南京工业大学
《材料工程原理B》课程设计
设计题目：板式换热器1-油处理能力17000公斤
/小时
专业：高分子材料与工程
班级：高材1001班
学号： 1102100124 姓名：
联系方式：
日期： 2013-1-5---2013-1-14 指导教师：张振忠
设计成绩：日期： 2013-1-14
目录
设计任务书 (3)
（一）设计题目 (3)
（二）设计任务及操作条件 (3)
第一章设计方案简介 (4)
1.1 板式换热器概述 (4)
1.2 确定设计原则 (7)
第二章板式换热器的工艺设计计算 (10)
2.1 设计计算步骤 (10)
2.2 工艺设计数据一览表 (11)
2.3 板式换热器设计计算 (12)
2.4 压降核算 (16)
2.5 换热器主要结构尺寸及计算结果一览表 (17)
第三章辅助设备的计算与选择 (19)
3.1 水泵的选择 (19)
3.2 油泵的选择 (19)
第四章附图 (21)
4.1 工艺流程图 (21)
4.2 主体设备工艺图 (22)
第五章设计小结 (24)
5.1 设计小结 (24)
5.2 参考文献 (25)
5.3 答辩及评语 (26)
设计任务书
（一）设计题目
板式换热器-油处理能力17000公斤/小时
（二）设计任务及操作条件
1、处理能力见下表
2、设备型式板式换热器
3、操作条件
（1）油：入口温度100℃，出口温度40℃
（2）冷却介质：冷却塔循环水，入口温度30℃，出口温度50℃。（3）油侧与水侧允许压强降：不大于5×105 Pa
（4）油定性温度下的物性参数：
名称
ρ（kg/m3）Cp (KJ/
㎏·℃)
μ（Pa.s）λ(W/m·℃)油825 2.22 8.66×10-40.14
油的中性温度=
240
100+=70℃
第一章板式换热器概述
1.1板式换热器的基本结构
1.1.1 整体结构
板式换热器主要由一组长方形的薄金属板平行排列构成。用框架将板片夹紧组装于支架上，如下图所示。两相邻板片衬以垫片（橡胶或压缩石棉等）压紧，达到密封的目的。板片四角有圆孔，形成液体的通道。冷、热流体交替地在板片两侧流过，通过板片进行换热。板片通常被压制成各种槽形或波形的表面，这样增强了刚度，不致受压变形，同时也增强液体的湍流程度，增大传热面积，亦有利于流体的均匀分布。
板式换热器主要由框架和板片两大部分组成。
板片由各种材料的制成的薄板用各种不同形式的磨具压成形状各异的波纹，并在板片的四个角上开有圆孔，用于介质的流道。板片的四周及角孔处用橡胶垫片加以密封。
框架由固定压紧板、活动压紧板、上下倒杆和夹紧螺栓等组成。
板式换热器是将板片以叠加的形式装在固定压紧板、活动压紧板中间，然后用夹紧螺栓加紧而成。
1.1.2 组装形式
板式换热器是根据实际操作的需要设计和选取的，而流程的选取和设计是根据板式换热器的传热方程进行计算的，组装形式有三种：1）串联流程流体在一程内流经每一垂直流道后，接着就改变方向，流经下一程。在这种流程中，两流体的主体流向是逆流，但相邻流道中有并流也有逆流。
2）并流流程流体分别流入平行的流道，然后汇聚成一股流出，为单程。
3）混流流程为并流流程和串联流程的组合，在同一流程内是并联。
1.1.3 板式换热器的特点
（1）优点：
a.总传热系数高由于不同的波纹板相互倒置，构成复杂的流道，使流体在波纹板间流道内呈旋转三维流动，能在较低的雷诺数（一般Re=50-200）下产生紊流，所以传热系数高，一般认为是管壳式的3-5倍。
b.占地面积小板式换热器结构紧凑，单位体积内的换热面积为管壳式的2-5倍，只要增加或减少几张板，改变板片排列或更换几张板片，即可达到所要求的流程组合。
c.重量轻板式换热器的板片厚度仅为0.4~0.8mm，而管壳式换热器的换热管的厚度为2.0~2.5mm。
d. 制作方便板式换热器的传热板是采用冲压加工，标准化程度高，并可大批生产，管壳式换热器一般采用手工制作。
e. 容量较小是管壳式换热器的10%-20%。
（2）缺点：
a. 单位长度的压力损失大由于传热面之间的间隙较小，传热面上有凹凸，因此比传统的光滑管的压力损失大。
b 工作压力不宜过大，介质温度不宜过高，有可能泄露。
C.易堵塞由于板片间通道很窄，一般只有2-5mm，当换热介质含有较大颗粒或纤维物质时，容易堵塞板间通道。
e.处理量不大，因板间距小，流道截面较小，流速亦不能过大。
1.1.4 板式换热器的应用
制冷：用作冷凝器和蒸发器；暖通空调：配合锅炉使用的中间换热器、高层建筑中间换热器等；化学工业：纯碱工业，合成氨，酒精发酵，树脂合成冷却等；冶金工业：铝酸盐母液加热或冷却，炼钢工艺冷却等；机械工业：各种淬火液冷却，减速器润滑油冷却等；电力工业：高压变压器油冷却，发电机轴承油冷却等。
1.2 确定设计原则
1.2.1 选择板片的波纹形式及单板面积的选择
板片的选用原则：主要考虑板式换热器的工作压力，流体的压力将和传热系数。如果工作压力在1.6MPa以上，则别无选择的要采用人字形波纹板片;如果不高有特别要求阻力降低，则选用水平平直波纹板片较好一些;如果由于安装位置所限，需要高的换热效率以减少占地面面积，而阻力将可以不受限制则应选用人字形波纹板片。单板面积过小，则板式换热器的版片数多也即是占地面积增大，程数增
