换热器说明书
换热器课程设计任务书
题目：环缝式换热器设计
学院：能源科学与工程
专业班级：能动1204
指导老师：李茂
姓名：苏宏超
学号：1003120711
日期：2014.12.30--2015.01.20
2015年01月18日
目录
第一章课程设计的基本要求 (2)
第二章换热器结构初步确定 (2)
1 内筒直径 (2)
2 环缝宽度 (2)
3 外筒直径 (3)
第三章换热器的热计算 (3)
1 有效传热热流量 (3)
2 烟气出口温度计算 (3)
3 平均温度差计算 (4)
4 空气侧传热系数 (4)
5 烟气侧传热系数 (5)
6 换热器总传热系数K (9)
7 传热表面积F (9)
8 内筒高度 (9)
9 核算管段入口系数
k (9)
L
第四章换热器验算 (10)
1 空气出口温度 (10)
2 烟气出口温度 (10)
3 壁温计算 (11)
第五章流体流动压降计算 (11)
1 空气侧压损 (11)
2 烟气侧压损 (12)
第六章换热器技术性能及总图 (13)
1 设计结果汇总表 (13)
2 CAD总图 (14)
第七章设计小结 (14)
1 设计评述 (14)
2 参考资料 (16)
第八章主要符合说明 (16)
一．换热器设计条件：
1）入换热器的平均烟气标况流量：s m /94.1V 3h =； 2）入换热器烟气温度：C i h 0,1150t = 3）入换热器空气标况流量：s m /71.1V 3c =； 4）入换热器空气温度：C 0i h,20t =； 5）出换热器空气温度：C o h 0,470t =； 6）烟气成分（V/V , %) 成分 2CO
2SO
O H 2 2O 2N
5.85
6.70 3.70 4.65 79.10
7)环缝内安装螺旋形导向片，螺旋节m 0.1h =. 二．换热器结构初步确定 1．内筒直径
取烟气的标况流速s m w h /8.0=，通道断面为： )(425.28
.094.12m w V f h h i ===
内筒内径为：）（，m 76.1425.213.1f 13.1D i i i === 取内筒壁厚6mm ，则内筒外径）（，m 772.1D 0i = 2．环缝宽度
取空气在环缝螺旋通道内的标况)/m 4.24w c s （=，则 环缝断面积为：)(07.04.2471
.1f 2m w V c c hf === 环缝宽度为：)(07.00
.107
.0hf m h
f hf ==
=δ 3．外筒内径
）（，，m 912
.107.02772.12D D hf 0i i 0=?+=+=δ 取外筒壁厚为6mm ，则外筒外径)(924.10,0m D = 三．换热器的热计算
1．有效传热热流量（指空气所需的显热增量）
查附录三得湿空气在进出口的比热容分别为：k m J c i c ?=3,/8.1323，
k m J c o c ?=3,/4.1366，则
())(1051857)8.1323201.1365470(71.1t V Q ,,,,c W c t c i c i c o c o c =?-??=-= 2．烟气出口温度计算
根据热平衡式，在不考虑热损失的情况下，空气的吸热等于烟气的放热，因而可先计算出烟气的出口温度。按照烟气成分求出烟气的比热容（见表如下）
烟气比热容p c
C /t
800 900 1000 1100 1200
1
-3-C m / ??J c p
1524 1542 1559 1575 1591
假设C o h ?=850t ,，其比热容为)]/([5331c 3,C m J o h ??=，而烟气入口温度）（，C 1150t i h ?=时，其比热容为：]C /[1583c 3i h ）（，??=m J ，按热平衡计算得：
）（C 8341533
94.11051857
-1583115094.1t ,,,0,h ?=???=
-=
o
h h i h i h h c V Q c t V
与假定的850C ?不相等，同样的方法再进行多次假设求解，最终得：）（C 835t 0,h ?=，代入上式计算结果与假设结果相同，故先可按835 ℃进行下一步计算。 3．平均温度差计算
设计采用烟气与空气为顺流流动，则换热器进，出口流体温度差为：
),
(355480835);(1130201150t ,,,,i C t t t C t t o c o h o i c i h ?=-=-=??=-=-=?
由于225.3/t ≥=??o i t ，故取对数平均温度差 )(6693551130
ln 355
1130ln
t 0LM C t t t t o
i i ?=-=???-?=
? 4．空气侧传热系数 空气平均温度为：
）（）（）C 245470202
1(2
1
t ,,,?=+=+=o c i c m c t t
螺旋通道当量直径： )(131.0)
07.00.1(207
.044d m S f hf e =+??=
=
空气流速s m w c /4.24=，空气的雷诺数为：
()
25031
273245196.13131.04.2471633196
.1371633Re 66
.066
.0,=?
??
?
?+??=+=m c e c t d w β
属于湍流，可用（4-21A)计算，公式中的系数确定如下： 设壁温)(923273,
650t K t T C w w w =+=?=
则，75.0923245273k 5
.05
.0'
=?
?
? ??+=?
??
? ??=w g t T T
螺旋半径m i o 921.04/)912.1772.1(4/)D D R ,o i,=+=+=（ 则25.1)921.0/131.0(77.11)/(77.11k =?+=+=R d e R 由于内筒高度还未求出，先假定管段入口系数 0.1k L =；
()()04.1772.1/912.1/D k 53.053.0,o.i D ===o i D 空气在环缝内的对流传热系数为：
()()())]
·/([3
.7904.125.175.00.12732451131.04.2463.3163.3223.02.08
.023.0,2.08
.0c C m W D k
R k 't k L k t d w
m c e
c ?=??????
? ??
+??='+=βα
5．烟气侧传热系数
烟气平均温度为：
)(5.992)8351150(2
1)(2
1,,,C t t t o h i h m h ?=+=+=
由于烟气在内筒内的流速很小，其对流传热系数可忽略不计，仅计算烟气的辐射传热系数。
根据辐射换热器热计算的特点，对于烟气的辐射传热系数按进、出口分别计算。
1）
入口端烟气的辐射传热系数
烟气在内筒内的有效射线长度为： )(58.176.19.09.0,m D l i i =?==
烟气成分为：%85.52—CO 、O H 2—3.7%、2SO —6.7%，烟气入口处温
度C t i h ?=1150,，查图3-16至图3-19得： 03.1,062.0',13.0,09.02
2
2
====βεεεO H SO CO
则烟气的黑度为：
284
.013.0062.003.109.0'2
22
,=+?+=++=SO H CO i h O
εβεεε 取内筒金属壁的黑度8.0=W ε， 按公式求得系统的辐射系数为： )]/([506.118
.01
284.0168
.51
1168
.52,,C m W C W
i h i s ??=-+=
-+=
εε
入口处环缝内空气侧传热系数为：
当入口空气温度C t i c ?=20,,空气标态流速,/4.24s m w c = 设壁温)(650C t w ?=，温度补正系数56.0)923/293()/('5.05.0===W C T T k 则入口端空气传热系数为：
)]
/([44
.6104.125.156.00.1)273201()131.0()4.24(63.3')1(63
.3223
.02.08.023.0,2.08
.0,C m W k k k k t d
D
R t L i c e
c i c ??=????+??='+=βωα
)(1298)27320()1002731150(44.61506.1)100(4
,4,h ,,K T T C T i c i i c i s i =+++=+=α 536.0)100
1298(44.61100506.1)100(1003
3,i
,=?==
i i c s T C a α 查表4-19得：f(a)=0.79，则内筒壁温为：
)
(7522731025),(1025129879.0)(,,C t K T a f T i W i i W ?=-==?==。
当烟气温度为C t t i w h ?==752,时，查相关图表得：
03.1,12.0',20.0,105.02
2
2
====βεεεO H SO CO 。则烟气的黑度为：
429.020.012.003.1105.0'2
2
2
,=+?+=++=SO O H CO w h εβεεε
因此，入口处烟气的辐射传热系数为：
)]
/([61
7521150]
)1001025()10014231250
(429.0284.0[506.1])100
()100([
24
4,,4
,4,,,,,,C m W t t T T C i
w i h i w i h i w i h i s i r h ??=--??=--=
εεα 2） 出口端烟气的辐射传热系数
出口端烟气温度为,835,C t o h ?=查相关图表得
03.1,068.0',15.0,11.02
2
2
====βεεεo H so co 。则烟气的黑度为：
33.015.0068.003.111.0'2
2
2
,=+?+=++=SO O H CO o h εβεεε
取内筒金属壁的黑度8.0=w ε，按公式求得系统的辐射系数为：
)]/([73.118
.0133.0168
.511168.542,,,C m W C o w o h o s ??=-+=-+=
εε
出口处环缝内空气侧传热系数为：当出口空气温度C t o c ?=470,，空气标态流速,/4.24s m w c =设壁温C t w ?=500，温度补正系数
98.0)773/743()/('5.05.0===w c T T k ，同样求得出口端空气传热系数为
)]
/([6
.11204.125.198.00.1)2734701()131.0()4.24(63.3')1(63.3223
.02
.08.023.0,2.08.0,C m W k k k k t d w D
R t L o c e
c
o
c ??=????+??='+=βα )
(525)27320()100273835(6.11273.1)100(4
,4,,,K T T C T i c o h o c o s o =+++?=+=α
022.0)100
525(6.11210073.1)100(1003
30,,=?==
T C a o
c o s α 查表4-19得f(a)=0.979，则内筒壁温为：
)
(241273514)(514525979.0)(,0,C t K T a f T o w o w ?=-==?==
当烟气温度为C t t o w h ?==241,时，
有关图表03.1,14.0',25.0,095.02
2
2
====βεεεO H SO CO 。
则烟气的黑度为：
489.025.014.003.1095.0'2
2
2
,=+?+=++=SO O H CO w h εβεεε
因此，出口处烟气的辐射传热系数为：
)]
/([6
.27241538])100514()100273835(489.033.0[73.1])100
()100([
24
4,,4
,4,,,,,,C m W t t T T C o
w o h o w o h o w o h o s o r h ??=--+??=--=
εεα
2）烟气平均辐射传热系数
]C /[1
.426.2761
ln 6
.2761ln
2,,,,,,,,,,??=-=-=
m W o
r h i r h o r h i r h m r h ααααα
考虑进、出口集箱辐射的影响取辐射增量5.20r =?α，则烟气侧辐射传热系数为：
)]/W [6.521.42)25.01()1(2,.C m m r h r h ??=?+=?+=ααα
6．换热器总传热系数K )]/([6
.313
.796.523
.796.52K 2c h c h C m W ??=+?=+?=
αααα
7．传热表面积F
）
（2M m 506
.316691051857
K
t Q F =?=
?=L 8．内筒高度 )(98.8772
.114.350
,m D F H o i =?==
π 取内筒高为H=9m ，则换热器传热面积为： )(509772.114.3F 2m =??= 9．核算管段入口系数L k
螺旋节距h=1.0m ，旋转直径为： ）
（m 842.107.0-912.1D D f o i,==-=δ 内筒高度H=9m ，螺旋圈()圈90.1/9/n ===h H ，螺旋长度（指空气流程长度）为：
()())(8.520.1842.114.39L 2222m h D n =+??=+=π
在进行环缝通道内空气传热系数计算时，环缝的当量直径
m d e 131.0=，则50403131.0/8.52/L >==e d ，故计算空气对流传热系数c α时假定0.1k L =是正确的，不需再算。 四．换热器验算 1．空气出口温度
当空气温度m c t .=245℃ 时，比热容为：m c c .=1340J/（?3m ℃），其水当量为：4.2291134071.1.=?=?=m c c c c V w )(C W ?
当烟气温度=m h t .992.5℃时，比热容m h c .=1557.6J/（?3m ℃），其水当量为：=?=m h h h c V w . 1.94?1557.6=3021.8)(C W ? 水当量之比为： 76.08
.30214
.2291c ===
h c w w R 换热器空气侧热传递单元数为：
==c
c w KF
NTU )(31.6?50/2291.4=0.69
换热器空气侧的传热有效度c E （顺流式）为：
c
c c c R R NTU E ++?--=
1)]1()(exp[1
=
399.076
.01)]
76.01(69.0exp[1=++?--
则，空气出口温度为：
)(....i c i h c i c o c t t E t t -+==20+0.4?(1150-20)=471(℃) 经验算空气出口温度能满足470℃的要求。 2．烟气出口温度
)(....i c i h c c i h o h t t R E t t --==1150-0.399?0.76?(1150-20)=807(℃) 经验算烟气出口温度能满足835℃要求。
结果表明，空气出口温度471℃和烟气出口温度807℃与热计算
的条件基本相符，传热表面积F=502m 可满足要求。 3.壁温计算 1）平均壁温为：
c h m c c m h h m w t t t αααα++=
...=3
.796.52245
3.795.9926.52+?+?=543(℃)
2）烟气入口处壁温为：
i c i r h i c i c i h i r h i
w t t t .........αααα++==44
.61612044.61115061+?+?=583(℃)
3）烟气出口处壁温为：
o c o r h o c o c o h o r h o
w t t t .........αααα++==12.6
16.27470
6.1128356.27+?+?=542(℃)
五、 流体流动压降计算 1．空气侧压损
1）摩擦压损由热计算知空气在环缝通道内雷诺数e R =25031，属于湍流计算状态。按公式（4-44）和表4-14(选粗糙金属圆形管道A=0.129，
?=1，n=0.12）得摩擦阻力系数为：
038.0)25031(0
.1129.0Re 12
.0=?==
n A ?λ 按公式（4-43B ）计算得摩擦阻力损失为：
）（）（）（a 11186273
245
12293.14.24131.08.52038.0)1(2
2
...P t w d L P m c o
c o c c f =+????
='+?=?βρλ
2）形阻（局部）压损
取进、出口环形集管阻力系数ζ∑=3.0， 温度补正系数：
m
c i c o c t t t t ...273)(2+-=
ζ=245273)20470(2+-?=1.74
求得形阻损失为：
)1(2
)(..2.m c o c o c t d t w P βρ
ζζ'++=?∑
=)273
245
1(2293.1)4.24()74.13(2+???
+=3462（Pa ） 3）空气侧总压损：
=?+?=?d f c P P P 11186+3462=14648（Pa ）
2．2.烟气侧压损
烟气侧阻力损失包括烟进气、出口的形阻损失和内筒内的摩擦阻力损失两部分。由于换热器为立式安装，烟气的浮力影响忽略不计。 烟气在内筒内的标况流速为：
==
2..4i
i h
o h D V w π2
76.114.394.14??=0.8 )(s m 烟气雷诺数为：
73
.0..)1(81967
Re m h o
h h t w β'+= 73.0)
273
5.9921(8
.081967+?= =410221403?>
故为湍流。 1）摩擦阻力损失 摩擦系数：
==
n A Re ?λ12
.0)21403(0
.1129.0?=0.039 摩擦阻力损失为：
)1(2
.0
.2
..m h h o h i i f t w D L P βρλ'+=?
)273
5
.9921(232.1)8.0(76.18.52039.02+????==2.3（Pa ） 2）形阻损失
取换热器烟进气、出口总阻力系数∑=ζ 3.5，而温度正补系数为：
=
+-=
m
h o h i h t t t t ...273)(2ζ498.05.992273)
8351150(2=+-? 形阻损失为：
)1(2
)(..2.m h o h o h t d t w P βρ
ζζ++=?∑
)273
5.9921(232.1)8.0()498.05.3(2
+?+==7.83（Pa ）
3）烟气侧总阻力损失
=?+?=?d f h P P P 13.1083.73.2=+ （Pa ）
六、 换热器技术性能及总图 1.单环缝换热器技术性能表
传热表面积F 502m 介质流动方式 螺旋顺流式
空气入口温度i c t , C 20?
空气出口温度o c t , C 470?
空气标况流量c V s /1.71m 3
烟气入口温度i h t , C ?1150
烟气出口温度o h t , C 835?
烟气标况流量h V
s /m 94.13
空气标况流速c w s m /4.24
烟气标况流速h w s /m 8.0
总传热系数K C m ??3/W 6.31
内筒内直径i i ,D mm 1760
内筒壁厚i σ mm 6
内筒材质 1Cr18Ni9
外筒内直径i o ,D mm 1912
外筒壁厚o σ mm 6
外筒材质 g 20
空气侧压降c P ? 14648Pa
烟气侧压降h P ?
Pa 13.10
2.CAD 总图(单独附在后面） 七、设计小结 1.设计评述
这种环缝式换热器属于辐射换热器，传热方式主要以辐射。同对流式换热器具有释热率高、冷流体加热温度高，表面温度与受热介质加热温度之间的差值小、以及热流体流道不易被堵塞等优点。适用于热流体温度高于1000C 、冷流体加热温度高于600C 以及热流体含尘较高的场合。其缺点是外形尺寸较大，换热器出口温度仍然较高，一般需要在后面再安装对流式换热器，以进一步回收烟气的余热。
我选择单面环缝式的，这种换热器是在容器外壁安装夹套制成,
能够承受高温高压，结构简单;但其加热面受容器壁面限制,传热系数也不高。可在环缝中安装螺旋形导向片以增加湍动趋势,提高夹套一侧的传热系数。
顺流时，入口处两流体的温差最大，并沿流道逐渐减小，在出口处温差为最小。在传热过程中，为更好进行热量的传递必须降低换热器中的热阻。热阻主要来源于间壁两侧对流传热面上的流体薄层(边界层)，和换热器使用中在壁两侧形成的污垢层，金属壁的热阻相对较小。增加流体的流速和扰动性，可减薄边界层，降低热阻提高给热系数。但增加流体流速会使能量消耗增加，故设计时应在减小热阻和降低能耗之间作合理的协调。
为了降低污垢的热阻，可设法延缓污垢的形成，并定期清洗传热面。由于清洗的困难程度是随着垢层厚度或沉积的增加而迅速增大的，所以清洗间隔时间不宜过长，应根据生产装置的特点，换热介质的性质，腐蚀速度及运行周期等情况定期进行检查，修理及清洗。根据换热器的形式，应在换热器的两端留有足够的空间来满足条件（操作）清洗、维修的需要。
个人总结：
这次课程设计让我充分理解到传热学课程的重要性和实用性，并运用所学知识的进行了一次简单的设计。虽然在换热器的设计中，碰到了各种问题，如CAD制图的再熟悉、时间的合理利用等，但在老师和同学的帮助下，及时地按要求完成了设计任务，而且重要的是经过这次课设，我获得了很多重要的知识，也提高了自己的实际动手和知
识的灵活运用能力。特别感谢帮助过我的同学老师，感谢老师把时间期限放在考试后以便我们有更多时间进行计算设计。 2.参考资料
【1】 梅炽、王临江、周孑明等. 有色冶金炉设计手册. 北京：冶金工业出版社. 2000.
【2】 杨世铭、陶文铨. 传热学. 北京：高等教育出版社. 2006(2013重印)
八、主要符合说明
h w —— 烟气标况速度，s m /； i f —— 内筒断面面积，2m ；
c w —— 空气在环缝中标况速度，s m /； hf f —— 环缝断面面积，2m ；
o c i c t ,,,t —— 空气进出口温度，C ； o h i h t ,,,t —— 烟气进出口温度，C ； LM t ? —— 换热器平均温差，C ； t k ' —— 热流方向补正系数，按下式计算：
5.0)/(w g t T T k ='
g T —— 气体绝对温度，K ； w T —— 壁面温度，K ；
R k —— 弯管弯曲补正系数，)/(77.11k R d R +=；
R —— 弯管弯曲半径，m ；
L k —— 弯管入口段补正系数，查表3-3； D k —— 套管补正系数，53.0,,)/(k o i i o D D D =；
o i ,D —— 套管内管外径，m ； i o ,D —— 套管外管内径，m ；
β —— 水蒸气分压补正系数，查图3-18；
β' —— 气体膨胀系数，1/273,1/C ； m c ,t —— 空气平均温度，C ； m h ,t —— 烟气平均温度，C ；
o s i s ,,C ,C —— 换热器入口端、出口端辐射系数，)/(2C m W ?；
a —— 常数，30,/,)100
(100T
C a o
c o i s α=
； i c,α —— 入口端空气传热系数，)/(2C m W ?；
i w ,t —— 内筒壁温，C ；
i r,h,α —— 入口处烟气辐射传热系数，)/(2C m W ?； h α —— 烟气侧辐射传热系数，)/(2C m W ?；
K —— 换热器总传热系数，)/(2C m W ?；
F —— 换热器换热表面积，2m ； H —— 内筒高度，m ；
c (NTU) —— 空气侧热传递单元数； c E —— 空气侧传热有效度；
n A , —— 常数，见表4-14；
? —— 流道形状系数，对圆形通道0.1=?，
对方行通道5.1=?；
o c ,ρ —— 空气在标况下的密度，3/m kg ；
ζ∑ —— 整个流道（局部）阻力系数和，按流动情况查表；
d P ? —— 形阻（局部）压力损失，Pa 。
浮头式换热器毕业设计说明书
摘要 本次设计为浮头式换热器，浮头式换热器主要由管箱、管板、壳体、换热管、折流板、拉杆、定距管、钩圈、浮头盖等组成。浮头换热器的一端管板与壳体固定，另一端为浮动管板。因此其优点为热应力较小，便于检查和清洗，缺点为结构较为复杂。在传热计算工艺中，包括传热量、传热系数的确定和换热器径及换热管型号的选择，以及传热系数、阻力降等问题。在强度计算中主要讨论的是筒体、管箱、管板厚度计算以及折流板、法兰和接管、支座、分隔板等零部件的设计，还要进行一些强度校核。本设计是按照GB151《管壳式换热器》和GB150《钢制压力容器》设计的。换热器在工、农业的各个领域应用十分广泛，在日常生活中传热设备也随处见，是不可缺少的工艺设备之一。随着研究的深入，工业应用取得了令人瞩目的成果。 关键字：换热器，工艺计算，强度校核
Abstract This design is floating head heat exchanger, it is made up of tube box 、tube sheet、shell、heat exchange tube、baffle plate、draw bar、spacer pipe、hook circle、floating head cover and so on. One tube sheet of the exchanger is connected with shell, and the other tube sheet is floating tube sheet. So it’s easy to check and clean. On the other hand the structure of it complex. In the process of heat transfer calculation, include area computation 、capacity of heat transmission 、the determine of heat transfer coefficient and the choice of the heat exchange tube. About strength calculation, it involve the calculating of shell、tube box、sealing head and so on. This design is according to GB151 << shell-and-tube heat exchanger >> and GB150 << Steel pressure vessel >> to design. Heat exchanger is one of the indispensable process equipment. With the deepening of the research, industrial application made remarkable achievements. Keywords:heat exchanger; Process calculation；strength check
列管式换热器说明书
目录 一、设计任务 (2) 二、概述与设计方案简介 (3) 2.1 概述 (3) 2.2设计方案简介 (4) 2.2.1 换热器类型的选择 (4) 2.2.2流径的选择 (6) 2.2.3流速的选择 (6) 2.2.4材质的选择 (6) 2.2.5管程结构 (6) 2.2.6 换热器流体相对流动形式 (7) 三、工艺及设备设计计算 (7) 3.1确定设计方案 (7) 3.2确定物性数据 (8) 3.3计算总传热系数 (8) 3.4计算换热面积 (9) 3.5工艺尺寸计算 (9) 3.6换热器核算 (11) 3.6.1传热面积校核 (11) 3.6.2．换热器压降的核算 (12) 四、辅助设备的计算及选型 (13) 4.1拉杆规格 (13)
4.2接管 (13) 五、换热器结果总汇表 (14) 六、设计评述 (15) 七、参考资料 (15) 八、主要符号说明 (15) 九、致 (16) 一、设计任务
二、概述与设计方案简介 2.1 概述 在工业生产中用于实现物料间热量传递的设备称为换热设备，即换热器。换热器是化工、动力、食品及其他许多部门中广泛采用的一种通用设备。 换热器的种类很多，根据其热量传递的方法的不同，可以分为3种形式，即间壁式、直接接触式、蓄热式。 间壁式换热器又称表面式换热器或间接式换热器。在这类换热器中，冷、热流体被固体壁面隔开，互不接触，热量从热流体穿过壁面传给冷流体。该类换热器适用于冷、热流体不允许直接接触的场合。间壁式换热器的应用广泛，形式繁多。将在后面做重点介绍。 直接接触式换热器又称混合式换热器。在此类换热器中，冷、热流体相互接触，相互
换热器设计说明书模板
换热器课程设计说明书 专业名称：核工程与核技术姓名：*** 班级：*** 学号：*** 指导教师：*** 哈尔滨工程大学 核科学与技术学院 2017 年 1 月 13 日
目录 1 设计题目…………………………………………………………………………… 1.1 设计题目………………………………………………………………………1.2 团队成员……………………………………………………………………… 1.3 设计题目的确定过程………………………………………………………… 2 设计过程…………………………………………………………………………… 3 热力计算…………………………………………………………………………… 4 水力计算…………………………………………………………………………… 5 分析与总结………………………………………………………………………… 5.1 可行性评价和方案优选………………………………………………………5.2 技术分析………………………………………………………………………5.3 总结与体会……………………………………………………………………参考文献………………………………………………………………………………附录计算程序………………………………………………………………………
1.1、设计题目 设计一台管壳式换热器，把 18000 kg/h 的热水由温度 t 1 ’冷却至 t 1 ”，冷却水入口温 度 t 2 ’，出口温度 t 2 ”，设热水和冷却水的运行压力均为低压。 初始参数： 热水的运行压力：0.2MPa (绝对压力) 冷却水运行压力：0.16MPa(绝对压力) 热水入口温度 t 1 ’： 80℃； 热水出口温度 t 1 ”： 50℃； 冷却水入口温度 t 2 ’： 20℃； 冷却水出口温度 t 2 ”： 45℃； 1.3设计题目的确定过程 首先，我们小组集中讨论了本次课程设计内容，即换热器设计的内容和具体细节上的要求，然后在组内达成了共识——求同存异。在题目初始参数相同的情况下对后续的计算以及编程过程发挥各自的特长，并将自己存在的疑问于组内其他成员讨论，充分发挥组内成员的自主和协作能力，努力做到一个合格并且优秀的核专业学生应有的素质。 对于管壳式换热器的设计计算，我们查阅了相关的资料（在本说明书最后一并提到），第一次尝试选择参数，如下： 热水的运行压力：0.2MPa (绝对压力) 冷却水运行压力：0.16MPa(绝对压力) 热水入口温度 t 1 ’： 82℃； 热水出口温度 t 1 ”： 46℃； 冷却水入口温度 t 2 ’： 23℃； 冷却水出口温度 t 2 ”： 43℃； 并尝试进行初步计算，不过在后面进行有效平均温差的计算时，针对我们手头有限的资料（见附录3），为了保证R可查，将参数修正为以下值。 二次选择参数： 热水的运行压力：0.2MPa (绝对压力) 冷却水运行压力：0.16MPa(绝对压力) 热水入口温度 t 1 ’： 82℃； 热水出口温度 t 1 ”： 42℃； 冷却水入口温度 t 2 ’： 23℃； 冷却水出口温度 t 2 ”： 43℃； 继续往下计算，我们通过之前的知识，发现在换热器的设计中，除非处于必须降 ψ>，至少不小于0.8。 低壁温的目的，一般按照要求使0.9
浮头式换热器设计说明书
浮头式换热器设计说明书 设计者：徐凯 指导教师：张玲张亚男秦敏 系别：机械工程系 专业：热能与动力工程 日期：2009.11 宁夏理工学院
前言 换热器是非常重要的换热设备。在国民生产的各个领域得到了广泛的应用。本设计说明书主要介绍浮头式换热器的原理和设计思路及整个设计过程。 在浮头式换热器中，浮头式换热器的两端的管板，一端不与壳体相连，该端亦称浮头。管子受热时，管束连同浮头可以沿轴向自由伸缩，完全消除了温差应力。 浮头式换热器主要有如下特点：浮头式换热器的一端管板固定在壳体与管箱之间，另一端管板可以在壳体内自由移动，这个特点在现场就能清楚地看出来。这种换热器的壳体和管束的热膨胀是自由的，管束可以抽出，便于清洗管间和管内。其缺点是结构复杂造价高，一般比固定管板高20%左右，在运行中浮头处发生泄漏不易检查处理。浮头式换热器适应于壳体和管束温差较大或壳程介质易结垢的工作条件下。 本书内容系统、完整，理论与实际并重。书中对浮头式换热器设计中所需的各学科知识均有简要的介绍和解释。同时该书对换热器在编写时注重介绍的方法简明扼要，条理清楚，深入浅出，紧密结合工程实际。 期间得秦敏、张春兰、张亚男、张玲等老师的悉心指导。在此表示真挚的感谢！由于编者水平有限，其中难免不妥之处，恳请各位读者批评指正。 编者：徐凯 2009-11-26
目录 第一章绪论 第二章设计任务和设计条件 (1) 第三章确定设计方案 (3) 3.1 换热器类型的确定 (3) 3.2 管程及壳程的流体安排 (3) 第四章确定物性数据 (4) 4.1定性温度的确定 (4) 4.2列表 (6) 第五章传热面积的估算 (7) 第六章工艺结构尺寸的确定 (9) 6.1 管径和管内流速的确定 (9) 6.2 管程数和传热管数的确定 (9) 6.3 平均传热温差的校正 (10) 6.4 传热管排列和分程方法确定 (10) 6.5 壳体内径的确定 (11) 6.6 折流板的确定 (11) 6.7 其它附件的确定 (12) 第七章所设计换热器的校核算 (13) 7.1 传热热流量的核算 (13) 7.2 壁温的校核计算 (15) 7.3 换热器内流体的流动阻力的核算 (17) 参考文献 (19) 换热器原理课程设计心得体会 (21)
列管式换热器设计方案计算过程参考
根据给定的原始条件，确定各股物料的进出口温度，计算换热器所需的传热面积，设计换热器的结构和尺寸，并要求核对换热器压强降是否符合小于30 kPa的要求。各项设计均可参照国家标准或是行业标准来完成。具体项目如下：设计要求： =0.727Χ10-3Pa.s 密度ρ=994kg/m3粘度μ 2 导热系数λ=62.6Χ10-2 W/(m.K) 比热容Cpc=4.184 kJ/(kg.K) 苯的物性如下： 进口温度：80.1℃出口温度：40℃ =1.15Χ10-3Pa.s 密度ρ=880kg/m3粘度μ 2 导热系数λ=14.8Χ10-2 W/(m.K) 比热容Cpc=1.6 kJ/(kg.K) 苯处理量：1000t/day=41667kg/h=11.57kg/s 热负荷：Q=WhCph（T2-T1）=11.57×1.6×1000×(80.1-40)=7.4×105W 冷却水用量：Wc=Q/[c pc(t2-t1)]=7.4×105/[4.184×1000×(38-30)]=22.1kg/s
4、传热面积的计算。 平均温度差 确定R和P值 查阅《化工原理》上册203页得出温度校正系数为0.8，适合单壳程换热器，平均温度差为 △tm=△t’m×0.9=27.2×0.9=24.5 由《化工原理》上册表4-1估算总传热系数K（估计）为400W/（m2·℃） 估算所需要的传热面积： S0==75m2 5、换热器结构尺寸的确定，包括： （1）传热管的直径、管长及管子根数； 由于苯属于不易结垢的流体，采用常用的管子规格Φ19mm×2mm 管内流体流速暂定为0.7m/s 所需要的管子数目：，取n为123 管长：=12.9m 按商品管长系列规格，取管长L=4.5m，选用三管程 管子的排列方式及管子与管板的连接方式: 管子的排列方式，采用正三角形排列；管子与管板的连接，采用焊接法。（2）壳体直径； e取1.5d0，即e=28.5mm D i=t(n c—1)+2e=19×(—1)+2×28.5=537.0mm，按照标准尺寸进行整圆，壳体直径为600mm。此时长径比为7.5，符合6-10的范围。
课程设计—列管式换热器
课程设计设计题目：列管式换热器 专业班级：应化1301班 姓名：王伟 学号： U201310289 指导老师：王华军 时间： 2016年8月
目录 1.课程设计任务书 (5) 1.1 设计题目 (5) 1.2 设计任务及操作条件 (5) 1.3 技术参数 (5) 2.设计方案简介 (5) 3.课程设计说明书 (6) 3．1确定设计方案 (6) 3.1.1确定自来水进出口温度 (6) 3.1.2确定换热器类型 (6) 3.1.3流程安排 (7) 3.2确定物性数据 (7) 3．3计算传热系数 (8) 3.3.1热流量 (8) 3.3.2 平均传热温度差 (8) 3.3.3 传热面积 (8) 3.3.4 冷却水用量 (8) 4.工艺结构尺寸 (9) 4.1 管径和管内流速 (9) 4.2 管程数和传热管数 (9)
4.3 传热管排列和分程方法 (9) 4.4 壳体内径 (10) 4.5 折流板 (10) 4.6 接管 (11) 4.6.1 壳程流体进出管时接管 (11) 4.6.2 管程流体进出管时接管 (11) 4.7 壁厚的确定和封头 (12) 4.7.1 壁厚 (12) 4.7.2 椭圆形封头 (12) 4.8 管板 (12) 4.8.1 管板的结构尺寸 (13) 4.8.2 管板尺寸 (13) 5.换热器核算 (13) 5.1热流量衡算 (13) 5.1.1壳程表面传热系数 (13) 5.1.2 管程对流传热系数 (14) 5.1.3 传热系数K (15) 5.1.4 传热面积裕度 (16) 5.2 壁温衡算 (16) 5.3 流动阻力衡算 (17) 5.3.1 管程流动阻力衡算 (17) 5.3.2 壳程流动阻力衡算 (17)
换热器设计说明书
甲醇■甲醇换热器II的设计 第一部分设计任务书 一，设计题目 甲醇-甲醇换热器II的设计 二，设计任务 1,热交换量：8029.39kw 2,设备形式：长绕管式换热器 三，操作条件 ①甲醇：入口温度7.83°C,出口温度-31.68°C ②甲醇：入口温度-37.68°C,出口温度1.00°C ③允许压强降：管侧不大于1.5*105pa壳侧不大于2.9*10’pa. 四，设计内容 ①设计方案简介：对确定的工艺流程及换热器型式进行简要论述。 ②换热器的工艺计算：确定换热器的传热面积和传热系数。 ③换热器的主要结构尺寸设计。 ④主要辅助设备选型。 ⑤绘制换热器总装配图。 第二部分换热器设计理论计算 1,计算并初选换热器的规格
(1) 两流体均不发生相变的传热过程，管程，壳程的介质均为 甲醇。 (2) 确定流体的定性温度，物性数据。 管程介质为甲醇，入口温度为7.83°C,出口温度-31.68°Co 壳程介质也为甲醇，入口温度?37.68°C,出口温度1.00°Co 管侧甲醇的定性温度:打=7兀：型=-H.925 °C 。 2 壳侧的甲醇定性温度：仏=二门卑V —1&34°C 。 2 两流体在定性温度下的物性数据： ⑶传热温差 △ _ 7厂力)一72一" _ (7.83-1)-[-31.8 — (-37.68)] _ 6.83-6 —钳％ °C 」厂T- 7?83-(一31?68)_39?51 r-f " 1-(-37.68) ~ 38.68 ") p=hzk= 1—(—37S)=坯=085 「-匕 7.83-(-37.68) 45.51 … 由R 和P 查图得到校正系数为：处ul,所以校正后的温度为 = ^=6.406°C （查传热课本 P288） ,6.83 In ----- 6 [-31.8-(-37.68)]
换热器设计说明书样本1
2010级应用化学专业《化工原理》课程设计说明书 题目： 姓名： 班级学号： 指导老师： 同组人员 完成时间：
《化工原理》课程设计评分细则 说明：评定成绩分为优秀（90-100），良好（80-89），中等（70-79），及格（60-69）和不及格（<60）
目录（按毕业论文格式要求书写）
第一部分设计任务书
第二部分设计方案简介评述 我们设计的是煤油冷却器，冷却器是许多工业生产中常用的设备。列管式换热器的结构简单、牢固，操作弹性大，应用材料广。列管式换热器有固定管板式、浮头式、U形管式和填料函式等类型。列管式换热器的形式主要依据换热器管程与壳程流体的温度差来确定。由于两流体 的温差大于50 C，故选用带补偿圈的固定管板式换热器。这类换热器 结构简单、价格低廉，但管外清洗困难，宜处理壳方流体较清洁及不易结垢的物料。因水的对流传热系数一般较大，并易结垢，故选择冷却水走换热器的管程，煤油走壳程。
第三部分 换热器设计理论计算 １、试算并初选换热器规格 （1）、 定流体通入空间 两流体均不发生相变的传热过程，因水的对流传热系数一 般较大，并易结垢，故选择冷却水走换热器的管程，煤油走壳程。 （2）、确定流体的定性温度、物性数据，并选择列管式换热器的形式： 被冷却物质为煤油，入口温度为140℃,出口温度为40C 冷却介质为自来水，入口温度为30C ，出口温度为40C 煤油的定性温度：(14040)/290m T C =+= 水的定性温度：(3040)/235m t C =+= 两流体的温差：903555m m T t C -=-= 由于两流体温差大于50℃，故选用带补偿圈的固定管板式列管换热器。 两流体在定性温度下的物性数据 (3)、计算热负荷Q 按管内煤油计算,即 1253 361.981010() 2.2210(14040) 1.541610330243600 n ph W Q C T T W ?=-= ????-=??? 若忽略换热器的热损失，水的流量可由热量衡算求得,即 6 3,21() 1.54161036.94/4.17410(4030) c p c Q C t t W kg s =-?==??- （4）、计算两流体的平均温度差，并确定壳程数 逆流 温 差 212211222111 ()()(14040)(4030)39.09614040 ln ln ln 4030m t t T t T t t C t T t t T t ??-?------'====??---?- 121214040 104030 T T R t t --= ==--
浮头式换热器(过程设备设计课程设计说明书)参考word
目录 设计题目及工艺参数---------------------------------------------------1 一、换热器的分类及特点---------------------------------------------------2 二、结构设计-------------------------------------------------------------5 1、管径及管长的选择---------------------------------------------------5 2、初步确定换热管的根数n和管子排列方式-------------------------------5 3、筒体内径确定-------------------------------------------------------5 4、浮头管板及钩圈法兰结构设计-----------------------------------------6 5、管箱法兰、管箱侧壳体法兰和管法兰设计-------------------------------7 6、外头盖法兰、外头盖侧法兰设计---------------------------------------7 7、外头盖结构设计-----------------------------------------------------8 8、接管的选择--------------------------------------------------------------------------------------8 9、管箱结构设计-------------------------------------------------------8 10、管箱结构设计------------------------------------------------------8 11、垫片选择----------------------------------------------------------9 12、折流板------------------------------------------------------------------------------------------9 13、支座选取----------------------------------------------------------10 14、拉杆的选择--------------------------------------------------------13 15、接管高度（伸出长度）确定------------------------------------------13 16、防冲板------------------------------------------------------------13 17、设备总长的确定----------------------------------------------------13 18、浮头法兰---------------------------------------------------------------------------------------14 19、浮头管板及钩圈----------------------------------------------------14 三、强度计算--------------------------------------------------------------14 1、筒体壁厚的计算-----------------------------------------------------14 2、外头盖短节，封头厚度计算-------------------------------------------15 3、管箱短节、封头厚度计算 --------------------------------------------16 4、管箱短节开孔补强的核校 --------------------------------------------16 5、壳体压力试验的应力校核---------------------------------------------16 6、壳体接管开孔补强校核-----------------------------------------------17 7、固定管板计算-------------------------------------------------------18 8、无折边球封头计算 --------------------------------------------------19 9、管子拉脱力计算-----------------------------------------------------20 四、设计汇总-----------------------------------------------------21 五、设计体会--------------------------------------------------------------21 参考文献--------------------------------------------------------------22
列管式换热器设计说明书
摘要： 列管式换热器属于间壁式换热器，冷热流体通过换热管壁进行热量的交换。参照任务书的任务量,需设计年冷却15000吨乙醇的列管式换热器，设计时先确定流体流程，壳程走乙醇，其进、出口温度都为80℃，相变放出潜热，井水走管程冷却乙醇，进口温度为32℃，出口温度为40℃。再进行热量衡算、传热系数校核，初选冷凝器的型号，然后通过进行设备强度校核等一系列的计算和选型，最终确定的设计方案为固定管板式换热器，所选用型号为BEM400-2.5-30-9/25-2 Ⅰ，换热器壳径为400mm，总换热面积为27.79m2,管程为2，管子总根数为60，管长6000 mm,管束为正三角排列，两端封头选取标准椭圆封头。 关键词：列管式换热器，乙醇，水，温度，固定管板式。 Abstract: The tube type heat exchanger is a dividing wall type heat exchanger, fluids with different temperatures exchange heat by means of tube wall’s heat transfer.According to the assignment, A tube type heat exchanger which has a process capacity of .?4 1510t/a is needed. The ethanol flow in the shell,the temperature in the entrance and exits is 80℃.The water which cool the ethanol flow in tubes, the inlet and outlet temperatures are 32℃and 40℃.Then by taking series calculating to confirm the module of the heat exchanger . After the design of intensity designing and a series calculating and choosing , the last result of our design is the fasten-board heat exchanger. The style of the heat exchange is 9 BEM400 2.530 2 25 Ⅰ ----, and the diameter of the receiver is 400mm ,The area of the heat exchange is 27.79 m2, The heat-exchanger in cludes two tube passes,one shell passes and 60 tubes.And the length of tubes is 6000mm . Tubes are ranked of the shape of triangle ，the envelops are oval-shaped.
换热器的设计说明书.
西安科技大学—乘风破浪团队 1 换热器的设计 1.1 换热器概述 换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多任务业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。换热器随着换热目的的不同，具体可分为加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器，再沸器和热交换器等。由于使用条件的不同，换热设备又有各种各样的形式和结构。 换热器选型时需要考虑的因素是多方面的，主要有: ① 热负荷及流量大小； ② 流体的性质； ③ 温度、压力及允许压降的范围； ④ 对清洗、维修的要求； ⑤ 设备结构、材料、尺寸、重量； ⑥ 价格、使用安全性和寿命； 按照换热面积的形状和结构进行分类可分为管型、板型和其它型式的换热器。其中，管型换热器中的管壳式换热器因制造容易、生产成本低、处理量大、适应高温高压等优点，应用最为广泛。 管型换热器主要有以下几种形式： （1）固定管板式换热器：当冷热流体温差不大时，可采用固定管板的结构型式，这种换热器的特点是结构简单，制造成本低。但由于壳程不易清洗或检修，管外物料应是比较清洁、不易结垢的。对于温差较大而壳体承受压力较低时，可在壳体壁上安装膨胀节以减少温差应力。 （2）浮头式换热器：两端管板只有一端与壳体以法兰实行固定连接，称为固定端。另一端管板不与壳体连接而可相对滑动，称为浮头端。因此，管束的热膨胀不受壳体的约束，检修和清洗时只要将整个管束抽出即可。适用于冷热流体温
西安科技大学—乘风破浪团队 2 差较大，壳程介质腐蚀性强、易结垢的情况。 （3）U 形管式换热器换：热效率高，传热面积大。结构较浮头简单，但是管程不易清洗，且每根管流程不同，不均匀。 表1-1 换热器特点一览表 分类 管 壳 式 名称 特性 管式 固定管板式 刚性结构用于管壳温差较小的情况(一般≤50°C)，管间不 能清洗 带膨胀节：有一定的温度补偿能力，壳程只能承受较低的压 力 浮头式 管内外均能承受高压，壳层易清洗，管壳两物料温差>120℃； 内垫片易渗漏 U 型管式 制造、安装方便，造价较低，管程耐压高；但结构不紧凑、 管子不易更换和不易机械清洗 填料 函式 内填料函：密封性能差，只能用于压差较小场合 外填料函：管间容易泄露，不易处理易挥发、易爆易燃及压 力较高场合 釜式 壳体上都有个蒸发空间，用于蒸汽与液相分离 套管 双套管式 结构比较复杂，主要用于高温高压场合或固定床反应器中
换热器的设计说明书
换热器的设计 1.1 换热器概述 换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多任务业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。换热器随着换热目的的不同，具体可分为加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器，再沸器和热交换器等。由于使用条件的不同，换热设备又有各种各样的形式和结构。 换热器选型时需要考虑的因素是多方面的，主要有: ①热负荷及流量大小； ②流体的性质； ③温度、压力及允许压降的范围； ④对清洗、维修的要求； ⑤设备结构、材料、尺寸、重量； ⑥价格、使用安全性和寿命； 按照换热面积的形状和结构进行分类可分为管型、板型和其它型式的换热器。其中，管型换热器中的管壳式换热器因制造容易、生产成本低、处理量大、适应高温高压等优点，应用最为广泛。 管型换热器主要有以下几种形式： （1）固定管板式换热器：当冷热流体温差不大时，可采用固定管板的结构型式，这种换热器的特 页脚内容1
点是结构简单，制造成本低。但由于壳程不易清洗或检修，管外物料应是比较清洁、不易结垢的。对于温差较大而壳体承受压力较低时，可在壳体壁上安装膨胀节以减少温差应力。 （2）浮头式换热器：两端管板只有一端与壳体以法兰实行固定连接，称为固定端。另一端管板不与壳体连接而可相对滑动，称为浮头端。因此，管束的热膨胀不受壳体的约束，检修和清洗时只要将整个管束抽出即可。适用于冷热流体温差较大，壳程介质腐蚀性强、易结垢的情况。 （3）U形管式换热器换：热效率高，传热面积大。结构较浮头简单，但是管程不易清洗，且每根管流程不同，不均匀。 表1-1 换热器特点一览表 页脚内容2
列管式换热器的设计
化工原理课程设计 学院: 化学化工学院 班级： | 姓名学号： 指导教师： $
目录§一.列管式换热器 ！ .列管式换热器简介 设计任务 .列管式换热器设计内容 .操作条件 .主要设备结构图 §二.概述及设计要求 .换热器概述 .设计要求 ~ §三.设计条件及主要物理参数 . 初选换热器的类型 . 确定物性参数 .计算热流量及平均温差 壳程结构与相关计算公式 管程安排(流动空间的选择)及流速确定 计算传热系数k 计算传热面积 ^ §四.工艺设计计算 §五.换热器核算 §六.设计结果汇总 §七.设计评述 §八.工艺流程图 §九.主要符号说明 §十.参考资料
： §一 .列管式换热器 . 列管式换热器简介 列管式换热器又称为管壳式换热器，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。一种流体在关内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。 其主要优点是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，使湍流程度大为增加。 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，因此它们的热膨胀程度也有差别。若两流体温差较大（50℃以上）时，就可能由于热应力而引起设备的变形，甚至弯曲或破裂，因此必须考虑这种热膨胀的影响。 设计任务 ￥ 1.任务 处理能力：3×105t/年煤油（每年按300天计算，每天24小时运行） 设备形式：列管式换热器 2．操作条件 (1)煤油：入口温度150℃，出口温度50℃ (2)冷却介质：循环水，入口温度20℃，出口温度30℃ (3)允许压强降：不大于一个大气压。 备注：此设计任务书（包括纸板和电子版）1月15日前由学委统一收齐上交，两人一组，自由组合。延迟上交的同学将没有成绩。 [ .列管式换热器设计内容 1.3.1、确定设计方案 （1）选择换热器的类型；（2）流程安排 1.3.2、确定物性参数 （1）定性温度；（2）定性温度下的物性参数 1.3.3、估算传热面积 （1）热负荷；（2）平均传热温度差；（3）传热面积；（4）冷却水用量 % 1.3.4、工艺结构尺寸 （1）管径和管内流速；（2）管程数；（3）平均传热温度差校正及壳程数；（4）
列管式换热器设计课程设计说明
化工原理课程设计说明书列管式换热器设计 专业：过程装备与控制工程 学院：机电工程学院
化工原理课程设计任务书 某生产过程的流程如图3-20所示。反应器的混合气体经与进料物流换热后，用循环冷却水将其从110℃进一步冷却至60℃之后，进入吸收塔吸收其中的可溶性组分。已知混合气体的流量为220301kg h ，压力为6.9MPa ，循环冷却水的压力为0.4MPa ，循环水的入口温度为29℃，出口的温度为39℃，试设计一列管式换热器，完成生产任务。 已知： 混合气体在85℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值） 密度 3190kg m ρ= 定压比热容1 3.297p c kj kg =g ℃ 热导率10.0279w m λ=g ℃ 粘度51 1.510Pa s μ-=?g 循环水在34℃下的物性数据： 密度 31994.3kg m ρ= 定压比热容1 4.174p c kj kg =g K 热导率10.624w m λ=g K 粘度310.74210Pa s μ-=?g
目录 1、确定设计方案 ............................................................................................. - 4 - 1.1选择换热器的类型 (4) 1.2流程安排 (4) 2、确定物性数据............................................................................................. - 4 - 3、估算传热面积............................................................................................. - 5 - 3.1热流量 (5) 3.2平均传热温差 (5) 3.3传热面积 (5) 3.4冷却水用量 (5) 4、工艺结构尺寸............................................................................................. - 5 - 4.1管径和管内流速 (5) 4.2管程数和传热管数 (5) 4.3传热温差校平均正及壳程数 (6) 4.4传热管排列和分程方法 (6) 4.5壳体内径 (6) 4.6折流挡板 (7) 4.7其他附件 (7) 4.8接管 (7) 5、换热器核算 ................................................................................................ - 8 - 5.1热流量核算 (8) 5.1.1壳程表面传热系数.......................................................................................... - 8 -5.1.2管内表面传热系数.......................................................................................... - 8 -5.1.3污垢热阻和管壁热阻...................................................................................... - 9 -5.1.4传热系数.......................................................................................................... - 9 -5.1.5传热面积裕度.................................................................................................. - 9 -5.2壁温计算. (9) 5.3换热器内流体的流动阻力 (10) 5.3.1管程流体阻力................................................................................................ - 10 -5.3.2壳程阻力........................................................................................................ - 11 - 5.3.3换热器主要结构尺寸和计算结果................................................................ - 11 - 6、结构设计 .................................................................................................. - 12 - 6.1浮头管板及钩圈法兰结构设计 (12) 6.2管箱法兰和管箱侧壳体法兰设计 (13) 6.3管箱结构设计 (13) 6.4固定端管板结构设计 (14) 6.5外头盖法兰、外头盖侧法兰设计 (14) 6.6外头盖结构设计 (14) 6.7垫片选择 (14)
列管式换热器-课程设计说明书
列管式换热器-课程设计说明书 《化工原理》 列管式换热器 课程设计说明书 学院： 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 时间：年月日 目录 一、化工原理课程设计任务书 (2) 二、确定设计方案 (3) 1.选择换热器的类型 2.管程安排 三、确定物性数据 (4)
四、估算传热面积 (5) 1.热流量 2.平均传热温差 3.传热面积 4.冷却水用量 五、工艺结构尺寸 (6) 1.管径和管内流速 2.管程数和传热管数 3.传热温差校平均正及壳程数 4.传热管排列和分程方法 5.壳体内径 6.折流挡板 (7) 7.其他附件 8.接管 六、换热器核算 (8) 1.热流量核算 2.壁温计算 (10) 3.换热器内流体的流动阻力 七、结构设计 (13) 1.浮头管板及钩圈法兰结构设计 2.管箱法兰和管箱侧壳体法兰设计 3.管箱结构设计 4.固定端管板结构设计 5.外头盖法兰、外头盖侧法兰设计............14 6.外头盖结构设计 7.垫片选择 8.鞍座选用及安装位置确定 9.折流板布置 10.说明 八、强度设计计算 (15) 1.筒体壁厚计算 2.外头盖短节、封头厚度计算 3.管箱短节、封头厚度计算 (16) 4.管箱短节开孔补强校核 (17) 5.壳体接管开孔补强校核6.固定管板计算 (18) 7.浮头管板及钩圈 (19) 8.无折边球封头计算 9.浮头法兰计算 (20) 九、参考文献 (20) 一、化工原理课程设计任务书
某生产过程的流程如图3-20所示。反应器的混合气体经与进料物流换热后，用循环冷却水将其从110℃进一步冷却至60℃之后，进入吸收塔吸收其中的可溶性组分。已知混合气体的流量为231801kg h ，压力为6.9MPa ，循环冷却水的压力为0.4MPa ，循环水的入口温度为29℃，出口的温度为39℃，试设计一列管式换热器，完成生产任务。 已知： 混合气体在85℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值） 密度 3190kg m ρ= 定压比热容1 3.297p c kj kg = ℃ 热导率10.0279w m λ= ℃ 粘度51 1.510Pa s μ-=? 循环水在34℃下的物性数据： 密度 31994.3kg m ρ= 定压比热容1 4.174p c kj kg = K 热导率10.624w m λ= K 粘度310.74210Pa s μ-=? 二、确定设计方案
列管式换热器设计
第一章列管式换热器的设计 1.1概述 列管式换热器是一种较早发展起来的型式，设计资料和数据比较完善，目前在许多国家中已有系列化标准。列管式换热器在换热效率，紧凑性和金属消耗量等方面不及其他新型换热器，但是它具有结构牢固，适应性大，材料范围广泛等独特优点，因而在各种换热器的竞争发展中得以继续应用下去。目前仍是化工、石油和石油化工中换热器的主要类型，在高温高压和大型换热器中，仍占绝对优势。例如在炼油厂中作为加热或冷却用的换热器、蒸馏操作中蒸馏釜（或再沸器）和冷凝器、化工厂中蒸发设备的加热室等，大都采用列管式换热器[3]。 1.2列管换热器型式的选择 列管式换热器种类很多，目前广泛使用的按其温度差补偿结构来分，主要有以下几种：（1）固定管板式换热器：这类换热器的结构比较简单、紧凑，造价便宜，但管外不能机械清洗。此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。因此，当管壁与壳壁温度相差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以致管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏整个换热器。 为了克服温差应力必须有温度补偿装置，一般在管壁与壳壁温度相差50℃以上时，为安全起见，换热器应有温差补偿装置。 （2）浮头换热器：换热器的一块管板用法兰与外壳相连接，另一块管板不与外壳连接，以便管子受热或冷却时可以自由伸缩，但在这块管板上来连接有一个顶盖，称之为“浮头”，所以这种换热器叫做浮头式换热器。这种型式的优点为：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨胀不受壳体的约束，因而当两种换热介质的温差大时，不会因管束与壳体的热膨胀量的不同而产生温差应力。其缺点为结构复杂，造价高。 （3）填料函式换热器：这类换热器管束一端可以自由膨胀，结构与比浮头式简单，造价也比浮头式低。但壳程内介质有外漏的可能，壳程终不应处理易挥发、易爆、易燃和有毒的介质。 （4）U型管换热器：这类换热器只有一个管板，管程至少为两程管束可以抽出清洗，