(完整版)板式换热器毕业课程设计(4)

2018-12-17 15:13

2:进行易爆、易燃介质换热的板式换热器的设计压力,至少要比介质的工作压力高出一个公称级别以上。而垫片的耐温、耐腐蚀性能必须可靠。

3:进行强腐蚀介质(如:硫酸)换热的板式换热器,其板束周围宜设置一个防护罩。

4:对杂质较多的介质进行换热时,介质的进口管道上最好设置过滤器,单程排列。此外还应尽可能选用通道间隙较大的板片。

5:对工作压力和工作温度都较高的工况,可拆式板式换热器无法适应时,应采用焊接式板式换热器。

第5章 板式换热器热力计算实际应用

初始条件:

(1)高温淡水进口水温为:83℃; (2)高温淡水出口水温为:60℃;

(3)高温冷却淡水流量为:55m3·K) 普朗特数Prh=2.50

冷却水的平均温度为:(35+55)2=45℃ 物性参数为:密度= 990.15kg

比热容= 4.174kJ(kg·K) 运动粘度=0.607 ×s 热导率= 0. 642W(m·K) 普朗特数Prc=3.93

(1)计算热负荷

Q = (–) =976.9×55÷3600×4.188×(83-60)= 1438KJ

(2)计算对数平均温差及冷却水流量

取修正系数Ψ= 0.942,

=Ψ=0.942×=24.9℃

根据热负荷计算冷却水流量: ==62012kgs,计算换热器角孔通径:

d===0.07m

选用通用性较强的人字形波纹。初选型号为BR0.3的板式换热器,单片面积As

=0.27m2 ,通径为d=100mm,当量直径为de=0.008m,流道截面积为 f =1.26×10-3 m2,板片厚度取δ= 0.6mm。 准则方程为:

=0.2288Reh0.6461Prh0.3 ( 3700

重新计算管间流速:

=1.95ms =2.22ms

都在可接受的范围内。 (4)计算板间流速

根据经验以及BR0.3 型板式换热器的特性,预估换热系数K0=3000 W(m2 ·K)。对一般人字形波纹,可预估K值为3000~3500 W(m2 ·K) 换热面积估算为:

A0==18.1 m2

换热板片数量为:

68

预选流程组合为,校核板间流速:

Vh55??0.36m/s3600fn3600?1.26?10-3?34

Gc62012?c???0.41m/s3600?cfn3600?990.15?1.26?10-3?34?h?(5)计算雷诺数

?hde 0.36?0.008??7059?h0.408?10?6?

?d 0.41?0.008Rec?ce??5404?c0.607?10?6?Reh?均在准则方程适用范围内。 (6)计算努塞尔数

Nuh?0.2288Reh0.6461Prh0.3?0.2288?70590.6461?2.50.3?92 Nuc?0.2288Rec0.6461Prc0.4?0.2288?54040.6461?3.930.4?102

(7) 计算传热系数

?h??c?Nuh?h92?0.669??7694W/(m2?K)de0.008Nuc?c102?0.642??8186W/(m2?K)de0.008

(8) 计算总换热系数

取冷热两侧污垢热阻和为 R =0.52×10-4 m2·KW,

K?110.6?10?31??0.52?10?4?769416.88186?2943W/(m2?K)

(9)计算所需换热面积

Q1438?103A1???19.6m2

K?tm2943?24.9所需换热面积A1比预估换热面积A0略大,误差8%,可以达到预期换

热效果。

总片数为:19.6÷0.27=72片,取流程为,(m1=1、n1=36) ,实际换热面积为:

A=(2m1n1-1)As=(2136-1) 0.27=19.2m2? (10)计算欧拉数

Euh?54Reh?0.0302?54?7059?0.0302?41.3 Euc?199Rec?0.1817?199?5404?0.1817?41.7

(11)计算压降

22?Ph?Euh?h?hm?41.3?976.9?0.36?1?5229Pa 22?Pc?Euc?c?cm?41.7?990.15?0.41?1?6941Pa

均小于允许压降0.1MPa (12)板片与密封垫材料的选择

介质均为水,温度在100℃以内,选304不锈钢,密封垫选丁腈(NBR)材料。 参考文献:

[1] 史美中,王中铮,热交换器原理与设计.上海:东南大学出版社,2005 [2] 钱颂文,热交换器设计手册.广州:化学工业出版社,2002 [3] 杨世铭,陶文铨,传热学.北京:高等教育出版社,1998 [4] 王家楣,工程流体力学.武汉:湖北科学技术出版社,2003

[5] 吴业正,制冷原理及设备第2版.西安: 西安交通大学出版社,2005

参数 流量() 进出口温度℃ 定性温度℃ 密度(㎏m3) 高温淡水 55 8360 71.5 976.9 4.188 0.408×10-6 0.669 2.50 BR0.3 2低温淡水 62.6 5535 45 990.2 4.174 0.607×10-6 0.642 3.93 台数 1 136 4.4 人字形 3.7 8 不锈钢304 冷侧 0.41 物性定压比热容[kJ(㎏℃)] 运动黏度(m2s) 导热率[Wm·℃] 普朗特数 形式 板片面积m 0.27 1135 370 72 19.2 72 热侧 0.36 流程数流道数 板间距mm 波纹形式 波纹高度mm 当量直径mm 设备结构参数 板片长mm 板片宽mm 板片数目片 传热面积m2 总流道数 主要设计结果 流速(ms) 材质


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