文档介绍：换热器原理与设计
课程设计计算说明书
设计题目
换热器原理与设计课程设计
学院(系):
机电工程学院
专业:
能源与动力工程
班级:
姓名:
学号:
指导老师:
完成日期:
新余学院
目录
第一部分确定设计方案 3
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第二部分确定物性数据 4
第三部分工艺流程图 5
第四部分计算总传热系数 6
6
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7
第五部分换热器工艺结构尺寸 8
管径,管长,管数 8
8
壳体内径的计算 9
9
计算壳程流通面积及流速 10
11
11
11
13
13
13
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第六部分设计结果 17
第七部分总结 18
第八部分主要参考文献 20
第九部分附录 21
第一部分确定设计方案
两流体温度变化情况:
热流体进口温度130℃,出口温度40℃。
冷流体进口温度30℃,出口温度40℃。
从两流体温度来看,估计换热器的管壁温度和壳体壁温之差很大,因此初步确定选用浮头式列管换热器,而且这种型式换热器管束可以拉出,便于清洗;管束的膨胀不受壳体约束。
由于煤油的粘度比水的大,井水硬度较高,受热后易结垢,因此冷却水走管程,煤油走壳程。另外,这样的选择可以使煤油通过壳体壁面向空气中散热,提高冷却效果。同时,在此选择逆流。选用ф25×,管内流速取ui=。
第二部分确定物性数据
定性温度:可取流体进、出口温度的平均值。
壳程煤油的定性温度为: T=(130+40)/2=85℃
管程冷却水的定性温度为:t=(30+40)/2=35℃
根据定性温度,分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。
煤油在90℃下的有关物性数据如下:
密度ρo= 810kg/m3
定压比热容 cpo=/(kg·℃)
导热系数λo=/(m·℃)
粘度μo= Pa·s
冷却水在32℃下的物性数据:
密度ρi=994kg/m3
定压比热容 cpi=/(kg·℃)
导热系数λi= W/(m·℃)
粘度μi= Pa·s
第三部分工艺流程图
第四部分计算总传热系数
以煤油为计算标准算它所需要被提走的热量:
Q=qcΔt=×108330×(130-40)==
计算两流体的平均传热温差,暂按单壳程、多管程计算。
逆流时:
煤油:130℃→40℃,
自来水:40℃←30℃,
从而,Δtm=90-10ln(9010)=℃,
此时,
P=40-30130-30=, R=130-4040-30=,由公式易算得ψ=>,符合要求。
估算传热系数为450 W/(m2·℃)
取传热系数为450 W/(m2·℃),则由公式可得传热面积为
Ap=×103450×=
忽略热损失,由公式易得,冷却水用量为:
Q=×(35-25)==168516kg/h。
第五部分换热器工艺结构尺寸
已知两流体允许压降均不大于35KPa,与煤油相比,水的对流传热系数一般较大。由于循环冷却水易结垢,会加快污垢增长速度,使换热器的热流量下降,考虑到散热降温方面的因素,应该让循环自来水走管程,煤油走壳程。
管径,管长,管数
列管式换热器内的适宜流速范围
则初步选择φ25×,管内径di=25-=20mm,管内流速取ui=。
ns=qvπ4di2ui  = .785×× =≈125 根
按单管程计算,所需的传热管长度为L= Apπdons = ××125=。
若按照单管程设计,则管长过长,不宜使用,故采用多管程设计。取传热管长为5m,则换热器管程数应为Np=2,传热管总数为Nt=125×2