工程原理课程设计-换热器

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1、水换热器的设计学院：化学化工学院专业：制药101班姓名：周延军指导老师：杨胜凯14设计任务书一、设计题目：水换热器的设计二、设计原始数据1、处理能力：1.1088×105吨/年热水2、操作条件：①热水：入口温度90oC，出口温度50oC②冷却介质：循环水，入口温度18oC，出口温度54oC③允许压强降：不大于105Pa④每年按330天计，每天24小时连续运行三、设备形式：列管式换热器四、设计任务1、设计计算列管式换热器的热负荷、传热面积、换热管、壳体、接管等。2、绘制列管式换热器的工作图。3、编写课程设计说明书。14目录1．设计

2、方案简介41.1列管式换热器形式选择41.2流动空间选择42．工艺计算及主体设备设计计算52.1试算并初选换热器规格52.1.1计算热负荷52.1.2计算平均温差，并确定壳程数52.1.3初选换热器规格62.2核算总传热系数62.2.1计算管程对流换热系数62.2.2计算壳程对流换热系数72.2.3确定污垢热阻82.2.4计算总换热系数82.3计算压力降9142.3.1计算管程压力降92.3.2计算壳程压力降93．设计一览表114．附图125．设计说明与设计评论125.1设计说明125.1.1选择换热器的类型135.1.2管程安

3、排135.1.3流向的选择135.2设计评论136．参考文献14141．设计方案简介1.1列管式换热器形式选择热水的入口温度为90℃,出口温度为50℃。冷却介质为循环水，取入口温度为18℃，出口温度为54℃。热水的定性温度：Tm==70℃循环冷却水的定性温度：tm==36℃两流体的温差：Tm-tm=70℃-36℃=34℃由于两流体温差小于50℃，故选择固定板式换热器。根据定性温度，可以查取管程和壳程流体的有关物性数据。热水在70℃下的物性数据：密度：ρh=977.8kg/m3定压比热容：cph=4.167kJ/（kg•℃）导热系

4、数：λh=0.6670W/（m2•℃）黏度：μh=0.406×10-3Pa•s循环冷却水在36℃下的物性数据：密度：ρc=993.6kg/m3定压比热容：cpc=4.174kJ/（kg•℃）导热系数：λc=0.6268W/(m2•℃)黏度：μc=0.7184×10-3Pa•s1.2流动空间选择由于循环冷却水容易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走壳程，热水走管程。142．工艺计算及主体设备设计计算2.1试算并初选换热器规格2.1.1计算热负荷（按管内热水计算）Q==1.1088×105×103×4.167×103×（90-50）/

5、(3600×330×24)=6.482×105W若忽略换热器的热损失，水的流量可由热量衡算求得，即：Wc=2.1.2计算平均温差，并确定壳程数平均传热系数:热水90℃→50℃冷却水54℃←18℃温差36℃32℃逆流温差===33.96℃R=1.0P=由R和P查图得φΔt=0.82,所以平均传热温差Δtm=φΔt=0.82×33.96=27.85℃又因φΔt=0.82>0.8,故可选用单壳程的列管式换热器。142.1.3初选换热器规格根据管内为热水，管外为冷却水，初选K0=1000W/（m2•℃）S0=初选固定管板式换热器的规格尺

6、寸如下：壳径D1000mm公称面积S32.42m2管程数2管数n70管长L6m管子直径φ25mm×2.5mm（不锈钢管）管子排列方式正三角形2.2核算总传热系数2.2.1计算管程对流换热系数αi因为Wh==1.4×(kg/h)Vh=Wh/ρ=1.4×/977.8=14.318m3/hAi=n/2×π/4×di2=70/2×0.785×0.0212=0.0121m2ui=Vh/(3600×Ai)=14.318/(3600×0.0121)=0.33m/sPri=Cpμ/λ=14所以αi=0.023（液体被冷却）αi=2330W/（m

7、2•℃）2.2.2计算壳程对流换热系数α0换热器中心附近管排中流体流通截面积：=hD(1－)=0.5×1×（1-0.025/0.032）=0.1094m2式中h——折流挡板间距，取500mm;t——管中心距，对φ25mm×2.5mm的管子，t=32mm。因为Wc=4.314kg/sVc=Wc/ρ=4.314/993.6=0.00434m3/su0=Vc/=0.00434/0.1094=0.03967m/s由正三角形排列，得：d==0.0202Re=因为Re在小于范围内，故可用下式计算α0Pr0=由于液体被加热，取，所以142.2

8、.3确定污垢热阻由上表可得：Rsi=Rs0=3.44×10-4m2·℃/W(自来水)2.2.4计算总换热系数管壁的导热系数λw=17.4W/(m•℃)所以SOˊ=Q/(KO•△tm)=1.1088×105/(104.65×33.96)=31.19m2而实际S0=