列管式换热器课程设计说明书.docx
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列管式换热器课程设计说明书
课程设计说明书
列管式换热器
班级：
姓名：
学号：
日期：
指导教师：
设计任务书··································································3
一、方案设计································································4
1、确定设计方案·····························································4
2、确定物性数据·····························································4
3、工艺流程图·······························································4
二、工艺过程设计计算························································5
三、设计结果一览表··························································8
四、设计评述及问题的讨论····················································9
五、主体设备设计图（详情参见图纸）···········································10
六、参考文献································································10
七、主要符号说明····························································10
附图··········································································
设计任务书
姓名：
专业：
生物工程班级：
一：
设计题目：
列管式换热器设计
二：
设计任务：
浮头式列管换热器设计
1.08×105吨／年
定性温度下物料物性
密度／（kg/m3）
比热容／（kJ/（kg·℃））
黏度／Pa·s
导热系数／（W/（m·℃））
煤油
810
2.3
0.91×10-3
0.13
水
994
4.187
0.727×10-3
0.626
操作条件
换热器管程和壳程压强降≤30kPa
物料进出口温度
煤油
水
进
出
进
出
140℃
40℃
30℃
40℃
三：
设计内容：
1.根据生产任务的要求确定设计方案
（1）换热器类型的选择
（2）换热器内流体流入空间的选择
2.化工计算
（1）传热面积的计算
（2）管数、管程数及管子排列，管间距的确定
（3）壳体直径及壳体厚度的确定
3.换热器尺寸的确定及有关构件的选择
4.换热器流体阻力的计算及其输送机械的选择
5.编写设计书明书
包括目录、任务书、设计方案说明、工艺过程设计计算、主要设备和辅助设备的设计计算、工艺计算和设备计算结果汇总表、设计评述与对某些问题的讨论、参考资料、符号一览表。
四：
制图要求：
画出简单的工艺流程图、换热器装配结构图（包括：
技术要求及特性、设备规格、具体尺寸、内部剖面结构等）A2以上一张。
五：
设计要求：
1.在确定设计方案时既要考虑到工艺，操作的要求又要兼顾经济和安全上的要求。
2.在化工计算时要求掌握传热的基本理论，有关公式，要知道查那些资料，怎样使用算图以及怎样选择经验公式。
3.要求根据国家有关标准来选择换热器的构件。
4.要求必须掌握固定管板式或浮头式列管换热器的设计。
一、方案设计
欲用井水将15000kg/h的煤油从140℃冷却到40℃，冷水进、出口温度分别为30℃和40℃。
若要求换热器的管程和壳程的压强降不大于30kPa，试选择合适的管壳式换热器。
假设管壁热阻和热损失可以忽略。
1．确定设计方案
（1）选择换热器的类型
两流体温度变化情况：
热流体进口温度140℃，出口温度40℃。
冷流体进口温度30℃，出口温度40℃。
从两流体温度来看，估计换热器的管壁温度和壳体壁温之差很大，因此初步确定选用浮头式列管换热器，而且这种型式换热器管束可以拉出，便于清洗；管束的膨胀不受壳体约束。
（2）流动空间及流速的确定
由于煤油的粘度比水的大，井水硬度较高，受热后易结垢，因此冷却水走管程，煤油走壳程。
另外，这样的选择可以使煤油通过壳体壁面向空气中散热，提高冷却效果。
同时，在此选择逆流。
选用ф25×2.5的碳钢管，管内流速取ui=0.75m/ｓ。
2、确定物性数据
定性温度：
可取流体进、出口温度的平均值。
壳程煤油的定性温度为：
T=（140+40）/2=90℃
管程冷却水的定性温度为：
t=（30+40）/2=35℃
根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。
煤油在90℃下的有关物性数据如下：
密度 ρo=810kg/m3
定压比热容 cpo=2.3kJ/（kg·℃）
导热系数 λo=0.13W/（m·℃）
粘度 μo=0.00091Pa·s
冷却水在32℃下的物性数据：
密度 ρi=994kg/m3
定压比热容 cpi=4.187kJ/（kg·℃）
导热系数 λi=0.626W/（m·℃）
粘度 μi=0.000727Pa·s
3．工艺流程图
二、工艺过程设计计算
三、设计结果一览表
换热器形式：
浮头式
换热面积（m2）:
82.48
工艺参数
名称
管程
壳程
物料名称
冷却水
煤油
操作压力，kPa
≤30
操作温度，℃
30/40
140/40
流量，kg/h
82400
15000
流体密度，kg/m3
994
810
流速，m/s
0.74
0.262
传热量，kW
958.3
总传热系数，W/m2·K
327
传热系数，W/（m2·℃）
3774
484.05
污垢系数，m2·K/W
0.000344
0.000172
阻力降，kPa
10.06
9.94
程数
2
1
推荐使用材料
碳钢
碳钢
管子规格
ф25×2.5
管数198
管长mm:
6000
管间距，mm
44
排列方式
斜正方形
折流板型式
上下
间距，mm
150
切口高度25%
壳体内径，mm
600
保温层厚度，mm
10
四、设计评述及问题的讨论
五、主体设备设计图
详情请见图纸。
六、参考文献
《化工原理》，王志魁编，化学工业出版社，2006.
《化工设备机械基础》，潘永亮主编，科学出版社，2006.
《化工原理课程设计指导》，任晓光等编著，化学工业出版社，2009.
《化工原理课程设计》，贾绍义，柴诚敬主编，天津大学出版社，2002.
《生物工程专业课程设计》，尹亮，黄儒强编.
《石油化工基础数据手册》《化学化工工具书》等.
七、主要符号说明
煤油的定性温度
T
冷却水定性温度
t
煤油密度
ρo
冷却水密度
ρi
煤油定压比热容
cpo
冷却水定压比热容
cpi
煤油导热系数
λo
冷却水导热系数
λi
煤油粘度
μo
冷却水粘度
μi
热流量
Wo
冷却水流量
热负荷
Qo
平均传热温差
总传热系数
管程雷诺数
温差校正系数
管程、壳程传热系数
初算初始传热面积
传热管数
初算实际传热面积
S
管程数
壳体内径
D
横过中心线管数
折流板间距
B
管心距
t
折流板数
NB
接管内径
管程压力降
当量直径
壳程压力降
面积裕度
H
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