熱水冷卻器課程設(shè)計(jì)

1、南京工業(yè)大學(xué)材料工程原理B課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：熱水冷卻器的設(shè)計(jì)專 業(yè)：班 級(jí)： 高材學(xué) 號(hào)：姓 名：日 期：指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)成績(jī)：日 期：設(shè)計(jì)任務(wù)書(一) 設(shè)計(jì)題目熱水冷卻器的設(shè)計(jì)(二) 設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件1. 處理能力 5.0 104 t/a 熱水2. 設(shè)備型式 鋸齒形板式換熱器3. 操作條件(1) 熱水：入口溫度80C，出口溫度60C(2) 冷卻介質(zhì)：循環(huán)水，入口溫度 32C，出口溫度40 C(3) 允許壓強(qiáng)降：不大于5X 105Pa( 4)每年按 330 天計(jì)，每天 24 小時(shí)連續(xù)運(yùn)行4. 建廠地址 天津地區(qū)(三) 設(shè)計(jì)要求 選擇適宜的鋸齒形式板式換熱器并進(jìn)行核算。- 3 -目錄1 概述1.

2、1 板式換熱器的基本結(jié)構(gòu) 41.2 板式換熱器的優(yōu)缺點(diǎn) 61.3 板式換熱器與管式換熱器的比較 71.4 板式換熱器的實(shí)際應(yīng)用 82 設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介2.1 板式換熱器的選型 92.2 板式換熱器的優(yōu)化設(shè)計(jì)方向 102.3 工藝流程簡(jiǎn)圖 133 熱水冷卻器的設(shè)計(jì)工藝計(jì)算3.1 符號(hào)說(shuō)明 143.2 定性溫度下的物性數(shù)據(jù) 143.3 計(jì)算熱負(fù)荷 . 153.4 計(jì)算平均溫度差 153.5 初估換熱面積及初選板型 153.6 核算總傳熱系數(shù) K163.7 估算傳熱面積 183.8 計(jì)算壓力降 184 輔助設(shè)備的選擇與計(jì)算4.1 泵的選擇 195 設(shè)計(jì)結(jié)果概要 21附錄工藝流程圖 23主體設(shè)備圖 24參

3、考資料 25設(shè)計(jì)小結(jié) 26惴腔扳換腐販片帽邦板片波紋方向 荒配話裳扌冃反-1概述板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種新型高效換熱器。各種板片之間形成薄矩形通道，通過(guò)半片進(jìn)行熱量交換。板式換熱器 是液一液、液一汽進(jìn)行熱交換的理想設(shè)備 。1.1板式換熱器的基本結(jié)構(gòu)1.1.1整體結(jié)構(gòu)ZE裝配時(shí)塔臨時(shí)裝配廚卸下1.1.2組裝型式板式換熱器的流程是根據(jù)實(shí)際操作的需要設(shè)計(jì)和選用的，而流程的選用和設(shè)計(jì)是根據(jù)板式換熱器的傳熱方程和流體阻力進(jìn)行計(jì)算的。圖為三種典型的組裝型 式。- 4 -串聯(lián)流程并聯(lián)流程- 5 -混合流程板式換熱器組裝型式的表示方法為：m1a1 m2a2n 1b1 n 2b

4、2式中：m , m2, 口 , n2表示程數(shù)；ai, a2 , b|, b?表示每程流道數(shù)；原則上規(guī)定分子上為熱流體流程，分母上為冷流體流程。1.1.3傳熱板片傳熱板片是板式換熱器的關(guān)鍵元素，板片的性能直接影響整個(gè)設(shè)備的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能。為了增加有效的傳熱面積，將板片沖壓成有規(guī)則的波紋，板片的波紋形 狀及結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)主要考慮以下兩個(gè)因素： 一是提高板的剛性，能耐較高的壓 力：二是使介質(zhì)在低流速下發(fā)生強(qiáng)烈湍流，從而強(qiáng)化傳熱過(guò)程。板片按波紋幾何形狀區(qū)分有：水平平直波紋、人字形波紋、斜波紋、鋸齒形波紋、球形波紋、豎直波紋等波紋板片。1.1.4密封墊片板式換熱器是通過(guò)壓板壓緊墊片，達(dá)到密封。墊片材料廣泛

5、采用天然橡膠、丁 腈橡膠、氯丁橡膠、丁苯橡膠、丁酯橡膠、硅橡膠和氟橡膠等。橡膠墊片具有不 耐有機(jī)溶劑腐蝕的特點(diǎn)。1.2板式換熱器的優(yōu)缺點(diǎn)1.2.1板式換熱器優(yōu)點(diǎn)(1) 換熱效率咼，熱損失小在最好的工況條件下,換熱系數(shù)可以達(dá)到6000W/m2 K,在一般的工況條 件下,換熱系數(shù)也可以在30004000 W/m2 K左右，是管殼式換熱器的35倍。 設(shè)備本身不存在旁路，所有通過(guò)設(shè)備的流體都能在板片波紋的作用下形成湍流，進(jìn) 行充分的換熱。完成同一項(xiàng)換熱過(guò)程，板式換熱器的換熱面積僅為管殼式的 1/ 3 1/4。(2) 占地面積小重量輕除設(shè)備本身體積外，不需要預(yù)留額外的檢修和安裝空間。換熱所用板片的厚 度

6、僅為0. 60. 8mm。同樣的換熱效果，板式換熱器比管殼式換熱器的占地面積 和重量要少五分之四。(3) 污垢系數(shù)低流體在板片間劇烈翻騰形成湍流，優(yōu)秀的板片設(shè)計(jì)避免了死區(qū)的存在，使得 雜質(zhì)不易在通道中沉積堵塞，保證了良好的換熱效果。(4) 檢修、清洗方便換熱板片通過(guò)夾緊螺柱的夾緊力組裝在一起，當(dāng)檢修、清洗時(shí)，僅需松開(kāi)夾緊 螺柱即可卸下板片進(jìn)行沖刷清洗。(5) 產(chǎn)品適用面廣設(shè)備最高耐溫可達(dá)180C,耐壓2.0MPa ,特別適應(yīng)各種工藝過(guò)程中的加熱、冷卻、熱回收、冷凝以及單元設(shè)備食品消毒等方面，在低品位熱能回收方面，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。各類材料的換熱板片也可適應(yīng)工況對(duì)腐蝕性的要求。1.1.2板式換

7、熱器的缺點(diǎn)(1) 允許操作壓力較低，最高不超過(guò) 1961kPa,否則容易滲漏。(2) 操作溫度不能太高，因?yàn)閴|片耐熱性能的限制，如對(duì)合成橡膠墊圈不高于 130C，對(duì)壓縮石棉墊圈也應(yīng)低于 250Eo(3) 處理量不大，因板間距小，流道截面較小，流速亦不能過(guò)大。板式換熱器缺點(diǎn)是密封周邊較長(zhǎng)，容易泄漏，使用溫度只能低于150 E，承受壓差較小， 處理量較小，一旦發(fā)現(xiàn)板片結(jié)垢必須拆開(kāi)清洗。1.3板式換熱器與管殼式換熱器的比較- 7 -（1）傳熱系數(shù)高由于不同的波紋板相互倒置， 構(gòu)成復(fù)雜的流道， 使流體在波紋板間流道內(nèi)呈 旋轉(zhuǎn)三維流動(dòng)，能在較低的雷諾數(shù)（一般Re=50-200）下產(chǎn)生紊流，所以傳熱系數(shù)高

8、，一般認(rèn)為是管殼式的35倍。（ 2）對(duì)數(shù)平均溫差大，末端溫差小在管殼式換熱器中， 兩種流體分別在管程和殼程內(nèi)流動(dòng)， 總體上是錯(cuò)流流動(dòng)， 對(duì)數(shù)平均溫差修正系數(shù)小， 而板式換熱器多是并流或逆流流動(dòng)方式， 其修正系數(shù) 也通常在 0.95 左右，此外，冷、熱流體在板式換熱器內(nèi)的流動(dòng)平行于換熱面、 無(wú)旁流，因此使得板式換熱器的末端溫差小，對(duì)水換熱可低于1C,而管殼式換熱器一般為5C .（ 3）占地面積小板式換熱器結(jié)構(gòu)緊湊， 單位體積內(nèi)的換熱面積為管殼式的 25倍，也不像管 殼式那樣要預(yù)留抽出管束的檢修場(chǎng)所， 因此實(shí)現(xiàn)同樣的換熱量， 板式換熱器占地 面積約為管殼式換熱器的 1/51/10。（ 4）容易改變

9、換熱面積或流程組合，只要增加或減少幾張板，即可達(dá)到增 加或減少換熱面積的目的； 改變板片排列或更換幾張板片， 即可達(dá)到所要求的流 程組合，適應(yīng)新的換熱工況，而管殼式換熱器的傳熱面積幾乎不可能增加。（ 5）重量輕板式換熱器的板片厚度僅為 0.40.8mm而管殼式換熱器的換熱管的厚度 為2.02.5mm,管殼式的殼體比板式換熱器的框架重得多，板式換熱器一般只 有管殼式重量的 1/5 左右。（ 6 ） 價(jià)格低采用相同材料，在相同換熱面積下，板式換熱器價(jià)格比管殼式約低 40%60%。 （ 7 ） 制作方便板式換熱器的傳熱板是采用沖壓加工， 標(biāo)準(zhǔn)化程度高，并可大批生產(chǎn)，管殼 式換熱器一般采用手工制作。（

10、 8） 容易清洗框架式板式換熱器只要松動(dòng)壓緊螺栓， 即可松開(kāi)板束， 卸下板片進(jìn)行機(jī)械清 洗，這對(duì)需要經(jīng)常清洗設(shè)備的換熱過(guò)程十分方便。(9) 熱損失小板式換熱器只有傳熱板的外殼板暴露在大氣中，因此散熱損失可以忽略不計(jì)，也不需要保溫措施。而管殼式換熱器熱損失大，需要隔熱層。(10) 容量較小是管殼式換熱器的10%- 20%(11) 單位長(zhǎng)度的壓力損失大由于傳熱面之間的間隙較小，傳熱面上有凹凸，因此比傳統(tǒng)的光滑管的壓力 損失大。1.4板式換熱器的實(shí)際應(yīng)用板式換熱器已廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、石油、化工、電力、醫(yī)藥、食品、化纖、造紙、輕紡、船舶、供熱等部門，可用于加熱、冷卻、蒸發(fā)、冷凝、殺菌消 毒、余熱回

11、收等各種情況。1) .太陽(yáng)能利用行業(yè)：參與太陽(yáng)能集熱板中傳熱介質(zhì)乙二醇等防凍液熱量交換過(guò) 程，以達(dá)到利用太陽(yáng)能目的。化學(xué)工業(yè)制造氧化鈦、酒精發(fā)酵、合成氨、樹(shù)脂合 成、制造橡膠、冷卻磷酸、冷卻甲醛水、堿炭工業(yè)、電解制堿。2) .鋼鐵工業(yè)：冷卻淬火油，冷卻電鍍用液、冷卻減速器潤(rùn)滑油、冷卻軋制機(jī)、 拉絲機(jī)冷卻液。3) .冶金行業(yè)：鋁酸鹽母液的加熱和冷卻，冷卻鋁酸鈉，煉鋁軋機(jī)潤(rùn)滑油冷卻。4) .機(jī)械制造業(yè)：各種淬火液冷卻，冷卻壓力機(jī)、工業(yè)母機(jī)潤(rùn)滑油，加熱發(fā)動(dòng)機(jī) 用油5) .食品工業(yè)：制鹽，乳品，醬油，醋的殺菌、冷卻，動(dòng)植物油加熱、冷卻，啤 酒生產(chǎn)中啤酒、麥芽汁的加熱冷卻，制糖，明膠濃縮，殺菌、冷卻，制

12、造谷氨酸 鈉。6) .紡織工業(yè)：各種廢液熱回收，沸騰磷化纖維的冷卻，冷卻粘膠液，醋酸和酸 醋酐的冷卻，冷卻堿水溶液，粘膠絲的加熱和冷卻。7) .造紙工業(yè)：冷卻黑水，漂白用鹽、堿液的加熱、冷卻，玻璃紙廢液的熱回收， 加熱蒸煮酸，冷卻氫氧化鈉水溶液，回收漂白張紙的廢液，排氣的凝縮，預(yù)熱濃縮紙漿似的廢液。8) 集中供暖：熱電廠廢熱區(qū)域供暖，加熱生活用水，鍋爐區(qū)域供暖9) .油脂工業(yè)：加熱、冷卻合成洗滌劑，加熱鯨油，冷卻植物油，冷卻氫氧化鈉， 冷卻甘油、乳化油。10) .電力工業(yè)：發(fā)電機(jī)軸泵冷卻，變壓器油冷卻。11) .船舶:柴油機(jī)，中央冷卻器，卸套水冷卻器，活塞冷卻器，潤(rùn)滑 油冷卻器， 預(yù)熱器，海水

13、淡化系統(tǒng)(包括多級(jí)及單級(jí))12) .海水養(yǎng)殖育苗行業(yè)：配套鍋爐給育苗海水升溫已節(jié)約煤炭的使用，從而節(jié) 能環(huán)保提高效率。13) .其他:醫(yī)藥、石油、建陶、玻璃、水泥、地?zé)崂玫取?板式換熱器的選型及優(yōu)化2.1板式換熱器的選型2.1.1板型的選取板片型式或波紋式應(yīng)根據(jù)換熱場(chǎng)合的實(shí)際需要而定。對(duì)流量大允許壓降小 的情況，應(yīng)選用阻力小的板型， 反之選用阻力大的板型。根據(jù)流體壓力和溫度的情況，確定選擇可拆卸式，還是釬焊式。確定板型時(shí)不宜選擇單板面積太小 的板片，以免板片數(shù)量過(guò)多，板間流速偏小，傳熱系數(shù)過(guò)低，對(duì)較大的換熱器 更應(yīng)注意這個(gè)問(wèn)題。2.1.2流速的選取流體在板間的流速影響換熱性能和流體的壓降，流

14、速高固然換熱系數(shù)高，但流 體壓降也增大，反之則情況相反。一般板間平均流速為0.20.8m/s。流速低于0.2m/s時(shí)流體就達(dá)不到湍流狀態(tài)且會(huì)形成較大的死角區(qū)，流速過(guò)高則會(huì)導(dǎo)致阻 力降劇增。2.1.3流程的選取對(duì)于一般對(duì)稱型流通的板式換熱器， 兩流體的體積流量大致相當(dāng)時(shí)，應(yīng)盡可能 按等程布置，若兩側(cè)流量相差懸殊時(shí)，則流量小的一側(cè)可按多程布置。另外，當(dāng)某一介質(zhì)溫升或溫降幅度較大時(shí)，也可采取多程布置。2.1.4流向的選取單相換熱時(shí)，逆流具有最大的平均傳熱溫差。在一般換熱器的設(shè)計(jì)中都盡量把 流體布置為逆流。2.2.板式換熱器的優(yōu)化設(shè)計(jì)方向2.2.1板式換熱器的優(yōu)化方法（1）提高傳熱效率板式換熱器是間壁

15、傳熱式換熱器， 冷熱流體通過(guò)換熱器板片傳熱， 流體與 板片直接接觸，傳熱方式為熱傳導(dǎo)和對(duì)流傳熱。 提高板式換熱器傳熱效率的關(guān) 鍵是提高傳熱系數(shù)和對(duì)數(shù)平均溫差。提高換熱器傳熱系數(shù)只有同時(shí)提高板片冷熱兩側(cè)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，減小污垢層熱阻，選用熱導(dǎo)率高的板片，減小板片的厚度，才能有效提高換熱器的傳 熱系數(shù)。 提高板片的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)由于板式換熱器的波紋能使流體在較小的流速下產(chǎn)生湍流（雷諾數(shù)一 150時(shí)），因此能獲得較高的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與板片波紋的幾何結(jié)構(gòu) 以及介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。板片的波形包括人字形、平直形、球形等。經(jīng)過(guò)多 年的研究和實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，波紋斷面形狀為三角形（正弦形表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)最大，壓

16、力降較小，受壓時(shí)應(yīng)力分布均勻，但加工困難？）的人字形板片具有較高的表面 傳熱系數(shù)，且波紋的夾角越大，板間流道內(nèi)介質(zhì)流速越高， 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)越大。 減小污垢層熱阻減小換熱器的污垢層熱阻的關(guān)鍵是防止板片結(jié)垢。板片結(jié)垢厚度為1 mm時(shí)，傳熱系數(shù)降低約 10%。因此，必須注意監(jiān)測(cè)換熱器冷熱兩側(cè)的水質(zhì)，防 止板片結(jié)垢，并防止水中雜物附著在板片上。有些供熱單位為防止盜水及鋼件 腐蝕，在供熱介質(zhì)中添加藥劑，因此必須注意水質(zhì)和黏性藥劑引起雜物沾污換 熱器板片。如果水中有黏性雜物，應(yīng)采用專用過(guò)濾器進(jìn)行處理。選用藥劑時(shí)， 宜選擇無(wú)黏性的藥劑。 選用熱導(dǎo)率高的板片板片材質(zhì)可選擇奧氏體不銹鋼、鈦合金、銅合金等。不銹鋼

17、的導(dǎo)熱性能好， 熱導(dǎo)率約14.4 W/（m K），強(qiáng)度高，沖壓性能好，不易被氧化，價(jià)格合金和銅 合金低，供熱工程中使用最多，但其耐氯離子腐蝕的能力差比鈦。 減小板片厚度板片的設(shè)計(jì)厚度與其耐腐蝕性能無(wú)關(guān)， 與換熱器的承壓能力有關(guān)。 板片加 厚，能提高換熱器的承壓能力。采用人字形板片組合時(shí)，相鄰板片互相倒置， 波紋相互接觸，形成了密度大、分布均勻的支點(diǎn)，板片角孑 L 及邊緣密封結(jié) 構(gòu)已逐步完善， 使換熱器具有很好的承壓能力。 國(guó)產(chǎn)可拆式板式換熱器最大承 壓能力已達(dá)到了 2.5 MPa。板片厚度對(duì)傳熱系數(shù)影響很大，厚度減小0.1mm，對(duì)稱型板式換熱器的總傳熱系數(shù)約增加600W/（m K），非對(duì)稱型約

18、增加 500W/（m K）。在滿足換熱器承壓能力的前提下，應(yīng)盡量選用較小的板片厚度。（2）提高對(duì)數(shù)平均溫差 板式換熱器流型有逆流、順流和混合流型（既有逆流又有順流 ）。在相同工況下，逆流時(shí)對(duì)數(shù)平均溫差最大，順流時(shí)最小，混合流型介于二者之問(wèn)。提高 換熱器對(duì)數(shù)平均溫差的方法為盡可能采用逆流或接近逆流的混合流型，盡可能提高熱側(cè)流體的溫度，降低冷側(cè)流體的溫度。（ 3）進(jìn)出口管位置的確定對(duì)于單流程布置的板式換熱器， 為檢修方便， 流體進(jìn)出口管應(yīng)盡可能布置 在換熱器固定端板一側(cè)。 介質(zhì)的溫差越大， 流體的自然對(duì)流越強(qiáng)， 形成的滯留 帶的影響越明顯， 因此介質(zhì)進(jìn)出口位置應(yīng)按熱流體上進(jìn)下出， 冷流體下進(jìn)上出

19、布置，以減小滯留帶的影響，提高傳熱效率。2.2.2 降低換熱器阻力的方法提高板問(wèn)流道內(nèi)介質(zhì)的平均流速， 可提高傳熱系數(shù)， 減小換熱器面積。 但 提高流速， 將加大換熱器的阻力， 提高循環(huán)泵的耗電量和設(shè)備造價(jià)。 循環(huán)泵的 功耗與介質(zhì)流速的 3 次方成正比，通過(guò)提高流速獲得稍高的傳熱系數(shù)不經(jīng)濟(jì)。 當(dāng)冷熱介質(zhì)流量比較大時(shí)， 可采用以下方法降低換熱器的阻力， 并保證有較高 的傳熱系數(shù)。（1）采用熱混合板熱混合板的板片兩面波紋幾何結(jié)構(gòu)相同， 板片按人字形波紋的夾角分為硬 板（H）和軟板（L），夾角（一般為120o左右）大于90o為硬板，夾角（一般為70o左 - 12 -右）小于 90o 為軟板。熱混合板

20、硬板的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)高，流體阻力大，軟板則 相反。硬板和軟板進(jìn)行組合，可組成高（HH）、中（HL）、低（LL）3種特性的流道， 滿足不同工況的需求。冷熱介質(zhì)流量比較大時(shí)， 采用熱混合板比采用對(duì)稱型單流程的換熱器可減 少板片面積。 熱混合板冷熱兩側(cè)的角孔直徑通常相等， 冷熱介質(zhì)流量比過(guò)大時(shí)， 冷介質(zhì)一側(cè)的角孑 L 壓力損失很大。另外，熱混合板設(shè)計(jì)技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)精確 匹配， 往往導(dǎo)致節(jié)省板片面積有限。 因此， 冷熱介質(zhì)流量比過(guò)大時(shí)不宜采用熱 混合板。（2）采用非對(duì)稱型板式換熱器對(duì)稱型板式換熱器由板片兩面波紋幾何結(jié)構(gòu)相同的板片組成， 形成冷熱流道流 通截面積相等的板式換熱器。 非對(duì)稱型 （不等截面積型

21、）板式換熱器根據(jù)冷熱流 體的傳熱特性和壓力降要求， 改變板片兩面波形幾何結(jié)構(gòu)， 形成冷熱流道流通 截面積不等的板式換熱器，寬流道一側(cè)的角孑 L 直徑較大。非對(duì)稱型板式換 熱器的傳熱系數(shù)下降微小， 且壓力降大幅減小。 冷熱介質(zhì)流量比較大時(shí)， 采用 非對(duì)稱型單流程比采用對(duì)稱型單流程的換熱器可減少板片面積15%一 30%。（3）采用多流程組合當(dāng)冷熱介質(zhì)流量較大時(shí)， 可以采用多流程組合布置， 小流量一側(cè)采用較多的流 程，以提高流速，獲得較高的傳熱系數(shù)。大流量一側(cè)采用較少的流程，以降低 換熱器阻力。 多流程組合出現(xiàn)混合流型， 平均傳熱溫差稍低。 采用多流程組合 的板式換熱器的固定端板和活動(dòng)端板均有接管，

22、檢修時(shí)工作量大。（4）設(shè)換熱器旁通管當(dāng)冷熱介質(zhì)流量比較大時(shí)， 可在大流量一側(cè)換熱器進(jìn)出口之問(wèn)設(shè)旁通管， 減少 進(jìn)入換熱器流量，降低阻力。為便于調(diào)節(jié)，在旁通管上應(yīng)安裝調(diào)節(jié)閥。該方式 應(yīng)采用逆流布置， 使冷介質(zhì)出換熱器的溫度較高， 保證換熱器出口合流后的冷 介質(zhì)溫度能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。設(shè)換熱器旁通管可保證換熱器有較高的傳熱系數(shù)， 降低換熱器阻力，但調(diào)節(jié)略繁。（5）板式換熱器形式的選擇換熱器板間流道內(nèi)介質(zhì)平均流速以 0.30.6m/ s為宜，阻力以不大于100 kPa 為宜。 根據(jù)不同冷熱介質(zhì)流量比， 可參照表 1 選用不同形式的板式換熱器， 表中非對(duì)稱型板式換熱器流道截面積比為2。采用對(duì)稱型或非對(duì)稱型

23、、單流程或多流程板式換熱器，均可設(shè)置換熱器旁通管，但應(yīng)經(jīng)詳細(xì)的熱力計(jì)算表不同璀式的板式換熱器選用Tab. 1 Seleciion of diffsrrnt types of plate heat 擷幣板式検熱器形式冷熱介質(zhì)熱介質(zhì)進(jìn)、出 口溫度/乞冷介質(zhì)進(jìn)、ttT 口溫度對(duì)稱塑單渝程L0-L4)10070 ,95燉混合板1.417120070.95非對(duì)稱型流榨L7 -2.8130.8070.952.0-3.6150.8070.95非對(duì)稱網(wǎng)芬施桎3.6 -7.0120.7050.602.2.3合理選用板片材質(zhì)不銹鋼板片可能產(chǎn)生腐蝕失效的現(xiàn)象有點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕、晶間腐蝕、均勻腐蝕等，應(yīng)力腐蝕

24、的發(fā)生率較高。由氯離子引起的應(yīng)力腐蝕最多， 板片材質(zhì)可根據(jù)介質(zhì)中的氯離子質(zhì)量濃度按表2選用，表中304、316代表的不銹鋼材料牌號(hào)為 OCrl8Ni9、0Crl7Nil2Mo2，TA1代表鈦合金。表2 常用板材材質(zhì)在會(huì)禺介質(zhì)中的適用范底Tab- 2 ApplietUion rattgm of eommoTiiruitcrials inmfid-ium continiTi chlorinrtr鷺子滋E /夔 (mg - L 1 介匱溫綏yt1 60go120I3430433I31&25r 30430431631650304316316|L TAI8031651631石TAIL5O316I 316

25、TAITAI300316TAITA 1TAI 300TA1TAITAI -TAI2.3工藝流程簡(jiǎn)圖3熱水冷卻器的設(shè)計(jì)工藝計(jì)算3.1符號(hào)說(shuō)明- 28 -q mi熱流體質(zhì)量流量，kg/hCpi熱水定壓比熱，kJ / kg Ctm平均溫差，CK總傳熱系數(shù)，W/m2 C SRe雷洛準(zhǔn)數(shù)，無(wú)因次1熱流體對(duì)流傳熱系數(shù)，W/m2冷流體對(duì)流給熱系數(shù)，W/m2w材料導(dǎo)熱系數(shù)，W/m Cb板材厚度，mmqm2冷流體質(zhì)量流量，kg/hCp2冷水定壓比熱，kJ/kg C tm校正后的平均溫差，C換熱面積，川P普蘭特準(zhǔn)數(shù)，無(wú)因次3.2計(jì)算定性溫度，并查取定性溫度下的物性數(shù)據(jù)熱水：Tm80 60 /2 70 C冷水：tm

26、32 40 / 2 36 C查化工原理附錄，兩流體在定性溫度下的物性數(shù)據(jù)如下表f物性流體定性溫 度C密度 kg/m3粘度mPa- s比熱容kJ/(kg C)導(dǎo)熱系數(shù)W/(mC)熱水70977.80.4064.1870.668冷卻水36993.60.7094.1740.6283.3計(jì)算熱負(fù)荷Q qm1Cpi(Ti T2)式中 5.0 104103 /330/246313.13kg/h 1.754kg/sQ 1.754 4.18780 60146.88kW3.4計(jì)算平均溫差m33.64 C80 4060 32In 8040 / 60323.5初估換熱面積及初選板型對(duì)于熱水與冷卻水的換熱，列管式換熱

27、器的K值大約為 8501700W/m2 C,而板式換熱器的K值為列管式換熱器的24倍，貝何 初估 K為 2500 W/m2 C。初估換熱面積QK tm146.88 1032500 33.641.75m2初選BJ0.2鋸齒形波紋板片的板式換熱器，其單通道流通截面積為0.0016 m2，有效單片傳熱面積0.22 m2。試選組裝形式2.64乙衛(wèi)。該式表示其公稱換熱面積為 2.64 m2，熱水1 6的程數(shù)為2,每程的流道均為3;冷卻水的程數(shù)為1,其流道為6。因所選板型為混流，故可采用列管式換熱器的溫差校正系數(shù)：t2 ti40 32T1 t180 320.167 RT280 60t2 t140 322.

28、5查單殼程的溫差校正系數(shù)圖，得 0.97 m 閔 0.97 33.6432.63m2初估板式換熱面積S工K tm 2500 32.633146.85 101.80m23.6核算總傳熱系數(shù)3.6.1計(jì)算熱水側(cè)的對(duì)流給熱系數(shù)熱水在流道內(nèi)的流速Ui空叱 0.374m/s0.0016 3當(dāng)量直徑De 25 2 5.8 11.6mm （3為板片波紋高度，即板間距）Re10.0116 O.374 977.8 10448 （在 285014600之間）0.000406Cp1 1Pr1丄一4187 0.000406 2.5450.668選用0.2 m2鋸齒形波紋板片給熱系數(shù)的計(jì)算公式4 r 0.610.3a0

29、.31 Re PgDe（適用于 Re 2850- 14600）0.6680.610.3210.31104482.5456683W/m C0.01163.6.2計(jì)算冷卻水側(cè)的對(duì)流給熱系數(shù)冷卻水的質(zhì)量流量146.88 103qm2t7Cp2 t2 t14174 40 324.399kg/S冷卻水在流道內(nèi)的流速U24.399/993.60.0016 60.461 m/sRe2DeU2 20.01160.00o0709 993.6 7494 (在 285014600之間)P2Cp2 24174 0.000709 彳 了仁0.628Ar 0.610.4a 031 Re? P2De(適用于 Re 2850

30、 - 14600)031 凜 749406147120.4 7206W/m2 C3.6.3金屬板的熱阻板材為H62-1,其導(dǎo)熱系數(shù)九62.8W/m K，板厚b=3.5 mm （估計(jì)值）0.003562.820.000056m C/W3.6.4污垢熱阻*2. U孌盍換超器中的污垢熱阻供流休名稱污垢熱E/(n? | t/W) II流林名稱污垢熱阻們匚購(gòu)0,S6X10 s - - 機(jī)器央套水5.2X10 5工業(yè)用軟水1JX10 5(1.7-4.3) X10-工業(yè)用粳水4.3XI0-5植物湘(L7-12)X10 “擔(dān)環(huán)冷卻水l+XK-1有機(jī)酬(0. SS-2.6)X10海水26X12水欷o.aexyr

31、1河水4JX1Q5-般液體由表查得熱水側(cè)：R 0.000043m2 C/W冷水側(cè)：R20.000034m2 C/W365總傳熱系數(shù)R26683 0.000043 0.000056 0.000034172062373W/m2 C3.7估算傳熱面積所需傳熱面積QK tm，逆146.88 1032373 32.631.90m2設(shè)備實(shí)際傳熱面積S N 10.2212 10.222.42m2安全系數(shù)2.42 1.901.90100%27.4%3.8計(jì)算壓力降查鋸齒形波紋板式換熱器Ap u曲線圖熱水側(cè) U1 0.373m/s 時(shí)，49319.5 Pa冷水側(cè) u2 0.461 m/s 時(shí)，巾2 13734P

32、a7 0(J3 not-2(M)0U 0( r-/0.4 D 5 0.6 O R LO w(m/s)2. 18 O. 2 n? %齒形波盤板式換熱豔腔日打圖（斜率刪4輔助設(shè)備的選擇與計(jì)算4.1泵的選擇ISWH臥式不銹鋼離心泵參數(shù)表型號(hào)流量m3/h揚(yáng)程m效率%轉(zhuǎn)速r/min電機(jī)功率kw汽蝕余量m重量kg4.43335ISWH40-1606.3324029002.22.3478.330404.12934ISWH40-160A5.9283929001.52.3477.826.3393.825.534ISWH40-160B5.5243829001.12.3487.222.5374.45126ISWH4

33、0-2006.35033290042.3488.348324.14526ISWH40-200A5.94431290032.3627.842303.73829ISWH40-200B5.3362929002.22.3527.034.5298.813.255ISWH40-100I12.512.56229001.12.33416.311.360810.660ISWH40-100IA11106029000.752.33214.596081757ISWH40-125IA11165729001.12.33314.514578.83345ISWH40-160I12.53252290032.35616.3305

34、18.22944ISWH40-160IA11.7285129002.22.34715.226507.32350ISWH40-160IB10.4225029001.52.34313.520.5504.1.1對(duì)殼程熱水所需的泵進(jìn)行選擇計(jì)算:由qm 6313.13kg/h可得qv1 血 6313.136.46m3/h，考慮經(jīng)濟(jì)因素，從上1977.8表中選用 ISWH40-160的泵：r=2900 （r/min ）, qv 6.3m3/h4.1.2對(duì)管程循環(huán)水所需的泵進(jìn)行計(jì)算選擇：qm2 15831.98kg/h，可得 qv2 亞 15835.1715.94m3/h，考慮經(jīng)濟(jì)因素，結(jié)2993.6合上表，選用 ISWH40-100I 的泵：r=2900（ r/min ） ， qv2 16.3m3/h （便于調(diào)節(jié)）5設(shè)計(jì)結(jié)果概要所選換熱器的規(guī)格如下所選換熱器的規(guī)格為BJ0.2旦/2.64 ，其主要技術(shù)參數(shù)如下:100 1 6外形尺寸（長(zhǎng) 寬湛）1000X 300X 1mm有效傳熱面積 0.22m2波紋形式鋸齒形波紋高度.5.8mm法向波紋節(jié)距.40mm流道寬度.280mm平均板間距.5.8mm平均流道橫截面積 .0.0016m2平均當(dāng)量直徑 .11.6mm板片材料 .H62-1換熱器主要技術(shù)參數(shù)和計(jì)算結(jié)果根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)和設(shè)計(jì)要求計(jì)算，所選的鋸齒形板式換熱器