板式換熱器課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　《材料工程原理B》課程設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 板式換熱器設(shè)計(jì)2－油處理能力20000公斤油/小時(shí) </p><p>　　專(zhuān) 業(yè)： 高分子材料 班 級(jí)： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： 姓 名：

2、 </p><p>　　日 期： 2013、1、4----2013、1、14 </p><p>　　指導(dǎo)教師： *老師 </p><p>　　設(shè)計(jì)成績(jī)： 日 期： <

3、/p><p>　　高材1001班----“板式換熱器設(shè)計(jì)組2”任務(wù)書(shū)</p><p><b>　?。ㄒ唬┰O(shè)計(jì)題目 </b></p><p>　　板式換熱器設(shè)計(jì)－油處理能力20000公斤/小時(shí)</p><p>　?。ǘ┰O(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件</p><p>　　1、處理能力 見(jiàn)下表</p>

4、<p>　　2、設(shè)備型式 板式換熱器</p><p><b>　　3、操作條件</b></p><p>　?。?）油： 入口溫度70℃，出口溫度40℃</p><p>　?。?）冷卻介質(zhì)：工業(yè)硬水，入口溫度20℃，</p><p>　?。?）水的流量為20000kg/h</p><p&g

5、t;　?。?）油側(cè)與水側(cè)允許壓強(qiáng)降：不大于105 Pa</p><p>　?。?）油定性溫度下的物性參數(shù)：</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介4</p><p>　　1.1 板式換熱器簡(jiǎn)介4</p><p>　　1.2 板式換熱器的應(yīng)用5</

6、p><p>　　1.3 板式換熱器的組裝形式.........................................................................................................................5</p><p>　　1.4 板式換熱器的各種選擇.............................

7、............................................................................................6</p><p>　　（1）類(lèi)型的選擇................................................................................................

8、....................................6</p><p>　?。?）板型的選擇....................................................................................................................................6</p><p&g

9、t;　　（3）單片面積的選擇............................................................................................................................6</p><p>　?。?）流速的選擇..................................................

10、..................................................................................7</p><p>　?。?）流程的選擇..........................................................................................................

11、..........................7</p><p>　?。?）流向的選擇....................................................................................................................................7</p><p>　?。?）流道數(shù)

12、的選擇................................................................................................................................8</p><p>　　二、工藝流程簡(jiǎn)圖8</p><p>　　三、工藝計(jì)算和主題設(shè)備設(shè)計(jì)9</p><p

13、>　　3.1 確定物性數(shù)據(jù)9</p><p><b>　　1 熱負(fù)荷9</b></p><p><b>　　2 平均溫差9</b></p><p>　　3 定性溫度下物性數(shù)據(jù)10</p><p>　　4初估換熱面積及初選板型10</p><p>　　5 核算總

14、傳熱系數(shù)12</p><p><b>　　6傳熱面積12</b></p><p><b>　　7壓差計(jì)算12</b></p><p>　　四、設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表13</p><p><b>　　五、附圖15</b></p><p>　　六、輔助設(shè)備

15、的選擇16</p><p><b>　　七、參考文獻(xiàn)17</b></p><p>　　七、課程設(shè)計(jì)感言18</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介</b></p><p>　　選擇設(shè)計(jì)方案的原則是保證達(dá)到工藝要求的熱流量，操作上要安全可靠，結(jié)構(gòu)上要簡(jiǎn)單，可維護(hù)性好，要能節(jié)省操作費(fèi)用和設(shè)備

16、投資，設(shè)計(jì)方案主要包括：</p><p>　　1.1 板式換熱器簡(jiǎn)介</p><p>　　板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種新型高效換熱器。各種板片之間形成薄矩形通道，通過(guò)半片進(jìn)行熱量交換。板式換熱器是液—液、液—汽進(jìn)行熱交換的理想設(shè)備。它具有換熱效率高、熱損失小、結(jié)構(gòu)緊湊輕巧、占 地面積小、安裝清洗方便、應(yīng)用廣泛、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。在相同壓力損失情況下，其傳熱系數(shù)

17、比管式換 熱器高3-5倍，占地面積為管式換熱器的三分之一，熱回收率可高達(dá)90%以上。</p><p>　　如左圖，在固定壓緊板上，交替的安放一張板片和一個(gè)墊圈，然后安放活動(dòng)壓緊板，旋緊壓緊螺栓即構(gòu)成一臺(tái)板式換熱器。各傳熱板片按一定的順序相疊即形成板片間的流道，冷、熱流體在板片兩側(cè)各自的流道內(nèi)流動(dòng)，通過(guò)傳熱板片進(jìn)行熱交換。</p><p>　　1.2 板式換熱器應(yīng)用</p>&

18、lt;p>　　a. 制冷：用作冷凝器和蒸發(fā)器。 　　</p><p>　　b. 暖通空調(diào)：配合鍋爐使用的中間換熱器、高層建筑中間換熱器等。 </p><p>　　c. 化學(xué)工業(yè)：純堿工業(yè)，合成氨，酒精發(fā)酵，樹(shù)脂合成冷卻等。 　　</p><p>　　d. 冶金工業(yè)：鋁酸鹽母液加熱或冷卻，煉鋼工藝?yán)鋮s等。 　　</p><p>　　e.

19、機(jī)械工業(yè)：各種淬火液冷卻，減速器潤(rùn)滑油冷卻等。 　　</p><p>　　f. 電力工業(yè)：高壓變壓器油冷卻，發(fā)電機(jī)軸承油冷卻等。 　　</p><p>　　g. 造紙工業(yè)：漂白工藝熱回收，加熱洗漿液等。 　　</p><p>　　h. 紡織工業(yè)：粘膠絲堿水溶液冷卻，沸騰硝化纖維冷卻等。 　　</p><p>　　i. 食品工業(yè)：果汁滅菌冷卻，

20、動(dòng)植物油加熱冷卻等。 　　</p><p>　　j. 油脂工藝：皂基常壓干燥，加熱或冷卻各種工藝用液。 　　</p><p>　　k. 集中供熱：熱電廠廢熱區(qū)域供暖，加熱洗澡用水。 　　</p><p>　　l. 其他：石油、醫(yī)藥、船舶、海水淡化、地?zé)崂谩?lt;/p><p><b>　　1.3 組裝形式</b></

21、p><p>　　板式換熱器是根據(jù)實(shí)際操作的需要設(shè)計(jì)和選取的，而流程的選取和設(shè)計(jì)是根據(jù)板式換熱器的傳熱方程進(jìn)行計(jì)算的，組裝形式有三種： </p><p>　　串聯(lián)流程 流體在一程內(nèi)流經(jīng)每一垂直流道后，接著就改變方向，流經(jīng)下一程。在這種流程中，兩流體的主體流向是逆流，但相鄰流道中有并流也有逆流。</p><p>　　并流流程 流體分別流入平行的流道，然后匯聚成一股流出，

22、為單程。 </p><p>　　混流流程 為并流流程和串聯(lián)流程的組合，在同一流程內(nèi)是并聯(lián)，的，而程與程之間為串聯(lián)。</p><p>　　1.4板式換熱器各種選擇</p><p><b>　?。?）類(lèi)型的選擇</b></p><p>　　板式換熱器種類(lèi)較多，每種都有相適應(yīng)的工況，工程設(shè)計(jì)中應(yīng)首先對(duì)此作出選擇。</p

23、><p>　?。?）溫度在200℃以上，壓力大于2MPa，可以選擇釬焊式換熱器，若總面積較大，則還可以選擇全焊式換熱器；</p><p>　　（2）溫度大于300℃，壓力大于3.5MPa，應(yīng)選擇板殼式換熱器；</p><p>　　對(duì)于末端溫差小的工況，可選用淺槽波紋；對(duì)于拆卸比較頻繁的，可選用拆式換熱器；</p><p>　?。?）對(duì)于流量相差較

24、大的，可選用非對(duì)稱(chēng)性換熱器。</p><p><b>　?。?）板型選擇</b></p><p>　　主要考慮需要達(dá)到的換熱效果以及壓降要求：</p><p>　　若承壓要求在1.2MPa以上，大多數(shù)情況下選擇人字形波紋；</p><p>　　若壓降要求較小而對(duì)換熱效果要求不高，可選用平直波紋；</p>&

25、lt;p>　　若介質(zhì)中雜質(zhì)較多，可選用球形波紋；</p><p>　　對(duì)于壓降與換熱效果都有一定要求的工況，還可以選擇熱混合板片。</p><p>　?。?）單片面積的選擇</p><p>　　選擇合理的單片面積，能夠避免總板片數(shù)過(guò)多或過(guò)少。</p><p>　　板片過(guò)多會(huì)使設(shè)備占地面積太大；過(guò)少可能會(huì)使流程數(shù)增多，壓降增大；</

26、p><p>　　同時(shí)單片面積的大小在一定程度上還與角孔大小有關(guān)，直接影響流量和流速的變化。</p><p><b>　?。?） 流速的選取</b></p><p>　　流體在板間的流速影響換熱性能和流體的壓力降，流速高換熱系數(shù)高，但流體的壓力降也增大，反之則情況相反。板間平均流速０．２～０．８ｍ／ｓ。流速低于０．２ｍ／ｓ時(shí)流體就達(dá)不到湍流狀態(tài)且會(huì)形

27、成較大死角區(qū)，流速過(guò)高則會(huì)導(dǎo)致阻力將組增。 </p><p><b>　　（5）流程的選取 </b></p><p>　　對(duì)于一般對(duì)成型流到的半式換熱器，兩流體的體積流量大致向當(dāng)時(shí)，應(yīng)盡可能按等程分布，如兩側(cè)流體相差懸殊，則流量小的一側(cè)可按多程布置。多程換熱器除非特別需要，一般對(duì)同一流體在個(gè)程中應(yīng)采用下相同的流道數(shù) </p><p><b

28、>　　（6）流向的選擇</b></p><p>　　換熱器采用等程布置，介質(zhì)的流向能夠?qū)崿F(xiàn)全逆流，獲得最大的平均溫差；當(dāng)兩側(cè)不等程時(shí)，逆流和順流會(huì)交替出現(xiàn)。</p><p><b>　?。?）流道數(shù)的選擇</b></p><p>　　流道數(shù)的確定受板間流速的影響，而板間流速的選取有一定的范圍，同時(shí)還受到允許壓降的制約。當(dāng)板間流

29、速一定時(shí)，流道數(shù)的多少取決于流量的大小</p><p><b>　　二、工藝流程簡(jiǎn)圖</b></p><p>　　三、工藝計(jì)算和主題設(shè)備設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 確定物性數(shù)據(jù)</p><p><b>　　1.熱負(fù)荷</b></p><p>　　Q1=qm1Cp(T1-

30、T2)==Q2</p><p><b>　　℃</b></p><p><b>　　2.平均溫差 </b></p><p><b>　　℃</b></p><p>　　3.定性溫度下物性數(shù)據(jù)</p><p>　　4.初估換熱面積及初選板型</p&g

31、t;<p>　　粘度大于的油與水換熱時(shí)，列管式換熱器的K值大約為115~470，而板式換熱器的傳熱系數(shù)為管式換熱器的2~4倍，則可初估K為1000。</p><p><b>　　初估換熱面積</b></p><p>　　初選BR0.1型板式換熱器，其單通道橫截面積為，實(shí)際單板換熱面積為0.1152m2。</p><p>　　初選組

32、裝形式為。為油的流程，程數(shù)為2，每程通道數(shù)為9；為水的流程，程數(shù)為1，通道數(shù)為18；換熱面積為10.8m2</p><p>　　因所選版型為混流，采用列管式換熱器的溫差校正系數(shù)：</p><p>　　查單殼程溫差校正系數(shù)圖，得=0.97.</p><p>　　初估換熱器面積 </p><p>　　5.核算總傳熱系數(shù)K</p>

33、<p><b>　　油側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)</b></p><p><b>　　流速</b></p><p>　　采用0.1m2人字形板式換熱器，其板間距。</p><p><b>　　當(dāng)量直徑</b></p><p><b>　　油被冷卻，取。</b&

34、gt;</p><p><b>　　水側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)</b></p><p><b>　　同理，</b></p><p><b>　　水被加熱，取</b></p><p><b>　?。?）金屬板的熱阻</b></p><p>　

35、　板材為不銹鋼（1Cr18Ni9Ti），其導(dǎo)熱系數(shù)，板厚b=0.8mm，則</p><p><b>　?。?）污垢熱阻</b></p><p><b>　　油側(cè) </b></p><p><b>　　水側(cè) </b></p><p><b>　?。?）總傳熱系數(shù)K

36、</b></p><p>　　=7.8510-4 </p><p><b>　　K=1274</b></p><p><b>　　6.傳熱面積S</b></p><p><b>　　所需傳熱面積 </b></p><p><b>

37、　　實(shí)際加熱面積 </b></p><p>　　安全系數(shù)為 ，傳熱面積的裕度可滿(mǎn)足工藝要求</p><p><b>　　7.壓差計(jì)算</b></p><p>　　查0.3m2人字形板式換熱器圖，</p><p><b>　　油側(cè)<105</b></p><p&

38、gt;<b>　　水側(cè)<105</b></p><p><b>　　故，設(shè)計(jì)合理</b></p><p>　　故所選板式換熱器規(guī)格型號(hào)：BR0.3</p><p><b>　　四、設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表</b></p><p><b>　　附圖 </b>&l

39、t;/p><p>　　BR0.3型板式換熱器參數(shù)</p><p><b>　　主體裝配圖</b></p><p><b>　　輔助設(shè)備的選型</b></p><p><b>　　水泵的選擇</b></p><p>　　水的質(zhì)量流量kg/s，體積流=m3/s&

40、lt;/p><p>　　得到=0.165m=165mm，取d=170mm。</p><p>　　選取mm水管，管路總長(zhǎng)為20m，其中換熱器截面高出蓄水池表面15m，吸入管路長(zhǎng)5m。</p><p><b>　　管內(nèi)流速m/s，</b></p><p>　　取相對(duì)粗糙度，查得摩擦系數(shù) </p><p>

41、;　　截止閥全開(kāi)時(shí)的阻力系數(shù)，兩個(gè)90°彎頭的阻力系數(shù)</p><p><b>　　則管路的壓頭損失為</b></p><p><b>　　m</b></p><p><b>　　則揚(yáng)程m（水柱）</b></p><p>　　依據(jù)體積流量，揚(yáng)程m（水柱），可從離心泵規(guī)

42、格表中選用型號(hào)為IS65-50-125的離心泵。</p><p><b>　　2.油泵的選擇</b></p><p>　　油的質(zhì)量流量kg/s， 油的體積流流量=m3/s</p><p>　　得m，取mm，選擇mm油管，管路總長(zhǎng)為10mm，換熱器截面高出泵截面10m。</p><p>　　管內(nèi)流速u(mài)=0.615m/s

43、 雷諾數(shù) =1438</p><p>　　取鋼管相對(duì)粗糙度，查得0.523，</p><p>　　截止閥全開(kāi)時(shí)的阻力系數(shù)，</p><p>　　兩個(gè)90°彎頭的阻力系數(shù)，</p><p><b>　　則管路的壓頭損失為</b></p><p><b>　　m

44、</b></p><p><b>　　則揚(yáng)程m</b></p><p>　　依據(jù)體積流量23.53m3/h,揚(yáng)程10.23m,可從離心泵規(guī)格表中選用型號(hào)為IS80-50-200的離心泵。</p><p><b>　　七、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1王志魁編.《化工原理》，北京

45、：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.</p><p>　　2柴誠(chéng)敬編.《化工原理》，高等教育出版社，2005.</p><p>　　3偉萍等編.《化工過(guò)程及設(shè)備設(shè)計(jì)》[M], 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2000.</p><p>　　4黃璐編.《化工設(shè)計(jì)》，化學(xué)工業(yè)出版社，2000</p><p>　　5朱冬生編.《換熱器技術(shù)及進(jìn)展》，中國(guó)石化出版社，2

46、008</p><p><b>　　八、課程設(shè)計(jì)感言</b></p><p>　　兩周的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，但是這是我上大學(xué)以來(lái)除了軍訓(xùn)最有意義的事情，在這次的課程設(shè)計(jì)中不僅檢驗(yàn)了我所學(xué)習(xí)的知識(shí)，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)會(huì)了合作，學(xué)會(huì)了運(yùn)籌帷幄，學(xué)會(huì)了寬容，學(xué)會(huì)了理解，也學(xué)會(huì)了做人與處世。 </p>

47、<p>　　雖然很枯燥很辛苦很累，但是大家在一起說(shuō)說(shuō)笑笑很開(kāi)心很快樂(lè)，突然感覺(jué)到大家融合在一起快樂(lè)的感覺(jué)，是多么的快樂(lè)多么的幸福。也感受到了要想成功必須專(zhuān)業(yè)，要想勝人一籌必須懂得比別人多，學(xué)得比別人精，做得比別人好，這樣才能在人群中脫影而出，才能讓更多的人來(lái)請(qǐng)教你，來(lái)得到你的指導(dǎo)和幫助，所以這次我最大的快樂(lè)在于幫助別人，也明白了怎么才能有資格有能力去幫助別人，那就是專(zhuān)業(yè)，要想勝人一籌必須專(zhuān)業(yè)，必須學(xué)的精。</p>

48、;<p>　　課程設(shè)計(jì)之后對(duì)人生的思考與感想。有了這次經(jīng)驗(yàn)，我會(huì)時(shí)刻把握與人的交往和如何去結(jié)交朋友，如何去處理人與人之間關(guān)系，如何應(yīng)對(duì)各種場(chǎng)面和關(guān)鍵時(shí)刻，所以要學(xué)會(huì)說(shuō)話(huà)，學(xué)會(huì)見(jiàn)機(jī)行事，學(xué)會(huì)掌握人際關(guān)系，在以后的處理事情中一定要搞得懂搞的精，才能站住腳跟，才能展示能力，而且在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候幫助別人，在別人關(guān)鍵的時(shí)候幫別人一把，以后說(shuō)不定在某些時(shí)候就用到了，所以見(jiàn)機(jī)行事，幫助別人，會(huì)終身受益，學(xué)會(huì)合作，學(xué)會(huì)幫助別人！永遠(yuǎn)相信自己是