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1、江西科技师范大学 食品质量与安全专业化工原理课程设计题目名称 列管式换热器的设计 专业班级 食品质量与安全一班 学 号 015410 25241 学生姓名 徐子涵 陈素静 指导教师常军博士 2017 年0 月1日 / 设计条件冷流体为水，入口温度=12，出口温度=68,流量=43m/h；热流体为饱和水蒸气，入口温度=10，出口温度100.水蒸气在5下的有关物性数据:密度g/,黏度Pas，比热容J（kg）,导热率W/（mK）。水在4下的有关物性数据:密度kgm,黏度as，比热容J/（kK）,导热率W/(m)。换热器型式的选择由于所选择的冷热流体温差较大,初步确定选用浮头式换热器。定性温度壳程水蒸
2、气定性温度为管程水的定性温度为估算传热面积计算热负荷（忽略热损失）k水蒸气用量(忽略热损失)无相变kgk/平均传热温差纯逆流初算传热面积 初定总传热系数W/(m2）， m管径和管内流速 管程安排水蒸气比较清洁宜走壳程，普通水较易结垢,若流速太低,将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下降，宜走管程。因此初步确定饱和水蒸气走壳程，水走管程。现初定管内流速m/s，传热管数。管内径mmm查无缝钢管规格表确定选用mm的传热管（碳钢），其内径为mmm水在输送管内的实际操作流速为m/s管程数和传热管数单程传热管数单程管 传热管长度m多管程 取传热管长m 换热器管程数传热管总根数为平均温差校正系数 按单壳程
3、，双管程，查温差校正系数图1得平均传热温差由于平均传热温差校正系数大于08，故取单壳程合适1.传热管排列和分程方法 采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列,隔板两侧采用正方形排列。取管心距mmm 隔板中心到离其最近一排管中心距离m各程相邻管的管心距为44mm。采用多管程结构,取管板利用率 壳体直径mm圆整可取m。根采用弓形折流板 切去的圆缺高度mm 取m.取折流板间距(），则mm 取B为150mm。折流板数目壳程流体进出口接管 取接管内水蒸气流速为/s 接管内径m圆整后取管内径80mm.管程流体进出口接管：取接管内液体流速m/s接管内径m圆整后取管内径9mm。传热面积校核管程传热膜系数管程流
4、体流通截面积m2管程流体流速m/s雷诺数普朗特数W/(2)壳程传热膜系数管子按正三角形排列,传热当量直径为：m壳程流通截面积m壳程流体流速m/s雷诺数普朗特数黏度校正 加热 W/(m）已知管壁厚度m，总传热系数K 管外侧污垢热阻（m2）W，管内侧污垢热阻（m)/W。碳钢在该条件下的热导率为5W/（m2).W/(m）传热面积校核m 实际传热面积m 与原估计值基本相符换热器的面积裕度传热面积裕度0，所选换热器的规格可用总结我们所设计的浮头式换热器是单壳程，相对于单管程来说，当流量一定时，对流传热系数较大,对传热过程更有利。但是,这样势必会导致一定流体阻力损失，即输送流体的动力费用增加。工艺结构尺寸
5、衡算时，我们所选的管内流速适中，若其流速很大，虽能增大对流传热系数,减小污垢在壁面上的沉积,即降低污垢热阻,使总传热系数增加，从而减小换热器的传热面积。但流速增加，流动阻力增大，动力消耗增加，我们需要综合考虑经济费用。我们采用逆流和折流方式进行传热,平均温差较大，有利于换热器的优化。最终选取的换热器零部件型号尺寸都需要综合考虑实用价值和经济效益等一系列因素。附录及图纸表1计算结果汇总表项目结果单位管程流速（）。8m/s管程表面传热系数a（）577.1/（2)管程阻力（）706。25a壳程流速（）。2ms壳程传热膜系数（）8265W/（m2）壳程阻力(）9409Pa热流量（）02。2W传热温差(
6、）9。08总传热系数（）1580W/(m)裕度c（）1.128%a流体在圆形直管内作强制对流时的传热系数，本实验设计是对低黏度流体加热。b本实验采取逆流传热,传热温差较大。c计算得传热面积与实际传热面积之比,需在.12。5之间，这样才能保证留有10%2%的安全系数，换热器的设计才合理.表2 设备结构尺寸汇总表项目结果单位换热器型式浮头式壳程数 1管程数3管径252。5mm管子排列组合排列壳体内径400m管长00m管心距4mm管数目9根折流板数19个折流板间距150mm管程接管内径0m壳程接管内径8传热面积31.7表 设备选型汇总表代号型号材料尺寸厂家B151B碳钢2-BDN400海东不锈钢有限
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