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吉林大学
《热交换器原理与设计》
课程设计说明书
题目:乙醇管壳式换热器设计
姓名李权
学号
专业能源与动力工程(热能)
指导教师黄海珍沈淳
2016年10
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目录
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第1章设计任务书第2章计算过程表格
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第3章传热管布置排列草图
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第4章总结
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19
第5章参考文献
第一章设计任务书
题目17
对固定管板的乙醇管壳式换热器进行传热计算、结构计算、和阻力计算。在该换热器中,要求:
乙醇进出口温度为25°C、45°C
乙醇流量:
热水的进出口水温为55°C、50°C
。
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具体要求:
1、设计任务说明
本次课程设计是一次虚拟设计,主要目的是为了完成一次完整的换热器热力计算和流阻计算。学生应根据给定的课程设计题目,在指定的设计时间内独立完成全部设计任务,并提交换热器结构总图A0图纸一张,设计计算说明书1份。
2、设计要求
(1)计算说明书要求计算说明书应包含完整的传热计算及流阻计算,参数选取及结构设计合理,计算正确,并附上结构简图。热力计算建议采用电子表格计算。
计算说明书内容依次为:封面,目录,主要符号说明,设计说明书,设计方案介绍,热力计算及流阻计算表,主要结构尺寸及计算结果汇总表,总结,参考文献。
(2)图纸绘制要求
图纸绘制需符合机械制图规范,手绘或机绘人选。手绘图至少需要两个视图表达
换热器结构,机绘需用三维图形软件绘制,并投影二维结构图,同时提交三维电子版及二维打印版图纸文件。要求图面结构参数及计算说明书相符。
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第二章计算过程表格
项目
符号
单位
计算公式或数据来
源
数值
备注
1
水的进口温度
t'
1
°C
由题意
55
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2
水的出口温度
t'
1
°C
由题意
50
原
3
乙醇的进口温
t'
2
°C
由题意
25
始
度
数
4
乙醇的出口温
t'
2
C
由题意
45
据
度
5
水的工作表压
P
1
MPa
由题意
力
6
乙醇的工作表
P
2
MPa
由题意
压力
7
乙醇流量
M
2
Kg/s
由题意
流
8
水的定性温度
t
m1
C
(t'+t')/2
11
体
9
水的比热
C
p1
KJ/(kg*
查物性表
的
C)
物
1
水的密度
p1
Kg/m3
差物性表
性
0
参
1
水的黏度
片
查物性表
*1
数
1
Kg/(m*s
)
0-6
1
水的导热系数
入
1
W/(m*
查物性表
*10-
2
C)
2
1
水的普兰德数
Pr
1
查物性表
3
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1
4
乙醇定性温度
m2
°C
(t'+t「)/2
22
35
1
乙醇比热
C
P2
KJ/(kg*
查物性表
5
C)
1
乙醇密度
P2
Kg/m3
查物性表
6
1
乙醇导热系数
入
2
W/(m*
查物性表
7
C)
1
乙醇黏度
巴
查物性表
630*10-6
8
Kg/(m*s
)
1
乙醇普兰德数
PR
2
查物性表
9
传
2
热损失系数
取用
热
0
量
2
传热量
Q
KW
Q=Mcp(t''-t')
2222
及
1
平
2
热水量
M
i
Kg/s
M=Q/nc(t'-t'')
1Lpl11
均
2
彳曰温
2
逆流时的对数
At
C
―At—At一
差
3
平均温差
lm,c
加,c=At
lnmax
Ati
min
2
参数P及R
p
P=t''-1'/t'-1'
2212
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4
R
R=t'-1'/1''-1'
1122
2
温差修正系数
屮
5
2
有效平均温差
At
m
°C
6
2
初选传热系数
K'
W/(m2*
查参考资料
400
以
外
7
C)
径
为
2
估算传热面积
F‘
m2
F'=Q/K'At
m
准
8
2
管子材料及规
mm
选用碳钢无缝钢管
①25*
9
格
3
管程内水的流
3
1
m/s
选用
1
0
速
3
1
管程所需流通
截面
A
t
m2
AJMi
t=P1W
3
2
每程管数
n
根
4Anj
兀d2
i
21
3
每程管长
l
m
l=F'/nZ兀d,
t0
3
3
取标准长
3
管子排列方式
选
等边三
4
角形
估
算
传
热
面
积
及
传
热
面
结
构
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3
5
管中心距
s
mm
32
3
分程隔板槽处
l
E
mm
44
6
管中心距
3
平行于流向的
s
P
mm
SP二Scos30。
7
管距
3
垂直于流向的
S
n
mm
Sp二Ssin30。
16
8
管距
3
拉杆直径
mm
16
9
4
作草图
0
4
作图结果所得
1
数据
六边形层数
a
6
管子数
n
t
根
42
拉杆数
根
,估计壳体直
4
径在400〜700mm之
传热面积
F''
间
管束中心至最
外层管中心距
离
m
n阿1=
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4
2
管束外缘直径
D
L
m
+
4
壳体内径
D
m
Ds=DL+2b3
S
b3==,因
3
b3>8mm,故取b3=8mm
按GB151-1999规定,
取标准直径
4
长径比
l/Ds=3/
合理
4
4
5
管程接管直径
D
1
mm
D=“1
1YP1叫
①89x4
按钢管标准取值
4
6
管程雷诺数
Re
1
c®1P1di
Re.=iiz1比
5
4
管程换热系数
a
i
W/(m2.
九
a=—
7
°C)
4
折流板形式
选定
弓形
8
4
折流板缺口高
h
m
取h=
9
度
5
折流板的圆心
度
120
0
角
管
程
计
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壳程结构及壳程计算
5
1
折流板间距
ls
m
(〜1)DS二(〜1)x
5
2
折流板数目
Nb
块
3000/250-1
11
5
3
折流板上管孔
数
个
见草图
39
5
4
折流板上管孔
直径
dH
m
由GB151-1999
5
5
通过折流板上
管子数
根
见草图
37
5
6
折流板缺口处
管数
根
见草图
9
5
7
折流板直径
Db
m
由GB151-1999规定
5
8
折流板缺口面
积
Awg
m2
A=ds2
wg4
-6
2
仁2hV6
11sm—
(Ds丿2」
5
错流区内管数
FC
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