煤油换热器elky.docx
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1、煤油换热器材料工工程原理理B课课程设计计设计题目目: 煤油油换热器器专 业:班 级:学 号:姓姓 名:日 期:指导教师师:设计成绩绩:日 期期:板式换热热器设计计任务书书(一).设计题题目煤油换热热器的设设计(二)原原始数据据及操作作条件1.处理理能力 7104吨/年年煤油2.设备备型式 锯齿齿形板式式换热器器 33.操作作条件 (1)煤煤油:入入口温度度1000,出口口温度440 (2)冷冷却介质质:循环环水,入入口温度度30,出口口温度 500(3)允允许压强强降:不不大于55105Pa (4)煤煤油定性性温度下下的物性性数据:密度为为8255/mm3,粘度度为8.6610-44Pas,比
2、比热容为为2.222Kjj/(),导热系系数为00.144W/(mm)。 (5)每每年按3330天天计,每每天244小时连连续运行行(三)设设计项目目 选选择适宜宜的锯齿齿形式板板式换热热器并进进行核算算。目 录第一章、板板式换热热器的结结构特点点和分析析-551.1、板式换热器的结构分析-5 1.1.11板式换换热器与与管壳式式换热器器的比较较-51.1.2板式式换热器器的结构构技术特特点-6 1.22、板式式换热器器流程工工作原理理-7 1.2.11 流程程组合的的介绍-7第二章、板板式换热热器的优优缺点及及实际应应用-82.1、板式式换热器器的优缺缺点-882.2.1板式式换热器器的特点
3、点-882.2.2板式式换热器器的缺点点-992.2、板板式换热热器的实实际应用用-92.2.1板式式换热器器在制冷冷中的应应用-9第三章、板板式换热热器的选选型及优优化设计计-111 3.1、板板式换热热器选型型应注意意的问题题-111 3.1.11 板型型的选择择-111 3.1.22 流程程和流道道的选择择-111 3.2、板板式换热热器设计计的优化化设计-111 3.2.11 板式式换热器器的优化化方法-111 3.2.22 降低低换热器器阻力的的方法-113 3.2.33 合理理选用板板片材质质-144第四章、板板式换热热器的设设计计算算-154.1、设设计条件件-155 4.2、确
4、确定物性性数据-15 4.3、换换热器的的设计计计算过程程-116 4.3.11 计算算热负荷荷-166 4.3.22 计算算平均温温差(按按逆流计计算)-16 4.3.33 初步步估算换换热面积积与板型型-166 4.3.44 核算算总传热热系数KK-177 4.3.55 估算算传热面面积-18 4.3.66 计算算压力降降-188第五章、辅辅助设备备的选择择及计算算-19 5.1、泵泵的选择择-119 5.1.11 对壳壳程煤油油所需的的泵进行行计算选选择-21 5.1.22 对管管程循环环水所需需的泵进进行计算算选择-221附录 工工艺流程程简图及及说明 -211 换热热器参数数表 -2
5、2辅助设备备参数表表-22装配图-233参考文献献-24设计小结结-255第一章 板式换换热器的的结构特特点和分分析1.1、板板式换热热器的结结构分析析板式换热热器主要要由框架架和板片片两大部部分组成成。板片由各各种材料料的制成成的薄板板用各种种不同形形式的磨磨具压成成形状各各异的波波纹,并并在板片片的四个个角上开开有角孔孔,用于于介质的的流道。板板片的周周边及角角孔处用用橡胶垫垫片加以以密封。框架由固固定压紧紧板、活活动压紧紧板、上上下导杆杆和夹紧紧螺栓等等构成。板式换热热器是将将板片以以叠加的的形式装装在固定定压紧板板、活动动压紧板板中间,然然后用夹夹紧螺栓栓夹紧而而成。1.1.1板式式换
6、热器器与管壳壳式换热热器的比比较(1)传传热系数数高由于不同同的波纹纹板相互互倒置,构构成复杂杂的流道道,使流流体在波波纹板间间流道内内呈旋转转三维流流动,能能在较低低的雷诺诺数(一一般Ree=5002000)下下产生紊紊流,所所以传热热系数高高,一般般认为是是管壳式式的35倍。(2)对对数平均均温差大大,末端端温差小小在管壳式式换热器器中,两两种流体体分别在在管程和和壳程内内流动,总总体上是是错流流流动,对对数平均均温差修修正系数数小,而而板式换换热器多多是并流流或逆流流流动方方式,其其修正系系数也通通常在00.955左右,此此外,冷冷、热流流体在板板式换热热器内的的流动平平行于换换热面、无
7、无旁流,因因此使得得板式换换热器的的末端温温差小,对对水换热热可低于于1,而管管壳式换换热器一一般为55.(3)占占地面积积小板式换热热器结构构紧凑,单单位体积积内的换换热面积积为管壳壳式的225倍倍,也不不像管壳壳式那样样要预留留抽出管管束的检检修场所所,因此此实现同同样的换换热量,板板式换热热器占地地面积约约为管壳壳式换热热器的11/51/110。(4)容容易改变变换热面面积或流流程组合合,只要要增加或或减少几几张板,即即可达到到增加或或减少换换热面积积的目的的;改变变板片排排列或更更换几张张板片,即即可达到到所要求求的流程程组合,适适应新的的换热工工况,而而管壳式式换热器器的传热热面积几
8、几乎不可可能增加加。(5)重重量轻板式换热热器的板板片厚度度仅为00.40.88mm,而而管壳式式换热器器的换热热管的厚厚度为22.02.55mm,管管壳式的的壳体比比板式换换热器的的框架重重得多,板板式换热热器一般般只有管管壳式重重量的11/5左左右。(6) 价格低低采用相同同材料,在在相同换换热面积积下,板板式换热热器价格格比管壳壳式约低低40%600%。(7) 制作方方便板式换热热器的传传热板是是采用冲冲压加工工,标准准化程度度高,并并可大批批生产,管管壳式换换热器一一般采用用手工制制作。(8) 容易清清洗框架式板板式换热热器只要要松动压压紧螺栓栓,即可可松开板板束,卸卸下板片片进行机机
9、械清洗洗,这对对需要经经常清洗洗设备的的换热过过程十分分方便。(9) 热损失失小板式换热热器只有有传热板板的外壳壳板暴露露在大气气中,因因此散热热损失可可以忽略略不计,也也不需要要保温措措施。而而管壳式式换热器器热损失失大,需需要隔热热层。(10)容量较小是管壳式式换热器器的100%220%。(11)单位长度的压力损失大由于传热热面之间间的间隙隙较小,传传热面上上有凹凸凸,因此此比传统统的光滑滑管的压压力损失失大。1.1.2板式式换热器器的结构构技术特特点板式换热热器是由由传热板板片、密密封垫片片、压紧紧板、上上下导杆杆、支柱柱、夹紧紧螺栓等等主要零零件组成成。传热热板片四四个角开开有角孔孔并
10、镶贴贴密封垫垫片,设设备夹紧紧时,密密封垫片片按流程程组合形形式将各各传热板板片密封封连接,角角孔处互互相连通通,形成成迷宫式式的介质质通道,使使换热介介质在相相邻的通通道内逆逆向流动动,经强强化热辐辐射、热热对流、热热传导进进行充分分的热交交换。由于传热热片特殊殊的结构构,装配配后在较较低的流流速下(RRe=2200)就就能激起起强烈的的湍流,因因而加快快了流体体边界层层的破坏坏,强化化了传热热过程。板式换热热器工作作压力一一般为00.3MMPa1.66 Mppa,工工作温度度一般低低于1660。用于于水蒸汽汽加热或或冷凝时时,一般般在板式式换热器器上附加加减温管管式换热热器,来来降温保保护
11、板式式换热器器的垫片片,并增增加蒸汽汽处理量量。1.2、板式换热器流程工作原理板式换热热器由于于板片波波纹表面面的特殊殊作用,使使流体沿沿着狭窄窄弯曲的的通道流流动其速速度的大大小方向向不断的的改变,致致使流体体在不大大的流速速下( Rc=2000 时),激激起了强强烈端动动,因而而加快了了流体边边界层的的破坏,强强化了传传热过程程,有效效地提高高了传热热能力。 并使其其具有结结构紧凑凑、金属属耗量低低、操作作灵活性性大、热热损失小小、安装装、检查查拆洗方方便、耐耐腐性强强、使用用寿命长长等突出出优点。换热器的的流程是是由许多多板片按按一定工工艺及需需方技术术工作要要求组装装而成的的。 组组装
12、时 A 板板和 BB 板交交替排列列,板片片间形成成网状通通道四个个角孔形形成分配配管和汇汇合管,密密封垫把把冷热介介质密封封在换热热器里,同同时又合合理的将将冷热介介质分开开而不致致混合。在在通道里里面冷热热流体间间隔流动动,可以以逆流也也可以顺顺流,在在流动过过程中冷冷热流体体通过板板壁进行行热交换换。板式式换热器器的流程程组合形形式很多多,都是是采用不不同的换换向板片片和不同同组装来来实现的的,流程程组合形形式可分分为单流流程,多多流程和和汽液交交换流程程,混合合流程形形式。要根据工工艺条件件来选择择换热器器的流程程组合。1.2.1流程程组合的的介绍为了使流流体在板板束之间间按一定定的要
13、求求流动,所所有板片片的四角角均按要要求冲孔孔,垫片片按要求求粘贴,然然后有规规律地排排列起来来,形成成流体的的通道,称称为流程程组合(图图(a)图(b)图(c))。流流程组合合的表示示方式为为: (式式1.11)式中:mm1,mm2,nn1,nn2表示示程数;a1,a2,b1,b2表表示每程程流道数数;原则则上规定定分子上上为热流流体流程程,分母母上为冷冷流体流流程。串联流程程并联流程程混合流程程第二章 板式换换热器的的优缺点点及实际际应用2.1、板板式换热热器的优优缺点2.1.1板式式换热器器的特点点(1) 换热效效率高,热损失失小 在在最好的的工况条条件下, 换热热系数可可以达到到600
14、00W/ m22K, 在一般般的工况况条件下下, 换换热系数数也可以以在3000040000 WW/ mm2K左左右,是是管壳式式换热器器的35倍。设设备本身身不存在在旁路,所有通通过设备备的流体体都能在在板片波波纹的作作用下形形成湍流流,进行行充分的的换热。完完成同一一项换热热过程, 板式式换热器器的换热热面积仅仅为管壳壳式的11/ 331/ 4。(2) 占地面面积小重重量轻 除除设备本本身体积积外, 不需要要预留额额外的检检修和安安装空间间。换热热所用板板片的厚厚度仅为为0. 600. 88mm。同同样的换换热效果果, 板板式换热热器比管管壳式换换热器的的占地面面积和重重量要少少五分之之四
15、。(3) 污垢系系数低 流流体在板板片间剧剧烈翻腾腾形成湍湍流, 优秀的的板片设设计避免免了死区区的存在在, 使使得杂质质不易在在通道中中沉积堵堵塞,保保证了良良好的换换热效果果。(4) 检修、清清洗方便便 换换热板片片通过夹夹紧螺柱柱的夹紧紧力组装装在一起起,当检检修、清清洗时, 仅需需松开夹夹紧螺柱柱即可卸卸下板片片进行冲冲刷清洗洗。(5) 产品适适用面广广 设设备最高高耐温可可达1880 , 耐耐压2. 0MMPa , 特特别适应应各种工工艺过程程中的加加热、冷冷却、热热回收、冷冷凝以及及单元设设备食品品消毒等等方面, 在低低品位热热能回收收方面, 具有有明显的的经济效效益。各各类材料料
16、的换热热板片也也可适应应工况对对腐蚀性性的要求求。2.1.2板式式换热器器的缺点点(1)允允许操作作压力较较低,最最高不超超过19961kkPa,否否则容易易渗漏。(2)操操作温度度不能太太高,因因为垫片片耐热性性能的限限制,如如对合成成橡胶垫垫圈不高高于1330,对压压缩石棉棉垫圈也也应低于于2500。(3)处处理量不不大,因因板间距距小,流流道截面面较小,流流速亦不不能过大大。板式式换热器器缺点是是密封周周边较长长,容易易泄漏,使使用温度度只能低低于1500,承受受压差较较小,处处理量较较小,一一旦发现现板片结结垢必须须拆开清清洗。2.2、板板式换热热器的实实际应用用2.2.1板式式换热器
17、器在制冷冷中的应应用在制冷技技术中,换换热器是是不可缺缺少的制制冷设备备,冷凝器器、蒸发器器、回热热器以及及中间冷冷却器等等换热设设备,不不仅在重重量、体体积和金金属耗量量上占整整个制冷冷装置的的50%以上,而而且对制制冷性能能也会产产生重大大影响。因因此强化化制冷换换热器的的传热,减减少重量量和体积积,降低低金属消消耗量一一直是制制冷技术术中的发发展方向向,现已已出现了了一种新新型的、全全焊接式式的板式式换热器器在制冷冷技术中中的应用用,并且且表现出出强劲的的发展潜潜力。与制冷用用壳程管管式换热热器相比比,除了了具有板板式换热热器的一一般特点点,制冷冷用板式式换热器器还具有有如下特特点。(1
18、)制制冷剂充充灌量小小,有利利于环境境保护和和降低运运行成本本。壳管式换换热器的的壳侧和和管侧的的容积都都很大,要要使制冷冷系统正正常工作作,必须须充灌大大量的制制冷剂,而而且还可可能造成成环境污污染。而而板式换换热器一一方面体体积小,另另一方面面间距尺尺寸也小小。(2)冻冻结倾向向少,抗抗冻性能能高。由于水在在低流速速时,就就能在板板式换热热器中形形成高度度紊流,温温度分布布非常均均匀,从从而减少少了冷冻冻水的冻冻结倾向向。即使使发生了了冻结,也也更能承承受冻结结所产生生的压力力,而不不像壳管管式换热热器那样样容易使使热管胀胀裂,并并且可以以在结冻冻后继续续使用。(3)蒸蒸发彻底底,经济济性
19、高。制冷剂在在制冷板板式换热热器中蒸蒸发时,很很容易实实现完全全蒸发达达到无液液态程度度,因此此在大多多数情况况下,制制冷系统统无须设设置气液液分离器器。并且且极易实实现单元元化,安安装简单单方便,维维护和运运输都可可以节约约费用,降降低成本本。由于与传传统的壳壳管式换换热器相相比,制制冷用板板式换热热器具有有十分明明显的发发展优势势,自上上世纪770年代代开始在在制冷装装置中得得到应用用以来,已已经日益益受到人人们的重重视,特特别是许许多发达达国家,如如欧洲、美美国、日日本、澳澳大利亚亚等都非非常重视视制冷用用板式换换热器的的研究和和应用。日日本在上上世纪880年代代开始研研究制冷冷用板式式
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