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1、南京工程学院课程设计说明书（论文）题目多管程列管式换热器的设计课程名称化工原理院係、部、中心专业环境工程班级学生姓名学号设计地点指导教师目录一符号说明11物理量（英文字母）11.2物理量（希腊字母） 1二设计目的 1三参数与条件设置 23.1 已知参数 23.2设计条件 2四设计计算4.1确定设计方案流动空间及流速的确定235五工艺结构尺寸 5511管径和管内流速 55.1.2壳程数和传热壳数 55.1.3平均传热温差校正及壳程数65.1.4传热管排列和分程方法 65.1.5壳体内径 65.1.6折流板 65.1.7接管 7六换热器核算 7611热量核算 710七设计总结13八换热器结构图 1
2、4九参考文献14一、符号说明：1.1 物理量(英文字母)B折流板间间距， mn指数Cp定压比热容，kJ/(kg C)N管数d管径，mS传热面积，m2D换热器内径，mt管心距，mf摩擦因数u流速，m/sF系数G重力加速度，m/s2P压力，pa；1.2物理量(希腊字母)a对流传热系数，W/血C)P密度，Kg/m3入导热系数，W/(m2 C)A有限差值粘度Pa s下标0管外m平均二、设计目的通过课题设计进一步巩固课程所学内容，培养学生运用理论知识进行 化工单元过程设计的能力，使学生能够系统的运用知识。通过本次设 计，学生应该了解设计的内容，方法及步骤，使学生具有调研技术资 料，自行确定设计方案，独自
3、设计计算，准确绘制图样，编写设计说 明。三、参数与条件设置（1）热流体（油）：T1=130C, T2=50C, Wh=6000kg/h；（2）冷流体（水）：t1=30C, t2=40C，压力 0.4MPa；管程数： 4；压力降 p10100kPa （液体）；110kPa （气体）；雷诺数Re1.00.81.80.51.5530壳程流速,m/s05150.51.502150.504100.30.82155.1.2壳程数和传热壳数58采用多管程结构，取传热管L=6m，换热器管程数为4,则n =仝=58= 124（根）兀 d L 3.14 x 0.025 x 6o每程管数为124/4=62根5.1.
4、3平均传热温差校正及壳程数平均传热温差校正系数r=130z50=840 - 30P=i0z30=o.i130 - 30At根据 R=8 P=1 得出 Q 二0.975平均传热温差AtAt = 0.975 x 47 二 45.825（C）mAt5.1.4传热管排列和分程方法采用正方形排列，取管心距t=1.25d，则ot=+1.25 x 25=31.25 32 （mm）横过管束中心线的管数n =1.1 N =1.1.-124 二 12.2 u 13 （根） c转热管排列方式正方形直列5.1.5 壳体内径才用多壳程结构，取管板利用率耳=0.6，则壳体内径为D = 1.05、N/ = 1.05 x 3
5、2 J240 6 二 483 (mm) 圆整可取D=600 mm5.1.6 折流板 采用弓形折流板，去弓形折流板圆缺高度为壳体内径的20%，则切去的圆缺高度为h二0.2x 600二120 (mm)取折流板间距B=0.6D，则B=0.6 x600 二 360(mm)折流板数N =传热管长=6000-1 = 15.7沁16(块) B折流板间距360折流板圆缺水平装配。5.1.7接管壳程流体进口接管：取接管内流速为u=1 m/s，则接管内径为4 x 6000(、3.14 x1(360x825丿=0.051 (m)取标准管径为 60mm管程流体进出口接管：取接管内循环流速u=1.5m/s,则接管内径为
6、4 x 26118(、3.14 x1.5(360 x 994丿=0.078(m)取标准管径 80mm六换热器核算6.11热量核算图 壳程摩擦系数 f 与 Re 的关系 00(1) 壳程对流传热系数对圆缺形折流板，可采用克恩公式当量直径，由正方形排列得4 12 - d 2d _e do4(0.0322 - 0.785 x 0.0252)z、3.14 x 0.025壳程流通截面积S _ BD 1 -o0.36 x 0.6 x 1 -/0.025 0.032 丿二 0.04725 (m)壳程流体流速及其雷诺数分别为Reo6000z、(360 x 如=0.043(m/s)0.04725=0.027 x
7、 0.043 x 825 _ 13400.000715普兰特准数Pr= 2.22 x 103 x 0.715 x 10-3 _门厶0.14粘度校正0.14沁 0.95肆丿a = 0.36X014x 13400.55 x11.3413 x0.95 = 209 w/(m2 C) i0.027(2) 管程对流传热系数管程流通截面积124 -14S = x 4(m2)i管程流体流速Re= 0.02 x 0.422 x 994 =115720.725 x10-3普兰特准数pr= 2.22 x 103 x 3 x 10-30.128_ 52.03a =0.03 xx 80960.8 x 52.030.3
8、_ 2044 (w/(m2 C) 0.02(3)传热系数K=0.027 (m)0.0252044 x 0.02+ O.。0344 4 需 +0.0025 x 0.02545 x 0.0225+ 0.000172 +1209=152w/(m2 C)4)传热面积 SKAt296 x 103152 x 45.825(m2)该换热器的实际传热面积SpS =kdL(N-n )= 3.14x0.25x(6-0.06)x(12414)=51 (m2)poc该换热器的面积裕度为S S51 - 43H = _px 100% = 一 x 100% = 18.6%S43传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。(
9、1) 管程流动阻力N=1 N =4 F=1.4spt由Re=11572传热管相对粗糙度001 = 0.005,九=0.03 W/mC流速20iui=0.419 m/s p = 994kg/m3 所以X Ap = (785.3+261.8) x1.4x4 =3864pa10Kpai管程流动阻力在允许的范围内。(2) 壳程阻力N=1F=1.15st流体流经管束的阻力F=0.3 f = 5x11572 0.228 = 0.592 on = 14 cNB=16u = 0.032oApf = 0.3 x 0.592 x 14x 17 x 825兰0.0322 二 17.86 (pa) 12流体流过折流板缺口的阻力B=0.36mD=0.6mAp = 16 x2f 3.5 - 2 x 036 x 825 x 0.0322 = 15.54(pa)( 0.6 丿 2总阻力壳程流动阻力也比较适宜。(3) 换热器主要结构尺寸和计算结果换热器主要结构尺寸和计算结果见表换热器模式：浮头式换热器管口表换热面积(m2)：51符号尺寸用途连接型式工艺参数aDN60油入
