106kW水冷式管壳冷凝器 设计说明书

课 程 设 计

课程名称 热交换器课程设计 题目名称 106kW水冷式冷凝器 学生学院 材料与能源学院 专业班级热能与动力工程（制冷与空调方向）09011班 学 号 3109007330 学生姓名 陈桂福 指导教师 王长宏

2012年7月5日

广东工业大学课程设计任务书

题目名称 学生学院 专业班级 姓 名 学 号

106KW水冷式冷凝器 材料与能源学院 热能与动力工程 制冷0901班

陈桂福 3109007330

一、课程设计的内容

设计一台冷库用冷凝器。冷凝器热负荷Qk=106KW，冷凝温度tk＝40℃，制

?＝32℃，出口温度t2??＝36℃。冷剂为R22。冷却水进出口温度分别为：进口温度t2

二、课程设计的要求与数据

1）学生在教师指导下独立完成设计。 2）换热器设计要结构合理，设计计算正确。

3）图纸要求：图面整洁、布局合理，线条粗细分明，符号国家标准，尺寸标注规范，用计算机绘图。 4）说明书要求：

文字要求：文字通顺，语言流畅，书写工整，层次分明，用计算机打印。 格式要求：

（1）课程设计封面；（2）任务书；（3）摘要；（4）目录；（5）正文，包括设计的主要参数、热力计算、传热计算、换热器结构尺寸计算布置及阻力计算等设计过程；对所设计的换热器总体结构的讨论分析；心得体会等；（6）参考文献

三、课程设计应完成的工作

1）按照设计计算结果，编写详细设计说明书1份； 2）绘制换热器的装配图1张，拆画零件图1～2张。

四、课程设计进程安排

序号 1 2 3 4 5 设计各阶段内容 地点 起止日期 6.25-6.25 6.26-6.29 6.30-7.1 7.2-7.4 7.5-7.6 学生分组；布置任务；根据设计任务收集有关的原始资料，并选定热交换器的型式等。 指定教室 进行换热器设计计算（包括传热计算、结构计算、流动阻力计算和强度计算等） 宿舍 编写设计说明书（严格按照广东工业大学课程设计说明书撰写规范编写） 宿舍 绘制换热器装配图1张；拆画零件图1～2张 设计答辩及成绩评定 宿舍 指定教室

五、应收集的资料及主要参考文献

[1] 吴业正. 制冷原理及设备（第2版）[M]. 西安：西安交通大学出版社,1998. [2] 吴业正.小型制冷装置设计指导[M].北京：机械工业出版社,1999. [3] 史美中,王中铮.热交换器原理与设计[M].南京：东南大学出版社，2003. [4] 余建祖.换热器原理与设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006. [5] 杨世铭，陶文铨.传热学（第四版）[M]. 北京：高等教育出版社，2006. [6] 中华人民共和国国家标准－管壳式换热器（GB151－1999）.

[7] 其它设计资料：包括各种换热器设计标准、制冷工程设计手册、制冷设备手

册、制冷机工艺等相关资料.

发出任务书日期：2012年 6 月 25日 指导教师签名：

计划完成日期： 2012年 7月6 日 基层教学单位责任人签章：

主管院长签章：

设 计 总 说 明

本课程设计是设计一个热负荷为106kW的水冷式管壳冷凝器。本课程设计是在给定冷凝器换热量Qk=106KW，制冷剂为R22，冷凝温度tk＝40℃，冷却水进口

?＝32℃，冷却水出口温度t2??＝36℃，假定蒸发温度t0??15?C、制冷剂过温度t2热度为?tr?5?C的条件下进行设计的。

整个设计过程主要包括传热设计计算、水的流动阻力计算、结构设计计算、配件选择及主要配件的强度校核，同时结合整体设备运行原理，对该水冷式管壳冷凝器各性能参数进行校正。本次设计先从传热设计计算着手，先根据热力循环对系统进行热力计算，同时采用假定热流密度及试凑法进行计算以确定较好的工作点，其中传热设计计算与结构设计计算相互交叉进行，接着计算水的流动阻力以及零部件的选取，最后进行强度计算与强度校核。设计内容包括了换热管的布置排列，换热管和流程数、管长、壳体、端盖、法兰、螺栓和垫片等的选取。 经过设计计算，可以知道壳管式冷凝器的换热面积为F0=18.23m2、流程数N=2，总管数N?Z=68根，有效单管长l=1.87m，制冷剂蒸汽进口管径?42?2.5，制冷剂液体出口管径?42?3.0，冷却水进出口管径为?108?4.0，水泵最小功率为

Pe=1344.0KW。

通过本次的设计，得到了一个较合理的水冷式管壳冷凝器。

关键词：冷凝器 管壳式 热交换器 课程设计

目 录

一、冷凝器热力、结构计算 .......................................... 1 1.1冷凝器的传热循环的确定 ........................................ 1 1.2冷却水流量qvs和平均传热温差?Tm的确定 .......................... 2 1.3 换热管的选型 .................................................. 3

1.4估算换热管总长 ................................................ 3 1.5确定每流程管数Z、有效单管长l及流程数N ........................ 3 1.6 传热管的布置排列及主体结构 .................................... 4 1.7传热计算及所需传热面积确定 .................................... 5 二、冷却水侧阻力计算 .............................................. 8 三、冷凝器的配件及其强度校核 ...................................... 9 3.1连接管管径计算 ................................................ 9 3.2防冲板 ....................................................... 10 3.3壳体 ......................................................... 10 3.4管板 ......................................................... 11 3.5端盖 ......................................................... 11 3.6支座 ......................................................... 12 3.7支撑板 ....................................................... 13 3.8拉杆 ......................................................... 13 3.9法兰类选择 ................................................... 13 3.10垫片 ........................................................ 16 3.11螺栓 ........................................................ 17 3.12分程隔板 .................................................... 19 四、心得体会 ..................................................... 19 五、主要参考文献 ................................................. 20

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