工程原理课程设计--水换热器的设计.doc

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：2.5×106吨/年热水 2、操作条件： ①热水：入口温度80oC，出口温度60 oC ②冷却介质：循环水，入口温度32oC，出口温度40 oC ③允许压强降：不大于105Pa ④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。 目录 1．设计方案简介 4 1.1 列管式换热器形式选择 4 1.2 流动空间选择 4 2．工艺计算及主体设备设计计算 5 2.1试算并初选换热器规格 5 2.1.1计算热负荷 5 2.1.2 计算平均温差，并确定壳程数 5 2.1.3 初选换热器规格 6 2.2 核算总传热系数 6 2.2.1 计算管程对流换热系数 6 2.2.2 计算壳程对流换热系数 7 2.2.3 确定污垢热阻 8 2.2.4 计算总换热系数 8 2.3计算压力降 9 2.3.1 计算管程压力降 9 2.3.2 计算壳程压力降 9 3．设计一览表 11 4．附图 12 5．设计说明与设计评论 12 5.1设计说明 12 5.1.1选择换热器的类型 13 5.1.2管程安排 13 5.1.3流向的选择 13 5.2设计评论 13 6．参考文献 14 1．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80℃, 出口温度为60℃。 冷却介质为循环水，取入口温度为32℃，出口温度为40℃。 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?s 1.2 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。 2．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= =2.5×106×103×4.167×103×（80-60）/(3600×330×24) =7.307×106 W 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 80℃ → 60℃ 冷却水 40℃ ← 32℃ 温 差 40℃ 28℃ 逆流温差 ===33.6℃ R= P= 由R和P查图得φΔt=0.97,所以平均传热温差 Δtm=φΔt=0.97×33.6=32.6℃ 又因φΔt=0.970.8,故可选用单壳程的列管式换热器。 2.1.3 初选换热器规格 根据管内为热水，管外为冷却水，K值范围为850~1700W/（m2?℃），初选K0=1000W/（m2?℃） S0= 初选固定管板式换热器的规格尺寸如下： 壳径D 1000mm 公称面积S 343.7 m2 管程数 2 管数 n 742 管长 L 6m 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==3.16×105(kg/h) Vh= Wh/ρ=3.16×105/977.8=322 .8m3/h Ai=n/2×π/4×di2=742/2×0.785×0.0212=0.1166 m2 ui= Vh /(3600×Ai)=322.8/(3600×0.1166)=0.769 m/s （湍流） Pri=Cpμ/λ= 所以αi=0.023（液体被冷却） αi=0.023 W/（m2?℃） 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）=0.1094 m2 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=218.825kg/