板式换热器课程设计(共18页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上 南 京 工 业 大 学材料工程原理B课程设计设计题目： 板式换热器设计2油处理能力20000公斤油/小时 专 业： 高分子材料 班 级： 学 号： 姓 名： 日 期： 2013、1、4-2013、1、14 指导教师： 张老师 设计成绩： 日 期： 高材1001班-“板式换热器设计组2”任务书（一）设计题目 板式换热器设计油处理能力20000公斤/小时（二）设计任务及操作条件1、处理能力 见下表2、设备型式 板式换热器3、操作条件（1）油： 入口温度70，出口温度40（2）冷却介质：工业硬水，入口温度20，（3）水的流量为20000kg/h（4）油侧与水侧允许压强降：

2、不大于105 Pa（5）油定性温度下的物性参数：名称（kg/m3）Cp (kj/.)（Pa.s） (W/m.)油8501.83.210-30.12目录 1.3 板式换热器的组装形式.5 1.4 板式换热器的各种选择.6 （1）类型的选择.6 （2）板型的选择.6 （3）单片面积的选择.6 （4）流速的选择.7 （5）流程的选择.7 （6）流向的选择.7 （7）流道数的选择.80022256七、参考文献178一、设计方案简介选择设计方案的原则是保证达到工艺要求的热流量，操作上要安全可靠，结构上要简单，可维护性好，要能节省操作费用和设备投资，设计方案主要包括：1.1 板式换热器简介 板式换热器是由

3、一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过半片进行交换。板式换热器是液液、液汽进行热交换的理想设备。它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占 地面积小、安装清洗方便、应用广泛、使用寿命长等特点。在相同压力损失情况下，其传热系数比管式换 热器高3-5倍，占地面积为的三分之一，热回收率可高达90%以上。 如左图，在固定压紧板上，交替的安放一张板片和一个垫圈，然后安放活动压紧板，旋紧压紧螺栓即构成一台板式换热器。各传热板片按一定的顺序相叠即形成板片间的流道，冷、热流体在板片两侧各自的流道内流动，通过传热板片进行热交换。1.2 板式换热器应用 a.

4、 制冷：用作冷凝器和。 b. 暖通空调：配合锅炉使用的中间换热器、高层建筑中间换热器等。 c. 化学工业：纯碱工业，合成氨，酒精发酵，树脂合成冷却等。 d. 冶金工业：铝酸盐母液加热或冷却，炼钢工艺冷却等。 e. 机械工业：各种淬火液冷却，减速器润滑油冷却等。 f. 电力工业：高压变压器油冷却，轴承油冷却等。 g. ：漂白工艺热回收，加热洗浆液等。 h. ：粘胶丝碱水溶液冷却，沸腾硝化纤维冷却等。 i. ：果汁灭菌冷却，动植物油加热冷却等。 j. 油脂工艺：皂基常压干燥，加热或冷却各种工艺用液。 k. 集中供热：热电厂废热区域供暖，加热洗澡用水。 l. 其他：石油、医药、海水淡化、地热利用。1

5、.3 组装形式板式换热器是根据实际操作的需要设计和选取的，而流程的选取和设计是根据板式换热器的传热方程进行计算的，组装形式有三种： 1） 串联流程 流体在一程内流经每一垂直流道后，接着就改变方向，流经下一程。在这种流程中，两流体的主体流向是逆流，但相邻流道中有并流也有逆流。2） 并流流程 流体分别流入平行的流道，然后汇聚成一股流出，为单程。 3） 混流流程 为并流流程和串联流程的组合，在同一流程内是并联，的，而程与程之间为串联。1.4板式换热器各种选择（1）类型的选择 板式换热器种类较多，每种都有相适应的工况，工程设计中应首先对此作出选择。 （1）温度在200以上，压力大于2MPa，可以选择钎

6、焊式换热器，若总面积较大，则还可以选择全焊式换热器； （2）温度大于300，压力大于3.5MPa，应选择板壳式换热器；对于末端温差小的工况，可选用浅槽波纹；对于拆卸比较频繁的，可选用拆式换热器； （3）对于流量相差较大的，可选用非对称性换热器。（2）板型选择 主要考虑需要达到的换热效果以及压降要求： 若承压要求在1.2MPa以上，大多数情况下选择人字形波纹； 若压降要求较小而对换热效果要求不高，可选用平直波纹； 若介质中杂质较多，可选用球形波纹； 对于压降与换热效果都有一定要求的工况，还可以选择热混合板片。（3）单片面积的选择 选择合理的单片面积，能够避免总板片数过多或过少。 板片过多会使设备

7、占地面积太大；过少可能会使流程数增多，压降增大；同时单片面积的大小在一定程度上还与角孔大小有关，直接影响流量和流速的变化。（4） 流速的选取 流体在板间的流速影响换热性能和流体的压力降，流速高换热系数高，但流体的压力降也增大，反之则情况相反。板间平均流速。流速低于时流体就达不到湍流状态且会形成较大死角区，流速过高则会导致阻力将组增。 （5）流程的选取 对于一般对成型流到的半式换热器，两流体的体积流量大致向当时，应尽可能按等程分布，如两侧流体相差悬殊，则流量小的一侧可按多程布置。多程换热器除非特别需要，一般对同一流体在个程中应采用下相同的流道数 （6）流向的选择 换热器采用等程布置，介质的流向能

8、够实现全逆流，获得最大的平均温差；当两侧不等程时，逆流和顺流会交替出现。（7）流道数的选择 流道数的确定受板间流速的影响，而板间流速的选取有一定的范围，同时还受到允许压降的制约。当板间流速一定时，流道数的多少取决于流量的大小二、工艺流程简图三、工艺计算和主题设备设计3.1 确定物性数据1.热负荷 Q1=qm1Cp(T1-T2)=Q2 2.平均温差 3.定性温度下物性数据项目油水定性温度物性参数4.初估换热面积及初选板型 粘度大于的油与水换热时，列管式换热器的K值大约为115470，而板式换热器的传热系数为管式换热器的24倍，则可初估K为1000。 初估换热面积 初选BR0.1型板式换热器，其单

9、通道横截面积为，实际单板换热面积为0.1152m2。 初选组装形式为。为油的流程，程数为2，每程通道数为9；为水的流程，程数为1，通道数为18；换热面积为10.8m2因所选版型为混流，采用列管式换热器的温差校正系数： 查单壳程温差校正系数图，得=0.97. 初估换热器面积 5.核算总传热系数K（1） 油侧的对流传热系数 流速 采用0.1m2人字形板式换热器，其板间距。 当量直径 油被冷却，取。 (2) 水侧的对流传热系数同理，水被加热，取 （3）金属板的热阻板材为不锈钢（1Cr18Ni9Ti），其导热系数，板厚b=0.8mm，则 （4）污垢热阻 油侧 水侧 （5）总传热系数K =7.8510-

10、4 K=12746.传热面积S 所需传热面积 实际加热面积 安全系数为 ，传热面积的裕度可满足工艺要求7.压差计算 查0.3m2人字形板式换热器图， 油侧105 水侧105 故，设计合理故所选板式换热器规格型号：BR0.3 四、设计结果一览表参数油水流量/（kg/h）2000020000进/出温度/70/4020/32.919物性定性温度/5526.46密度/(kg/m3)850996.6定压比热容/(kJ/kg.K)1.84.178粘度Pa.s3.210-30.862410-3热导率(w/m.k)0.120.611设备结构参数外形尺寸（长*宽*高）有效传热面积，m20.308波纹形式等腰三角

11、形波纹高度，mm3.7流道宽度，mm320平均板间距，mm4.4平均流道横截面积，m20.00118平均当量直径，mm8.8主要计算结果油水流速（m/s）0.6150.262表面传热系数/W/(m2.k)20007037污垢热阻/m2.K/W0.0.Re 14382664Pr485.90热流量/KW300传热系数/W/(m2.k)1274裕度/%22.5五、 附图 单片换热面积：0.308法兰通径：DNmm80板间距：mm4.4工作温度：150单流道截面积：0.00118工作压力：MPa0.6，1.0，1.6最大处理量：m³/h120角孔直径：mm80板片外形尺寸：mm1135*37

12、0*0.7法向波纹节距：mm15有效换热面积：0.308流道宽度：mm320单片重量：kg1.79平均板间距：mm4.4角孔尺寸：mm67平均流道截面积：0.00118波纹高度：mm3.7平均当量直径：mm7.0波纹型式等腰三角形板片材料304 316LBR0.3型板式换热器参数主体装配图六、 辅助设备的选型1. 水泵的选择水的质量流量kg/s，体积流=m3/s得到=0.165m=165mm，取d=170mm。选取mm水管，管路总长为20m，其中换热器截面高出蓄水池表面15m，吸入管路长5m。管内流速m/s，取相对粗糙度，查得摩擦系数 截止阀全开时的阻力系数，两个90弯头的阻力系数则管路的压头

13、损失为 m则扬程m（水柱）依据体积流量，扬程m（水柱），可从离心泵规格表中选用型号为IS65-50-125的离心泵。2.油泵的选择 油的质量流量kg/s， 油的体积流流量=m3/s得m，取mm，选择mm油管，管路总长为10mm，换热器截面高出泵截面10m。管内流速u=0.615m/s 雷诺数 =1438取钢管相对粗糙度，查得0.523，截止阀全开时的阻力系数，两个90弯头的阻力系数，则管路的压头损失为 m则扬程m依据体积流量23.53m3/h,扬程10.23m,可从离心泵规格表中选用型号为IS80-50-200的离心泵。七、参考文献1王志魁编.化工原理，北京：化学工业出版社，2010.2柴诚敬

14、编.化工原理，高等教育出版社，2005.3伟萍等编.化工过程及设备设计M, 北京：化学工业出版社,2000.4黄璐编.化工设计，化学工业出版社，20005朱冬生编.换热器技术及进展，中国石化出版社，2008八、课程设计感言两周的课程设计结束了，但是这是我上大学以来除了军训最有意义的事情，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。 虽然很枯燥很辛苦很累，但是大家在一起说说笑笑很开心很快乐，突然感觉到大家融合在一起快乐的感觉，是多么的快乐多么的

15、幸福。也感受到了要想成功必须专业，要想胜人一筹必须懂得比别人多，学得比别人精，做得比别人好，这样才能在人群中脱影而出，才能让更多的人来请教你，来得到你的指导和帮助，所以这次我最大的快乐在于帮助别人，也明白了怎么才能有资格有能力去帮助别人，那就是专业，要想胜人一筹必须专业，必须学的精。 课程设计之后对人生的思考与感想。有了这次经验，我会时刻把握与人的交往和如何去结交朋友，如何去处理人与人之间个关系，如何应对各种场面和关键时刻，所以要学会说话，学会见机行事，学会掌握人际关系，在以后的处理事情中一定要搞得懂搞的精，才能站住脚跟，才能展示能力，而且在适当的时候帮助别人，在别人关键的时候帮别人一把，以后说不定在某些时候就用到了，所以见机行事，帮助别人，会终身受益，学会合作，学会帮助别人！永远相信自己是有气质，有魅力的！专心-专注-专业