管壳式换热器课程设计

《管壳式换热器课程设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、河南理工大学-21-河南理工大学一、热交换器课程设计任务书一、设计题目：设计用冷却水将煤油由180℃冷却冷却到40℃的管壳式换热器，其处理能力为10t/h，且允许压强降不大于100kPa。二、操作条件：（1）煤油：入口温度140℃，出口温度40℃（2）冷却水介质：入口温度26℃，出口温度40℃三、设备型式：管壳式换热器四、处理能力：10t/h-21-河南理工大学五、设计要求：1、选定管壳式换热器的种类和工艺流程。2、管壳式换热器的工艺计算和主要的工艺尺寸的设计。3、设计结果概要或设计结果一览表。4、设备简图。（要求按比例画出主要结构及尺寸）5

2、、对本设计的评述及有关问题的讨论。二、设计概述1.1热量传递的概念与意义1.热量传递的概念热量传递是指由于温度差引起的能量转移，简称传热。由热力学第二定律可知，在自然界中凡是有温差存在时，热就必然从高温处传递到低温处，因此传热是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递现象。-21-河南理工大学应予指出，热力学和传热学既有区别又有联系。热力学不研究引起传热的机理和传热的快慢，它仅研究物质的平衡状态，确定系统由一个平衡状态变成另一个平衡状态所需的总能量；而传热学研究能量的传递速率，因此可以认为传热学士热力学的扩展。2.传热的基本方式根据载热介质的不

3、同，热传递有三种基本方式：（1）热传导（又称导热）物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为热传导。热传导的条件是系统两部分之间存在温度差。（2）热对流（简称对流）流体各部分之间发生相对位移所引起的热传递过程称为热对流。热对流仅发生在流体中，产生原因有二：一是因流体中各处温度不同而引起密度的差别，使流体质点产生相对位移的自然对流；二是因泵或搅拌等外力所致的质点强制运动的强制对流。此外，流体流过固体表面时发生的对流和热传导联合作用的传热过程，即是热由流体传到固体表面（或反之）的过程，通常称为对流

4、传热。-21-河南理工大学（3）热辐射因热的原因而产生的电磁波在空间的传递称为热辐射。热辐射的特点是：不仅有能量的传递，而且还有能量的转移。1.2换热器的概念及意义在工业生产中为了实现物料之间能量传递过程需要一种传热设备。这种设备统称为换热器。在工业生产中，为了工艺流程的需要，往往进行着各种不同的换热过程：如加热、冷却、蒸发和冷凝。换热器就是用来进行这些热传递过程的设备，通过这种设备，以便使热量从温度较高的流体传递到温度较低的流体，以满足工艺上的需要。它是化工炼油，动力，原子能和其他许多工业部门广泛应用的一种通用工艺设备，对于迅速发展的工业生

5、产来说，换热器尤为重要。换热器在工业生产中，有时作为一个单独的某工程领域的设备，有时作为某一工艺设备的组成部分，因此换热器在工业生产中应用是十分广泛的。无论是国内还是国外，它在生产中都占有主导地位。2、管壳式换热器的简介管壳式换热器是目前应用最为广泛的一种换热器。它包括:固定管板式换热器、U 型管壳式换热器、带膨胀节式换热器、浮头式换热器、分段式换热器、套管式换热器等。-21-河南理工大学管壳式换热器由管箱、壳体、管束等主要元件构成。管束是管壳式换热器的核心，其中换热管作为导热元件，决定换热器的热力性能。另一个对换热器热力性能有较大影响的基本

6、元件是折流板（或折流杆）。管箱和壳体主要决定管壳式换热器的承压能力及操作运行的安全可靠性。1）工作原理：管壳式换热器和螺旋板式换热器、板式换热器一样属于间壁式换热器，其换热管内构成的流体通道称为管程，换热管外构成的流体通道称为壳程。管程和壳程分别通过两不同温度的流体时，温度较高的流体通过换热管壁将热量传递给温度较低的流体，温度较高的流体被冷却，温度较低的流体被加热，进而实现两流体换热工艺目的。-21-河南理工大学2）主要技术特性：一般管壳式换热器与其它类型的换热器比较有以下主要技术特性：1、耐高温高压，坚固可靠耐用；2、制造应用历史悠久，制造

7、工艺及操作维检技术成熟；3、选材广泛，适用范围大。-21-河南理工大学三、设计过程以及数据表格　符号单位计算公式或数据来源数值原始数据　　两种流体中只有一种流体有横向混合的<1-2>型固定管板式换热器　煤油进口温度t1′℃由题意140煤油出口温度t1″℃由题意40冷却水进口温度t2′℃由题意26冷却水出口温度t2″℃由题意40煤油流量M1kg/s由题意2.7778流体的物性参数　　　　煤油定性温度tm1℃(t1′+t1″)/290煤油比热cp1kJ/(kg*℃)查物性表2.33煤油密度ρ1kg/m3查物性表744煤油粘度μ1kg/(m*s)查

8、物性表0.0006045煤油导热系数λ1W/(m*℃)查物性表0.1028煤油普朗特数Pr1-13.7水的定性温度tm2℃（t2′+t2″)/233水的比热cp2k