煤油换热器

煤油换热器-1-《材料工程原理B》课程设计设计题目：煤油换热器专业：班级：学号：姓名：日期：指导教师：设计成绩：日期：煤油换热器-2-板式换热器设计任务书（一）.设计题目煤油换热器的设计（二）原始数据及操作条件1.处理能力7×104吨/年煤油2.设备型式锯齿形板式换热器3.操作条件（1）煤油：入口温度100℃，出口温度40℃（2）冷却介质：循环水，入口温度30℃，出口温度50℃（3）允许压强降：不大于5×105Pa（4）煤油定性温度下的物性数据：密度为825㎏/m3,粘度为8.66×10-4Pa·s，比热容为2.22Kj/(㎏·℃),导热系数为0.14W/（m·℃）。（5）每年按330天计，每天24小时连续运行（三）设计项目选择适宜的锯齿形式板式换热器并进行核算。煤油换热器-3-目录第一章、板式换热器的结构特点和分析-----------------------------------51.1、板式换热器的结构分析-----------------------------------51.1.1板式换热器与管壳式换热器的比较---------------------51.1.2板式换热器的结构技术特点---------------------------61.2、板式换热器流程工作原理---------------------------------71.2.1流程组合的介绍-------------------------------------7第二章、板式换热器的优缺点及实际应用------------------------------82.1、板式换热器的优缺点-------------------------------------82.2.1板式换热器的特点-----------------------------------82.2.2板式换热器的缺点-----------------------------------92.2、板式换热器的实际应用------------------------------------92.2.1板式换热器在制冷中的应用---------------------------9第三章、板式换热器的选型及优化设计----------------------------------113.1、板式换热器选型应注意的问题-----------------------------113.1.1板型的选择----------------------------------------113.1.2流程和流道的选择----------------------------------113.2、板式换热器设计的优化设计------------------------------113.2.1板式换热器的优化方法------------------------------113.2.2降低换热器阻力的方法------------------------------133.2.3合理选用板片材质----------------------------------14第四章、板式换热器的设计计算---------------------------------------15煤油换热器-4-4.1、设计条件----------------------------------------------154.2、确定物性数据-------------------------------------------154.3、换热器的设计计算过程-----------------------------------164.3.1计算热负荷----------------------------------------164.3.2计算平均温差（按逆流计算）-------------------------164.3.3初步估算换热面积与板型----------------------------164.3.4核算总传热系数K----------------------------------174.3.5估算传热面积--------------------------------------184.3.6计算压力降----------------------------------------18第五章、辅助设备的选择及计算---------------------------------------195.1、泵的选择-----------------------------------------------195.1.1对壳程煤油所需的泵进行计算选择--------------------215.1.2对管程循环水所需的泵进行计算选择------------------21附录工艺流程简图及说明----------------------------------------21换热器参数表----------------------------------------------22辅助设备参数表---------------------------------------------22装配图-----------------------------------------------------23参考文献---------------------------------------------------24设计小结----------------------------------------------------------25煤油换热器-5-第一章板式换热器的结构特点和分析1.1、板式换热器的结构分析板式换热器主要由框架和板片两大部分组成。板片由各种材料的制成的薄板用各种不同形式的磨具压成形状各异的波纹，并在板片的四个角上开有角孔，用于介质的流道。板片的周边及角孔处用橡胶垫片加以密封。框架由固定压紧板、活动压紧板、上下导杆和夹紧螺栓等构成。板式换热器是将板片以叠加的形式装在固定压紧板、活动压紧板中间，然后用夹紧螺栓夹紧而成。1.1.1板式换热器与管壳式换热器的比较（1）传热系数高由于不同的波纹板相互倒置，构成复杂的流道，使流体在波纹板间流道内呈旋转三维流动，能在较低的雷诺数（一般Re=50~200）下产生紊流，所以传热系数高，一般认为是管壳式的3~5倍。（2）对数平均温差大，末端温差小在管壳式换热器中，两种流体分别在管程和壳程内流动，总体上是错流流动，对数平均温差修正系数小，而板式换热器多是并流或逆流流动方式，其修正系数也通常在0.95左右，此外，冷、热流体在板式换热器内的流动平行于换热面、无旁流，因此使得板式换热器的末端温差小，对水换热可低于1℃，而管壳式换热器一般为5℃.（3）占地面积小板式换热器结构紧凑，单位体积内的换热面积为管壳式的2~5倍，也不像管壳式那样要预留抽出管束的检修场所，因此实现同样的换热量，板式换热器占地面积约为管壳式换热器的1/5~1/10。（4）容易改变换热面积或流程组合，只要增加或减少几张板，即可达到增加或减少换热面积的目的；改变板片排列或更换几张板片，即可达到所要求的流程组合，适应新的换热工况，而管壳式换热器的传热面积几乎不可能增加。（5）重量轻板式换热器的板片厚度仅为0.4~0.8mm，而管壳式换热器的换热管的厚度为煤油换热器-6-2.0~2.5mm，管壳式的壳体比板式换热器的框架重得多，板式换热器一般只有管壳式重量的1/5左右。（6）价格低采用相同材料，在相同换热面积下，板式换热器价格比管壳式约低40%~60%。（7）制作方便板式换热器的传热板是采用冲压加工，标准化程度高，并可大批生产，管壳式换热器一般采用手工制作。（8）容易清洗框架式板式换热器只要松动压紧螺栓，即可松开板束，卸下板片进行机械清洗，这对需要经常清洗设备的换热过程十分方便。（9）热损失小板式换热器只有传热板的外壳板暴露在大气中，因此散热损失可以忽略不计，也不需要保温措施。而管壳式换热器热损失大，需要隔热层。（10）容量较小是管壳式换热器的10%~20%。（11）单位长度的压力损失大由于传热面之间的间隙较小，传热面上有凹凸，因此比传统的光滑管的压力损失大。1.1.2板式换热器的结构技术特点板式换热器是由传热板片、密封垫片、压紧板、上下导杆、支柱、夹紧螺栓等主要零件组成。传热板片四个角开有角孔并镶贴密封垫片，设备夹紧时，密封垫片按流程组合形式将各传热板片密封连接，角孔处互相连通，形成迷宫式的介质通道，使换热介质在相邻的通道内逆向流动，经强化热辐射、热对流、热传导进行充分的热交换。由于传热片特殊的结构，装配后在较低的流速下（Re=200）就能激起强烈的湍流，因而加快了流体边界层的破坏，强化了传热过程。板式换热器工作压力一般为0.3MPa～1.6Mpa，工作温度一般低于160℃。用于水蒸汽加热或冷凝时，一般在板式换热器上附加减温管式换热器，来降温保护板式换热器的垫片，并增加蒸汽处理量。煤油换热器-7-1.2、板式换热器流程工作原理板式换热器由于板片波纹表面的特殊作用，使流体沿着狭窄弯曲的通道流动其速度的大小方向不断的改变，致使流体在不大的流速下（Rc=200时），激起了强烈端动，因而加快了流体边界层的破坏，强化了传热过程，有效地提高了传热能力。并使其具有结构紧凑、金属耗量低、操作灵活性大、热损失小、安装、检查拆洗方便、耐腐性强、使用寿命长等突出优点。换热器的流程是由许多板片按一定工艺及需方技术工作要求组装而成的。组装时A板和B板交替排列，板片间形成网状通道四个角孔形成分配管和汇合管，密封垫把冷热介质密封在换热器里，同时又合理的将冷热介质分开而不致混合。在通道里面冷热流体间隔流动，可以逆流也可以顺流，在流动过程中冷热流体通过板壁进行热交换。板式换热器的流程组合形式很多，都是采用不同的换向板片和不同组装来实现的，流程组合形式可分为单流程，多流程和汽液交换流程，混合流程形式。要根据工艺条件来选择换热器的流程组合。1.2.1流程组合的介绍为了使流体在板束之间按一定的要求流动，所有板片的四角均按要求冲孔，垫片按要求粘贴，然后有规律地排列起来，形成流体的通道，称为流程组合（图(a)图(b)图(c)）。流程组合的表示方式为：11221122mamanbnb（式1.1）式中：m1，m2，n1，n2表示程数;a1,a2,b1,b2表示每程流道数；原则上规定分子上为热流体流程，分母上为冷流体流程。串联流程煤油换热器-8-并联流程混合流程第二章板式换热器的优缺点及实际应用2.1、板式换热器的优缺点2.1.1板式换热器的特点(1)换热效率高,热损失小在最好的工况条件下,换热系数可以达到6000W/m2K,在一般的工况条件下,换热系数也可以在3000～4000W/m2K左右,是管壳式换热器的3～5倍。设备本身不存在旁路,所有通过设备的流体都能在板片波纹的作用下形成湍流,进行充分的换热。完成同一项换热过程,板式换热器的换热面积仅为管壳式的1/3～1/4。(2)占地面积小重量轻除设备本身体积外,不需要预留额外的检修和安装空间。换热所用板片的厚度仅为0.6～0.8mm。同样的换热效果,板式换热器比管壳式换热器的占地面积和重量要少五分之四。(3)污垢系数低煤油换热器-9-流体在板片间剧烈翻腾形成湍流,优秀的板片设计避免了死区的存在,使得杂质不易在通道中沉积堵塞,保证了良好的换热效果。(4)检修、清洗方便换热板片通过夹紧螺柱的夹紧力组装在一起,当检修、清洗时,仅需松开夹紧螺柱即可卸下板片进行冲刷清洗。(5)产品适用面广设备最高耐温可达180℃,耐压2.0MPa,特别适应各种工艺过程中的加热、冷却、热回收、冷凝以及单元设备食品消毒等方面,在低品位热能回收方面,具有明显的经济效益。各类材料的换热板片也可适应工况对腐蚀性的要求。2.1.2板式换热器的缺点（1）允许操作压力较低，最高不超过1961kPa，否则容易渗漏。