1、吉林大學(xué)熱交換器原理與設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書題目：乙醇管殼式換熱器設(shè)計(jì)姓名 李權(quán) 學(xué)號(hào) 42131220 專業(yè) 能源與動(dòng)力工程（熱能） 指導(dǎo)教師 黃海珍 沈淳 2016年10目錄第1章 設(shè)計(jì)任務(wù)書3第2章 計(jì)算過程表格4第3章 傳熱管布置排列草圖123.1管路安排123.2流型安排12第4章 總結(jié)14第5章 參考文獻(xiàn)14第1章 設(shè)計(jì)任務(wù)書題目17對(duì)固定管板的乙醇管殼式換熱器進(jìn)行傳熱計(jì)算、結(jié)構(gòu)計(jì)算、和阻力計(jì)算。在該換熱器中，要求：乙醇進(jìn)出口溫度為 25C、45C乙醇流量：2.5kg/s熱水的進(jìn)出口水溫為55C、50C乙醇和熱水的工作表壓力均為0.3MPa。 具體要求：1、設(shè)計(jì)任務(wù)說明本次課程設(shè)計(jì)是一

2、次虛擬設(shè)計(jì)，主要目的是為了完成一次完整的換熱器熱力計(jì)算和流阻計(jì)算。學(xué)生應(yīng)根據(jù)給定的課程設(shè)計(jì)題目，在指定的設(shè)計(jì)時(shí)間內(nèi)獨(dú)立完成全部設(shè)計(jì)任務(wù)，并提交換熱器結(jié)構(gòu)總圖A0圖紙一張，設(shè)計(jì)計(jì)算說明書1份。2、設(shè)計(jì)要求 （1）計(jì)算說明書要求 計(jì)算說明書應(yīng)包含完整的傳熱計(jì)算及流阻計(jì)算，參數(shù)選取及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，計(jì)算正確，并附上結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。熱力計(jì)算建議采用電子表格計(jì)算。 計(jì)算說明書內(nèi)容依次為：封面，目錄，主要符號(hào)說明，設(shè)計(jì)說明書，設(shè)計(jì)方案介紹，熱力計(jì)算及流阻計(jì)算表，主要結(jié)構(gòu)尺寸及計(jì)算結(jié)果匯總表，總結(jié)，參考文獻(xiàn)。（2）圖紙繪制要求圖紙繪制需符合機(jī)械制圖規(guī)范，手繪或機(jī)繪人選。手繪圖至少需要兩個(gè)視圖表達(dá)換熱器結(jié)構(gòu)，機(jī)繪需用

3、三維圖形軟件繪制，并投影二維結(jié)構(gòu)圖，同時(shí)提交三維電子版及二維打印版圖紙文件。要求圖面結(jié)構(gòu)參數(shù)及計(jì)算說明書相符。第二章 計(jì)算過程表格表1.1 計(jì)算表格 項(xiàng)目符號(hào) 單位 計(jì)算公式或數(shù)據(jù)來源 數(shù)值 備注原始數(shù)據(jù) 1水的進(jìn)口溫度t1 由題意552水的出口溫度t1 由題意503乙醇的進(jìn)口溫度t2 由題意254乙醇的出口溫度t2 由題意455水的工作表壓力P1 由題意0.36乙醇的工作表壓力P2 由題意0.37乙醇流量M2 Kg/s由題意2.5流體的物性參數(shù)8水的定性溫度tm1 （t1+t1）/252.59水的比熱Cp1KJ/(kg*)查物性表4.17410水的密度1 Kg/m3差物性表988.111水的

4、黏度1 Kg/(m*s)查物性表549.4*10-612水的導(dǎo)熱系數(shù)1W/(m*)查物性表64.8*10-213水的普蘭德數(shù)Pr1查物性表3.5414乙醇定性溫度tm2 (t2+t2 )/23515乙醇比熱CP2KJ/(kg*)查物性表2.74216乙醇密度2Kg/m3查物性表756.6517乙醇導(dǎo)熱系數(shù)2W/(m*)查物性表0.2418乙醇黏度2 Kg/(m*s)查物性表630*10-619乙醇普蘭德數(shù)Pr2查物性表7.2傳熱量及平均溫差20熱損失系數(shù)L取用0.9821傳熱量QKWQ=M2cp2(t2-t2)134.35822熱水量M1Kg/sM1=Q/Lcp1（t1-t1）16.3723逆

5、流時(shí)的對(duì)數(shù)平均溫差tlm,c17.3824參數(shù)P及RPRP=t2-t2/t1-t2R=t1-t1/t2-t20.331.525溫差修正系數(shù)0.926有效平均溫差tm15.55估算傳熱面積及傳熱面結(jié)構(gòu)27初選傳熱系數(shù)KW/(m2*)查參考資料400以外徑為準(zhǔn)28估算傳熱面積Fm2F=Q/Ktm21.629管子材料及規(guī)格mm選用碳鋼無縫鋼管25*2.530管程內(nèi)水的流速1m/s選用131管程所需流通截面Atm20.006532每程管數(shù)n根2133每程管長lm取標(biāo)準(zhǔn)長334管子排列方式選等邊三角形35管中心距smm由表2.232管程計(jì)算殼程結(jié)構(gòu)及殼程計(jì)算36分程隔板槽處管中心距l(xiāng)Emm由表2.244

6、37平行于流向的管距sPmm27.738垂直于流向的管距Snmm1639拉桿直徑mm1640作草圖41作圖結(jié)果所得數(shù)據(jù)六邊形層數(shù)管子數(shù)拉桿數(shù)傳熱面積管束中心至最外層管中心距離antF根根m見表2.6，估計(jì)殼體直徑在400700mm之間由草圖量得或算出64243.9270.11242管束外緣直徑DLm0.24943殼體內(nèi)徑DSm按GB151-1999規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)直徑0.261544長徑比11.47合理45管程接管直徑D1mm按鋼管標(biāo)準(zhǔn)取值89446管程雷諾數(shù)Re135970.1547管程換熱系數(shù)1W/(m2.)5452.948折流板形式選定弓形49折流板缺口高度hm取0.06650折流板的圓心角

7、度12051折流板間距m0.2552折流板數(shù)目Nb塊3000/250-11153折流板上管孔數(shù)個(gè)見草圖3954折流板上管孔直徑m由GB151-19990.025455通過折流板上管子數(shù)根見草圖3756折流板缺口處管數(shù)根見草圖957折流板直徑m由GB151-1999規(guī)定0.259158折流板缺口面積m20.010559錯(cuò)流區(qū)內(nèi)管數(shù)占總管數(shù)的百分?jǐn)?shù)0.6460缺口處管子所占面積m20.0037161流體在缺口處的流通面積Abm20.0067962流體在兩折流板間錯(cuò)流流通截面積Acm20.01563殼程流通截面積ASm20.010264殼程接管直徑D1mm按計(jì)算，并由鋼管標(biāo)準(zhǔn)選相近規(guī)格114*565

8、錯(cuò)流區(qū)管排數(shù)排見草圖466每一缺口內(nèi)的有效錯(cuò)流管排數(shù)排1.87767旁流通道數(shù)168旁通擋板數(shù)對(duì)選取069錯(cuò)流面積中旁流面積所占分?jǐn)?shù)0.57570一塊折流板上管子和管孔間的泄漏面積m20.0010871折流板外緣與殼體內(nèi)壁之間的泄漏面積m20.008272殼程雷諾數(shù)6613.7673理想管束傳熱因子由圖2.290.01174折流板缺口校正因子由圖2.301.0475折流板泄漏校正因子由查圖2.310.6576旁通校正因子由及查圖2.321.077殼程傳熱因子0.007478殼程質(zhì)量流量Kg/(m2.s)245.179殼側(cè)壁面溫度tw假定4080壁溫下乙醇黏度Kg/(m*s)查物性表99110-

9、681殼側(cè)換熱系數(shù)W/(m2.)1267.1需用傳熱面積82水垢熱阻(m2)/W查有關(guān)資料0.0001783乙醇污垢熱阻(m2)/W查有關(guān)資料0.00017684管壁熱阻略85傳熱系數(shù)KW/(m2.)450.3786傳熱面積Fm219.3387傳熱面積之比21.6/19.331.117488檢驗(yàn)殼側(cè)壁溫41.83阻力計(jì)算89管內(nèi)摩擦系數(shù)查圖2.360.00690管側(cè)壁溫假定5291壁溫下水的黏度Kg/(m*s)查物性表545.410-692沿程阻力Pa5922.593回彎阻力Pa7904.894進(jìn)出口連接管阻力Pa741.07595管程總阻力Pa14568.37596理想管束摩擦系數(shù)查圖2.3

10、70.2297理想管束錯(cuò)流段阻力Pa68.8498理想管束缺口處阻力Pa126.7799旁路校正系數(shù)查圖2.391.0100折流板泄漏校正系數(shù)查圖2.380.1101折流板間距不等的校正系數(shù)間距相等，不需校正1102殼程總阻力Pa410.57 表1.2 換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果 參數(shù) 管程（水） 殼程（乙醇） 質(zhì)量流量/(kg/s) 6.437 2.5 進(jìn)/出口溫度/ 55/50 25/45 壓力/MPa(表壓力) 0.3 0.3物性參數(shù) 定性溫度/ 52.5 35密度kg/m3 988.1 745.65定壓比熱容/kJ/(kg/) 4.174 2.742動(dòng)力黏度/kg/m.s 0.549

11、10-3 0.63010-3導(dǎo)熱系數(shù)/W/（m.） 0.648 0.240普朗特?cái)?shù) 3.54 7.20 設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù) 形式 固定管板式 臺(tái)數(shù) 1殼體內(nèi)徑/mm 261.5管子材料碳鋼無縫鋼管管徑/mm 252.5管心距/mm 32管長/mm 3000 排列 正三角形管數(shù)目/根 42折流板數(shù) 11傳熱面積/m2 19.33折流板間距/mm 250管程數(shù) 2 殼程 1 主要計(jì)算結(jié)果 管程 殼程流速/（m/s） 1.002 0.324表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)/ W/（m2.） 5452.9 1267.1污垢熱阻/ m2./W 0.00017 0.000176總阻力/Pa 14568.4 410.57傳熱量/kw

12、 134.358傳熱溫差/K 15.55傳熱系數(shù)/ W/m2. 451.37傳熱面積裕量/ 10.5%第3章 傳熱管的布置排列草圖3.1管路安排 本次設(shè)計(jì)是由水與乙醇進(jìn)換熱，考慮到乙醇的粘度較水高，流量較水小，沸點(diǎn)較水低，且水為熱流體，于是水走管程，而乙醇走殼程。3.2換熱器流型設(shè)計(jì) 結(jié)合換熱器的長徑比（熱力計(jì)算中求出），換熱器流型選為型。第4章 總結(jié)這次固定管板式換熱器畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是在黃海珍老師和沈淳老師共同的悉心指導(dǎo)下完成的。在指導(dǎo)設(shè)計(jì)過程中，兩位老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)態(tài)度、細(xì)心的點(diǎn)撥與講解，都讓我受益非常多。通過查看相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和設(shè)計(jì)繪圖。通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的使用對(duì)標(biāo)準(zhǔn)更加熟悉了。通過標(biāo)準(zhǔn)與教材的同步使用，使理論知識(shí)與設(shè)計(jì)應(yīng)用聯(lián)系在一起。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)識(shí)和理解更加深刻。 設(shè)計(jì)圖紙是通過Auto Cad繪圖的。通過對(duì)軟件的應(yīng)用，更加熟悉了A