式有三种：1）串联流程 流体在一程内流经每一垂直流道后，接着就改变方向，流经下一程。在这种流程中，两流体的主体流向是逆流，但相邻流道中有并流也有逆流。2）并流流程 流体分别流入平行的流道，然后汇聚成一股流出，为单程。3）混流流程 为并流流程和串联流程的组合，在同一流程内是并联，流速的选取流体在板间的流速影响换热性能和流体的压力降，流速高换热系数高，但流体的压力降也

9、增大，反之则情况相反。板间平均流速。流速低于时流体就达不到湍流状态且会形成较大死角区，流速过高则会导致阻力将组增。.流程的选取对于一般对成型流到的半式换热器，两流体的体积流量大致向当时，应尽可能按等程分布，如两侧流体相差悬殊，则流量小的一侧可按多程布置。多程换热器除非特别需要，一般对同一流体在个程中应采用下相同的流道数。.7垫片材料的选择密封垫片是换热器的重要构件，对它的基本要求是耐热、耐压、耐腐蚀。板式换热器通过压板压紧垫片达到密封。为确保可靠的密封，必须在操作条件下密封面上保持足够的压紧力。板式换热器由于密封周边长，需用垫片两大，在使用过程中需用平凡拆卸和清洗，泄露可能性大。如果垫片材料选

10、取不当，弹性不好，所用胶水不黏或涂的不匀，都可能发生脱垫、变形、老化等。加之板片生产过程中，有时发生翘曲，也可能造成泄漏。一台换热器往往由几十片甚至几百片传热板片组成，垫片的中心很难对准，组装时容易使垫片某段压扁或挤出，造成泄漏，因此必须增加垫片上下接触面积。垫片广泛采用天然橡胶、丁晴橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶、氯橡胶。此设计中预选压缩石棉橡胶垫片1.1.8板式换热器的设计计算=qCp（T1-T2）=××10×(70-40)=1.09×10W2 计算水出口温度 t22 计算平均温度差逆流：T1=( 70-40)=30T2= ()= T=因为水的特性温度为T

11、= =查表的名称（kg/m3）Cp (kj/.)） (W/m.)水998×10-43 初估换热面积及初选板型确定组装形式图示判据假定流程数n1，n2假定流道数m1，m2计算Tm及Re，Pr求解1，2及K的值计算传热面积A计算安全系数，若不满足要求，重新假定流程数计算压降PPP允 如不满足要求，重新假定流道数 此方案可选用×10Pa.s油与水换热时列管式的换热器的K值大约为300800W(m.),而板式换热器的传热系数为列管式换热器的24倍，则可初估为900W(m .).初估换热面积为 S = =m方案一：×10m，实际单板传热面（1） 、试选组装形式6

12、-（串流） 30 × 1为油的流程，程数为30，每程通道数为1， 30 × 1为,水的流程，程数为30，每程通道数为1U1=m/s,Re= =Eu= 1080Re(Re500)，Eu= （m/m）Eu(m = 7)Eu = 1080×()= Eu=（307）Eu=P= Euu=×10Pa5 ×10Pa(此方案不可取)（2） 、试选组装形式6-（并流），修正系数采用0.3m2的人字形板式换热器，起板间距U1=m/s Re1= =295Eu =1080Re= Eu=(1/7)Eu=P=Eupu12=42.9×860×0.137=

13、<5×10Pa（2）计算水侧压降 U2=0.2209m/S Re= =Pr2Eu=1080Re= Eu=(1/7)Eu=P=×998××0.2209=1378<500000Pa（3） 传热系数计算1=Re1Pr11=105W/(m.)同理 水的传热系数2=1258 W/(m.)（4）金属板热阻板材为不锈钢（1Gr18Ni9Ti），其导热系数=16.8 W/(m.)，板厚0.8，则=0.0000476(m.) / W（5）污垢热阻油侧 R1=0.000052(m.) / W ,水侧 R2=0.000043(m.) / W(6)总传热系数K=+R

14、1+R2+=0.000052+0.000043+0.0000476+算的K=968(W/m.)（7）传热面积STm=T×=S= m安全系数-0.06<0(此方案舍去)(三)、6-型式5×6为油的流程，程数为5，每程通道数为6， 5×6为水的流程，程数为5，每程通道数为6.油U1=m/s Re1= =989Eu =1080Re=229 Eu=(1/7)Eu=P=Eu×860×0.462=5950<5×10Pa1=Re1Pr1=275W/(m.)水U2=m/S Re= =9383Pr22=Re1Pr1=4542W/(m.)Eu

15、 =1080Re=138 Eu=(1/7)Eu=P=Eu×998×1.12=20499<5×10Pa总传热系数K=+R1+R2+=0.000052+0.000043+0.0000476+算的K=250(W/m.)（7）传热面积STm=T×=S=m安全系数-0.075<0(此方案舍去)（四）6-型式9×4为油的流程，程数为9，每程通道数为4， 6×6为水的流程，程数为6，每程通道数为6.油U1=m/s Re1= =3116Eu =1080Re=176 Eu=(1/7)Eu=P=Eu×860×0.692=1

16、0318<5×10Pa1=Re1Pr1=691W/(m.)水U2=m/S Re= =9383Pr22=Re1Pr1=4542W/(m.)Eu =1080Re=138 Eu=(1/7)Eu=P=Eu×998×1.12=20499<5×10Pa总传热系数K=+R1+R2+=0.000052+0.000043+0.0000476+算的K=552(W/m.)（7）传热面积STm=T×=S=m安全系数<0(此方案舍去)（五）6-型式12×3为油的流程，程数为12，每程通道数为3， 6×6为水的流程，程数为6，每程通道

17、数为6.油U1=m/s Re1= =5193Eu =1080Re=158 Eu=(1/7)Eu=P=Eu×860×0.922=16377<5×10Pa1=Re1Pr1=1039W/(m.)水U2=m/S Re= =9383Pr22=Re1Pr1=4542W/(m.)Eu =1080Re=138 Eu=(1/7)Eu=P=Eu×860×1.12=20499<5×10Pa总传热系数K=+R1+R2+=0.000052+0.000043+0.0000476+算的K=755(W/m.)（7）传热面积STm=T×=S=m（

18、六）6-型式12×3为油的流程，程数为12，每程通道数为3， 9×4为水的流程，程数为9，每程通道数为4.油U1=m/s Re1= =5193Eu =1080Re=158 Eu=(1/7)Eu=P=Eu×860×0.922=16377<5×10Pa1=Re1Pr1=1039W/(m.)水 U2=m/S Re= =14075Pr22=Re1Pr1=6286W/(m.)Eu =1080Re=126 Eu=(1/7)Eu=18P=Eupu12=18×998×1.652=48906<5×10Pa总传热系数K=+R1+R2+=0.000052+0.000043+0.0000476+算的K=791(W/m.)（7）传热面积STm=T×=S=m安全系数=9.3%舍去（七）6-型式18×2为油的流程，程数为18，每程通道数为2， 12×3为水的流程，程数为12，每程通道数为3.油U1=m/s Re1= =7790Eu =1080Re=144 Eu=(1/7)Eu=P=Eu×860×1.382=33574<5×10Pa1=R