最新管殼式換熱器設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)-展示頁
2025-07-04 03:13本頁面
【正文】 殼程阻力，使之小于允許壓降。（12） 核算壁溫。（11） 校核傳熱系數(shù)和傳熱面積。（10） 殼程換熱計(jì)算。（9） 管程換熱器計(jì)算及阻力計(jì)算。（7） 初選傳熱系數(shù)K0，并初計(jì)算傳熱面積F。（5） 選定流動(dòng)方式，確定流體的流動(dòng)空間。（3） 由熱平衡計(jì)算熱負(fù)荷及熱流體或冷流體的流量。換熱器一般的設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)步驟如下：（1） 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)搜集有關(guān)的原始資料，并選定熱交換器類型等。第三章 設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)步驟在設(shè)計(jì)換熱器時(shí)，如果只作簡(jiǎn)單估算，或盲目加大傳熱面積的安全系數(shù)就會(huì)造成浪費(fèi)。因此，當(dāng)管束與殼體溫度差超過50℃時(shí)，需采取適當(dāng)補(bǔ)償措施，以消除或減少熱應(yīng)力。由于管內(nèi)外流體的溫度不同，因之換熱器的殼體與管束的溫度也不同。管殼式熱交換器的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，選材范圍廣，處理能力大，還能適應(yīng)高溫高壓的要求。因裝置縱向隔板而使流體來回流動(dòng)的次數(shù)，稱為程數(shù)，所以裝了縱向隔板，就使熱交換器的管外空間成為多程。這是如果流體的容積流量比較小，使得流速很低，因而換熱系數(shù)不高。管殼式熱交換器（又稱列管式熱交換器）是在一個(gè)圓筒形殼體內(nèi)設(shè)置許多平行管子（稱這些平行的管子為管束），讓兩種流體分別從管內(nèi)空間（或稱管程）和管外空間（或稱殼程）流過進(jìn)行熱量交換。強(qiáng)化傳熱的主要途徑有提高傳熱系數(shù)、擴(kuò)大傳熱面積和增大傳熱溫差等方式，其中提高傳熱系數(shù)是強(qiáng)化傳熱的重點(diǎn)，主要是通過強(qiáng)化管程傳熱和殼程傳熱兩個(gè)方面得以實(shí)現(xiàn)?？v然各種板式換熱器的競(jìng)爭(zhēng)力不斷上升，管殼式換熱器依然在換熱器市場(chǎng)中占主導(dǎo)地位。河南理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 管殼式換熱器設(shè)計(jì) 學(xué) 院：機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 專 業(yè)：熱能與動(dòng)力工程專業(yè) 班 級(jí)：1102班 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)老師： 小組成員： 目錄第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書 2第二章 管殼式換熱器簡(jiǎn)介 3第三章 設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)步驟 5第四章 工藝計(jì)算 6 物性參數(shù)的確定 6 7 7 9第五章 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)計(jì)算 11 11 13 14 14第六章 換熱系數(shù)的計(jì)算 20 20 殼程換熱系數(shù) 20第七章 需用傳熱面積 23第八章 流動(dòng)阻力計(jì)算 25 管程阻力計(jì)算 25 殼程阻力計(jì)算 26總結(jié) 29第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書 煤油冷卻的管殼式換熱器設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)用冷卻水將煤油由140℃冷卻冷卻到40℃的管殼式換熱器，其處理能力為10t/h，且允許壓強(qiáng)降不大于100kPa。設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件 設(shè)備形式：管殼式換熱器 操作條件 （1）煤油：入口溫度140℃，出口溫度40℃ （2）冷卻水介質(zhì)：入口溫度26℃，出口溫度40℃第二章 管殼式換熱器簡(jiǎn)介管殼式換熱器是在石油化工行業(yè)中應(yīng)用最廣泛的換熱器。目前各國為提高這類換熱器性能進(jìn)行的研究主要是強(qiáng)化傳熱，提高對(duì)苛刻的工藝條件和各類腐蝕介質(zhì)適應(yīng)性材料的開發(fā)以及向著高溫、高壓、大型化方向發(fā)展所作的結(jié)構(gòu)改進(jìn)。目前，管殼式換熱器強(qiáng)化傳熱方法主要有：采用改變傳熱元件本身的表面形狀及表面處理方法，以獲得粗糙的表面和擴(kuò)展表面；用添加內(nèi)物的方法以增加流體本身的繞流；將傳熱管表面制成多孔狀，使氣泡核心的數(shù)量大幅度增加，從而提高總傳熱系數(shù)并增加其抗污垢能力；改變管束支撐形式以獲得良好的流動(dòng)分布，充分利用傳熱面積。在傳熱面比較大的管殼式熱交換器中，管子根數(shù)很多，從而殼體直徑比較大，以致它的殼程流通截面大。為了提高流體的流速，可在管外空間裝設(shè)與管束平行的縱向隔板或與管束垂直的折流板，使管外流體在殼體內(nèi)曲折流動(dòng)多次。而當(dāng)裝設(shè)折流板時(shí)，則不論流體往復(fù)交錯(cuò)流動(dòng)多少次，其管外空間仍以單程對(duì)待。雖然它面臨著各種新型熱交換器的挑戰(zhàn)，但由于它的高度可靠性和廣泛的適應(yīng)性，至今仍然居于優(yōu)勢(shì)地位。如果兩流體溫度相差較大，換熱器內(nèi)將產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，導(dǎo)致管子彎曲、斷裂或從管板上拉脫。根據(jù)所采用的補(bǔ)償措施，管殼式換熱器可以分為以下幾種：固定管板式換熱器、浮頭式換熱器、U形管式換熱器、雙重管式換熱器及填料函式換熱器。只有進(jìn)行比較詳細(xì)的計(jì)算，才能使投入運(yùn)行的熱交換器，在安全和經(jīng)濟(jì)方面得到可靠保證。（2） 確定定性溫度，并查取物性數(shù)據(jù)。（4） 選擇殼體和管子的材料。（6） 求出平均溫差。（8） 設(shè)計(jì)換熱器的結(jié)構(gòu)包括：選取管徑和管程流體流速；確定每程管數(shù)、管長(zhǎng)、總管數(shù)；確定管子排列方式、管間距、殼體內(nèi)徑和連接管直徑等；確定殼側(cè)程數(shù)及折流板的數(shù)目、間距、尺寸等殼程結(jié)構(gòu)尺寸；初確定傳熱面積。當(dāng)換熱系數(shù)遠(yuǎn)大于初選傳熱系數(shù)且壓降小于允許壓降時(shí)，才能進(jìn)行下一步計(jì)算。根據(jù)采用結(jié)構(gòu)，假定壁溫和計(jì)算換熱系數(shù)。根據(jù)管、殼程換熱系數(shù)及污垢熱阻、壁面熱阻等，算出傳熱系數(shù)K及傳熱面積F。要求與假定的壁溫相符。第四章 工藝計(jì)算 在換熱器設(shè)計(jì)中，根據(jù)所選換熱器類型和所給已知條件，計(jì)算出煤油的流速和水的流速等，然后計(jì)算出傳熱面積。 物性參數(shù)的確定表31 水和煤油的操作參數(shù)冷卻水煤油進(jìn)口溫度（℃）出口溫度（℃）進(jìn)口溫度（℃）出口溫度（℃)264018040 定性溫度：對(duì)于一般氣體和水等低黏度流體，其定性溫度可以取流體進(jìn)出口溫度的平均值。所查結(jié)果見表22：表32 水與煤油的物性參數(shù)名稱定性溫度比熱密度黏度 導(dǎo)熱系數(shù)水33煤油110 選擇熱水走殼程，冷水走管程
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