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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:劉冠辰
研究生(外文):Leo, Guan-Chen
論文名稱:殼管式熱交換器最佳化設計
論文名稱(外文):Optimal Design of Shell-and-Tube Heat Exchangers
指導教授:廖世平廖世平引用關係
指導教授(外文):Liaw, Shih-Pin
口試委員:張英俊張印本林本源
口試委員(外文):Chang, Ying-ChunChang, Yin-PenLin, Ben-Yuan
口試日期:2016-07-06
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣海洋大學
系所名稱:機械與機電工程學系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2016
畢業學年度:104
語文別:中文
論文頁數:60
中文關鍵詞:殼管式熱交換器最佳化設計Excel軟體HEDHTEMA
外文關鍵詞:Shell-and-tube Heat ExchangerOptimal DesignExcelHEDHTEMA
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  本研究發展出一套最佳化的殼管式熱交換器設計程式,程式使用Microsoft Excel撰寫,分別針對常用之流體熱物性質,建立查詢的資料庫。程式執行以熱力學之能量平衡為起點,將設計殼管式熱交換器理論及經驗公式予以程式化。首先選擇傳熱管尺寸,依據流量需求參考合理流速設計管側迴流數,其次估算總熱括係數求得需求管數、長度與搭配之殼徑,獲得設計雛型。在結構設計上需要符合熱交換器設計手冊(HEDH)及管式熱交換器製造協會(TEMA)規範,搭配總熱傳裕度以及工廠製作的需求,找出數組滿足規範之較佳組合。

  本研究探討不同設計參數造成之效應,當管外徑的增加會導致熱交換器的尺寸變大,總熱括係數與壓力降均會降低;增加管長可以使設計管數減少,同時減小所需殼徑尺寸,缺點是壓力降增大;相同管長下,擋板間距的減少能有效增加殼側流速,提高整體的熱傳效率。

  經過本程式熱流計算,可以節省繁瑣的設計工時,減少人為疏失,提高設計品質,提供設計者最佳化之選擇。

  In this study, a computation program coded in Microsoft Excel has been developed to optimize the design of shell-and-tube heat exchangers. Some data base sheets were built to provide the widely used fluid thermal physical properties. In the beginning of this program, energy balance between hot and cold fluids is made to meet. According the reasonable velocity inside the tube, the number of pass is defined. Base on the size, counts, and layout of chosen heat transfer tubes, the corresponding shell diameter can be obtained. A preliminary prototype is built. Through a series of calculation, the thermal information in both tube and shell sides can be obtained. However the requirements proposed by HEDH and TEMA specification must be fitted. After some modification in the input parameters, an optimal design work can be achieved.

  In this thesis, the effects of input parameters are also investigated. As the outer diameter of the tube increase, the heat exchanger becomes larger, whereas the overall heat transfer coefficient and the pressure drop reduce. Increasing the tube length allows designers to reduce the number of tube count, results in reduction in the diameter of shell, but the disadvantage is that the pressure drop increases. Reduction in the baffle spacing can effectively increase the shell-side flow velocity, improve the overall efficiency, but it leads to a higher pressure drop.

  According to the influences of different conditions, the designer can change input parameters to achieve an optimal design rapidly. It facilities the tedious traditional procedures, avoids mistake, and efficiently promote the design quality.

中文摘要 I
Abstract II
目錄 III
表目錄 V
圖目錄 VI
符號表 VII
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 研究目的 3
第二章 殼管式交換器基本理論 4
2.1 熱交換器總括熱傳係數計算 4
2.2 對數平均溫差法 6
2.3 管側熱流分析 8
2.3.1 管側熱對流係數計算 8
2.3.2 管側壓力降計算 9
2.4 殼側熱流分析 9
2.4.1 Kern殼側熱對流係數計算 9
2.4.2 Taborek殼側熱對流係數計算 10
2.4.3 Bell-Delaware殼側熱對流係數計算方法 10
2.4.4 Bell-Delaware殼側壓力降計算 12
第三章 殼管式熱交換器的熱流與結構設計 18
3.1 殼管式熱交換器型式 18
3.2 熱交換器的基本構造及名稱 19
3.3 製造熱交換器的相關規範 19
3.4 各部位結構設計 20


第四章 熱傳計算書設計程式 26
4.1 程式設計及流程簡介 26
4.2 設計步驟 29
4.3 設計程式之應用特點 32
4.4 殼管式熱交換器設計實例 32
4.4.1 範例(ㄧ) 滑油冷卻器 32
4.4.2 範例(二) 水對水熱交換器 39
4.4.3 範例(三) 空氣加熱器 42
4.5 最佳化設計結果 44
第五章 結論 49
參考文獻 50
附錄1 美國管式熱交換器製造協會TEMA規範摘要 52
附錄2 標準鞍型支座尺寸 55
附錄3 殼管式熱交換器規範整理 57
附錄4 殼管式熱交換器設計內容 58
致謝 59
作者簡介 60




1.Heat Exchanger Design Handbook, Hemisphere Publishing Co., New York, 1983.
2.Colburm, A.P., “A Method of Correlation Forced Convection Heat Transfer Data and Comparison with Fluid Friction”, Trans. AIChE, Vol.29, pp.174-210, 1933.
3.Grimison, E.D., “Correlation and Utization of New Data of Flow Resistance and Heat Transfer for Cross-Flow of Gases over Tube Banks”, J. Heat Transfer, Vol. 59, No. 7, pp. 589-598, 1937.
4.Donohue, D.A., Heat transfer and pressure drop in heat exchanger. Ind. Eng. Chem. 41(11), 499-511, 1949.
5.Kern, D.Q., Process Heat Transfer, McGraw-Hill, New York, 1950.
6.Tinker, T., “Shell Side Characteristics of Shell and Tube Heat Exchangers”, Parts 1, 2, and 3, General Discussion of Heat Transfer, Proc. Institution of Mechanical Engineers, London, 1951.
7.Palen, J.W. and Taborek, J., “Solution of Shell Side Flow Pressure Drop and Heat Transfer by Stream Analysis Method”, Chem Eng. Prog. Symp. Ser, Vol. 65, No.92, 1969.
8.Bell, K.J., “Exchanger Design Based On The Delaware Research Program”, Petroleum Chemical Engineer, pp. 26-36, 1960.
9.Bell, K.J. and Kern, D.Q., “The Delaware Method for Shellside Thermal-Hydraulic Analysis”, 18th National Heat Transfer Conference, San Diego, California, August, 1979.
10.TEMA, Standard of Tubular Exchanger Manufacturers Association, 6th ed., New York, 1978.
11.Frass, A.P. and Ozisik, M.N., Heat Exchanger Design, John Wiley & Sons, New York, 1965.
12.Palen, J.W., Heat Exchanger SourceBook, Hemisphere Publishing Co, 1986.
13.林家興, “殼管式熱交換器電腦輔助機械強度設計”, 成功大學機械工程學研究所碩士論文, 1991.
14.周明宏, “殼管式熱交換器設計探討”, 臺灣海洋大學機械與輪機工程學研究所碩士論文, 1997.
15.呂宏哲, “冷凝物件導向設計程式”,臺灣海洋大學機械與輪機工程學研究所碩士論文, 1998.
16.王冠得, “殼管式熱交換器VB程式設計”, 臺灣海洋大學機械與輪機工程學研究所碩士論文, 1999.
17.趙逸庭, “殼管式熱交換器PHP程式設計”, 大葉大學機械工程研究所碩士論文, 2002.
18.黃錦文, “熱交換器設計實務”, 弘文出版社, 1989.

19.McQUISTON, F.C., and Parker J.D. “Extended Surface Heat Exchangers,” Heating, Ventilating, and Air Conditioning Analysis And Design, John Wiley & Sons, New York, pp.461, 1977.
20.王啟川, “熱交換器設計”, 五南圖書出版公司, 2007.
21.A. F. MILLS, “Heat Transfer”, 2th ed., PRENTICE HALL, INC., 1999, ISBN 0-13-947624-5.
22.Sieder, E.N. and Tate, G.E., “Heat Transfer and Pressure Drop of Liquids in Tube”, Ind. Eng. Chem., 28, 1429, 1936.
23.Gnielinski, V., “New Equations for Heat and Mass Transfer in Turbulent Pipe Flow”, Int. J. Ind. Eng. Chem., 16, 359. 1976.
24.Arthur P. Fras and M. Necati Ozisik, “Heat Exchanger Design”, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1965.
25.Kakac, S. and Liu, H., “Heat Exchangers-Selection, Rating, and Thermal Design”, 2nd ed., CRC Press, New York, 2002.

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