换热器设计案例Word文档下载推荐.docx

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3.1确定设计方案

3.1.1．换热器类型

浮头式换热器

3.1.2．流体流动形式

为了增大平均温差，节省操作费用，本次设计采用逆流的流动方式。

3.2确定物性数据

定性温度：

对于一般液体和水等低黏度流体，其定性温度可取流体进、出口温度的平均

值。

故：

果浆的定性温度为

水的定性温度为t=

果浆在50℃下的有关物性数据如下：

密度：

=1058kg/

定压比热容：

Cpo=3584J/（kg·

℃）

导热系数：

=0.61W/（m·

黏度：

=2×

10-3Pa·

s

水在13.5℃下的有关物性数据如下：

密度：

=999.7kg/

定压比热容：

Cpi=4191J/（kg·

℃）

导热系数：

=0.58W/（m·

=1.2×

3.3计算总传热系数

3.3.1热负荷

3.3.2平均传热温差

所以===28.8（℃）

3.3.3水用量

3.3.4总传热系数K

（1）管程传热系数：

>

4000（湍流区）

对流传热系数：

（2）壳程传热系数：

假设壳程的传热系数W/（·

污垢热阻Rso=0.0003（m·

℃）/W

Rsi=0.0002（m·

管壁的导热系数λ=17.4W/（m·

3.4计算换热面积

考虑15%的面积裕度：

3.5工艺尺寸计算

3.5.1管径和流速

取的不锈钢管,流速u=2m/s.

3.5.2管程数和传热管数

依据传热管径和流速确定单程传热管数

（根）

按单管程计算，所需的传热管长度为：

传热管长：

按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。

根据本设计的实际情况，现取传热管长l=3m，则该换热器的管程数为:

管程数：

总根数：

因此此换热器采用单壳程，6管程的结构

3.5.3．传热管排列和分程方法

浮头式换热器为了清洗方便，采用正方形错列排列方法。

取管心距

横过管束中心线管数：

3.5.4．壳体径的确定

采用多管程结构，取管板利用率=0.7，则壳体径为：

根据标准可取D=450mm。

3.5.5.折流板

弓形折流板高度为壳体径的25%，则切去圆缺的高度为：

取h=110mm

折流挡板间距：

取B=100mm

折流挡板数目：

3.5.6.接管

管程流体进出口接管为：

，

则接管径为：

圆整后可取管径为：

30mm

壳程流体进出口接管取接管液体流速为：

100mm

四、换热器核算

4.1热量核算

4.1.1．传热温度差校正

平均传热温差校正系数：

R===8.57P=

按单壳程，6管程结构，查温差校正系数表，用代替R，用PR代替P,查表得：

，平均传热温差

4.2总传热系数K的计算

4.2.1壳程对流传热系数

对圆缺形折流板,可采用克恩公式：

当量直径，由正方形排列得：

壳程流通截面积：

取折流板间距B=0.10m，D=0.40m

壳程流体流速：

雷诺数：

普兰特数：

流体被冷却，黏度校正（）≈0.95

4.2.2.管程对流传热系数

（n值当流体被加热时取0.4，被冷却时取0.3）

管程流体流通截面积：

管程流体流速：

4000

4.2.3.污垢热阻和管壁热阻

查表知管侧污垢热阻：

Rso=0.000344（m2·

℃）/WRsi=0.000172（m2·

管壁的导热系数：

λ=17.4W/（m·

4.2.4.总传热系数K的计算

4.3传热面积校核

所需传热面积

换热器实际传热面积：

传热面积裕度：

H=

该换热器的面积裕度在10％-25％之间，则所设计换热器能够完成生产任务。

五、换热器结果总汇表

参数

管程（果浆）

壳程（水）

流率/（Kg/h）

5000

42860

进（出）口温度/℃

80（20）

10（17）

物性

定性温度/℃

50

13.5

密度/（kg/m3）

1058

999.7

定压比热容/kJ/（Kg·

3.584

4.191

黏度/Pa·

2×

10-3

1.2×

热导率/W/（m·

℃

0.61

0.58

普朗特数

8.67

11.75

设备结构参数

形式

浮头式

壳程数

1

壳体径/mm

426

台数

管径/mm

Φ25×

2

管心距/mm

32

管长/mm

3000

管子排列

正方形

管数目/根

108

折流板数/个

29

传热面积/m2

22.37

折流板间距/mm

100

管程数

6

材质

不锈钢

主要涉及结果

管程

壳程

流速/（m/s）

1.91

0.15

表面传热系数/〔W/（m2·

℃〕

1463.95

5048.87

污垢热阻/〔（m2·

℃）/W〕

0.000172

0.00052

热流量/Kw

298.67

传热温差/℃

26.29

传热系数/〔W/（m2·

627.70

裕度

1.191

六、设计评述

通过本次的课程设计，使我对换热器的结构和工作原理有了进一步的理解。

并在设计过程中掌握了一定的工艺计算方法。

同时，也让我更深刻的了解到全局观念的重要性。

在设计换热器时：

首先要根据任务要求选择合适的换热器形式。

通过对设计参数的核算，固定管板式和浮头式换热器能够满足本次设计的基本需求。

浮头式换热器虽然是从性能各方面看都是本次设计理想的换热器，但是对于同样能满足需求的两个换热器来说，固定管板式换热器成本相对较低，结构简单，易于维修和清洗。

所以综合考虑设计参数、经济等方面条件后，我最终选择了固定管板式换热器。

其次，要选择合适的流体流径。

根据选择的主要因素分析，有好多理论相互之间是矛盾的，并不能使条件一一满足。

所以要抓住主要矛盾，依据传热效果好，清洗方便等具体情况分析，最终选择了水走壳程，果浆走管程。

考虑到果浆产品的卫生要求，为减少果浆的污染，换热器材质选用不锈钢材料。

每程都采用正方形排列，正方形排列便于机械清洗。

本设计所有参数经反复核算，保证各参数均在设计要求之，准确可行。

七、参考资料

1.天津大学化工原理教研室.化工原理课程设计.化工,1997,第一版

2.聂清德.化工设备计算.化工,1991,第一版

3.骉.食品工程原理.中国轻工业,2007,第一版

4.许学勤.食品工厂机械与设备.中国轻工业,2008,第一版

5.祖荣.化工原理.化学工业,2009,第二版

八、主要符号说明

符号

意义及单位

B

折流板间距，m

P

压力，Pa

Cp

热容，kJ/（kg·

Pr

普兰特准数

d

管径，m

q

热通量，W/m2

D

换热器外壳径，m

Q

传热速率，W

f

摩擦系数

r

半径，m

F

系数

R

热阻，m2·

℃/W

h

圆缺高度，m

Re

雷诺数

K

总传热系数，W/（m2·

S

传热面积，m2

L

管长，m

qm

质量流量，m3/s

A

流通截面积，m2

RS

污垢热阻，m2·

N

管数

对流传热系数，W/（m2·

℃）；

Np

有限差值

NB

折流板数

导热系数，W/（m·

a

管心距，mm

粘度，Pa·

qV

体积流量，m3/s

密度，kg/m3

u

流速，m/s

下标o

T

流体温度，℃

下标i

九、致

感老师辛勤的指导，使我们对课程设计有了详细的理论基础。

感图书馆给我们一个开放的借阅平台，使我们拥有丰富的参考资料。

感同学们指出了我设计上的错误，使我不断完