换热器设计任务书

1、南京航空航天大学热能工程课程设计热能工程课设管壳式换热器设计目录摘要 热交换器 设计 结构一、 课程设计课题任务书···················2二、 研究背景及理论基础···················3三

2、、 设计过程及成果可视化···················3四、 设计心得··················14附录：参考文献········&

3、#183;·········15一、 课程设计课题任务书1、 题目：管壳式换热器设计2、 目的：设计一台管壳式热交换器，完成设计任务，提交设计说明书，画出设计总图和管箱部件图。3、 技术要求： 柴油：t1=65，t1"=40M1=10000kg/h，允许压力损失小于0.1Mpa水：t2=20，M2=20000kg/h，允许压力损失小于0.1Mpa二、 研究背景及理论基础 在工程中，将某种流体的热量以一定的传热方式传递给他种流体的设备，称为热交换器。热交换器在工业生产中的应用极为普遍，例如动力工业

4、锅炉设备的换热器、省柴器，在航空航天工业中，为了及时取出发动机及辅助动力装置在运行时所产生的大量热量，热交换器也是不可缺少的重要部件。三、 设计过程及成果可视化设计要点：选用一台1-4>型管壳式热交换器，水易结垢，所以冷水走管程；柴油较清洁，走壳程。项目符号单位计算公式或数据来源数值备注原始数据1柴油进口温度t1已知652柴油出口温度t1"已知403水进口温度t2已知204水出口温度t2"t2+W1*(t1-t1")/W225.85水流量M2Kg/s已知5.566柴油流量M1Kg/s已知2.78流体的物性参数7柴油定性温度tm1（t1+t1"）/2

5、52.5项目符号单位计算公式或数据来源数值备注8柴油比热cp1KJ/(kg·)查物性表1.959柴油密度1kg/m3查物性表887.3510柴油粘度1kg/(m·s)查物性表68.25×10-611柴油导热系数1W/(m·)查物性表0.125112柴油普兰德数Pr1Pr1=1cp1/11.0613水的定性温度tm2t22014水的比热cp2KJ/(kg·)查物性表4.18715水的密度2kg/m3查物性表100016水的粘度2kg/(m·s)查物性表725××10-617水的导热系数2W/(m·)查物性表

6、0.62118水的普兰德数Pr2Pr2=2cp2/24.9传热量及平均温差19热损失系数L取用0.9820热量QKwQ=M1cp1(t1-t1")L132.821逆流时的对数平均温差t1m,ct1m,c=(tmax-tmin)/ln(tmax/tmin)28.5322参数P和RPP=(t2"-t2)/(t1-t2)0.129RR=(t1-t1")/(t2"-t2)4.323温差修正系数1-4型换热器值计算公式0.96924有效平均温差tmtm=t1m,c27.6估算传热面积及传热面结构25初选传热系数KoW/(m2·)查资料350以外径为标准2

7、6估算传热面积Fom2Fo=Q/Kotm13.727管子材料选用碳钢无缝钢管25×2.528管程内水的流速2m/s选用129管程所需流通截面Atm2At=M2/220.00556项目符号单位计算公式或数据来源数值备注30每程管数n根n=4At/di21831每根管长lml=Fo/nZtdo取标准2.532管子排列方式选用正三角形33管间距smm表2.33234分程隔板槽处 管间距lEmm表2.34435平行于流向的管距spmmsp=scos30°27.736垂直于流向的管距scmmsc=ssin30°1637拉杆直径mm表2.31638作草图39作图结果所得数据层

8、数a由图4管子数nt根由图72拉杆数根表2.74传热面积Fo"m2Fo"=ntdol14.1管束中心至最外层管中心距离m由图量得或计算0.15840DLm0.34141壳体内经DsmDs=2*0.008+DL0.357取标准值0.365,选择螺旋焊缝钢管DN35042长径比l/Ds6.8在6和10之间管程计算43管程接管直径D1mmD1=1.1389×3.544管程雷诺数Re1Re2=22di/2275861000045管程换热系数1W/(m2·)1=1/d1×0.023Re10.8Pr10.44813壳程结构及壳程计算46折流板形式选用弓形4

9、7折流板缺口高度hmh=0.25Ds0.09项目符号单位计算公式或数据来源数值备注48折流板的圆心角度12049折流板间距lsmls=(0.10.2)Ds=0.350折流板数目Nb块l/ls-1751折流板上管孔数个由图6852折流板上管孔直径dHmGB151-19990025853通过折流板上管子数根由图6054折流板缺口处管数根由图1255折流板直径DbmGB151-19990.362556折流板缺口面积Awgm20.03457错流区内管数占总管数的百分数Fc0.6558缺口处管子所占面积Awtm20.0058959流体在缺口处流通面积Abm2Ab=Awg-Awt0.0270两者基本相等6

10、0流体在两折流板间错流流通截面积Acm20.02761壳程流通截面积Asm20.02762壳程接管直径D1MmAs=0.25D12194×563错流区管排数Nc排由图6项目符号单位计算公式或数据来源数值备注64每一缺口内的有效错流管排数Ncw排Ncw=0.8h/sp2.665旁流通道数NE选取266旁流挡板数Nss对选取367错流面积中旁流面积所占分数Fbp0.7368一块折流板上管子和管孔间泄露面积Atbm20.001769折流板外缘与壳体内壁之间泄漏面积Asbm20.0009670壳程雷诺数Re1Re1=M1do/1Ac36368.410071理想管束传热因子js图2.280.0

11、04372折流板缺口校正因子jc图2.291.0373折流板泄漏校正因子jl(Asb+Atb)/Ac及Asb/(Asb+Atb)查图2.300.7874旁通校正因子jbNss/Nc=3/6及Fbp查图2.31175壳程传热因子jojo=jsjcjljb0.0034676壳程质量流速Gskg/(m2·s)Gs=M1/As99.377壳侧壁面温度tw假定3078壁温下柴油粘度w2kg/(m·s)查物性表280×10-679壳侧换热系数1W/(m2·)741.4需用传热面积80水污垢热阻s,2(m2·)/W查资料0.0001781柴油污垢热阻s,1(

12、m2·)/W查资料0.0006982管壁热阻忽略项目符号单位计算公式或数据来源数值备注83传热系数KoW/(m2·)398.184传热面积Fom2Fo=Q/kotm12.185传热面积之比Fo"/Fo1.161.186检验壳侧壁温Tw130.09与假设差0.0987管内摩擦因子fi查图2.350.007088管侧壁温tw1假定3089壁温下水的粘度w2kg/(m·s)查物性表797×10-690沿程阻力piPa6880.691回弯阻力PrPa800092进出口连接管阻力PNPa75093总阻力PtPaPt=Pi+Pr+PN15630.6<

13、0.1Mpa94理想管束摩擦系数fk查图2.360.3595理想管束错流段阻力PbkPa61.196理想管束缺口处阻力PwkPa40.3897旁路校正系数Rb查图2.381项目符号单位计算公式或数据来源数值备注98折流板泄漏校正系数Rl查图2.370.5799折流板间距不等的校正系数Rs0.82100壳程总阻力PsPa514.41结构设计：1. 管箱2. 壳体3. 连杆、定距管和折流板4. 管板与换热管5. M20螺栓与螺母6.CAD装配图7总体装配图部件包括：序号名称序号名称1封头管箱12管程接管法兰2支座13旁路挡板3壳体14膨胀节4法兰15壳程接管法兰5壳程接管16管板6封头17分程隔板7管程接管18垫圈