换热器设计Word格式文档下载.docx
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6、量和单位的使用：
必须符合国家标准规定，不得使用已废弃的单位。
量和单位不用中文名称，而用法定符号表示。
摘要
通过对所学知识的了解，能够准确无误的掌握列管式换热器的设计方法。
同时要具备查表的能力，充分了解列管式换热器所具备的条件以及它所适用的范围，准确的设计出列管式换热器。
在此次设计换热器的过程中主要分三步：
第一：
选定换热器的型号规格。
第二：
计算管，壳程的对流传热系数和压降。
第三：
计算传热面积。
第四：
比较K的计算值与K估算值的大小，A的计算值与A的估算值的大小。
如果K的计算值>
K的估算值，A的计算值<
A的估算值，且选用的换热器传热面积应有10%到25%的裕度。
则认为此换热器符合经济需求。
关键词：
（1）管，壳程的对流传热系数和压降
（2）K值的大小（3）面积裕度
摘要------------------------------------------------------------2
一：
列管式换热器
1.1:
列管式换热器简介--------------------------------------------4
1.2:
设计任务----------------------------------------------------4
1.3：
流动空间的选择---------------------------------------------4
1.4：
流体流速的选择---------------------------------------------5
1.5：
管子的规格和排列方法---------------------------------------5
1.6：
选择换热器的类型---------------------------------------------5
二：
设计条件及物理参数
2.1：
初选换热器的类型-------------------------------------------6
2.2：
确定物性参数-----------------------------------------------6
2.3计算传热系数------------------------------------------------7
2.4计算传热面积-----------------------------------------------8
2.5：
工艺结构尺寸-----------------------------------------------9
三：
换热器设计图及计算结果内容
3.1：
换热器主要结构和计算结果----------------------------------10
3.2：
换热器设计图----------------------------------------------11
四：
管子设计图-----------------------------------------------------12
五：
总结：
---------------------------------------------------------13
1.1列管式换热器简介
列管式换热器又称管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用，主要有壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。
一种流体在管内流动，其行程称为管程；
另一种流体在管外流动，其程称为壳程。
管束的壁面即为传热面积。
其主要优点单位体积所具有的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，因此在高温、高压和大型装置上多采用列管式换热器。
为提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。
折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍流程度增加。
列管式换热器中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不相同，因此他们的热膨胀程度也有差别。
若两流体温差较大（50℃以上）时，就可能由于热应力引起设备的变形，甚至弯曲或破裂，因此必须考虑这种热膨胀的影响。
1.2：
设计任务
1：
任务
处理能力：
某生产过程中，需要6000kg/h的油从140℃冷却至40℃，压力为0.3Mpa,冷却介质采用循环水，循环冷水的压力为0.4Mpa,循环水入口温度为25℃，循环水出口温度
为35℃。
试设计一台列管式换热器，完成该生产任务。
设备形式：
2：
操作条件：
（1）煤油：
入口温度：
140℃，出口温度：
40℃
（2）冷却介质：
循环水，入口温度：
25℃，出口温度：
35℃
（3）冷却水压力：
P=0.4MpaCpc=2.22（3）冷却水压力：
P=0.4MpaCpc=2.22kj,M=0.0075pa.s,Rsd=0.000172m2·
℃
流动空间的选择
在管板式换热器计算中，首先要决定任何流体走管程何种流体走壳程，这需遵循一些一般原则:
1不清洁或易结垢的流体宜走管间，因为管程清洗较方便。
2腐蚀性流体宜走管程，以免管子和壳体同时被腐蚀，且管子便于维修和更换。
3压力高的流体宜走管程，以免壳体受压，以节省壳体金属消耗量。
4被冷却的流体宜走壳程，便于散热，增强冷却效果。
5饱和蒸汽走壳程，便于及时排除冷凝水，且蒸汽较清洁，一般不需清洗。
6有毒流体走管程，以减少泄漏量
7黏度大的液体或流量小的流体宜走壳程，因为折流挡板的作用，流速与流向不断改变，在较低Re（Re>
100）的情况下即可达到湍流，以提高传热效果。
8若两流体温度差较大，对流体热系数较大的流体走壳程，因为壁温接近于α较大的流体温度，以减小管子和壳体的温差，减少热应力。
根据以上原则，这样原油走管程，柴油走壳程。
流体流速的选择
由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，油品走壳程。
选用选择Φ25×
2.5的碳钢管，取管内流速取ui=0.5m/s
管子的规格和排列方法
a﹑选择Φ25×
2.5mm标准规格管子。
b﹑选用等边三角形排列方法。
C﹑排列间距t=1.25d=32.00mm
选择换热器的类型
选择固定管板式换热器，固定管板式换热器的两端和壳体连为一体，管子则固定于管板上。
它的结构简单，在棚泵体直径内排管最多，比较紧凑。
由于这种结果使壳体内侧清洗困难，所以原油走管束，柴油走壳体。
由于管束和壳体之间温差太大而产生热膨胀时，会使班子和管板间接脱开，从而发生介质泄露，为此要在外壳上装一个膨胀节。
初选换热器的类型
两流体的温度变化情况如下：
入口温度：
140℃，出口温度：
循环水，入口温度：
25℃，出口温度;
35℃;
该换热器用循环冷却井水进行冷却；
由于T,t
90℃＞30℃,所需换热器的管壁温度和壳体温度之差较大，故从安全、方便、经济考虑可以采用带有补偿圈的管板式换热器。
2.2确定物性参数
定性温度：
可取流体进出口温度的平均值。
煤油进口温度140℃，选择器出口温度为40℃.
壳程煤油的定性温度为：
T=
管程原油的定性温度T=
根据定性温度分别查取壳程和管程的有关物性数据
壳程在90℃下有关物性参数如下：
密度：
ρo=825kg/m3
导热系数：
λo=0.140w/（m2·
℃）
粘度：
µ
o=0.000715Pa·
s
定压比热容Cpo=2.48kJ/（Kg•℃）
管程在30℃下有关物性参数如下：
ρi=994kg/m3
λi=0.626w/（m2·
粘度µ
i=0.00725Pa·
定压比热容Cpi=4.08kJ/（Kg•℃）
一台适当型号规格的列管式换热器或一台列管式换热器，已知物性数据如下：
物料
ρ（Kg/m3）
CP[KJ/（Kg·
℃）]
λ[w/（m2·
/pa·
循环水
994
24.08
0.626
0.00725
煤油
825
2.48
0..140
0.00071
2.3：
计算传热系数K
⑴初选换热器的型号规格
当不计热损失时，换热器的热负荷为：
热流量
（2）平均传热温差
△tm=
=
=39.1℃
（3）冷却水用量
（4）：
传热系数K
管程系热数
壳程传热系数
假设壳程的传热系数α0=290W/（m²
·
℃）
污垢热阻Rsi=0.000344m²
℃/w，Rso=0.000172m²
℃/w
管壁的导热系数λ=45W/（m·
序号
名称
01
外壳直径D/㎜
800
管程数NP
2
02
公称面积/㎡
100
管数NT
116
03
公称压强/Mpa
0.3
管子排列方式
正三角形
04
管子尺寸/㎜
Φ25×
2.5
管中心距/㎜
32
05
管长/m
6
计算机换热面积/㎡
42.8
2.4：
计算传热面积
考虑15％的面积裕度，S=1.5×
S″=1.5×
42.8=49.22m²
工艺结构尺寸
（1）管径和管内流速
选用Φ25×
2.5传热管（碳钢），取管内流速ui=0.5m/s
（2）管程数和传热管数
依据传热管内径和流速确定单程传热管数
按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。
现取传热管长L=6m,则该换热器管程数为
传热管总根数：
（3）平均传热温差校正及壳程数
平均传热温差校正系数
3.1换热器主要结构和计算结果：
换热器的形式：
管板式换热器
管口表：
符号：
尺寸：
用途：
连接形式：
a
Φ200×
循环冷却水进口
平面形式
b
循环冷却水出口
c
Φ100×
4
煤油入口
d
煤油出口
e
Φ57×
3.5
排气口
工艺参数：
名称：
管程
壳程
物料名称：
操作压力：
0.4Mpa
0.3Mpa
操作温度：
25℃-35℃
140℃-40℃
流量：
32353kg/h
6000kg/h
流体密度：
994kg/㎡
825kg/㎡
流速：
0.553m/s
0.389m/s
管壁的导热系数：
45m·
总传热系数λ：
219W/m·
对流传热系数：
290W/㎡·
2731W/㎡·
程数：
10.8
污垢热阻㎡·
℃/W
Rsi=0.000344
Rso=0.000172
推荐便用材料：
碳钢
管子规格：
折流板形式：
上下
管间距：
32㎜
排列方式：
3.2换热器设计图
管子设计图及说明
设计管子说明：
由于正三角排列比较紧凑，对于相同壳体直径的换热器排的管子比较多，传热效果也较好，而且这个换热器不易产生水垢，不需要考虑清洗问题。
所以采用正三角排列。
总结
通过这次的课程设计，让我对列管式换热器有了更充分的了解以及课程设计的重要性。
不仅让我将所学的知识应用到实际中，而且对知识也是一种巩固和提升充实。
在老师和同学的帮助下，及时地按要求完成了设计任务。
同时通过这次课程设计使我获得了很多知识，提高了自己的实际动手和知识的灵活应用能力。
提高了我们：
⑴动手能力
收集材料，查找公式，查找表格内的相关数据⑶独立思考的能力⑷迅速准确无误的进行计算的能力。
（5）用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力。
通过这次设计，进一步巩固和深化学习的理论知识，弥补单一的理论章节的不足，，短短的几天，学到了以前不懂得知识，也从一起的同学身上学到了很多道理。
参考文献：
〖1〗«
化工原理»
——主编陆美娟张浩勤；
主审朱士亮化学工业出版社2007年
〖2〗«
化工原理课程设计»
——主编贾绍义柴诚敬；
天津大学出版社2002年8月
〖3〗«
流体的传送与传热技术»
——主编李薇，化学工业出版社2009年6月
新疆工程学院
课程设计评定意见
设计题目：
列管式换热器设计
学生姓名：
评定意见：
评定成绩：
指导教师（签名）：
年月日
课程设计任务书
2017学年第一学期2018年01月01日
专业
应用化工技术
班级
应化16-2班
课程名称
化工原理
设计题目
指导教师
田玲老师
起止时间
2017年12月19日
周数
二周
设计地点
306教室
设计目的：
1学会从资料、手册中查找相关的计算公式和数据；
2；
进行一系列的换热器单元过程的计算，并通过准确、严密的分析、论证，表达出自己的设计思想；
3能根据工艺计算结果确定换热器结构尺寸或进行换热器的选型；
4能根据自己对设备的安排和计算结果，对设备内所进行的过程进行流体力学条件的校核；
5能从理论上的正确性、技术上的可能性和经济上的合理性等方面对设计结果进行可行性和先进性的评价；
6学习绘制设备的工艺条件图及简单设备的结构图；
7学习编制设计说明书。
设计任务或主要技术指标：
1、利用冷流体（循环水）吸收某油品的温度。
利用热传递过程中对流传热原则，制成换热器，以供生产需要。
2、而且能更好的熟悉各种物理量，如黏度，密度，流量，传热系数，以及不同物理量之间的转换，更好的强化传热知识。
设计进度与要求：
1、搜集有关换热器设计的资料
2、完成换热器的设计以及相关计算
3、完成设计说明书的编制、打印、排版
主要参考书及参考资料：
化工原理第三版（上册）
——
教研室主任（签名）系（部）主任（签名）年月日
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