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1、课课 程程 设设 计计 课程名称 热交换器课程设计 题目名称 106kW 水冷式冷凝器 学生学院 材料与能源学院 专业班级热能与动力工程（制冷与空调方向）09011 班 学 号 3109007330 学生姓名 陈桂福 指导教师 王长宏 2012 年 7 月 5 日 广东工业大学课程设计任务书广东工业大学课程设计任务书 题目名称 106KW 水冷式冷凝器 学生学院 材料与能源学院 专业班级 热能与动力工程 制冷 0901 班 姓 名 陈桂福 学 号3109007330 一、课程设计的内容 设计一台冷库用冷凝器。冷凝器热负荷=106KW，冷凝温度40，制 k Q k t 冷剂为 R22。冷却水进出
2、口温度分别为：进口温度32，出口温度 2 t 36。 2 t 二、课程设计的要求与数据 1）学生在教师指导下独立完成设计。 2）换热器设计要结构合理，设计计算正确。 3）图纸要求：图面整洁、布局合理，线条粗细分明，符号国家标准，尺寸标 注规范，用计算机绘图。 4）说明书要求： 文字要求：文字通顺，语言流畅，书写工整，层次分明，用计算机打印。 格式要求： （1）课程设计封面；（2）任务书；（3）摘要；（4）目录；（5）正文， 包括设计的主要参数、热力计算、传热计算、换热器结构尺寸计算布置及 阻力计算等设计过程；对所设计的换热器总体结构的讨论分析；心得体会 等；（6）参考文献 三、课程设计应完成的
3、工作 1）按照设计计算结果，编写详细设计说明书 1 份； 2）绘制换热器的装配图 1 张，拆画零件图 12 张。 四、课程设计进程安排 序号设计各阶段内容地点起止日期 1 学生分组；布置任务；根据设计任务收集有关 的原始资料，并选定热交换器的型式等。指定教室 6.25-6.25 2 进行换热器设计计算（包括传热计算、结构计 算、流动阻力计算和强度计算等）宿舍 6.26-6.29 3 编写设计说明书（严格按照广东工业大学课程 设计说明书撰写规范编写）宿舍 6.30-7.1 4 绘制换热器装配图 1 张；拆画零件图 12 张宿舍 7.2-7.4 5 设计答辩及成绩评定指定教室 7.5-7.6 五、
4、应收集的资料及主要参考文献 1 吴业正. 制冷原理及设备（第 2 版）M. 西安：西安交通大学出版社, 1998. 2 吴业正.小型制冷装置设计指导M.北京：机械工业出版社,1999. 3 史美中,王中铮.热交换器原理与设计M.南京：东南大学出版社，2003. 4 余建祖.换热器原理与设计M.北京：北京航空航天大学出版社，2006. 5 杨世铭，陶文铨.传热学（第四版）M. 北京：高等教育出版社，2006. 6 中华人民共和国国家标准管壳式换热器（GB1511999）. 7 其它设计资料：包括各种换热器设计标准、制冷工程设计手册、制冷设备 手册、制冷机工艺等相关资料. 发出任务书日期：2012
5、 年 6 月 25 日 指导教师签名： 计划完成日期： 2012 年 7 月 6 日 基层教学单位责任人签章： 主管院长签章： 设设 计计 总总 说说 明明 本课程设计是设计一个热负荷为 106kW 的水冷式管壳冷凝器。本课程设计 是在给定冷凝器换热量Qk=106KW，制冷剂为 R22，冷凝温度40，冷却水 k t 进口温度32，冷却水出口温度36，假定蒸发温度、制冷 2 t 2 t 0 15tC 剂过热度为的条件下进行设计的。5 r tC 整个设计过程主要包括传热设计计算、水的流动阻力计算、结构设计计算、 配件选择及主要配件的强度校核，同时结合整体设备运行原理，对该水冷式管 壳冷凝器各性能参
6、数进行校正。本次设计先从传热设计计算着手，先根据热力 循环对系统进行热力计算，同时采用假定热流密度及试凑法进行计算以确定较 好的工作点，其中传热设计计算与结构设计计算相互交叉进行，接着计算水的 流动阻力以及零部件的选取，最后进行强度计算与强度校核。设计内容包括了 换热管的布置排列，换热管和流程数、管长、壳体、端盖、法兰、螺栓和垫片 等的选取。 经过设计计算，可以知道壳管式冷凝器的换热面积为F0=18.23m2、流程数 N=2，总管数NZ=68 根，有效单管长l=1.87m，制冷剂蒸汽进口管径422.5， 制冷剂液体出口管径423.0，冷却水进出口管径为1084.0，水泵最小功率为 Pe=134
7、4.0KW。 通过本次的设计，得到了一个较合理的水冷式管壳冷凝器。 关键词关键词：冷凝器 管壳式 热交换器 课程设计 目目 录录 一、冷凝器热力、结构计算一、冷凝器热力、结构计算.1 1 1.1 冷凝器的传热循环的确定 .1 1.2 冷却水流量和平均传热温差的确定 .2 vs q m T 1.3 换热管的选型 .3 1.4 估算换热管总长 .3 1.5 确定每流程管数 Z、有效单管长 及流程数 N .3 l 1.6 传热管的布置排列及主体结构 .4 1.7 传热计算及所需传热面积确定 .5 二、冷却水侧阻力计算二、冷却水侧阻力计算.8 8 三、冷凝器的配件及其强度校核三、冷凝器的配件及其强度校
8、核.9 9 3.1 连接管管径计算 .9 3.2 防冲板 .10 3.3 壳体 .10 3.4 管板 .11 3.5 端盖 .11 3.6 支座 .12 3.7 支撑板 .13 3.8 拉杆 .13 3.9 法兰类选择 .13 3.10 垫片 .16 3.11 螺栓 .17 3.12 分程隔板 .19 四、心得体会四、心得体会.1919 五、主要参考文献五、主要参考文献.2020 一、冷凝器热力、结构计算一、冷凝器热力、结构计算 1.11.1 冷凝器的传热循环的确定冷凝器的传热循环的确定 根 据冷库 的实际 工作工 况：取蒸 发温度 0 15tC ，过 热度 ，即吸入温度，冷凝器出口温度。5
9、r tC 1 10tC 4 40 k ttC 查 冷库制冷设计手册第 441 页图 6-7， R22 在压缩过程指示功率 i=0.78 查 R22 压焓图得 h1=405kJ/kg, h2=443kJ/kg, h3=418kJ/kg, h4=250kJ/kg, 4=0.88610-3m3/kg, 2s=0.02m3/kg wt=h2-h1=(443-405)kJ/kg=38kJ/kg 38 48.7/ 0.78 t j i w wkJ kg 21 (40548.7)453.7 si hhwkJ kgkJ kg 0 2 24 R80 106 0.520 453.7250 s k mo s tC
10、Q qkg s hh 再查22压焓图得 1.21.2 冷却水流量冷却水流量和平均传热温差和平均传热温差的确定的确定 vs q m T 1.2.11.2.1 冷却水流量冷却水流量确定确定 vs q 冷却水进出口温度, , 平均温度，由水的物Ct 32 22 36tC Ctm 34 性表可得: 3 994.3/kg m4174/() p cJkg K 62 0.7466 10/ms 2 62.48 10/()Wm K 则所需水量 3 22 /()0.006385/ vskp qQcttms 1.2.21.2.2 平均传热温差平均传热温差的确定的确定 m T 由能量平衡，有 23 32 () mos
11、 pvs qhh tt c q 0.520 (453.7418) 3635.3 4.179 994.3 0.003915 oC 各段对数平均温差 （1）段： 32 1 2 3 6.20 ln o m k k tt tC tt tt （2）段： 223 2 22 3 ()() 17.57 ln o sk m s k tttt tC tt tt 整个过程的平均温差（积分平均温差） 25 3423 12 7.0 o s m s mm hh tC hhhh tt 1.31.3 换热管的选型换热管的选型 根据小型制冷装置设计指导第71页表3-4，选用2号滚轧低翅片管为传 热管,有关结构参数为: 11 i dmm16 t dmm0.35 t mm13 b
