【正文】 學號： 08403426 常 州 大 學 畢業(yè)設(shè)計（論文）（ 2008 屆）題 目 55000 Nm3h煙氣熱量回收板式換熱器 學 生 王玉龍 學 院 懷德學院 專業(yè)班級 裝備081 校內(nèi)指導教師 張鎖龍 專業(yè)技術(shù)職務(wù) （宋體 四號 粗體） 校外指導老師 （宋體 四號 粗體）專業(yè)技術(shù)職務(wù) （宋體 四號 粗體）二○一二年五月55000 Nm3h煙氣熱量回收板式換熱器摘 要板式換熱器的傳熱性能與版面的波紋形狀、尺寸及版面組合方式都有密切關(guān)系。對于任何一種新型結(jié)構(gòu)尺寸板片的傳熱及阻力特性，都只有通過實驗計算測定。對于無相變傳熱，多數(shù)制造商都能提供關(guān)聯(lián)式：對于相變傳熱，絕大多數(shù)的產(chǎn)品，尚不能提供相關(guān)的關(guān)聯(lián)式。板式換熱器是一種高效緊湊的換熱設(shè)備，它的應用幾乎涉及到所有的工業(yè)領(lǐng)域，而且其類型、結(jié)構(gòu)和使用范圍還在不斷發(fā)展．近年來，焊接型板式換熱器的緊湊性，重量輕、換熱性能好、初始成本低等優(yōu)越性已越來越被人們所認識，因此人們紛紛對板式換熱器內(nèi)流動狀態(tài)和換熱機理展開研究。隨著CFD(Computational Fluid Dynamics)技術(shù)發(fā)展日趨成熟，使對流體內(nèi)部溫度場、壓力場以及速度場的分布研究變得可行，鑒于此，本文應用CFD軟件對人字形波紋板式換熱器進行數(shù)值模擬，在此基礎(chǔ)上又進行了實驗研究及實驗數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬的對比分析?；诤喕Ｐ偷挠嬎憬Y(jié)果難以準確描述換熱器內(nèi)完整的流體流動和換熱特性。為此，本文建立與人字形波紋板片完全相同的，含分配區(qū)和傳熱區(qū)冷熱雙流道換熱的計算模型，用計算流體力學軟件 Fluent6．3，數(shù)值模擬 4 組不同名義波紋高度下流體的流動和換熱情況。分析流道內(nèi)速度場和溫度場發(fā)現(xiàn)，進口分配區(qū)對流體流動分布和換熱都有顯著影響，還將流體在流道內(nèi)的流動情況詳細描述。兩側(cè)流體的壓降和進出口溫差的計算值與實驗值的誤差小于 6％，較準確地反映了換熱器內(nèi)整體的流動和換熱特性，可直接用于研究板式換熱器的性能，具有一定的工程實際意義。關(guān)鍵詞：板式換熱器；熱力計算；分析；數(shù)值模擬；傳熱性能；流道狀ABSTRACTPlate heat exchanger heat transfer performance of corrugated board shape,size and board position are closely new structure for any size of plate heat transfer and pressure drop characteristics are determined only by experimental calculations. For the nonphasechange heat transfer,most manufacturers can provide correlation。for the phasechange heat transfer,the vast majority of products,yet can not provide the corresponding correlation.Plate heat exchanger is a kind of high efficient pact heat transfer equipment,which involves the application of almost all the industrial recent years,copper brazing plate heat exchanger with pact in size,light in weight,good heat transfer performance,and low operating cost advantages has increasingly been also begin the research of fluid flow and heat transfer in plate heat the development of CFD(Computational Fluid Dynamics)technology,we Call obtain the temperature,pressure and velocity vectors distribution of internal this thesis,the author uses mercial CFD software to simulate chevron corrugated plate heat exchangers.Simulation results based on the simplified model are difficult to predict hydrodynamics and thermal characteristics of plate heat exchanger ,a model of the accurate size of actual chevron—type plate heat exchanger geometry is built in this CFD software FLUENT ,the pressure drop and heat transfer coefficient for crosscorrugated plate heat exchangers at four different inlet velocities were analyzing the simulation results of velocity and temperature fields,the structure of distribution area of inlet and outlet has significant influence on overall hydrodynamics and heat transfer performance0f flow patterns in two channels were described in simulation results of pressure drop and temperature difference between the inlet and outlet were pared with the exponential data,which shows a less than 6% error. From the simulation results,the hydrodynamics and thermal characteristics of chevrontype plate heat exchangers was properly reproduced and this method is feasible alternative of physical performance test of PHEs,which is of some practical significance.KEY WORDS: Plate heat exchangers。Heat calculate。Analysis。Numerical simulation。Fluid flow。Heat transfer.目 錄摘 要 IABSTRACT II目 錄 III術(shù) 語 表 IV1. 設(shè)計任務(wù)書 12. 換熱器與換熱器設(shè)計概述 3 板式換熱器的簡介 3 板式換熱器的概述 3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 4 板式換熱器的優(yōu)點 5 板式換熱器的缺點 6 板式換熱器的基本結(jié)構(gòu) 6 板式換熱器的應用場合 7 板式換熱器常見故障 8 原因分析及處理方法 8 板式換熱器綜述 11 性能特點 11 產(chǎn)品選用要點 12 施工、安裝要點 12 執(zhí)行標準 133. 板式換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計與強度校核 14 設(shè)計的工藝條件 14 設(shè)計計算 14 法蘭的選擇 19 保溫層的設(shè)計 21 重量計算 22 吊耳支座及框架強度校核 22 焊接 23 無損檢測 24 壓力容器耐壓試驗及氣密性檢測 24 壓力試驗檢驗報告 26 工程造價 264. 板式換熱器安裝、使用、維修、保養(yǎng) 285. 總結(jié) 30參 考 文 獻 31致 謝 32術(shù) 語 表符號名稱單位A面積㎡b板片寬mc比熱容J/()D直徑mf摩擦系數(shù)F力NG重量Ng重力加速度h高度mmK總傳熱系數(shù)L流量V法蘭間流速m/sm質(zhì)量㎏n板片數(shù)p壓力PaQ傳熱量J/sr半徑ms板片厚mmT熱力學溫度Kt2空氣溫度℃t1煙氣溫度℃對數(shù)平均溫差℃v流速m/s導熱系數(shù)W/()溫差修正系數(shù)板間距mm正應力MPa剪應力MPa密度I常州大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）1. 設(shè)計任務(wù)書一、 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目55000 Nm3h煙氣熱量回收板式換熱器二、畢業(yè)設(shè)計（論文）依據(jù)及參數(shù)煙氣參數(shù)：工作溫度為進口250℃，出口溫度為 ？℃；其中流量為55316Nm3/h；廢氣參數(shù)：工作溫度為進口 60℃，出口溫度為174℃，其中流量為55283Nm3/h。三、畢業(yè)設(shè)計（論文）目標及內(nèi)容 根據(jù)給定工藝參數(shù)確定設(shè)計參數(shù)，如設(shè)計溫度、設(shè)計壓力、換熱面積等。 進行設(shè)備的結(jié)構(gòu)論述、設(shè)備材料的選擇與確定及尺寸的計算與設(shè)計等。 完成與課題密切相關(guān)的一篇英文資料的翻譯（數(shù)量按學校畢業(yè)設(shè)計指導書的規(guī)定）。 根據(jù)所學過的相關(guān)知識進行設(shè)備的工藝計算。 學習相關(guān)的設(shè)計規(guī)定、標準，并依照其內(nèi)容進行強度計算、設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸的確定、撰寫技術(shù)要求等。 按現(xiàn)行的國家規(guī)范、標準進行施工圖繪制（A0手工圖1張及CAD圖1張，其它A1CAD圖23張）。 按學校給定畢業(yè)設(shè)計指導書的要求完成畢業(yè)設(shè)計說明書（含中英文摘要）。 對本設(shè)計進行評述，最終掌握此類設(shè)備設(shè)計的整個步驟、內(nèi)容和相關(guān)的要求。四、課題所涉及主要參考資料國家標準：GB1501998《鋼制壓力容器》及GB164091996《板式換熱器》TSG R0042009《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》《化工工藝設(shè)計手冊》JB/T470020