冷却器的设计

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1、目录1、文献综述31.1换热器简介31・2换热器的发展前景31.3换热器的种类41・4列式换热器设计一般要求61.5管壳式换热器设计时应考虑的问题61・6其他主要附件82、任务书92.1设计题目92.2设计条件92.3设计要求92.4设计成果92.5时间安排10103.计算与核算3.1确定设计方案103.1.1选择换热器的类型103.1.2流动空间及流速的确定103・2确定物性数据103.3试算和初选换热器的规格113.3.1计算热负荷和冷却水流量113.3.2计算两流体的平均温度差113.3.3初选换热器规格123

2、・4核算总传热系数123.4.1管程对流传热系数123.4.2壳程对流传热系数123.4.3污垢热阻133.4.4总传热系数133・5核算传热面积133.5.1计算传热面积133.5.2核算传热裕度143.6核算压强降143.6.1管程压强降143.6.2壳程压强降143.设计成果一览表164.符号说明176•心、得体会187•参考文献181、文件综述1.1换热器简介换热器就是用于存在温度差的流休间的热交换设备，换热器屮至少有两种流体，温度较高则放出热量，反Z则吸收热量。换热器依据传热原理和实现热交换的方法一般分为间

3、壁式、泯合式、蓄热式三类。其中间壁式换热器应用最广。它又町分为管式换热器、板式换热器、翅片式换热器、热管换热器等。其中以管式（包括蛇管式、套管式、管壳式等）换热器应用最普遍。列管式和板式，各有优点，列管式是一种传统的换热器,广泛应用于化工、石油、能源等设备;板式则以其高效、紧凑的特点大量应用于工业当屮O1・2换热器的发展前景：近年来，随着我国石化、钢铁等行业的快速发展，换热器的需求水平大幅上涨，但国内企业的供给能力有限，导致换热器行业呈现供不应求的市场状态，巨大的供给缺口需要进口来弥补。根据海关的统计，2001〜20

4、05年，我国平均每年从国外进口换热器22.49万台，总金额达到14.02亿美元。其中，仅2004年一年就进口了34.11万台，共计4.9亿美丿UO虽然，我国的换热器出口数量也不少，但其规模远远小于进口规模（见图1）。2001年，我国换热器的进口数量、金额和均价分别比出口数量、金额和均价多44640台＞8021.6万美元、245.72美元/台；但到了2005年，进出口间的差距已扩大到75667台、34517力•美元和1347.57美元/台。这说明，我国换热器市场增长的速度远远超过了供给增长的速度。同时，我国出口的换热器

5、均价平均不到进口均价的一半，2005年更是降到了25%以下。可以想见，我国岀口的产品多是附加值低的中、低端产品，而进口的产品多是附加值高的高端产品。这充分说明我国对高端换热器产品需求旺盛但供给不足的市场现状。预计“十一五”期间，我国的换热器进口规模还将维持在一个相对较高的水平（约200〜300万台之间），且更加向高端产品集中。未來，国内市场需求将呈现以下特点：对产品质量水平提出了更高的要求，如环保、节能型产品将是今后发展的重点；要求产品性价比提高；对产品的个性化、多样化的需求趋势强烈；逐渐注意品牌产品的选用；大工程项

6、口青睐大企业或企业集团产品。1.3换热器的种类换热器种类很多，但根据冷,热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类，即间壁式,混合式和蓄热式•在三类换热器中，间舉式换热器应用最多，：1•间壁式换热器的类型（1）夹套式换热器这种换热器是在容器外壁安装夹套制成，结构简单;但其加热面受容器壁面限制，传热系数也不高.为提高传热系数且使釜内液体受热均匀，可在釜内安装搅拌器.当夹套中通入冷却水或无相变的加热剂时,亦可在夹套中设置螺旋隔板或其它增加湍动的措施，以提高夹套一侧的给热系数.为补充传热面的不足，也可在釜内部安装蛇管.夹套

7、式换热器广泛用于反应过程的加热和冷却.（2）沉浸式蛇管换热器这种换热器是将金属管弯绕成各种与容器相适应的形状,并沉浸在容器内的液体小.蛇管换热器的优点是结构简单，能承受高压，可用耐腐蚀材料制造;其缺点是容器内液体湍动程度低，管外给热系数小.为提高传热系数，容器内可安装搅拌器.（3）喷淋式换热器这种换热器是将换热管成排地固定在钢架上，热流体在管内流动，冷却水从上方喷淋装置均匀淋下，故也称喷淋式冷却器•喷淋式换热器的管外是一层湍动程度较高的液膜，管外给热系数较沉浸式增大很多•另外，这种换热器大多放置在空气流通之处，冷却水

8、的蒸发亦带走一部分热量，可起到降低冷却水温度弾大传热推动力的作用.因此,和沉浸式相比，喷淋式换热器的传热效果人有改善.（4）套管式换热器套管式换热器是由直径不同的直管制成的同心套管，并由U形弯头连接而成.在这种换热器中，一种流休走管内，另一种流体走环隙，两者皆可得到较高的流速，故传热系数较大•另外，在套管换热器屮,两种流体可为纯逆流，对数平均推