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1、题目： 板式换热器设计及其选用目录一、说 明 书 2 二、设计方案 3 三、初步选定 4 （1）已知两流体的工艺参数（2） 确定两流体的物性数据（3）计算热负荷和两流体的质量流速（4）计算两流体的平均传热温差（5）初选换热器型号四、验证 6 （1）算两流体的流速u （2）算雷诺数 Re （3）计算努塞尔特数Nu （4）求两流体的传热系数名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 10 页 - - - - - - - - - 1 （5）求污垢热阻 R （6）求总传热系数
2、 K，并核算五、核算 7 （1）压强降 P 核算（2）换热器的换热量核算六、结论 7 七、设计结果 8 八、附录 9 表 1：板式换热器的污垢热阻图 1：多程流程组合的对数平均温差修正系数九、参考文献 9 一、说 明 书现有一块建筑用地，建筑面积为12500 m2，采用高温水在板式换热器中加热暖气循环水。 高温水进入板式换热器的温度为100，出口的温度为 75；循环水进入板式换热器的温度为65，出口的温度为90。供暖面积热强度为293 kJ(m2h)。要求高温水和循环水经过板式换热器的压强降均不大于100 kPa。请选择一台型号合适的板式换热器。 （假设板壁热阻和热损失可以忽略）已知的工艺参数
3、：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 10 页 - - - - - - - - - 2 二、设计方案(1) 根据热量平衡的关系，求出未知的换热量和质量流量，同时算出两流体的平均温度差；(2) 参考有关资料、数据，设定总传热系数K，求出换热面积 S，根据已知数据初选换热器的型号；(3) 运用有关关联式验证所选换热器是否符合设计要求；(4) 参考有关资料、数据，查出流体的污垢热阻；住宅建筑面积（m2）12500供暖面积热强度（ kJ(m2h)）293流体名称高温水
4、循环水进口温度（）100 65 出口温度（）75 90 压强降（ kPa）100100名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 10 页 - - - - - - - - - 3 (5) 根据式2211111RRKOO求得流体的总传热系数，该值应不小于初设的总传热系数，否则改换其他型号的换热器，由（3）开始重新计算；(6) 如果大于初设值，则再进一步核算两流体的压强降和换热量，是否满足设计要求， 否则改换其他型号的换热器， 由（3）开始重新计算；(7) 当所选换热器均
5、满足设计要求时，该换热器才是合适的。三 、初步选定（1）已知两流体的工艺参数高温水t1= 100t1= 75P1100 kPa循环水t2 = 65t2= 90P2100 kPa（2）确定两流体的物性数据高温水的定性温度为 ：Ct5.872751001循环水的定性温度为：Ct5.77290652根据定性温度，分别查取两流体的有关物性数据： 热的一侧（高温水）在87.5下的有关数据如下：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 10 页 - - - - - - - -
6、- 4 密度1 = 970.17 kgm3定压比热容cp1= 4.196 kJ(kg)导热系数1 = 0.67425 W(m) 流体运动黏度1 = 0.35510-6 m2s普兰特数Pr1 = 2.145 冷的一侧（循环水 )在 77.5下的有关数据如下：密度2 = 976.3 kgm3定压比热容cp2= 4.18 kJ(kg) 导热系数2 = 0.669 W(m) 流体运动黏度2 = 0.420510-6 m2s普兰特数Pr2 = 2.465 （3）计算热负荷和两流体的质量流速热负荷：)(1.1 0 1 7 3 6 13 6 6 2 5 0 01 2 5 0 0293WhkJqAQ高温水质量
7、流速：)(34914196.47510036625001111hkgcttQwp循环水质量流速：)(34972189.4659036625002222hkgcttQwp（4）计算两流体的平均传热温差对数平均温度差：Ctttm1026575901002minmax循环水的传热单元数：1106575m inm inmttNTU由查得，取： = 0.942，则平均传热温差：Cttmm42.910942.0（5）初选换热器型号根据两流体情况，假设K =3100 W(m2)，故：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理
8、 - - - - - - - 第 5 页，共 10 页 - - - - - - - - - 5 传热面积：28.3442.931001.1017361mtKQSm由换热器系列标准中初选BR0.3 型板式换热器，有关工艺参数如下：换热面积So= 35 m2流程组合逆流242242单板换热面积Ao = 0.368 m2单流道截面积A= 0.0013392 m2当量直径de = 0.0072 m 板片厚度o = 0.0008( 材料为 18.8 不锈钢 )传热和压降计算关联式如下：)4.03. 0(64.0PrRe349.0或Nu886. 0695. 0Re44329Re107744:EuEu扩张流
9、道压缩流道若采用此换热器，则要求过程的总传热系数K3100 W(m2)。四、验证（1）算两流体的流速u：高温水流速：smAnwu311.00013392.024360017.9703491436002111循环水流速：smAnwu31.00013392.02436003.9763497236002222（2）算雷诺数Re：5545104025.031.00072.0Re630710355.0311.00072.0Re62261112ududee（3）计算努塞尔特数Nu ：7.125465.25545349.0PrRe349.06.119145.26307349.0PrRe349.04.0641
10、.04.02641.0223.0641.03.01641.011NuNu（4）求两流体的传热系数：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 10 页 - - - - - - - - - 6 高温水传热系数：CmWdNue2111112000072.067425.06.119循环水传热系数：CmWdNue2222116790072.0669.07.125（5）求污垢热阻 R：参考选取两流体的污垢热阻为：WCmRR24211045.0（6）求总传热系数K，并核算：在板壁
11、热阻和热损失可以忽略时，总传热系数为：CmWRRKOO24422117.31841167911045.03.160008.01045.01120011111计算表明，K大于选择该型号换热器的初设值K = 3100 W (m2) ，故初选的 BR0.3型板式换热器是合适的，满足设计要求。五、核算（1）压强降 P 核算：热侧流道为流体压缩流道，冷侧流道为流体扩张流道5.2165545449329Re4493293.2466307107744Re107744886.0886.022695.0695.011EuEu高温水压强降：122111116.46223311.017.9703.2462PPauE
12、umP循环水压强降：222222221.4062531.03.9765.2162PPauEumP计算表明，高温水和冷却水的压强降均满足设计要求。（2）换热器的换热量核算：WtKSQm6.104999542.9357.3184名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 10 页 - - - - - - - - - 7 而实际设计要求的热负荷量为：Q= 1017361.1W 即：Q Q故，换热器的换热量满足设计要求。六、结论通过计算表明，所选的BRO.3 型换热器满足该住
13、宅地用于高温水加热暖气循环水的设计要求。 （板壁热阻和热损失可以忽略的情况下） 。七、设计结果换热器型式： BRO.3 型板式换热器板式换热器构造：1前支柱；2活动压紧板；3上导杆；4垫片；5板片；6固定压紧板；7下导杆；8压紧螺柱、螺母。换热面积（ m2） ：35 流程组合：逆流242242单板换热面积（ m2） ；0.368 单流道截面积（ m2） ：0.0013392 当量直径（ m ） ：0.0072 板片厚度（ m ） ：0.0008 材料： 18.8 不锈钢工艺参数名称热侧冷侧名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - -
14、- - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 10 页 - - - - - - - - - 8 物料名称高温水循环水操作温度（）100 / 75 65 / 90 流量（ kg / h）34914 34972 流体密度（ kg / m3）970.17 976.3 流速（ m/s）0.311 0.31 传热量（ W）1049995.6 总传热系数（ W/（m2） ）3184.7 对流传热系数（ W/（m2） ）11200 11679 污垢系数（m2） / W）0.4510-40.4510-4压强降（ Pa）46223.6 40625.1 八、附录 板式换热器的污垢热阻（ m2）
15、 / W多程流程组合的对数平均温差修正系数名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 10 页 - - - - - - - - - 9 九、参考文献(1) 板式换热器工程设计手册（重排本）杨崇麟主编. 北京：机械工业出版社，1998；(2) 板式换热器的设计与应用J 刘相宜 . 山东能源， 1989 年（ 4） ：15。(3) 换热器设计手册 （第三卷） ME.U. 施林德尔 . 马庆芳等译 . 北京：机械工业出版社， 1988；(4) 换热器设计手册钱颂文等译. 北
16、京：化学工业出版社，2002；(5) 热交换器设计手册 （下册） M 尾花英朗 日. 北京：石油工业出版社，1981；(6) 热交换器原理与设计史美中、王中铮. 东南大学出版社，1996.11 ；(7) 换热器原理及计算M 朱聘冠 . 北京：清华大学出版社，1989；(8) 机械设计课程设计巩云鹏. 东北大学出版社，2000.12. (9) 传热学 M 杨世铭 . 北京：人民出版社，1981；(10) 换热器（中册） M 兰州石油机械研究所主编. 北京：烃加工出版社，1988；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 10 页 - - - - - - - - -