热交换器课程设计

热交换器设计说明书姓名学号2013.01.06换热器设计动力实1001朱妍11.设计任务与条件条件热流体冷流体工质11号润滑油自来水进口温度100℃15℃出口温度40℃40℃流量10T/h工作压力10000Pa30000Pa2.设计计算2.1确定设计方案2.1.1确定热交换器类型该热交换器为水—油换热器，管壁温度和壳体温度之差不很大，两流体均不易腐蚀、结垢且定性温度相差在50℃左右，所以初选带有膨胀节的固定板式热交换器。2.1.2流程的选择根据设计要求，自来水较为容易结垢，压力较大，流量较大，应走管程；润滑油为被冷却流体，且粘度较大，流量较小，在壳程中容易达到湍流，增大换热系数，所以应走壳程。2.2确定物性数据管程润滑油定性温度为℃702401002111ttt查得物性参数如下：31/857mkgsPa31108.16)℃/(148.21kgkJcp)℃/(1379.01mW263Pr1sm/107.19261壳程市政供水定性温度为℃5.27240152222ttt查得物性参数如下：32/6.996mkgsPa32108518.0)℃/(176.42kgkJcp)℃/(6129.02mW8175.5Pr2sm/108976.02622.3估算传热面积2.3.1热流量Wttcqpm358000)40100(21486.310)(11112.3.2自来水流量skgttcqpm/43.3)(2222换热器设计动力实1001朱妍22.3.2平均传热温差首先按纯逆流计算：℃40154040100ln)1540()40100(ln2121mt2.3.3初算传热面积由水—油换热，查表选取传热系数为)/(3002KmWK，则估算传热面积为29.29mtKAm估2.4工艺结构尺寸2.4.1管径和管内流速选用mm5.225的碳钢传热管，由表2-1，取管内流速smu/0.11。2.4.2管程数和传热管数根据传热管内径和流速确定单程传热管数8.100.102.0443.3422iivsudqN，取11根。按单管程计算，所需传热管长度为mNdALSo6.3411025.09.29估按单管程计算，传热管过长，宜采用多管程结构，根据换热器规格标准，选取传热管长l为9m，则该换热器的管程数为496.34lLNp则传热管总根数为442.4.3平均传热系数和壳程数按单壳双管程结构，查图得温差修正系数为，则平均传热温差为℃4.3486.040mt2.4.4传热管排列和分程方法采用组合排列法，即在每程内按正三角形排列，隔板两侧按正方型排列。查表得管间距为mPt032.0隔板中心到其最近一排管中心距离为mmPZt22622.4.5壳体直径取板管利用率为0.75，壳体内径为换热器设计动力实1001朱妍3mnPDt2573.075.044032.005.105.1圆整到标准准可取mD325.02.4.6折流板采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去圆缺高度mh8125.0325.025.0取折流板间距：mDB1625.0325.05.05.0圆整后，取mB2.0折流板数目：4412.091BlNB2.4.7接管管程流体进出接管：取接管体内流速为smu/11，则接管内径为mmuqDV2.666.9960.143.344111圆整后可取管内径为mmD1001壳程流体进出口接管：取接管内流体流速为smu/12mmuqDV644.8570.16.31044222圆整后可取管内径为mmD10012.5热交换器校核2.5.1管程对流传热系数流通截面积22003454.01102.04mAi流体流速smAquivi/996439.0003454.06.99643.323317108.85102.0996439.06.996Re6-iiiiidu流动属于湍流，计算管程对流传热系数)/(37298175.52331702.06129.0023.0PrRe023.024.08.08.0KmWdhnii2.5.2壳程对流传热系数换热器设计动力实1001朱妍4管子按正三角形排列，传热当量直径为mddPdoote020186.0025.0)025.04032.023(4)423(42222壳程流通面积为2014219.0)032.0025.01(325.02.0)1(mPdBDAtoo流体流速smAquovoo/2278.0014219.04.8576.31015.289107.19025.02278.04.857Re6-ooooidu466.0683.0,PrRe31nCCNun，查表得壳程对流传热系数)/(42337.6102.01379.02KmWNudheo2.5.3污垢热阻和管壁导热取管内侧水的污垢热阻为wkm/00021.02外侧的油污热阻为wkm/000176.02，换热管壁厚为0.0025m，碳钢在该条件下的导热率为)/(502KmW2.5.4总传热系数)/(8.372423100018.00225.050025.00025.002.0025.000021.002.03729025.01112KmWhdbdddRdhdKomoioiiioo2.5.5传热面积校核热交换器所需要的传热面积9.274.348.372358000mtKA换热器的按实际传热面积为换热器设计动力实1001朱妍5面积裕度115.19.271.31AA大小合适，该热交换器符合设计要求。附表一.换热器性能参数表换热器性能参数条件热流体冷流体工质11号润滑油自来水管程壳程管程进口温度100℃15℃出口温度40℃40℃质量流量2.78kg/s3.43kg/s流速0.2278m/s0.9964m/s工作压力10000Pa30000Pa平均换热温差34.4℃传热系数327.8W/(m2*K)换热面积31.1m2换热量358000W附表二.换热器规格参数表换热器规格参数内管规格25*2.5mm管长9m管程数4传热管总根数44壳体内径325mm壳体厚度8mm折流板间距0.1625m折流板数目44管程接管内径100mm壳程接管内径100mm换热器设计动力实1001朱妍6参考文献：[1]梁秀俊叶学敏李斌刘彦丰《热交换器设计指导书》华北电力大学[2]杨世铭陶文铨《传热学》高等教育出版社图二.换热器外观示意图图一.换热器列管排列示意图