工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)課程設(shè)計(jì)--船舶柴油機(jī)高溫淡水冷卻器設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課 程 設(shè) 計(jì)</b></p><p>　題 目船舶柴油機(jī)高溫淡水冷卻器設(shè)計(jì)</p><p>　學(xué) 院能源與動(dòng)力工程學(xué)院</p><p>　專 業(yè)能源動(dòng)力系統(tǒng)及自動(dòng)化</p><p>　班 級(jí)</p><p>　姓 名</p>

2、<p>　指導(dǎo)教師</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： 工作單位： 能源與動(dòng)力工程學(xué)院 </p><p>　　題

3、目:船舶柴油機(jī)高溫淡水冷卻器設(shè)計(jì) </p><p><b>　　初始條件：</b></p><p>　　（1）高溫淡水進(jìn)口水溫為：85℃；</p><p>　?。?）高溫淡水出口水溫為：72℃；</p><p>　?。?）高溫冷卻淡水流量為：58m3/h；</p&

4、gt;<p>　?。?）低溫淡水進(jìn)口水溫為：33℃；</p><p>　?。?）低溫淡水出口水溫為：45℃；</p><p>　　（6）允許最大壓力降：0.1Mpa；</p><p>　?。?）冷卻器結(jié)構(gòu)類型：殼管式換熱器或板式換熱器任選其一。</p><p>　　要求完成的主要任務(wù):（包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說明書

5、撰寫等具體要求）</p><p>　　1．編制設(shè)計(jì)書1份，內(nèi)容包括：</p><p><b>　?。?）設(shè)計(jì)依據(jù)；</b></p><p><b>　?。?）設(shè)計(jì)原理；</b></p><p><b>　　（3）設(shè)計(jì)步驟；</b></p><p>　?。?/p>

6、4）熱力計(jì)算過程（采用平均溫差法或傳熱有效度_傳熱單元數(shù)法）；</p><p>　?。?）阻力計(jì)算過程等。</p><p>　　2．設(shè)計(jì)圖紙（選做）：1）外形結(jié)構(gòu)圖（2號(hào)圖紙）；2）流體流程圖（3號(hào)圖紙）。</p><p>　　3. 設(shè)計(jì)說明書撰寫嚴(yán)格按照附件中的格式書寫要求執(zhí)行。</p><p><b>　　時(shí)間安排：</b

7、></p><p>　　指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日</p><p>　　系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　船舶柴油機(jī)高溫淡水冷卻器被廣泛的應(yīng)用在油輪，液

8、化氣船，集裝箱船，散貨船和工程船上，在船舶的航行過程中起到重要的作用。是提高船舶能源利用率的主要設(shè)備之一，隨著國內(nèi)對(duì)于工業(yè)企業(yè)提高能效、降低能耗要求的日趨迫切，傳熱系數(shù)高，抗結(jié)垢能力強(qiáng)，顯著提高熱能利用效率，實(shí)現(xiàn)小溫差傳熱，節(jié)能降耗的高效換熱器必將成為加快國內(nèi)節(jié)能減排的利器之一。</p><p>　　本文根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選取一臺(tái)1-2型固定管板式管殼換熱器，采用逆流布置，管側(cè)走冷流體，殼側(cè)走熱流體。采用平均溫差法設(shè)

9、計(jì)換熱器，利用熱平衡方程和傳熱方程計(jì)算傳熱量、傳熱面積。首先，假定換熱系數(shù)以及管道中流體流速，根據(jù)已知條件以及相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)出一臺(tái)結(jié)構(gòu)確定的換熱器；再由設(shè)計(jì)出來的換熱器計(jì)算其傳熱系數(shù)，并與假定的比較；然后由實(shí)際的傳熱系數(shù)計(jì)算出所需要的傳熱面積，進(jìn)而校核傳熱系數(shù)、傳熱面積、管程和殼程的壓力降。</p><p>　　學(xué)習(xí)、研究、設(shè)計(jì)換熱器，能夠增強(qiáng)對(duì)所學(xué)專業(yè)的熱愛，加深對(duì)工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)相關(guān)知識(shí)的理解，有助于今

10、后的理論研究。</p><p>　　關(guān)鍵詞：固定管板式換熱器 平均溫差法 壓力降 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　主要符號(hào)表</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第1章 緒論- 1 -</p><p>　　1.1 換熱器

11、的概述- 1 -</p><p>　　1.2 換熱器的分類- 1 -</p><p>　　1.3 固定管板式換熱器簡介- 2 -</p><p>　　1.4 設(shè)計(jì)前換熱器的選型以及前期的準(zhǔn)備- 2 -</p><p>　　1.4.1 換熱器的選型- 2 -</p><p>　　1.4.2 殼程流體和管程流體的

12、選取- 3 -</p><p>　　1.4.3 殼程數(shù)與管程數(shù)的選擇- 3 -</p><p>　　第2章 設(shè)計(jì)計(jì)算的基本公式和設(shè)計(jì)步驟- 4 -</p><p>　　2.1 熱計(jì)算的基本方程- 4 -</p><p>　　2.1.1 傳熱方程式- 4 -</p><p>　　2.1.2 熱平衡方程式-

13、4 -</p><p>　　2.1.3 平均溫差- 5 -</p><p>　　2.2 固定管板式熱交換器的設(shè)計(jì)步驟- 5 -</p><p>　　第3章 固定管板式換熱器的初步設(shè)計(jì)- 6 -</p><p>　　3.1 原始數(shù)據(jù)- 6 -</p><p>　　3.2 確定物性參數(shù)- 6 -</p&g

14、t;<p>　　3.2.1 定性溫度- 6 -</p><p>　　3.2.2 物性參數(shù)- 6 -</p><p>　　3.3 傳熱量及平均溫差的計(jì)算- 7 -</p><p>　　3.4 傳熱面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)- 8 -</p><p>　　3.4.1 估算傳熱面積- 8 -</p><p>　　3.

15、4.2 傳熱管束的選取- 8 -</p><p>　　3.4.3 管束布置- 9 -</p><p>　　3.4.4 拉桿的選取- 10 -</p><p>　　3.5 殼程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)- 10 -</p><p>　　3.5.1 初步估算殼內(nèi)徑- 10 -</p><p>　　3.5.2 折流板設(shè)計(jì)- 10

16、-</p><p>　　第4章 校核傳熱系數(shù)及傳熱面積- 12 -</p><p>　　4.1 管程換熱系數(shù)計(jì)算- 12 -</p><p>　　4.2 殼程換熱系數(shù)計(jì)算- 12 -</p><p>　　4.3 計(jì)算傳熱系數(shù)- 15 -</p><p>　　第5章 阻力計(jì)算- 17 -</p>

17、<p>　　5.1 管程流體阻力- 17 -</p><p>　　5.2 殼程阻力計(jì)算- 18 -</p><p>　　第6章 設(shè)計(jì)小結(jié)- 21 -</p><p>　　參考文獻(xiàn)- 22 -</p><p><b>　　附錄- 23 -</b></p><p><b

18、>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1 換熱器的概述</p><p>　　換熱器在工業(yè)生產(chǎn)過程中，進(jìn)行著各種不同的熱交換過程，其主要作用是使熱量由溫度較高的流體向溫度較低的流體傳遞，使流體溫度達(dá)到工藝的指標(biāo)，以滿足生產(chǎn)過程的需要。此外，換熱器也是回收余熱，廢熱，特別是低品位熱能的有效裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中，船舶柴油機(jī)的高溫淡水冷卻器，電廠熱力系統(tǒng)中的冷水塔，

19、制冷工業(yè)中蒸汽壓縮式制冷機(jī)或吸收式制冷機(jī)中的蒸發(fā)器、冷凝器等都是熱交換器的應(yīng)用實(shí)例。在各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，要挖掘能源利用的潛力，做好節(jié)能減排，必須合理組織熱交換過程并利用和回收余熱，這往往和正確地設(shè)計(jì)與使用熱交換器密不可分，本文的設(shè)計(jì)正是基于此。</p><p>　　1.2 換熱器的分類</p><p>　　換熱器按用途可分為預(yù)熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器等;根據(jù)流體流動(dòng)方式可分為順流式、逆流

20、式、錯(cuò)流式及混流式;根據(jù)冷、熱流體熱量交換的原理和方式可分三大類:混合式、蓄熱式和間壁式。</p><p>　　混合式換熱器依靠冷、熱流體直接接觸進(jìn)行傳熱，這種傳熱方式避免了傳熱間壁及其兩側(cè)的污垢熱阻，只要流體間的接觸情況良好，就有較大的傳熱速率。故凡是允許流體相互混合的場(chǎng)合，都可以采用混合式熱交換器，例如氣體的洗漆與冷卻、循環(huán)水的冷卻、汽-水之間的混合加熱、蒸汽的冷凝等等。</p><p&g

21、t;　　蓄熱式換熱器內(nèi)裝固體填充物，用以貯蓄熱量。一般用耐火磚等徹成火格子（有時(shí)用金屬波形帶等）。換熱分兩個(gè)階段進(jìn)行:第一階段，高溫氣體通過火格子，將熱量傳給火格子而蓄起來。第二階段，低溫氣體通過火格子，接受火格子所儲(chǔ)蓄的熱量而被加熱。這兩個(gè)階段交替進(jìn)行。通常用兩個(gè)蓄熱器交替使用，即當(dāng)高溫氣體進(jìn)入一器時(shí)，低溫氣體進(jìn)入另一器。常用于冶金工業(yè)，如煉鋼平爐的蓄熱室。也用于化學(xué)工業(yè)，如煤氣爐中的空氣預(yù)熱器或燃燒室，人造石油廠中的蓄熱式裂化爐。&

22、lt;/p><p>　　間壁式換熱器的冷、熱流體被固體間壁隔開，并通過間壁進(jìn)行熱量交換，因此又稱表面式換熱器。這類換熱器的應(yīng)用最為廣泛。間壁式換熱器根據(jù)換熱面的結(jié)構(gòu)形式不同可分為管式換熱器、板式換熱器以及其他類型換熱器。</p><p>　　1.3 固定管板式換熱器簡介</p><p>　　固定管式換熱器是管式換熱器的一種，它主要由殼體、傳熱管束、管板、折流板（擋板）和

23、管箱等部件組成，殼側(cè)流體與管側(cè)流體通過管束壁面進(jìn)行傳熱。管束可以采用光管、螺紋管、翅片管及波節(jié)管等各種管形式，同時(shí)也可采用管內(nèi)插入物等手段強(qiáng)化傳熱，并在成本較低的情況下獲得傳熱均句，傳熱系數(shù)較大的效果。殼體多為圓筒形，內(nèi)部裝有管束，管束兩端固定在管板上。進(jìn)行換熱的冷熱兩種流體，一種在管內(nèi)流動(dòng)，稱為管程流體；另一種在管外流動(dòng)，稱為殼程流體。為提高管外流體的傳熱系數(shù)，通常在殼體內(nèi)安裝若干擋板。擋板可提高殼程流體速度，迫使流體按規(guī)定路程多次橫

24、向通過管束，增強(qiáng)流體湍流程度。換熱管在管板上可按等邊三角形或正方形排列。等邊三角形排列較緊湊，管外流體湍動(dòng)程度高，傳熱系數(shù)大。正方形排列時(shí)管外清洗方便，適用于易結(jié)垢的流體。圖1-1為固定管板式換熱器的結(jié)構(gòu)圖。</p><p>　　圖1-1 固定管板式換熱器</p><p>　　1.4設(shè)計(jì)前換熱器的選型以及前期的準(zhǔn)備</p><p>　　1.4.1 換熱器的選型<

25、;/p><p>　　固定管板式換熱器作為管殼式換熱器中應(yīng)用最廣泛的換熱器之一，結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，管程清洗方便，管程可以分成多程，殼程也可以分成雙程，規(guī)格范圍廣，故在工程上廣泛應(yīng)用。故選用固定管板式換熱器。</p><p>　　1.4.2殼程流體和管程流體的選取</p><p>　　由于兩程流體均為液態(tài)淡水，無毒、沒有腐蝕性，不用考慮粘性，對(duì)材質(zhì)沒有什么特殊的要求，而

26、且淡水易清潔，其對(duì)流傳熱系數(shù)與流速關(guān)系較小，同時(shí)兩程溫差、壓力相差不大。故綜合考慮下安排高溫淡水通入殼程以便于被冷卻，用于冷卻的低溫淡水則走管程。</p><p>　　1.4.3 殼程數(shù)與管程數(shù)的選擇</p><p>　　根據(jù)初算換熱面積和管程流通截面積，選取一臺(tái)1-2型固定管板式換熱器。</p><p>　　第2章 設(shè)計(jì)計(jì)算的基本公式和設(shè)計(jì)步驟</p>

27、;<p>　　2.1 熱計(jì)算的基本方程</p><p>　　熱交換器的熱計(jì)算主要目的在于找到熱負(fù)荷和流體的進(jìn)出口溫度、傳熱系數(shù)、傳熱面積以及這些量之間的關(guān)系式，其中常用的基本關(guān)系式有兩個(gè)，即傳熱方程式和熱平衡方程式。</p><p>　　2.1.1 傳熱方程式</p><p>　　在工程中，常用的傳熱方程式的基本形式是</p><

28、p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　式中： </b></p><p><b>　　Q—熱負(fù)荷，W；</b></p><p>　　F—傳熱面積，m2；</p><p>　　?tm—兩種流體之間的平均溫度，℃。</p><p&g

29、t;　　2.1.2 熱平衡方程式</p><p>　　如果不考慮散至周圍環(huán)境的熱損失，則冷流體所吸收的熱量就應(yīng)該等于熱流體所放出的熱量。這時(shí)的熱平衡方程式可寫為：</p><p><b>　　（2-2）</b></p><p>　　實(shí)際上任何熱交換器都有散向周圍環(huán)境的熱損失，這時(shí)熱平衡方程式就可寫成：</p><p>&

30、lt;b>　　（2-3）</b></p><p>　　式中：M1、M2—分別為熱流體與冷流體的質(zhì)量流量，kg/s；</p><p>　　t1、t2—分別為熱流體與冷流體溫度，其右上角“’”代表流體的進(jìn)口狀態(tài)，“””代表流體的出口狀態(tài)；</p><p>　　η—以放熱量為準(zhǔn)的對(duì)外熱損失系數(shù)，通常為0.97~0.98。</p><p

31、>　　2.1.3 平均溫差</p><p>　　流體在熱交換器內(nèi)的流動(dòng)形式有順流、逆流、混流和錯(cuò)流等，其中以順流和逆流最為簡單。順流和逆流情況下的平均溫差為：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　計(jì)算其他流動(dòng)方式的平均溫差時(shí)，先按順流和逆流形式計(jì)算出平均溫差，再乘以相應(yīng)的修正系數(shù)即可。</p>

32、<p>　　2.2固定管板式熱交換器的設(shè)計(jì)步驟</p><p>　　管殼式熱交換器的一般設(shè)計(jì)步驟為：</p><p>　　（1） 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)搜集有關(guān)的原始資料，并選定熱交換器的型式；</p><p>　?。?） 確定定性溫度，并查取物性數(shù)據(jù)；</p><p>　?。?） 由熱平衡計(jì)算熱負(fù)荷及熱流體或冷流體的流量；</p&g

33、t;<p>　?。?） 選擇殼體和管子的材料；</p><p>　?。?） 選定流動(dòng)方式，確定流體的流動(dòng)空間；</p><p>　　（6） 求出平均溫差；</p><p>　　（7） 初選出傳熱系數(shù)，并初算傳熱面積；</p><p>　　（8） 設(shè)計(jì)熱交換的結(jié)構(gòu)；</p><p>　?。?） 管程換熱計(jì)算

34、及阻力計(jì)算；</p><p>　?。?0）殼程換熱計(jì)算；</p><p>　?。?1）校核傳熱系數(shù)和傳熱面積；</p><p><b>　?。?2）核算壁溫；</b></p><p>　?。?3）計(jì)算殼程阻力，使之小于允許壓降；</p><p>　?。?4）繪制正式圖紙、編寫材料表等。</p

35、><p>　　以上一些步驟可以根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)的具體情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果應(yīng)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤及時(shí)糾正，保證結(jié)果的準(zhǔn)確。</p><p>　　第3章 固定管板式換熱器的初步設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1 原始數(shù)據(jù)</b></p><p>　　（1）高溫淡水進(jìn)口水溫為：85℃；</p><p&g

36、t;　　（2）高溫淡水出口水溫為：72℃；</p><p>　?。?）高溫冷卻淡水流量為：58m3/h；</p><p>　?。?）低溫淡水進(jìn)口水溫為：33℃；</p><p>　?。?）低溫淡水出口水溫為：45℃；</p><p>　?。?）允許最大壓力降：0.1Mpa；</p><p>　　3.2 確定物性參數(shù)&l

37、t;/p><p>　　3.2.1 定性溫度</p><p>　　由于殼程和管程流體都不存在相變，其定性溫度可取流體進(jìn)出口溫度的平均值。</p><p>　　殼程高溫淡水的平均溫度為：</p><p><b>　?。?-1） </b></p><p>　　管程低溫淡水的平均溫度：</p>

38、<p><b>　?。?-2） </b></p><p>　　3.2.2 物性參數(shù)</p><p>　　根據(jù)參考文獻(xiàn)[2] P563 附錄9 ，得管程低溫淡水和殼程高溫淡水在各自的定性溫度下的物性參數(shù)如表3-1。</p><p><b>　　表3-1 物性參數(shù)</b></p><p&g

39、t;　　3.3 傳熱量及平均溫差的計(jì)算</p><p>　　殼程高溫冷卻水的質(zhì)量流量：</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p><b>　　傳熱量：</b></p><p><b>　　（3-4）</b></p><p>　　由此

40、可得管程低溫淡水的質(zhì)量流量：</p><p><b>　　（3-5）</b></p><p><b>　　式中： </b></p><p>　　ηL—以放熱量為準(zhǔn)的對(duì)外熱損失系數(shù)，取0.98；</p><p>　　由傳熱學(xué)知識(shí)求得： ，</p><p>　　按圖3-1所示計(jì)

41、算逆流式的對(duì)數(shù)平均溫差：</p><p>　?。?-6） </p><p>　　圖3-1 殼管式換熱器逆流型溫度變化圖</p><p><b>　　故有效平均溫差：</b></p><p><b>　?。?-7）</b></p>

42、<p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　，由參數(shù)：</b></p><p><b>　　查圖3-2得 。</b></p><p>　　圖3-2 溫差修正系數(shù)</p><p>　　3.4 傳熱面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>

43、;　　3.4.1 估算傳熱面積</p><p>　　查參考文獻(xiàn)[2]附錄A得傳熱系數(shù)取值范圍1000-2000W/m2·℃，初選傳熱系數(shù) =1200W/m2·℃。</p><p><b>　　估算傳熱面積：</b></p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>

44、　　3.4.2傳熱管束的選取</p><p>　　傳熱管束根據(jù)管側(cè)冷流體的流量及管內(nèi)流速來確定。流速是換熱器設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，提高流速可以提高傳熱系數(shù)（減少傳熱面積）；減少在管子表面生成污垢的可能性，但同時(shí)壓力降和功耗也隨之增加。水在管道中的最大允許速度與管道的材質(zhì)有關(guān)，本文中管子材料選用碳鋼無縫鋼管，型號(hào)為Φ25×2.5，即其外徑d0=25mm，內(nèi)徑di=20mm，初步計(jì)算時(shí)選定管內(nèi)水的流速為。<

45、/p><p><b>　　管程所需流通截面：</b></p><p><b>　?。?-9） </b></p><p><b>　　每程管數(shù)：</b></p><p>　　根 （3-10） </p><p>　　取整n=

46、54根。 </p><p><b>　　每根管長：</b></p><p><b>　?。?-11）</b></p><p><b>　　取標(biāo)準(zhǔn)管長2m。</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p&g

47、t;　　Z1—總管程數(shù)，在本設(shè)計(jì)中其值為2；Z1=2×N；</p><p>　　δ—管板厚度（固定取為0.05m）；0.006為誤差修正。</p><p>　　管子布置的結(jié)構(gòu)參數(shù)如表3-2。</p><p>　　表3-2 換熱管分布的結(jié)構(gòu)參數(shù)</p><p><b>　　3.4.3管束布置</b></p&

48、gt;<p>　　管子排布形式有正三角、正方形、轉(zhuǎn)角正方形，轉(zhuǎn)角三角形、同心圓幾種排布形式。其中正三角排布形式和正方形排布用的較多，正方形排布有益于清掃污垢，常用在易生成污垢的場(chǎng)合，而正三角排布有結(jié)構(gòu)緊湊，工藝方便，能獲得更大的傳熱系數(shù)的特點(diǎn)，本例題設(shè)計(jì)中，污垢形成相對(duì)較少，因此總要從結(jié)構(gòu)緊湊等方面考慮選擇正三角布置。</p><p><b>　　中心管排數(shù)：</b></

49、p><p>　　根 （3-12）</p><p><b>　　取值為11。</b></p><p>　　由以上數(shù)據(jù)初步畫出換熱管分布草圖，如附圖1。</p><p>　　3.4.4拉桿的選取</p><p>　　查文獻(xiàn)[1]表2.7查得拉桿有關(guān)數(shù)據(jù)，如表3-3(估計(jì)殼體直

50、徑在400-700mm之間)。</p><p>　　表3-3 拉桿結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)參數(shù)</p><p><b>　　3.5殼程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.5.1初步估算殼內(nèi)徑</p><p>　　如附圖1，用CAD畫草圖量得管束中心至最外層管中心距離為0.1996m。 </p><p>

51、<b>　　管束外緣直徑：</b></p><p><b>　?。?-13）</b></p><p><b>　　殼體內(nèi)徑：</b></p><p><b>　?。?-14）式中：</b></p><p>　　b3=0.25d=6.25且不小于8mm，故取

52、b3=8mm。</p><p>　　因此可取換熱器殼體標(biāo)準(zhǔn)直徑,即公稱直徑。</p><p>　　由文獻(xiàn)[4]可初選殼內(nèi)徑為0.5m，則換熱管長度與殼體直徑之比為。目前所采用的換熱管長度與殼體直徑之比為4-25之間，所以初選的殼體與換熱管結(jié)構(gòu)參數(shù)較為匹配。</p><p>　　3.5.2折流板設(shè)計(jì)</p><p>　　管殼式換熱器殼程流體流通

53、面積比管程流通截面積大，為增大殼程流體的流速，加強(qiáng)其擾動(dòng)程度，提高其表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，需設(shè)置折流板。本文采用弓形折流板，弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的20%～25%，取25%，則切去的圓缺高度為：</p><p>　?。?-15） 折流板的圓心角：120o </p><p>　　查參考資料[2]可知折流板板間距為</p><p><b>　　，<

54、/b></p><p>　　結(jié)合一般標(biāo)準(zhǔn)取值，則取折流板間距: ls =150mm。 </p><p><b>　　折流板數(shù):</b></p><p><b>　　（3-16）</b></p><p><b>　　取值：12<

55、/b></p><p>　　折流板與結(jié)構(gòu)布局相關(guān)的參數(shù)見表3-4。</p><p>　　第4章 校核傳熱系數(shù)及傳熱面積</p><p>　　4.1管程換熱系數(shù)計(jì)算</p><p><b>　　管程接管直徑：</b></p><p><b>　?。?-1）</b><

56、;/p><p>　　由YB231-70按鋼管取標(biāo)準(zhǔn)值：Ø146×5。</p><p><b>　　管程雷諾數(shù)： </b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　一般Re>10000即為湍流。 </p><p><b&g

57、t;　　管程換熱系數(shù)：</b></p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　4.2殼程換熱系數(shù)計(jì)算 </p><p>　　折流板缺口面積： （4-4） </p>

58、;<p>　　錯(cuò)流區(qū)內(nèi)管數(shù)占總管數(shù)的百分比：</p><p>　?。?-5） </p><p>　　缺口處管子所占面積: </p><p><b>　?。?-6）</b></p><p&

59、gt;　　流體在缺口處的面積：</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　流體在兩折流板間錯(cuò)流流通截面積：</p><p><b>　　（4-8）</b></p><p><b>　　殼程流通截面積：</b></p><p>&

60、lt;b>　?。?-9）</b></p><p><b>　　殼程接管直徑按</b></p><p>　　計(jì)算得：D1=0.186m</p><p>　　并由鋼管標(biāo)準(zhǔn)選相近規(guī)格，選取D1=180mm×5。</p><p>　　錯(cuò)流區(qū)管排數(shù)，由附圖2知：</p><p>

61、　　每一缺口內(nèi)的有效錯(cuò)流管排數(shù)：</p><p>　　根 （4-10）</p><p>　　旁流通道數(shù)：；旁流擋板數(shù)：</p><p>　　錯(cuò)流面積中旁流面積所占分?jǐn)?shù)：</p><p><b>　?。?-11）</b></p><p>　　一塊折流板上管子

62、與管孔間泄露面積：</p><p><b>　?。?-12）</b></p><p>　　折流板外緣與殼體內(nèi)壁之間的泄露面積：</p><p><b>　?。?-13）</b></p><p>　　殼側(cè)熱流體的雷諾數(shù)：</p><p><b>　?。?-14）<

63、;/b></p><p><b>　　故知?dú)?cè)是湍流。</b></p><p><b>　　殼程傳熱因子：</b></p><p><b>　?。?-15）</b></p><p>　　式中：-理想管束傳熱因子，查圖4-1得；</p><p>　　

64、-折流板缺口校正因子，查圖4-2得；</p><p>　　-折流板泄露校正因子，根據(jù)，查圖4-3得； </p><p>　　-旁通校正因子，根據(jù)及查圖4-4得。</p><p>　　圖4-1 -理想管束傳熱因子 圖4-2 -折流板缺口校正因子</p><p>　　圖4-3 -折流板泄露校正因子

65、 圖4-4 -旁通校正因子</p><p><b>　　殼程質(zhì)量流速：</b></p><p><b>　?。?-16）</b></p><p>　　假定殼側(cè)壁面溫度為tw=35℃，且查表得該壁溫下的水粘度為：。</p><p><b>　　殼程換熱系數(shù)：&l

66、t;/b></p><p><b>　　（4-17）</b></p><p><b>　　4.3計(jì)算傳熱系數(shù)</b></p><p>　　由于是工程上計(jì)算，可略去管壁導(dǎo)熱阻力，查資料[2]得管程、殼程淡水污垢熱阻 。則傳熱系數(shù)： </p><p><b>　?。?-18

67、）</b></p><p><b>　　傳熱面積：</b></p><p><b>　?。?-19）</b></p><p>　　傳熱面積之比：，在允許范圍以內(nèi)。</p><p><b>　　檢測(cè)殼側(cè)壁溫：</b></p><p><b

68、>　?。?-20）</b></p><p>　　與原假定值差0.37oC，在允許范圍內(nèi)。</p><p><b>　　第5章 阻力計(jì)算</b></p><p>　　5.1 管程流體阻力 </p><p>　　由參考文獻(xiàn)[1]知，管程總阻力包括沿程阻力、回彎阻力和進(jìn)出口接管阻力。</p>

69、<p><b>　　沿程阻力：</b></p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　回彎阻力：</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　　進(jìn)出口接管阻力：<

70、;/b></p><p><b>　　（5-3）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　-管內(nèi)摩擦因子，查圖5-1得；</p><p><b>　??； </b></p><p><b>　??；<

71、/b></p><p><b>　　。</b></p><p>　　圖5-1 -管內(nèi)摩擦因子（e-絕度粗糙度，d-管徑）</p><p><b>　　管程總阻力：</b></p><p><b>　　（5-4）</b></p><p>　　因?yàn)椋?/p>

72、則管程流體阻力在允許范圍之內(nèi)。</p><p>　　5.2殼程阻力計(jì)算 </p><p>　　殼程總阻力由流體流經(jīng)管束的阻力和流體通過折流板缺口的阻力組成。</p><p>　　理想管束錯(cuò)流段阻力：</p><p><b>　　（5-5） </b></p><p><b>　　式中：&l

73、t;/b></p><p>　　-理想管束摩擦系數(shù)，在圖5-2中可查得理想管束摩擦系數(shù)。</p><p>　　圖5-2 -理想管束摩擦系數(shù)</p><p>　　理想管束缺口處阻力：</p><p><b>　?。?-6） </b></p><p><b>　　殼程總阻力：</

74、b></p><p><b>　　（5-7） </b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　-旁路校正系數(shù)，查圖5-3可得；</p><p>　　-折流板泄露校正系數(shù)，查圖5-4可得；</p><p>　　-折流板間距不等的校正系數(shù)，間距相等

75、，不需校正，故。</p><p>　　圖5-3 -旁路校正系數(shù) 圖5-4 -折流板泄露校正系數(shù)</p><p>　　因?yàn)?，則殼程流體阻力在允許范圍之內(nèi)。由于該換熱器管程和殼程阻力均小于最大允許值，因此是滿足設(shè)計(jì)要求的。</p><p>　　表5.1 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)參數(shù)總表</p><p>　　第6章 設(shè)計(jì)小結(jié)</

76、p><p>　　為期5天的課程設(shè)計(jì)就要結(jié)束了，這次設(shè)計(jì)的是管殼式換熱器，雖然為期不長，但收獲頗多。</p><p>　　首先，這次課程設(shè)計(jì)作為一門專業(yè)課程設(shè)計(jì)，需用到包括工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、流體力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)等方面的知識(shí)。這些知識(shí)不是機(jī)械的相加，而是需要全面的考慮和整體布局。計(jì)算過程中因考慮不全而重新來過應(yīng)該算是“家常便飯”了吧，嗚嗚，但多虧了同學(xué)和甘老師的耐心指導(dǎo)，讓我受益匪淺。<

77、/p><p>　　計(jì)算過程決不可能一步就計(jì)算成功，設(shè)計(jì)計(jì)算一定是一個(gè)邊計(jì)算，邊校核，邊修正的過程，比如在本次的設(shè)計(jì)過程，最初假想的傳熱系數(shù)很小，最后計(jì)算出來的傳熱系數(shù)和面積都有相當(dāng)大的誤差，此時(shí)調(diào)整假想的傳熱系數(shù)（將其增加20%），再重復(fù)計(jì)算過程。計(jì)算的結(jié)果能較好的符合工程計(jì)算的精度要求。</p><p>　　其次，這次課程設(shè)計(jì)還考驗(yàn)了我們的團(tuán)隊(duì)合作精神，以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度、平和的心態(tài)。這次課

78、設(shè)工作量大，用到的知識(shí)多，而我們是第一次做這方面的設(shè)計(jì)，我們經(jīng)常要進(jìn)行討論，甚至是爭論，現(xiàn)在還依然記得大家爭得耳紅臉赤的場(chǎng)面，但這又有什么關(guān)系呢？因?yàn)閱栴}就是這樣發(fā)現(xiàn)的，比較合理的結(jié)果和方法就是這樣產(chǎn)生的。同時(shí)爭論讓我更加清楚地了解自己，讓我明白我要更加耐心的表達(dá)我的想法，把問題解析清楚，也要耐心的聽其他同學(xué)的意見。</p><p>　　這次課設(shè)也讓我體會(huì)到了各種酸甜苦辣，基本每天都在教室查資料、找數(shù)據(jù)。有時(shí)為了

79、一個(gè)數(shù)據(jù)查找了好幾本書，還是找不到結(jié)果的時(shí)候，是挺納悶的，很容易讓人想放棄。但若目標(biāo)在，努力終會(huì)有結(jié)果。在辛苦的同時(shí)，享受著辛苦帶來收獲的喜悅，那種成就感油然而生！</p><p>　　總之，此次課程設(shè)計(jì)讓我明白自己5天的付出，為的不僅僅是1個(gè)學(xué)分，獲得一個(gè)好成績，更是培養(yǎng)自己綜合運(yùn)用《傳熱學(xué)》理論知識(shí)及查閱相關(guān)資料去解決某一設(shè)計(jì)任務(wù)的一次訓(xùn)練，起著培養(yǎng)自己將理論運(yùn)用于實(shí)踐的重要作用。本次課設(shè)增強(qiáng)了我對(duì)傳熱學(xué)、對(duì)

80、換熱器的熱愛，加深了我對(duì)工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)等相關(guān)知識(shí)的理解。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 史美中,王中錚.熱交換器原理于設(shè)計(jì).南京：東南大學(xué)出版社，2009 </p><p>　　[2] 楊世銘,陶文銓.傳熱學(xué)第四版.北京:高等教育出版社,2006</p><p>　　[

81、3] 沈維道.工程熱力學(xué)第四版.北京：高等教育出版社，2006</p><p>　　[4] 錢頌文.熱交換器設(shè)計(jì)手冊(cè).廣州：化學(xué)工業(yè)出版社，2002</p><p>　　[5] 吳業(yè)正.制冷原理及設(shè)備第二版.西安： 西安交通大學(xué)出版社，2005</p><p>　　[6] 黃華梁 彭文生.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第三版.北京：高等教育出版社，2001</p>&l