U型管换热器

课程设计

设计题目 U型管换热器设计

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目录

第一章确定设计方案 (3)

第二章确定物性数据 (3)

第三章总传热系数 (4)

3.1 热流量 (4)

3.2 平均传热温差 (4)

3.3 冷却水用量 (4)

3.4 总传热系数 (4)

3.4.1管程传热系数 (4)

3.4.2壳程传热系数 (4)

第四章传热面积 (5)

第五章工艺结构尺寸 (5)

5.1 管径和管内流速 (5)

5.2管程数和传热管数 (5)

5. 3 平均传热温差校正及壳程数 (6)

5.4 传热管排列和分程方法 (6)

5.5 壳体内径 (6)

5.6 折流板 (7)

5.7 接管 (7)

第六章换热核算 (7)

6.1 热量核算 (7)

6.1.1壳程对流传热系数 (7)

6.1.2管程对流传热系数 (7)

6.1.3总传热系数 (8)

6.1.4传热面积 (8)

6.2 换热器内流体阻力 (9)

6.2.1 管程流动阻力 (9)

6.2.2 壳程流动阻力 (10)

第七章筒体 (11)

第八章封头 (11)

第九章换热管校核 (12)

第十章管板 (12)

10.1 管板的厚度 (12)

10.2 管板法兰尺寸 (14)

第十一章进出口接管 (16)

11.1 接管尺寸 (16)

11.2 螺栓和螺柱 (17)

11.3 接管外伸长度 (18)

11.4 接管的最小位置 (19)

第十二章防冲板设计 (20)

第十三章折流板设计 (20)

第十四章拉杆设计 (22)

第十五章参考资料 (23)

第一章 确定设计方案

题目已限定选用U 型管换热器

壳程——柴油，可利用壳体对外的散热作用，增强冷却效果，清洗方便

管程——冷却水，压力高的流体宜走管程，以免壳体受压，可节省壳体金属消耗量。且走管程流速高不易结垢，即使结垢也便于清洗 自定冷却水入口温度20℃，出口温度40℃，采用逆流 选用25 2.5φ⨯的碳钢管，试取管内流速U 1m /s =

第二章 确定物性数据

定性温度：可取流体进口温度的平均值 壳程柴油的定性温度为：

15040T 952+==℃

管程水的定性温度为：

℃302

40

20t =+=

根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。 油在95℃下的物性 : 密度 3m /kg 05.860=ρ

定压比热容

2.104/()

po c kJ kg =⋅℃

导热系数 0.12215/()o W m λ=⋅℃ 粘度 61075.50510o Pa s μ-=⨯⋅

水在35℃下的物性 : 密度 3=996 /i kg m ρ

定压比热容 4.183/()pi c kJ kg =⋅℃

导热系数 0.6171/()i W m λ=⋅℃

热流量

平均传热温差

冷却用水量

管程传热系数：

粘度0.000805

i

Pa s

μ=⋅

第三章计算总传热系数

3.1.热流量

20000

2.104(15040)1285.8

3600

o po o

Q m c t kW

==⨯⨯-=

3.2.平均传热温差

'12

1

2

(15040)(4020)

52.8

15040

ln

ln

4020

m

t t

t

t

t

∆-∆---

∆===

∆-

-

∆

℃

3.3冷却水用量

1285.8

15.37(/)

4.183(4020)

i

pi i

Q

kg s

c t

ω===

∆⨯-

3.4总传热系数K

3.4.1管程传热系数

0.021998

Re25012

0.000805

i i i

i

d uρ

μ

⨯⨯

===

0.80.4

3

0.80.42

0.023()()

0.5985 4.183100.000805

0.023(25012)()4516/()

0.020.5985

pi i

i

i

i i

c

Re

d

W m

μ

λ

α

λ

=

⨯⨯

==⋅℃

3.4.2壳程传热系数

因其与壳径、管束等结构有关，故先假定一个对流传热系数以计算K，

然后在做校核

假设壳程的传热系数2

550/()

o

W m

α=⋅℃

平均传热温差

℃

8.

52

t'=

∆

m

冷却水用量

)

/

(

37

.

15

i

s

kg

=

ω

管程传热系数

)

.

/(

45162

i

℃

m

W

=

α