化工原理课程设计---列管式换热器设计 (2)

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1、 1 一、设计题目：一、设计题目： 列管式列管式换热器设计换热器设计 二、设计任务及操作条件二、设计任务及操作条件 1、设计任务 处理能力： 1717 吨吨/ /小时小时 设备型式： 固定管板式换热器固定管板式换热器 2、操作条件 （1）煤 油：入口温度 160160 出口温度 6060 （2）冷却介质：循环水入口温度 1515 出口温度 2 28 8 （3）允许压降：管程不大于 0.1MPa0.1MPa 壳程不大于 30KPa30KPa 三、设计内容三、设计内容 （一）（一）、概述概述 目前板式换热器产品达到了一个成熟阶段,凭借其高效、节能、环保的优势, 在各行业领域中被频繁使用, 并被用以

2、替换原有管壳式和翅片式换热器,取得了 很好的效果。 板式换热器的优点板式换热器的优点 (1) 换热效率高,热损失小 在最好的工况条件下, 换热系数可以达到 6000W/ m2K, 在一般的工况条件 下, 换热系数也可以在 30004000 W/ m2K 左右,是管壳式换热器的 35 倍。 设 备本身不存在旁路,所有通过设备的流体都能在板片波纹的作用下形成湍流,进 行充分的换热。完成同一项换热过程, 板式换热器的换热面积仅为管壳式的 1/ 31/ 4。 (2) 占地面积小重量轻 除设备本身体积外, 不需要预留额外的检修和安装空间。 换热所用板片的厚 度仅为 0. 60. 8mm。同样的换热效果,

3、 板式换热器比管壳式换热器的占地面积 和重量要少五分之四。 2 (3) 污垢系数低 流体在板片间剧烈翻腾形成湍流, 优秀的板片设计避免了死区的存在, 使得 杂质不易在通道中沉积堵塞,保证了良好的换热效果。 (4) 检修、清洗方便 换热板片通过夹紧螺柱的夹紧力组装在一起,当检修、清洗时, 仅需松开夹 紧螺柱即可卸下板片进行冲刷清洗。 (5) 产品适用面广 设备最高耐温可达 180 , 耐压 2. 0MPa , 特别适应各种工艺过程中的加 热、冷却、热回收、冷凝以及单元设备食品消毒等方面, 在低品位热能回收方 面, 具有明显的经济效益。各类材料的换热板片也可适应工况对腐蚀性的要求。 当然板式换热器

4、也存在一定的缺点, 比如工作压力和工作温度不是很高, 限 制了其在较为复杂工况中的使用。同时由于板片通道较小,也不适宜用于杂质较 多,颗粒较大的介质。 板式换热器的类型及工作原理板式换热器的类型及工作原理 板式换热器按照组装方式可以分为可拆式、焊接式、钎焊式等形式;按照换 热板片的波纹可以分为人字波、平直波、球形波等形式; 按照密封垫可以分为粘 结式和搭扣式。各种形式进行组合可以满足不同的工况需求,在使用中更有针对 性。比如同样是人字形波纹的板片还因采用粘结式还是搭扣式密封垫而有所不 同, 采用搭扣式密封垫可以有效的避免胶水中可能含有的氯离子对板片的腐 蚀, 并且设备拆装更加方便。 又如焊接式

5、板式换热器的耐温耐压明显好于可拆式 板式换热器, 可以达到 250 、2. 5MPa 。因此同样是板式换热器, 因其形式的 多样性,可以应用于较为广泛的领域,在大多数热交换工艺过程都可以使用。 虽然板式换热器有多种形式, 但其工作原理大致相同。 板式换热器主要是通 过外力将换热板片夹紧组装在一起, 介质通过换热板片上的通孔在板片表面进 行流动, 在板片波纹的作用下形成激烈的湍流, 犹如用筷子搅动杯中的热水, 加 大了换热的面积。冷热介质分别在换热板片的两侧流动,湍流形成的大量换热面 与板片接触, 通过板片来进行充分的热传递,达到最终的换热效果。冷热介质的 隔离主要通过密封垫的分割, 或者通过大

6、量的焊缝来保证, 在换热板片不开裂穿 孔的情况下, 冷热介质不会发生混淆。 3 （二）（二）、设计设计参数参数 确定物性参数 煤油的定性温度：CT 110 2 60160 密度 0780kg/ m3 定压比热容 Cp02.20kJ/kg 热导率 00.138W/m 粘度 00.536mPas 水的定性温度：CT 5.21 2 1528 密度 i997.7kg/m3 定压比热容 Cpi4.183kJ/kg 热导率 i0.601W/ m 粘度 i0.955m Pas （三三）、计算总传热系数、计算总传热系数 1、热流量热流量 3740000)60160(20.217000 000 TcmQ p kJ/h=1038.8 KW 平均传热温差 tm1=(t1-t2)/(t1/t2)=(132-45)/(132/45) 式中：13228160 1 t