换热器设计说明书1692.pdf

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1、精选 换热器课程设计说明书 专业名称：核工程与核技术 姓 名：*班 级：*学 号：*指导教师：*哈尔滨工程大学 核科学与技术学院 精选 2017 年 1 月 13 日 目 录 1 设计题目 1.1 设计题目 1.2 团队成员 1.3 设计题目的确定过程 2 设计过程 3 热力计算 4 水力计算 精选 5 分析与总结 5.1 可行性评价和方案优选 5.2 技术分析 5.3 总结与体会 参考文献 附录 计算程序 精选 1.1、设计题目 设计一台管壳式换热器，把 18000 kg/h 的热水由温度 t 1 冷却至 t 1”，冷却水入口温 度 t 2，出口温度 t 2”，设热水和冷却水的运行压力均为低

2、压。初始参数：热水的运行压力：0.2MPa(绝对压力)冷却水运行压力：0.16MPa(绝对压力)热水入口温度 t 1：80；热水出口温度 t 1”：50；冷却水入口温度 t 2：20；冷却水出口温度 t 2”：45；1.2、团队成员 组别 学号 姓名 组内编号 6 2014151208 李佳烨 1 6 2014151214 罗晓 2 6 2014152121 周鹏 3 1.3 设计题目的确定过程 首先，我们小组集中讨论了本次课程设计内容，即换热器设计的内容和具体细节上的要求，然后在组内达成了共识求同存异。在题目初始参数相同的情况下对后续的计算以及编程过程发挥各自的特长，并将自己存在的疑问于组内

3、其他成员讨论，充分发挥组内成员的自主和协作能力，努力做到一个合格并且优秀的核专业学生应有的素质。对于管壳式换热器的设计计算，我们查阅了相关的资料（在本说明书最后一并提到），第一次尝试选择参数，如下：热水的运行压力：0.2MPa(绝对压力)冷却水运行压力：0.16MPa(绝对压力)精选 热水入口温度 t 1：82；热水出口温度 t 1”：46；冷却水入口温度 t 2：23；冷却水出口温度 t 2”：43；并尝试进行初步计算，不过在后面进行有效平均温差的计算时，针对我们手头有限的资料（见附录 3），为了保证 R 可查，将参数修正为以下值。二次选择参数：热水的运行压力：0.2MPa(绝对压力)冷却水

4、运行压力：0.16MPa(绝对压力)热水入口温度 t 1：82；热水出口温度 t 1”：42；冷却水入口温度 t 2：23；冷却水出口温度 t 2”：43；继续往下计算，我们通过之前的知识，发现在换热器的设计中，除非处于必须降低壁温的目的，一般按照要求使0.9，至少不小于 0.8。于是进行再一次修正，三次选择参数：热水的运行压力：0.2MPa(绝对压力)冷却水运行压力：0.16MPa(绝对压力)热水入口温度 t 1：80；热水出口温度 t 1”：50；冷却水入口温度 t 2：20；冷却水出口温度 t 2”：45；在后续的计算中未发现参数的不合理性，故最终决定将初始参数定为 1.1中所给数值。2

5、、设计过程 3、热力计算 精选 原始数据 编号 符号或者计算项目 单位 数值 1 t2 20 2 t2 45 3 p2 Mpa 0.16 4 t1 80 5 t1 50 6 G1 kg/h 18000 7 p1 Mpa 0.2 定性温度和物性参数计算 8 冷却水 定性温度 32.5 9 冷却水的 密度 kg/m3 994.991 10 冷却水的 比热 kJ/(kg.)4.178 11 冷却水的 导热系数 w/(m.)0.679 12 冷却水的 粘度 kg/(m.s)0.000756999 13 冷却水的 普朗特数 5.122 14 热水的定 性温度 65 15 热水密度 kg/m3 980.5

6、52 16 热水比热 kJ/(kg.)4.186 17 热水的 w/(m.)0.655 精选 导热系数 18 热水粘度 kg/(m.s)0.000433788 19 热水的 普朗特数 2.771 传热量及水流量 20 换热器 效率 0.95 21 设计传 热量 W 596505 22 冷却水 流量 kg/h 20559.29153 有效平均温差 23 逆流 平均温差 32.43579597 24 参数 P 0.416666667 R 1.2 温差 校正系数 查附录三 0.87 25 有效平均 温差 28.2191425 管程换热系数 26 试选 传热系数 W/(m2.）900 27 初选 传热

7、面积 m2 23.48701182 28 管子外径 do m 0.019 29 管子内径 di m 0.015 30 管子长度 l m 3 31 总管子数 Nt 131 精选 32 管程 流通截面 a2 m2 0.011588986 33 管程流速 w2 m/s 0.495268891 34 管程 雷诺数 Re2 9764.63818 35 管程 换热系数 h2 W/(m2.）3111.767247 初选结构 36 管子 排列方式 正三角形 37 管间距 S m 0.025 38 管束中心处 一排管数 Nc 13 39 管束外沿与 壳体间距 e m 0.038 40 壳体内径 Ds m 0.3

8、65944636 41 长径比 8.197961391 42 弓形折流 板弓高 h m 0.073188927 43 折流板 间距 B m 0.121981545 44 折流板数 24 壳程换热系数 45 壳程 流通截面 a1 m2 0.010713238 46 壳程流速 w1 0.475968942 47 壳程 质量流速 W1 kg/m2s 466.7122984 48 壳程 m 0.030289265 精选 当量直径 de 49 壳程 雷诺数 Re1 Re1 32588.2054 50 管间距 比值 S1/S2 1.1547005 51 52 努塞尔数 Nu1 252.4511119 53

9、 管排 修正系数 0.993 54 壳程 换热系数 h1 W/(m2.）8641.99947 传热系数 55 冷却水侧 污垢热阻 r2(m2.）/W 0.000172 56 热水侧 污垢热阻 r1(m2.）/W 0.000344 57 管壁热阻 r(m2.）/W 0 58 总传热热阻 r 总(m2.）/W 0.001084638 59 传热系数 W/(m2.）921.9668999 60 传热系数 比值大小 1.024407667 壁温温度 61 管外壁 热流密度 q1 W/m2 25397.22825 62 管外壁 温度 tw1 53.32453957 63 管外壁 温度校核 0.32453

10、9574 精选 4、水力计算 编号 符号或者计算项目 单位 数值 管程压降 64 壁温下 水的粘度 Pa.s 0.000521 65 管程 粘度修正系数 1.053697772 66 管程摩擦系数 0.037 67 管子沿程压降 Pa 1714.024046 68 回弯压降 Pa 976.2504418 69 进、出口管处 质量流速 Wn2 kg/m2s 1727.707441 70 进、出口管处 压降 Pa 2250 71 管程结垢 校正系数 1.5 72 管程压降 Pa 5763.119172 73 当量直径 m 0.030289265 壳程压降 74 雷诺数 32588.2054 75

11、壳程摩擦系数 0.27 精选 管束压降 Pa 9142.265539 管嘴处 质量流速 kg/m2s 1400.39423 进、出口管 压降 Pa 1500 导流板 阻力系数(取 510)6 导流板压降 Pa 6000 壳程结垢 修正系数 1.82 壳程压降 Pa 24138.92328 管程允许压降 Pa 80000 壳程允许压降 Pa 35000 压降校核 管程 70857.73446 壳程 10861.07672 5、分析与总结 5.1、可行性评价与方案优选 5.2、技术分析 5.3 总结 参考文献：【1】杨世铭,陶文铨，传热学（第四版），高等教育出版社,2011 年 精选【2】秦叔轻，叶文邦，换热器，化学工业出版社，2002 年