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化工原理》课程设计 计题目：热水冷却器的设计 一.设计任务及操作条件 1．处理能力 2500kg/h(热水) 2．设备型式：锯齿型换热器 3．操作条件 ⑴热水：入口温度80℃,出口温度55℃ ⑵冷却介质：自来水，入口温度25℃，出口温度38℃ ⑶允许压强降：不大于105Pa 二.设计要求 (一)、编制一份设计说明书（打印稿），主要内容包括： 前言； 流程的确定和说明书（附流程简图）； 生产条件的确定； 换热器的设计计算，由热平衡计算传热量的大小，并确定第二种换热流体的用量并决定流体通入的空间。 算流体的定性温度，以确定流体的物性数据。初算有效平均温差。一般先按逆流计算，然后再校核。 计算传热系数K值，然后再作校核。 估传热面积。常取实际传热面积是计算值的1.5-1.25倍。 计算流体流动阻力。如阻力超过允许范围，需调整设计，直至满意为止。选择适宜的锯齿型换热器并进行核算。 附属设备的选型和计算； 设计结果列表； 设计结果的讨论和说明； 注明参考和使用的设计资料； 结束语。 （二）绘制换热器装配图1张 (手绘1#号图纸) 三、设计日期：2012年12月31日至2013年1月11日 1 概 述 1 1. 1 换热器简介 1 1. 2 设计方案简介 2 1. 3 确定设计方案 2 1. 3. 1 设计流程图 3 1. 3. 2 工艺流程简图 4 1. 3. 3 换热器选型 4 1. 4 符号说明 4 2 锯齿形板式热水冷却器的工艺计算 5 2.1 确定物性数据 5 2.1.1 计算定性温度 5 2.1.2 计算热负荷 6 2. 1. 3 计算平均温差 6 2. 1. 4 初估换热面积及初选板型 6 2. 1. 5 核算总传热系数K 7 2. 1. 6 计算传热面积S 9 2. 1. 7 压降计算 10 2.2 锯齿形板式热水冷却器主要技术参数和计算结果 10 3 课程设计评述 11 参考文献 12 附录 13 1.3.2 工艺流程简图 1.3.3 换热器选型 两流体温度变化情况：热流体进口温度80℃，出口温度55℃；冷流体人口温度25℃，出口温度38℃。该换热器用循环冷却水冷却，初选BJ0.2锯齿形波纹板片的板式热水冷却器。 1.4 符号说明 Pr —— 普兰特准数，无因次； Re——雷诺准数，无因次； a ——对流给热系数，W/（m2·℃）； S——换热面积，m2； Wh——热流体的质量流量，kg·s-1 ； ——平均传热温差； K——总传热系数，W/（m2·℃）； N——管子总数； H——传热面积裕度； ——平均传热温差，℃； Q——换热器的热负荷，kw； ——粘度, Pa·s； Ri——垢阻热阻，m2·℃/W； Ri——导热热阻，m2·℃/W；λw——导热系数，W/（m2·℃）； b——管壁厚度，mm; d——换热器直径，m； ——密度,kg/m3 Np——管程数； Tm——定性温度，℃； L——管子总长，m； De——当量直径,mm; ui——循环水的流速，m/s； Wi——冷却水用量，Kg/h； Cph——热流体的平均定压比热，kJ/(kg·℃) 2 锯齿形板式热水冷却器的工艺计算 将2500kg/h的热水从80℃冷却至55℃，冷却介质采用循环水，循环水入口温度25℃，出口温度为38℃，设计一台锯齿形板式热水冷却器，完成该生产任务。 2.1 确定物性数据 2.1.1首先计算定性温度，并查取定性温度下的物性数据 热水：Tm = (80+55) /2 = 67.5℃ 冷却水：tm = (25+38)/2 = 31.5℃ 查化工原理附录，两流体在定性温度下的物性数据如下表: 表2.1 水的物理性质 物性 流体 定性温度Tm ℃ 密度 kg/m3 粘度 /10-3Pa·s 比热容 kJ/(kg·K) 导热系数 W/(m·K) 热水 67.5 979.7 0.414 4.181 0.662 冷却水 31.5 995.2 0.779 4.174 0.619 2.1.2计算热负荷 Q = Wh Cph (T1-T2) 式中Wh = 2500/3600=0.694kg/s Q =0.694×4.181×(80-55)=72.54 kw 2.1.3计算平均温差（按逆流计算） 2.1.4初估换热面积及初选板型 对于粘度小于1×10-3Pa·s的热水与循环冷却水的换热，列管式换热器的K值大约为850～1700W/m2?，而板式热水冷却器的K值大约为为列管式换热器的2～4倍，则可初估K为25