hq锯齿形板式换热器热水冷却器

南京工业大学《材料工程原理B》课程设计设计题目：

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设计成绩：日期：

设计任务书

（一）设计题目

热水冷却器的设计

（二）设计任务及操作条件

（1）处理能力410

5.5 t/a热水

（2）设备型式锯齿形板式换热器

（3）操作条件

a热水：入口温度C 80,出口温度C 60

b冷却介质：循环水，入口温度C 32,出口温度C 40 c冷却压降：不大于Pa

5

10

d每年按330天计，每天24小时连续运行

(4) 建厂地区：天津地区

（三）设计要求

选择适宜的锯齿形板式换热器进行核算

目录

第一章：设计方案简介

1.1概述 (3)

1.1.1 换热器 (3)

1.1.2 三种换热器的比较 (3)

1.1.3 板式换热器 (5)

1.2方案设计和拟定 (9)

1.3确定设计方案 (12)

第二章：工艺流程简图

2.1锯齿形板式换热器的组装形式 (12)

2.2工艺流程 (14)

第三章：工艺计算和整体设备计算

3.1符号说明 (14)

3.2 计算定性温度 (15)

3.3计算热负荷 (16)

3.4计算平均温差 (16)

3.5初估板式换热面积S和板型 (16)

3.6核算总传热系数K (18)

3.6.1计算热水测的对流给热系数 (18)

3.6.2计算冷水测的对流给热系数 (18)

3.6.3金属板热阻 (19)

3.6.4污垢热阻 (19)

3.6.5总传热系数 (20)

3.6.6估算总传热系数S (20)

3.7计算压力降Δp (21)

第四章：设计结果概要和设计一览表 (23)

第五章：附图

5.1: 工艺流程图 (25)

5.2：主体设备工艺图 (26)

第六章：设计小结 (27)

参考文献 (28)

锯齿形板式换热器说明书

第一章：设计方案简介

1.1概述

1.1.1换热器

换热器（英语翻译：heat exchanger），是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用更加广泛。换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。

1.1.2三种常用换热器的比较

传热性能：板式换热器有较高的传热系数,一般可达12 560～20 934 K J / m21h·℃一般情况下,板式换热器总传热系数比管壳式换热器大 3～5 倍以上;在相同换热面积时板式换热器流通面积比管壳式换热器大 5 倍,压降小;最小传热温差: 列管式换热器为 3～5 ℃, 板式换热器为 1～3 ℃板壳式换热器中的流体流动形式与板式换热器相似,在波纹状通道中流动的流体受到强烈扰动,临界雷诺数只有20～50,在很低的流速下就能达到湍流状态,并且可实现纯逆流换热,所以具有很高的传热效率及热回收率。

占地面积及重量：板式换热器结构紧凑 ,单位体积内的换热面积为管壳式换热器的 2～5 倍 ,而且不用象管壳式换热器那样要预留出管束的检修场地。紧凑度:管壳式换热器为 78 m2/ m3,板式换热器为220 m2/ m3。因此实现同样的换热任务时 ,板式换热器的占地面积约为管壳式换热器的1/5～1/10。板式换热器的板片厚度为 016～018 m m ,管壳式换热器的换热管厚度为 210～215 m m ; 管壳式换热器的壳体比板式换热器的框架重得多。在完成同样换热任务

的情况下 ,板式换热器所需的换热面积比管壳式换热器的小,即板式换热器的重量轻 ,大约为管壳式换热器的1/5 左右。对于由多个板片组成的板壳式换热器,可在壳体内设置隔板或筋板,使换热器形成蜂窝状结构 ,因而壳体钢板无需很厚,板壳式换热器平均重量和体积只有管壳式换热器的25 %～40 %。

许用压力和温度管壳式换热器可以用于较高的压力和温度。由于管板与壳体是刚性连接 ,因此在较高温度时考虑增加缓解壳体和管束变形不协调的膨胀节。板式换热器是靠垫片密封的,因此板式换热器的许用压力和温度取决于弹性垫片。传统可拆板式换热器最高许用压力为 215 MP a ,温度为250℃以下。板壳式换热器由于板片是通过焊接连接的 ,取代了板式换热器中的弹性垫片 ,大大提高了换热器所承受的压力和温度 ,而且密封性能良好。

污垢系数板式换热器由于板间流体的剧烈湍动，杂质不易沉积和不锈钢制造的板面光滑，易清洗 ,所以板式换热器的污垢系数比管壳式换热器的污垢系数小得多。板壳式换热器由于换热过程处于强烈的湍流状态 ,高剪切力抑制了板画上污垢的形成 ,流体在波纹形通道内的停留时间均匀 ,所以其结垢倾向远低于管壳式换热器。

制造成本板式换热器主要用金属板材 ,因而原材料的价格比同样金属的管材要低廉，制造过程主要是冲压成型 ,机加工较少。板壳式换热器虽然采用耐腐蚀优质不锈钢材料制造，但其制造成本却与碳钢管壳式换热器相当。其原因在于:①板材的轧制过程比无缝管的挤制过程简单 ,能量消耗低,材料成本也低。②由于板片较薄,按面积算16m m厚不锈钢板与4 m m厚碳钢卷板的材料价格几乎相当,而低于 3 m m 厚的钢管。③板壳式换热器的传热效率高于管壳式换热器,完成相同任务换热器的传热面积可减少。④板壳式换热器的模具简单,费用低,只需2-3副模具就可用于常用的规格,初期设备投资少,生产效率高

热损失板式换热器由于仅仅是板片周围暴露在大气中,热损失仅占总传热量的1%左右,不需要采用保温层。板壳