換熱器設(shè)計任務(wù)書

1、南京航空航天大學(xué)熱能工程課程設(shè)計熱能工程課設(shè)管殼式換熱器設(shè)計目錄摘要 熱交換器 設(shè)計 結(jié)構(gòu)一、 課程設(shè)計課題任務(wù)書···················2二、 研究背景及理論基礎(chǔ)···················3三

2、、 設(shè)計過程及成果可視化···················3四、 設(shè)計心得··················14附錄：參考文獻(xiàn)········&

3、#183;·········15一、 課程設(shè)計課題任務(wù)書1、 題目：管殼式換熱器設(shè)計2、 目的：設(shè)計一臺管殼式熱交換器，完成設(shè)計任務(wù)，提交設(shè)計說明書，畫出設(shè)計總圖和管箱部件圖。3、 技術(shù)要求： 柴油：t1=65，t1"=40M1=10000kg/h，允許壓力損失小于0.1Mpa水：t2=20，M2=20000kg/h，允許壓力損失小于0.1Mpa二、 研究背景及理論基礎(chǔ) 在工程中，將某種流體的熱量以一定的傳熱方式傳遞給他種流體的設(shè)備，稱為熱交換器。熱交換器在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用極為普遍，例如動力工業(yè)

4、鍋爐設(shè)備的換熱器、省柴器，在航空航天工業(yè)中，為了及時取出發(fā)動機(jī)及輔助動力裝置在運(yùn)行時所產(chǎn)生的大量熱量，熱交換器也是不可缺少的重要部件。三、 設(shè)計過程及成果可視化設(shè)計要點：選用一臺1-4>型管殼式熱交換器，水易結(jié)垢，所以冷水走管程；柴油較清潔，走殼程。項目符號單位計算公式或數(shù)據(jù)來源數(shù)值備注原始數(shù)據(jù)1柴油進(jìn)口溫度t1已知652柴油出口溫度t1"已知403水進(jìn)口溫度t2已知204水出口溫度t2"t2+W1*(t1-t1")/W225.85水流量M2Kg/s已知5.566柴油流量M1Kg/s已知2.78流體的物性參數(shù)7柴油定性溫度tm1（t1+t1"）/2

5、52.5項目符號單位計算公式或數(shù)據(jù)來源數(shù)值備注8柴油比熱cp1KJ/(kg·)查物性表1.959柴油密度1kg/m3查物性表887.3510柴油粘度1kg/(m·s)查物性表68.25×10-611柴油導(dǎo)熱系數(shù)1W/(m·)查物性表0.125112柴油普蘭德數(shù)Pr1Pr1=1cp1/11.0613水的定性溫度tm2t22014水的比熱cp2KJ/(kg·)查物性表4.18715水的密度2kg/m3查物性表100016水的粘度2kg/(m·s)查物性表725××10-617水的導(dǎo)熱系數(shù)2W/(m·)查物性表

6、0.62118水的普蘭德數(shù)Pr2Pr2=2cp2/24.9傳熱量及平均溫差19熱損失系數(shù)L取用0.9820熱量QKwQ=M1cp1(t1-t1")L132.821逆流時的對數(shù)平均溫差t1m,ct1m,c=(tmax-tmin)/ln(tmax/tmin)28.5322參數(shù)P和RPP=(t2"-t2)/(t1-t2)0.129RR=(t1-t1")/(t2"-t2)4.323溫差修正系數(shù)1-4型換熱器值計算公式0.96924有效平均溫差tmtm=t1m,c27.6估算傳熱面積及傳熱面結(jié)構(gòu)25初選傳熱系數(shù)KoW/(m2·)查資料350以外徑為標(biāo)準(zhǔn)2

7、6估算傳熱面積Fom2Fo=Q/Kotm13.727管子材料選用碳鋼無縫鋼管25×2.528管程內(nèi)水的流速2m/s選用129管程所需流通截面Atm2At=M2/220.00556項目符號單位計算公式或數(shù)據(jù)來源數(shù)值備注30每程管數(shù)n根n=4At/di21831每根管長lml=Fo/nZtdo取標(biāo)準(zhǔn)2.532管子排列方式選用正三角形33管間距smm表2.33234分程隔板槽處 管間距l(xiāng)Emm表2.34435平行于流向的管距spmmsp=scos30°27.736垂直于流向的管距scmmsc=ssin30°1637拉桿直徑mm表2.31638作草圖39作圖結(jié)果所得數(shù)據(jù)層

8、數(shù)a由圖4管子數(shù)nt根由圖72拉桿數(shù)根表2.74傳熱面積Fo"m2Fo"=ntdol14.1管束中心至最外層管中心距離m由圖量得或計算0.15840DLm0.34141殼體內(nèi)經(jīng)DsmDs=2*0.008+DL0.357取標(biāo)準(zhǔn)值0.365,選擇螺旋焊縫鋼管DN35042長徑比l/Ds6.8在6和10之間管程計算43管程接管直徑D1mmD1=1.1389×3.544管程雷諾數(shù)Re1Re2=22di/2275861000045管程換熱系數(shù)1W/(m2·)1=1/d1×0.023Re10.8Pr10.44813殼程結(jié)構(gòu)及殼程計算46折流板形式選用弓形4

9、7折流板缺口高度hmh=0.25Ds0.09項目符號單位計算公式或數(shù)據(jù)來源數(shù)值備注48折流板的圓心角度12049折流板間距l(xiāng)smls=(0.10.2)Ds=0.350折流板數(shù)目Nb塊l/ls-1751折流板上管孔數(shù)個由圖6852折流板上管孔直徑dHmGB151-19990025853通過折流板上管子數(shù)根由圖6054折流板缺口處管數(shù)根由圖1255折流板直徑DbmGB151-19990.362556折流板缺口面積Awgm20.03457錯流區(qū)內(nèi)管數(shù)占總管數(shù)的百分?jǐn)?shù)Fc0.6558缺口處管子所占面積Awtm20.0058959流體在缺口處流通面積Abm2Ab=Awg-Awt0.0270兩者基本相等6

10、0流體在兩折流板間錯流流通截面積Acm20.02761殼程流通截面積Asm20.02762殼程接管直徑D1MmAs=0.25D12194×563錯流區(qū)管排數(shù)Nc排由圖6項目符號單位計算公式或數(shù)據(jù)來源數(shù)值備注64每一缺口內(nèi)的有效錯流管排數(shù)Ncw排Ncw=0.8h/sp2.665旁流通道數(shù)NE選取266旁流擋板數(shù)Nss對選取367錯流面積中旁流面積所占分?jǐn)?shù)Fbp0.7368一塊折流板上管子和管孔間泄露面積Atbm20.001769折流板外緣與殼體內(nèi)壁之間泄漏面積Asbm20.0009670殼程雷諾數(shù)Re1Re1=M1do/1Ac36368.410071理想管束傳熱因子js圖2.280.0

11、04372折流板缺口校正因子jc圖2.291.0373折流板泄漏校正因子jl(Asb+Atb)/Ac及Asb/(Asb+Atb)查圖2.300.7874旁通校正因子jbNss/Nc=3/6及Fbp查圖2.31175殼程傳熱因子jojo=jsjcjljb0.0034676殼程質(zhì)量流速Gskg/(m2·s)Gs=M1/As99.377殼側(cè)壁面溫度tw假定3078壁溫下柴油粘度w2kg/(m·s)查物性表280×10-679殼側(cè)換熱系數(shù)1W/(m2·)741.4需用傳熱面積80水污垢熱阻s,2(m2·)/W查資料0.0001781柴油污垢熱阻s,1(

12、m2·)/W查資料0.0006982管壁熱阻忽略項目符號單位計算公式或數(shù)據(jù)來源數(shù)值備注83傳熱系數(shù)KoW/(m2·)398.184傳熱面積Fom2Fo=Q/kotm12.185傳熱面積之比Fo"/Fo1.161.186檢驗殼側(cè)壁溫Tw130.09與假設(shè)差0.0987管內(nèi)摩擦因子fi查圖2.350.007088管側(cè)壁溫tw1假定3089壁溫下水的粘度w2kg/(m·s)查物性表797×10-690沿程阻力piPa6880.691回彎阻力PrPa800092進(jìn)出口連接管阻力PNPa75093總阻力PtPaPt=Pi+Pr+PN15630.6<

13、0.1Mpa94理想管束摩擦系數(shù)fk查圖2.360.3595理想管束錯流段阻力PbkPa61.196理想管束缺口處阻力PwkPa40.3897旁路校正系數(shù)Rb查圖2.381項目符號單位計算公式或數(shù)據(jù)來源數(shù)值備注98折流板泄漏校正系數(shù)Rl查圖2.370.5799折流板間距不等的校正系數(shù)Rs0.82100殼程總阻力PsPa514.41結(jié)構(gòu)設(shè)計：1. 管箱2. 殼體3. 連桿、定距管和折流板4. 管板與換熱管5. M20螺栓與螺母6.CAD裝配圖7總體裝配圖部件包括：序號名稱序號名稱1封頭管箱12管程接管法蘭2支座13旁路擋板3殼體14膨脹節(jié)4法蘭15殼程接管法蘭5殼程接管16管板6封頭17分程隔板7管程接管18墊圈