换热器设计.docx

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1、摘要此设计是在以安全为前提，在尽可能保证其质量、经济合理性和实用性等技术指标为前提下进行的设计。BROl型板式换热器是一种高效紧凑的换热设备，它被应用到食品工业、冶金工业、机电工业、造纸工业、石油工业等领域。而且其类型、结构和使用范围还在不断发展。焊接型板式换热器的紧凑性好，重量轻、传热性能好、初始成本低特点。本文对板式换热器的发展及应用领域作了简要的介绍，通过应用板式换热器的传热机理。对板式换热器进行了热力计算和阻力计算，在满足了校核条件下，设计了板式换热器的基本结构如框架形式，板片结构及流程组合方式等结构参数。确定了板片数为149的并联式流程组合的板式换热器，用AUtoCAD绘制零件图及总

2、图。关键字：板式换热器；结构设计；热力计算；校核；经济性分析AbstractThedesignispremiseofsecurity,inanmushanpossibletoensureitsquality,economicallyrationalandpracticaltechnicalindicators,suchanunderthepremiseofthedesign.Plateheatexchangersacompactandefficientheattransferequipment,itisappliedtothefoodindustry,metallurgicalindustry

3、,electromechanicalindustry,paperindustry,oilindustryandotherfields.Anditstype,structureandscopearestillevolving.Weldedplateheatexchangercompactnesshasthefeaturessuchaslightweight,goodheattransferperformanceandlowinitialcost.Inthispaper,bytheusingofplateheatexchangerheattransfermechanismthedevelopmen

4、tofplateheatexchangerandapplicationsarebrieflyintroduced.Itcarriedouttheplateheatexchangerthermalcalculationandresistancecalculations,anddesignedthebasicstructureoftheplateheatexchangersuchastheframeworks,structureandprocessescombinationstomeettheverificationcondition.Finallyitdeterminedtheparallelf

5、lowplateheatexchangerwith149oftheplatesandcombinedwithAutoCADdrawingpartsdiagramandassemblydrawings.Keywords:Plateheatexchanger;Configurationdesign;Thermodynamiccalculation;Check;目录1.绪论11.1板式换热器的概述1L2我国设计制造应用情况2L3国外著名厂家及其产品42.BROl型板式换热器的基本构造92.1BROl型板式换热器的基本构造92.2流程组合92.3框架型式102.4板片112.4.1常用形式112.4.

6、2混合户人字板及性能122,4,3特种形式132.5密封圈132.6压紧装置143.板式换热器的性能特点143.1板式换热器的主要优点153.2板式换热器的主要缺点173.3板式换热器和管壳式换热器的比较184.BROl型板式换热器的设计计算184.1板式换热器的设计计算概述184.2传热过程194.2.1对流换热194.2.2相变换热194.2.3导热204.3热力计算224.3.1一般设计要求224.3.2设计计算公式和曲线234.3.3确定总传热系数的途径294.4换热器己知参数304.4.1计算综述表365.经济和技术分析415.1技术经济分析的原则415.2技术经济分析的标准41结论

7、42致谢43参考文献44附录A4546附录B1.绪论1.1板式换热器的概况目前板式换热器已经成为高效、紧凑的热交换设备，且大量地应用于工业中，其发展已有一百多年的历史叫1878年德国人发明了第一个板片式换热器，现在通常都称作板式换热器，经过了50多年的发展，到20世纪30年代，出现了由薄金属板压制的板片组装而成的板热器，并将该换热器大量的应用于工业，显示出了优异的性能，从此就迅速地得到了广泛的推广应用，成为紧凑、高效的换热设备。早期的板式换热器大都用于食品工业，如牛奶、蛋液、啤酒等的加工过程中。这是由于早期板片的单板面积较小，单台换热器的面积不大型化，所以只能用于处理物料流量较小的场合，随着单

8、板面积的增大，单台换热器的面积也相应增大。现在各制造厂竞相增大单板面积和组成大型的板式换热器。板式换热器发展趋势是：提高操作温度和操作压力，加大处理量,扩大使用范围，研制采用新的结构材料的制造工业，而研制新的垫片材料易提高其使用温度和使用压力，将是其中的重点。虽然板式换热器有很多优点，而其现在发展很快，但它们在结构和制造上尚存在问题。相信随着科学技术的飞速发展，板式换热器会不断完善，应用也日趋广泛。1.2我国设计制造应用情况我国板式换热器于六十年代开始研究制造。1965年，兰州石油化工机器厂根据一些资料设计、制造了单板换热器面积为0.52/的水平平直波纹板片的板式换热器，这是我国首家生产出的板

9、式换热器，供造纸厂、维尼纶厂等使用。八十年代初期，该厂又引进了W.Schmidt公司的板式换热器制造技术，增加了板式换热器的品种。1967年，兰州石油机械研究所对板片的六种波纹型式作了对比试验，肯定了人字形波纹的优点，并于1971年制造了我国第一台人字形波纹板片（单板换热面积为0.3疗）的板式换热器，这对于我国板式换热器采用波纹型式的决策起了重要的作用。1983年，兰州石油机械研究所组织了板式换热器技术交流会，对板片的制造材料、板片波纹型式、单片换热面积、板式换热器的应用等方面进行了讨论，促进了我国板式换热器的发展。国家石油钻采炼化设备质量监测中心还对板式换热器的性能进行了大量的测定。清华大学

10、于八十年代初期，对板热器的换热、流体阻力和优化等方面进行了理论研究，认为板热器的换热，以板间横向绕流作为换热物理模型，该校还对板式换热器热工性能评价指标及板式换热器计算机辅助设计进行了研究。近几十年来，他们还作了大量的国产板片的性能测定。河北工学院就板式换热器的流体阻力问题研究，认为只有当板片两侧的压差相等或压差很小时，板片以自身的刚性使板间距保持在设计值上，否则板片会发生变形，致使板间距发生变化，出现受压通道和扩张通道。其次，他们把板式换热器的流体阻力分解为板间流道阻力和角孔道阻力（包括进、出口管）进行整理，得到一种新的流体阻力计算公式.天津大学对板换器的两相流换热及其流体主力计算做了大量研

11、究，得出考虑因素比较全面的换热计算公式。近年来，研制了非对称型的板式换热器，进行了国产板式换热器的性能测定及优化设计等工作。华南理工、大连理工等高等院校和科研单位，也对板式换热器的换热、流体阻力理论或工程应用方面作了很多有益的工作。进入二十一世纪以来，我过的板式换热器研究取得了较大的进步，在借鉴国外先进经验的同时，也逐渐形成了自己的一套设计开发模式，和世界领先技术的差距进一步缩小。我国板式换热器的制造厂家有四五十家、年产各种板式换热器数千台计，但是我国的板式换热器的应用远不及国外，这和人们对板式换热器的了解程度、使用习惯以及国内产品的水平有关。七十年代，板式换热器主要应用于食品、轻工、机械等部

12、门；八十年代也是仅仅应用于民用建筑的集中供热；八十年代中期开始，在化工工艺流程中较苛刻的场合也出现了板式换热器的身影。由于人们对板式换热器工作原理、热力计算、校验等不熟悉的原因，使得板式换热器在开发到应用的时间跨度上，花费了较多的时间区。1.3国外著名厂家及其产品现在，世界上发达国家制造的板式换热器，产品销往世界各地。最著名的厂家有英国APV公司、瑞典ALFA-LAVAL公司、德国GEA公司、美国OMEXEL公司、日本日阪制作所等。(1)英国APV公司。APV公司的RiChardSeIigman博士于1923年就成功设计了第一台工业性的板式换热器。其在国外有20个联合公司，遍及美、德、法、日、

13、意、加等国。Seligman设计的板式换热器板片为塞里格曼沟道板。三十年代后期，英国人GOodman提出的阶梯形断面的平直波纹，性能并不十分优越。目前APV公司生产的板式换热器波纹多属人字形波纹，最大单板换热面积为2.2川，单台换热器最大流量为250Ow3?。换热器最高使用温度为260C、最大使用压力为2.0MPa、最大的单台换热面积为1600加。APV公司换热器产品情况如表1-1词：表1-1APV公司生产的主要板式换热器Tab.1-1ThemainheatexchangerofAPVcompany半片外型板式换热最高工作单板换热尺寸长X单台最多长管尺寸器型压力面、积宽板片()号(Mpa)(加

14、)(nunX数mm)SRl1.030.0258570X21015038HMB0.690.341114X31818751SR351.550.341152X39241475R401,370.381150X445409102,127,152R552.060,521156X416362102R560.930.521156X416350102R1060.691.0781984X712427300R2350.832.22739X1107729400(2)ALFA-LAVAL公司。ALFA-LAVAL公司制造的板式换热器，其销售遍布99个国家，从该公司于1930年生产的第一台板式巴氏灭菌器开始，己有60多年

15、的历史。1980年对叶片的边缘做了改造，以增强抗压能力。该公司的标准产品性能：最高工作压力25MPa;最高工作温度25O。C；最大单台流量3600加/人；总传热系数35OO-75OOW*K；每台换热面积0.1-2200疗；最大接管尺寸450mm。(3)GEAAHLBORN公司。该公司现有Free-Flow和Varitherm两个系列产品。前者抗压能力差，后者为人字形波纹片。GEAAHLBORN的板式换热器技术特性如表1-2;,：表1-2GEAAHLBORN公司主要板式换热器技术特性Tab.1-2GEAAHLBORN,themaintechnicalcharacteristicsofplateheatexchanger板片最高工最高工最大型号波纹型外形尺单板作压作温流量式寸长X宽换热力(P)(m3/h)(mm)面积(MPa)(*)Free-FlOW157