毕业设计-换热器设计模版

1、毕业设计 - 换热器设计模版一、 设计参数过热蒸汽压力P1：0.35Mpa ；入口温度T1：250 C ；出口温度 T2：138.89 C （查水和水蒸汽热力性质图表 P11）；传热量 Q：375400kJ/h。冷却水压力 P2：0.7MPa；入口温度 t1：70 C ；出口温度 t2（ C ）；水流量 m2：45320kg/h。水蒸汽走管程，设计温度定为300 C ，工作压力为 0.35Mpa （绝压）；冷却水走壳程，设计温度定位 100 C ，工作压力为 0.9Mpa （绝压）。二、 工艺计算1.根据给定的工艺条件进行热量衡算Q1m1 cp1 (T2T1 )m1 (h2h1 )Q 2m 2

2、 cp 2 (t 2t 1 )查水和水蒸汽热力性质图表得0.3MPa，140 C ，2738.79kJ/kg250 C ，2967.88 kJ/kg0.4MPa, 150 C ，2752.00 kJ/kg250 C ，2964.50 kJ/kg采用插值法得到： 0.35MPa 水蒸汽从 138.89 C 到250 C 的焓变为： 234.6 kJ/kgm1Q1 /( h2h1 )375400 / 234.61600kg / h由表得 70 C 时水的比热 c p2 为 4.187kJ / kg C（【1】化200 C粘 度0.136mPa/s ， 导 热 系 数1.076W m【 3】C ，比

3、热容 4.505kJ / kg C得 ： 194.45 C时 密 度1 1.6193 kg m3 ， 粘 度10.14mPas ，导热系 数 11.0699W m C ；比 热容cp 14.479kJ / kg Ccp1 14479 0.00014Pr 11.06990.58810.7MPa，70.99 C 时水的物性参数：（【4】化工原理 P525 页）70 C密度 977.8kg m3 ，粘度 0.406mPa/s，导热系数 0.668W m C ，比热容 4.187kJ / kg C 480 C密度 971.8kg m3 ，粘度 0.355mPa/s，导热系数 0.675W m C ，比

4、热容 4.195kJ / kg C 4得：70.99C时密度2 926.71kg m3 ， 粘 度20.383mPas ，导 热系 数 20.671W m C ；比热容cp 24.329kJ / kg Cc p2 2 4329 0.000383Pr 22.39320.6673.初定换热器尺寸已知传热量 Q传热温差：（ ）（）T1t2t 225071.98178.02T1250T2 138.89（）（ ）T2t1t1 138.897068.89t2 71.98t1 70t mt 2t1=114.95Ct2lnt1（对错流、折流，要修正t m ， t mttm ）t 2t171.98700.011

5、T1T2250 138.89t 与 P， R有关， Pt125070Rt156.1T1t 271.98 70然后查图求得 t 1.0 5 （【5】热交换原理与设计 P296）。tmttm1.0114.95114.95 C假定 K=75 W/(m 2C）6（【6】热交换原理与设计P286），则 AQ37540012.09544m23.675114.95K tm再估算管内流通截面：假定 u18.5m / s7 ，（【7】化工原理P199页）A1m116000.03229m 23600 1u13600 1.61938.5再算管子个数：n di2A1(d i由选定管子定，这里选252.5，因此 d 0

6、 0.025m，di 0.02m)4可得 nA140.03229102.8352，取 n=105 根20.0224di求管子长度：LA12.095441.467448m，取n do 1053.140.0251.58 ，（【8】GB151-1999）由管子长度定管程数 N=1（1.5，2.0，3.0，6）？估算壳体直径（内径）GB151-1999 中规定的标准尺寸有： 159、218、273、325、400、500、600、700、800、900、1000 等。所以将 D 圆整到 D0=400mm，取壁厚 10mm，则Di=380mmn=105 根L1.50.384 在 46 之间，符合要求。D

7、 iDLD i2b3 380 2 8 380 16 364mm 9 ，（【9】GB151 P25）排管后得到实际管子数下的流通截面A1 ：Ad2n3.14 0.0221050.0329714iN4实际换热面积：Ado n(L0.1)3.140.025105(1.50.1)11.5395四、传热系数的计算管内流体给热系数流速u1m116008.324753600 13600 1.6193 0.03297A1雷诺数u1di 18.3247 0.02 1.61931925.753Re10.000141Re12000 10000 ，流体处于过渡流，对流传热系数 i 可先用湍流时的公式计算， 然后把算得

8、的结果乘以修正系数 10 （【10】化工原理姚玉英P250、P254）计算给热系数i0.8cp0.350.8c p0.3d u1d u1116 10110.023i 1 110.023i 1 1di1.8di11Re11161051.06990.028.324750.844790 .31.61930.00014i10.0230.000141.06991925.7531 .80.02118.1712管外流体给热系数当量直径：A无折流板，流体平行于管子流动时Di2ndo20.3802105 0.0252de1050.02013ndo0.02543 t 2d o2B有折流板正三角形排列时de24d

9、o这里换热管外径为 25mm, 故拉杆直径选16mm,管壳直径为 400mm,根据 GB151 的规定，拉杆数为 411 （【11】GB151 P77）。43 t 24d o2430.03223.140.0252de2240.02013do3.140.025管间流通截面：无折流板时A2Di2ndo23.140.382105 0.0252 0.09176744有折流板时A2doh折流板间距， 为Di h 1t0.5 1）Di ，取 h=220mmA2 Di h 1do0.3090.22 10.0250.018288t0.032流速 u2m2453200.1480333600 2A2 360092

10、6.71 0.091767流速太小，需要加折流板。m2453200.74283u2A2 36003600 2926.71 0.018288雷诺数deu220.020130.74283926.7136180.79Re20.0003832给热系数o ：do uo 20. 550.14o 0.3621 / 3doPr22w0.6710.0250.74283 926.710.550.362.3931 / 3 1.050.140.0250.0003834712.828总传热系数 KK1dod ob do1i d i Ri did mRoo1Ri管内壁0.025Ri0.025b 0.025Ro1118.1

11、7120.020.02d m4712.82889.38552的污垢热阻，取0.859810 4 12m 2 C / w （【12】化工原理姚玉英P385）Ro 管外壁的污垢热阻，取1.719710 4 13m 2 C / w（【13】化工原理姚玉英P384）b 管壁厚度 0.005m管材导热系数为W m C 14（【】化13工原理姚玉英P362）d m 管子平均直径 d md od i0.0250.0200.022407/d i )ln( 0.025 / 0.020)ln( do传热面积A计Q37540010.14882K t m89.38552 * 3.6 * 114.95A 实11.53951.14 符合要求A计10.14882五、阻力计算1管内阻力损失pi (l3) 1u12Ft N s N p (0.0411.53)1u121.411d i20.022式 中 ：摩擦系数，对于19 2的管子，取0.046，25 2.5管子，0.041Ft 结垢影响因数，对192的管子，取 Ft1.5，252.5 管子， Ft1.4Np管程数Ns串联壳体数2管间阻力损失无折流板，流体沿轴线方向流动po (l3)2 u22Ft N s N pde2式中： 摩擦系数，0.04Np壳程数u2 管间流体流速de 当量直径， de4D i2ndo24D i2nd o2Din d oD ind o有折