管殼式換熱器設計報告
小組成員
姓名：###，班級：110#，學號：#######
姓名：###，班級：110#，學號：#######
2014-4-9
設計任務書
設計乙個管殼式換熱器，用冷水冷卻
引數如下：
一、設計計算
1、方案確定
（1）熱交換器的型別的選擇
考慮到熱交換器的管壁溫度和殼體溫度之差不會較大，因此選定為固定板式熱交換器。
（2）流程的選擇
由於逆流換熱的換熱溫差大，換熱效果好，並且油和水的出口溫度都為40℃，因此本次設計採用逆流換熱。由於自來水易結垢，因此令自來水走管程；同時，潤滑油的對流傳熱弱，且粘度大，所以令潤滑油走殼程。
2、計算物性引數
（1）油的物性引數
潤滑油進口溫度：
潤滑油出口溫度：
油的質量流量：
定性溫度：
查得70℃下11號潤滑油的物性引數如下：
密度比熱
導熱係數運動粘度
普朗特數動力粘度
油的體積流量：
（2）自來水的物性引數
自來水的進口溫度：
自來水的出口溫度：
定性溫度：
查得30℃下自來水的物性引數如下：
密度比熱
導熱係數運動粘度
普朗特數動力粘度
3、估算傳熱面積
（1）熱流量
（2）自來水的流量
自來水的質量流量：
自來水的體積流量：
（3）對數平均溫差
先按純逆流計算
（4）初算傳熱面積
由於是油——水換熱，且油的動力粘度，油屬於重有機物，查表得傳熱系數的大致範圍為：，所以初選傳熱系數為，則估算的傳熱面積為：
4、工藝結構尺寸
（1）管徑和管內流速
選用的碳鋼傳熱管，查表得，取管內流速。
（2）管程數和傳熱管數
根據傳熱管內徑和流速確定單程傳熱管數：
，取9根。
按單管程計算，所需傳熱管長度為：
按單管程設計，傳熱管過長，宜採用多管程結構。根據換熱管規格標準，選取換熱管長為9m，則該熱交換器的管程數為：
則傳熱管總根數為：根
（3）對數平均溫差和殼程數
按單殼程四管程結構，查圖得溫差修正係數為（大於0.8），因此確定採用單殼程，則對數平均溫差為：
（4）傳熱管排列和分程方法
採用組合排列法，即在每程內按正三角形排列，隔板兩側按正方形排列。
查表得，管間距
隔板中心到離其最近一排管中心距離：
則兩程相鄰管的管心距為。
（5）殼體直徑
取管板利用率為，則殼體直徑為：
圓整到標準可取。
查表得殼體壁厚為。
（6）折流板
採用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內徑的25%，則切去的圓缺高度為
取摺流板間距，根據標準可取
折流板數目
（7）接管
①殼程流體進出口接管
取接管內流體流速為，則接管內直徑為：
圓整後可取管內徑為。
②管程流體進出口接管
取接管內流體流速為，則接管內直徑為：
圓整後可取管內徑為。
5、熱交換器校核
（1）傳熱面積校核
①管程對流傳熱系數
流通截面積
流體流速
雷諾數流動屬於湍流，則管程對流傳熱系數為：
②殼程對流傳熱系數
管子按正三角形排列，傳熱當量直徑為：
殼程流通截面積：
流體流速
雷諾數殼程對流傳熱系數為：
③汙垢熱阻和管壁導熱
查表取得管內側和外側的汙垢熱阻分均為。換熱管壁厚為，碳鋼在此條件下的導熱率為。
④總傳熱系數
⑤傳熱面積校核
熱交換器需要的實際面積
熱交換器的實際面積
面積裕度
在範圍內，所以該熱交換器能滿足換熱需要。
（2）壓降校核
①管程阻力
每程直管中因摩擦阻力引起的壓力損失：
沿程阻力係數
每程回彎中因摩擦阻力引起的壓力損失：
管程總壓力：
，所以管程壓力損失符合要求。
②殼程阻力
流體橫向流過管束的壓降：
流體流過折流板缺口的壓降：
殼體總壓降：
，所以殼程壓力損失符合要求。
二、設計一覽表
三、設計圖
四、設計感想
這次換熱器課程設計，使我對換熱器的設計過程有了更加深的了解，通過實際的設計計算，將所學的專業知識運用到實際的工程問題中，鞏固了我對理論知識的理解。
這次設計計算並不是一次性計算成功，第一次的設計並不滿足校核標準，多次更改引數試算後，才得到符合校核條件的尺寸。因此，運用matlab程式設計計算節省了很多的計算時間。在後來的管程排布中，管道的排布開始總是不合理，在查閱資料並請教老師後，我得到了合理的管程布局。
這次的課程設計我的收穫很多，在多次更改引數試算過程中，我明白了各個引數是怎樣對結果產生影響的。設計過程還鍛鍊了我的程式設計能力和畫圖能力。並且我還得到了很多任務程設計的經驗，這些對我今後的學習和以後的工作都有非常大的幫助。
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