板式换热器

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1、热交换器原理与设计课程设计设计题目：板式换热器姓名：学号：专业：热能与动力工程班级：01班指导教师：目录设计任务书2 板式换热器简介组装判断程序图热力设计计算7（1）计算热负荷（2）确定两流体的物性数据（3）计算冷水流量（4）计算两流体的平均传热温差，假设流道，流程数（5）初选换热器型号（6）1.算两流体的流速u2. 算雷诺数Re3. 计算努塞尔特数Nu4. 求两流体的传热系数a5. 求污垢热阻R6. 求总传热系数K，并根据板片数核算（7）压强降AP核算设计结果概要12附录1315参考文献14流道布置图设计任务书（一）设计题目今欲将流量为6500kg/h的热水从110C冷却到40C，冷水的入口

2、温 度为35C，出口温度为65C，压降最大不超过50kPa,试进行一台换 热器的热力设计计算。（二）已知的工艺参数热水流量6500kg/h流体名称热水冷水出口温度（C）11035进口温度（C）4065压强降（kPa）5050（一）1.板式换热器简介板式换热器安构造分为可拆卸（密封垫式）、全焊式和半焊式三类，以密封 垫的应用最为广。它们的工作原理基本相同。可拆卸式板式热交换器有三个主要 部件传热板片、密封垫片、压紧装置及其他一些部件，如轴、接管等组成。 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。板片的四周及角孔处用橡胶垫片加

3、以密封。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， 然后用夹紧螺栓加紧而成。s 1J1位式犊鼻器的舰蜻格田一压眉林蛀一周定端枚柴片3脸毋靖板5木怖眼泄4T待葩板片&#世峰H +中间曜片卜活动地我也片】1 一定f璟母一卷向砂19活动抽春2. 板式换热器的特点优点：a. 传热系数高在管壳式换热器中，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，一般认为是管壳式的3-5倍。b. 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倍因此实现同样的换热量，板式换热器占

4、地面积约为管壳式换热器的 1/5-1/8。c. 重量轻板式换热器的板片厚度仅为0.40.8mm，而管壳式换热 器的换热管的厚度为2.02.5mm，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。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%。d. 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。e. 容量较小是管壳式换热器的10%-20%。缺点：a. 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。b工作压力不宜过大，介质温度不

5、宜过高，有可能泄露板式换热 器采用密封垫密封，工作压力一般不宜超过2.5MPa，介质温度应在低于250C以 下，否则有可能泄露。 易堵塞由于板片间通道很窄，一般只有2-5mm，当换 热介质含有较大颗粒或纤维物质时，容易堵塞板间通道。3. 板式换热器的应用a. 制冷：用作冷凝器和蒸发器。b. 暖通空调：配合锅炉使用的中间换热器、高层建筑中间换热器等。c. 化学工业：纯碱工业，合成氨，酒精发酵，树脂合成冷却等。d. 冶金工业：铝酸盐母液加热或冷却，炼钢工艺冷却等。机械工业：各种淬火液冷却，减速器润滑油冷却等。f. 电力工业：高压变压器油冷却，发电机轴承油冷却等。g. 造纸工业：漂白工艺热回收，加热

6、洗浆液等。h. 纺织工业：粘胶丝碱水溶液冷却，沸腾硝化纤维冷却等。i. 食品工业：果汁灭菌冷却，动植物油加热冷却等。j. 油脂工艺：皂基常压干燥，加热或冷却各种工艺用液。k. 集中供热：热电厂废热区域供暖，加热洗澡用水。l. 其他：石油、医药、船舶、海水淡化、地热利用。4. 选择板片的波纹形式及单板面积的选择板片的选用原则：主要考虑板式换热器的工作压力，流体的压力将和传热系 数。板片按波纹的几何形状分类有：水平平直波纹、人字形波纹、斜波纹、锯齿 形波纹等板片5. 组装形式板式换热器是根据实际操作的需要设计和选取的，而流程的选取和设计是根 据板式换热器的传热方程进行计算的，组装形式有三种：1）串

7、联流程 流体在一程内流经每一垂直流道后，接着就改变方向，流经下一 程。在这种流程中，两流体的主体流向是逆流，但相邻流道中有并流也有逆流。2）并流流程 流体分别流入平行的流道，然后汇聚成一股流出，为单程。3）混流流程 为并流流程和串联流程的组合，在同一流程内是并联，6. 流速的选取流体在板间的流速影响换热性能和流体的压力降，流速高换热系数高，但流 体的压力降也增大，反之则情况相反。板间平均流速0.2-0.8m/s。流 速低于0. 2m/s时流体就达不到湍流状态且会形成较大死角区，流速过高则 会导致阻力将组增。7. 流程的选取对于一般对成型流到的半式换热器，两流体的体积流量大致向当时，应尽可 能按

8、等程分布，如两侧流体相差悬殊，则流量小的一侧可按多程布置。多程换热 器除非特别需要，一般对同一流体在个程中应采用下相同的流道数。（二）组装判断程序图（三）热力设计计算过程及步骤（四）设计结果概要换热器型式：BR-O2型板式换热器 .2单板换热面积（m ）； 0.1964单流道截面积（m2）： 0.00088当量直径（m）： 0.0064板片厚度（m）： 0.0008材料：不锈钢名称热侧冷侧物料名称热水冷水操作温度（C）110 / 4065/ 35流量（kg / h）650015239 ,3、流体密度（kg / m ）974.8988.1流速（m/s）0.240.54传热量（kj/h）19064

9、50总传热系数（W/（m2 C）4800对流传热系数（W/2（m2 C）9310.616297.3污垢系数（m2C） /W）0.0000170.000017压强降（kPa）2.6313.3（五）附录板式换热器的污垢热阻（m2 C） / W祚垢他祯*1体客将罟垢熬像就木溟表饷水0,0000040.00005：城市用就点0.WMH7m*rO.(XXXK)y(J.000G42技市拥硬火加聘时）1快 own1500网0用00胁2扯理试幼衿却志。、姗D54寿粗窝簸1.0000(19-ILOOCWB尚海符水盛港阳水“0MM3|0.ODDPO9大祥豹而水河泳，适何水0.000哦0,OW 耳3工s海牌、一般配

10、阵o.orm-o.mosz表2饱和水的部分热物理性质t/C506070809010011012010-5*p/Pa0.123360.199200.31160.47360.70111.0131.431.98p /kg.m-3988.1983.1977.8971.8965.3958.4951.0943.1h /kJ.kg-i209.3251.1293.0355.0377.0419.1461.4503.7c /kJ.kg-1.k-14.1744.1794.1874.1954.2084.2204.2334.250p102*入/W.m-1.k-164.865.966.867.468.068.368.56

11、8.6108*a/m2.s-115.716.016.316.616.816.917.017.1106*g/Pa.s549.4469.9406.1355.1314.9282.5259.0237.4106*v/m2.s-10.5560.4780.4150.3650.3260.2950.2720.252104 邛/k-14.575.225.836.406.967.508.048.58104*o/N.m-1676.9662.2643.5625.9607.2588.6569.0548.4Pr3.542.992.552.211.951.751.601.47图1多程流程组合的对数平均温差修正系数IfcWVt

12、tlLO0.90.8OJ0.6O.5L口UUll I 1口 H0 O.l 0.2 0.3L-M*?吁.S rrus尊HIW席 WIffNsol W-! 3 MWK 3- 言日 SWV st crl- ffiIBa-SS_,M一IMP航2程,管闻4程或侦程5 =燹数图39对数平均温差校正系数叽（六）参考文献（1）热交换器原理与设计史美中、王中铮东南大学出版社；（2）换热器设计手册钱颂文等译北京：化学工业出版社；（3）板式换热器工程设计手册杨崇麟主编北京：机械工业出版社；（4）传热学M杨世铭陶文铨.北京：高等教育出版社；（5）热交换器设计手册（下册）M尾花英朗日北京：烃加 工出版社；（6）工程热力学曾丹苓敖越张新铭刘朝.北京.高等教育出 版社；（七）流道布置图