工程原理换热器的设计

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1、食品工程原理课程设计换热器的设计院系　食品科学与工程学院专业　　食品科学与工程　班级　　　　学号　　　学生姓名　　　　联系方式　　　　指导教师　　　　、　　　2012年12月任务书一、设计题目：换热器的的设计二、操作条件1.煤油：入口温度168℃出口温度50℃2.冷却介质：循环水入口28℃，出口温度40℃3.允许压力降：不大于30kPa4.年开工天数：330天；每天24h连续生产5.定性温度下煤油的物性数据：密度=825kg/m3，黏度=7.15×10-4Pa·s，比热=2.22kJ/（kg·℃），热导率=

2、0.14W/（m·℃）三、设计任务1.处理量：7.2×104t/年的煤油2.设备形式：列管式换热器3.选择适宜的列管换热器并进行核算4.绘制工艺流程图和设备结构图5.输送机械的设计：煤油输送泵的选取四、设计内容1.设计计算热管式换热器的热负荷，传热面积，换热管，壳体等。2.绘制列管式换热器的工艺图。3.编写课程设计说明书。摘要本次设计选用的是浮头式换热器。浮头式换热器是管壳式换热器系列中的一种，浮头式换热器由于管束的膨胀不受壳体的约束，因此不会因管束之间的差胀而产生温差热应力，另外浮头式换热器的优点还在于拆

3、卸方便，易清洗。本文对浮头式换热器进行了整体的设计，首先，通过假设换热系数计算确定换热面积初步选定换热器型号。然后按照设计的要求以及一系列国际标准进行结构设计，设计内容主要包括换热器结构和工艺计算，传热系数，压降的校核计算以及煤油泵的设计。关键词：换热器；浮头式；列管；煤油泵　目录换热器的设计41引言41.1确定设计方案51.1.1换热器选型设计的一般步骤51.1.2泵的设计62列管式换热器的设计内容62.1列管式换热器型式的选取62.1.1确定物性参数62.1.2估算传热面积并初选换热器型号72.1.3工

4、艺结构尺寸82.2核算传热系数102.3核算压降123煤油泵的设计144设计结果一览表15设计总结16参考文献16换热器的设计1引言换热器是国民经济和工业生产领域中应用十分广泛的热量交换设备。随着现代新工艺、新技术、新材料的不断开发和能源问题的日趋严重，世界各国已普遍把石油化工深度加工和能源综合利用摆到十分重要的位置。换热器因而面临着新的挑战。换热器的性能对产品质量、能量利用率以及系统运行的经济性和可靠性起着重要的作用，有时甚至是决定性的作用。管壳式换热器主要有固定管板式，U型管式和浮头式换热器。针对固定管

5、板式与U型管式的缺陷，浮头式作了结构上的改进，两端管板只有一端与外壳固定死，另一端可相对壳体滑移，称为浮头。浮头式换热器由于管束的膨胀不受壳体的约束，因此不会因管束之间的差胀而产生温差热应力。浮头式换热器的优点还在于方便拆卸，清洗方便，对于管子和壳体间温差大、壳程介质腐蚀性强、易结垢的情况很能适应。其缺点在于结构复杂、填塞式滑动面处在高压时易泄露，这使其应用受到限制，适用压力为：1.0Mpa～6.4Mpa，且造价较高。换热器（热交换器）是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，换热器按传热方式的不同可分为混合

6、式（混合式换热器是通过冷、热流体的直接接触、混合进行热量交换的换热器，又称接触式换热器）、蓄热式（蓄热式换热器是利用冷、热流体交替流经蓄热室中的蓄热体（填料）表面，从而进行热量交换的换热器）和间壁式（随间壁式换热器的冷、热流体被固体间壁隔开，并通过间壁进行热量交换的换热器，因此又称表面式换热器，这类换热器应用最广）三类。在我国换热器的制造技术远落后于外国，由于制造工艺和科学水平的限制，早期的换热器只能采用简单的结构，而且传热面积小、体积大和笨重，如蛇管式换热器等。随着制造工艺的发展，逐步形成一种管壳式换热器

7、，它不仅单位体积具有较大的传热面积，而且传热效果也较好，长期以来在工业生产中成为一种典型的换热器。在我国随着经济快速发展的同时，各种不同型式和种类的换热器发展很快，新结构、新材料的换热器不断涌现。为了适应发展的需要，我国对某些种类的换热器已经建立了标准，形成了系列。完善的换热器在设计或选型时应满足以下基本要求：（1）合理地实现所规定的工艺条件；（2）结构安全可靠；（3）便于制造、安装、操作和维修；13（4）经济上合理。所谓提高换热器性能，就是提高其传热性能。狭义的强化传热系数指提高流体和传热之间的传热系数。

8、其主要方法归结为下述两个原理：温度边界层减勃和调换传热面附近的流体。因此最近十几年来，强化传热技术受到了工业界的广泛重视，得到了十分迅速的发展，凝结是工业中普遍遇到的另一种相变换热过程，凝结换热系数很高，但经过强化措施还可以进一步提升换热效率。1.管外凝结换热的强化（1）冷却表面的特殊处理（2）冷却表面的粗糙化（3）采用扩展表面2.管内凝结换热的强化（1）扩展表面法（2）采用流体旋转法（3）改变传热面形状按照设计