列管换热器选型计算书规格书
列管式换热器、浮头式换热器规格表
488
115/151.3
150/152.1
230/288.8
0.0767/0.0845
138.06/152.1
900
I
649
150/151.3
120/122.3
305/304.3
0.2039/0.2248
367.02/404.0
II
630
145/151.9
195/196.4
295/295.4
0.0990/0.1091
21/20.63
0.0138/0.0152
24.84/27.36
1.6
II
40
5/4.62
6/6.19
9/9.33
12/12.47
19/18.76
0.0063/0.0069
11.34/12.42
2.5
325
I
60
7/6.93
9/9.28
14/14.00
19/18.71
28/28.13
0.0188/0.0208
300m2、F=400m2等
规格（m2）
有效长度（mm）
外径（mm）
重量（Kg）
0.5
800
159
60
1
800
159
90
1.5
1200
208
138
2
1200
220
255
3
1400
300
236
5
1200
300
260
10
1600
400
390
15
2400
400
560
20
2600
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 .⨯41510t/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 exchangeis9BEM400 2.530 225Ⅰ----, and the diameter of the receiver is400mm ,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.目录1前言 (3)2设计条件 (3)3设计方案的确定 (3)3.1设计原则 (3)3.2结构初选 (4)4列管式换热器的设计计算 (10)4.1列管式换热器型号的初选 (10)4.2核算总传热系数： (13)5列管式换热器的初步计算及选型 (15)5.1试算并初选换热器规格 (15)5.2设计校核 (19)6设备尺寸的确定及强度校核 (22)6.1计算圆筒厚度 (22)6.2封头设计 (23)6.3拉杆定距管尺寸 (24)6.4管板 (25)6.5容器法兰 (26)6.6接管与接管补强 (27)6.7管箱的计算 (33)6.8折流挡板 (33)6.9焊接方式 (34)6.10支座 (34)6.11辅助设备 (38)7设计结果概要 (39)8课程设计心得 (40)9参考文献 (42)1前言艰辛知人生，实践长才干。
列管式换热器计算
管程流体进口温度t1℃出口温度t2 ℃定性温度℃流量W1 kg/h比热CP1 KJ/(kg·K)黏度Pa·s导热系数W/(m·K)密度kg/m3热负荷KW按逆流计算的传热温差ΔT ℃计算温度校正系数PR查图求得温度校正系数Φ实际的传热温差ΔT ℃初选总传热系数K W/(m2·℃）换热面积 m2参照换热面积选取列管换热器结构参数壳体直径 mm列管数（根）列管外径 mm列管内径 mm列管长度 mm管间距 mm折流板间距 mm列管材质及导热系数 W/(m·K)设计的换热面积 m2结垢校正因子，对DN25管子取为1.4，对DN19管子取为1.5管程数串联的壳程数管子排列方式对压降的校正因子，正三角形为0.5，正方形斜转45度为0.4，正方形为0.3管程流体被加热取0.4，被冷却取0.3壳程流体被加热取0.4，被冷却取0.3管壁内侧表面污垢热阻（m2·℃）/K管壁外侧表面污垢热阻（m2·℃）/K换热管壁厚 mm换热管平均直径 mm采用此传热面积下的总传热系数 W/(m2·℃）冷却水壳程流体蒸汽凝液28进口温度T1 ℃18038出口温度T2 ℃6033定性温度℃120 244341流量W2 kg/h200004.174比热CP2 KJ/(kg·K) 4.250.0008黏度Pa·s0.000240.6176导热系数W/(m·K)0.685995.7密度kg/m3943.1 2832.99815热负荷KW2833.33333373.820987160.065789474120.966.43888844100042.6457064560024525203000321504555.81.4110.50.40.30.00020.00022.522.5764.2599722（1）核算压力降①管程压强降管程流通面积 m20.07693管程流速 m/s0.886073 Re22056.58取管壁粗糙度 mm0.1相对粗糙度0.005查图求得摩擦系数0.032直管中压力降 Pa1876.199回弯管压力降 Pa1172.625壳程总压力降 Pa4268.353②壳程压强降管子正三角形排列时，横过管束中心线的管子数17.21772折流板数19壳程流通面积 m20.025434壳程流速 m/s0.231613 Re22753.57壳程流体摩擦系数0.507648流体横过管束的压力降 Pa2211.017流体流过折流板缺口的压强降 Pa1441.878壳程总压力降 Pa3652.896（2)核算总传热系数①管程对流传热系数查表得 Pr 5.4 Nu134.746管程对流传热系数 W/(m2·℃)4160.956②壳程对流传热系数查表得 Pr 1.43 Nu78.33724壳程对流传热系数 W/(m2·℃)2146.44③总传热系数总传热系数k W/(m2·℃）782.4556此换热器安全系数 % 2.380818。
列管式换热器设计任务书
列管式换热器设计任务书列管式换热器设计任务书一、设计题目： 1，换热器设计二、设计任务及操作条件 1、设计任务：生产能力〔进料量〕 (110000+学号后三位×1000) Kg／h 2、操作条件甲苯的压力： 6.9MPa，进口110℃，出口60℃循环冷却水的压力：0.4MPa 进口？℃，出口？℃ 3、设备型式自选4.物性参数按任务书要求自查三、设计内容：1、设计方案的选择及流程说明选择什么样的换热器，以流程等作必要交代 2、工艺计算确定物性数据，传热面积的估算 3、主要设备工艺尺寸设计〔1〕冷凝器结构尺寸确实定〔2〕传热面积、两侧流体压降校核〔3〕接管尺寸确实定等 6、换热器设备图〔A3〕和说明书四、参考设计计算程序：1.根据条件确定管程和壳程的物体流速，进出口的温度条件；根据两侧流体的温度条件，确定两流体在该换热器中定性温度的物性值。
物性值包括密度、比热、粘度，并计算该换热器的传热量。
2.确定换热器的平均温度差?t,?tm及温差修正系数。
3.假定总传热系数K或壳程的传热系数?04.计算传热面积5.根据工艺选择管径的尺寸，选择管程数和壳程数，确定管程和壳程数，校正 1温度差系数〔必须大于 >0.8〕，否那么返回第二步〔修改良出水温度〕。
如果满足那么计算换热器所需的管数。
按排列等计算壳径。
6.分别计算管程和壳程的传热系数，根据两物体的污垢系数计算K计，如果小于第三步假设值，按K计返回第三部〔重新假设K值〕，如果满足那么进行下一步。
也可算出实际传热面积，实际面积/理论面积应的允许范围内〔范围自查〕 7.计算管程和壳程两侧的压力降，如果满足工艺条件那么结束。
如管程压降偏大可减少管数，壳程压降偏大，可调整折流板的距离，返回第五重新计算。
参考书：1.中国石化集团上海工程.化学工艺设计手册，上，第三版.北京：化学工业出版社，20032.化工机械手册编辑委员会.化工机械手册.天津：天津大学出版社，19923.王静康.化工过程设计，第二版.北京：化学工业出版社，20224.柴诚敬等.化工原理课程设计. 天津：天津大学出版社，20225.杨祖荣等.化工原理.北京：化学工业出版社，2022换热器主要结构尺寸和计算结果见下表：参数管程流率进/出口温度/℃压力/MPa 物定性温度/℃性密度/〔kg/m3〕定压比热容/[kj/〔kg?k〕] 粘度/〔Pa?s〕热导率〔W/m?k〕普朗特数设形式备壳体内径/㎜结管径/㎜构参管长/㎜数管数目/根传热面积/㎡管程数主要计算结果流速/〔m/s〕外表传热系数/[W/〔㎡?k〕] 污垢热阻/〔㎡?k/W〕管程壳程壳程数台数管心距/㎜管子排列折流板数/个折流板间距/㎜材质壳程碳钢 23。
列管式换热器计算
列管式换热器计算水蒸气温度150℃，换热器面积32m 2，重油流量3.5T/h （0.97kg/s ），重油进口温度为20℃，初选20#无缝钢管规格为15×1，2管程，每管程94根管，在垂直列上管子数平均为n =16根。
1. 蒸汽侧冷凝换热表面换热系数1h（1）定性温度21w s m t t t +=，假定壁面温度5.149=w t ℃，则21w s m t t t +==148.8℃ 由1m t 查水的物性参数，得1λ=0.685W/(m·K)，=1μ 2.01×10-4N·s/m 2，1ρ=920kg/m 3，r =2113.1×103J/kg 。
（2）定型尺寸：水平管束取nd ，n = 16，d =0.017m（3）表面换热系数1h 计算式=-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-=-41433241131211])5.149150(1001.2017.016101.211381.9685.0920[725.0])([725.0w s t t μnd gr λρh 15451 W/(m 2·K) 2. 重油侧表面换热系数2h（1）由重油的定性温度查重油的物性参数，得2λ=0.175W/(m·K)，=2ν 2.0×10-6m 2/s ，2ρ=900kg/m 3，2c =1.88×10-3 J/(kg·K)，Pr =19.34。
（2）流速u065.094015.0414.390097.0222=⨯⨯⨯==f ρM u m/s （3）雷诺数和努谢尔特数分别为5.487100.2015.0065.0622=⨯⨯==-νud R e =-=-=--22)64.15.487ln 82.1()64.1Re ln 82.1(d f 0.01152.9)134.19()8/011.0(27.107.134.195.487)8/011.0()1(Pr )8/(27.107.1Pr Re )8/(667.05.0667.05.0=-+⨯⨯=-+=f f N d ud （4）表面换热系数2h 为1.111015.0175.052.9222=⨯==d λN h ud W/(m 2·K) 3. 传热系数K忽略管壁热阻，又因管壁很薄可按平壁计算传热系数 =+=+=1.1111154511111121h h K 109.9W/(m 2·K)4. 平均温差法（LMTD 法）计算重油出口温度预先设定''2t ，试算后再校核，现设定''2t =120℃，则=-----=-=12015020150ln )120150()20150(ΔΔln ΔΔΔ''''''tt t t t m 68.2℃ =⨯⨯==2.682.279.109Δm t KA Φ 2.04×105W =+⨯⨯⨯=+=20)1088.197.01004.2)35'222''2t c M Φt 132℃ 设定值与校核值不一致。
换热器设计计算范例
管壳式换热器又称列管式换热器列管式换热器的设计和选用的计算步骤设有流量为m h的热流体，需从温度T1冷却至T2，可用的冷却介质入口温度t1，出口温度选定为t2。
由此已知条件可算出换热器的热流量Q和逆流操作的平均推动力。
根据传热速率基本方程：当Q和已知时，要求取传热面积A必须知K和则是由传热面积A的大小和换热器结构决定的。
可见，在冷、热流体的流量及进、出口温度皆已知的条件下，选用或设计换热器必须通过试差计算，按以下步骤进行。
◎初选换热器的规格尺寸◆ 初步选定换热器的流动方式，保证温差修正系数大于0.8，否则应改变流动方式，重新计算。
◆ 计算热流量Q及平均传热温差△t m，根据经验估计总传热系数K估，初估传热面积A 估。
◆ 选取管程适宜流速，估算管程数，并根据A估的数值，确定换热管直径、长度及排列。
◎计算管、壳程阻力在选择管程流体与壳程流体以及初步确定了换热器主要尺寸的基础上，就可以计算管、壳程流速和阻力，看是否合理。
或者先选定流速以确定管程数N P和折流板间距B再计算压力降是否合理。
这时N P与B是可以调整的参数，如仍不能满足要求，可另选壳径再进行计算，直到合理为止。
◎核算总传热系数分别计算管、壳程表面传热系数，确定污垢热阻，求出总传系数K计，并与估算时所取用的传热系数K估进行比较。
如果相差较多，应重新估算。
◎计算传热面积并求裕度根据计算的K计值、热流量Q及平均温度差△t m，由总传热速率方程计算传热面积A0，一般应使所选用或设计的实际传热面积A P大于A020%左右为宜。
即裕度为20%左右，裕度的计算式为：某有机合成厂的乙醇车间在节能改造中，为回收系统内第一萃取塔釜液的热量，用其釜液将原料液从95℃预热至128℃，原料液及釜液均为乙醇，水溶液，其操作条件列表如下：表4-18 设计条件数据试设计选择适宜的列管换热器。
解：（1） 传热量Q 及釜液出口温度a. 传热量Q以原料液为基准亦计入5%的热损失，按以下步骤求得传热量Q 。
列管换热器设计计算书资料讲解
列管换热器设计计算书列管式换热器设计第一节推荐的设计程序一、工艺设计1、作出流程简图。
2、按生产任务计算换热器的换热量Q。
3、选定载热体，求出载热体的流量。
4、确定冷、热流体的流动途径。
5、计算定性温度，确定流体的物性数据（密度、比热、导热系数等）。
6、初算平均传热温度差。
7、按经验或现场数据选取或估算Ｋ值，初算出所需传热面积。
8、根据初算的换热面积进行换热器的尺寸初步设计。
包括管径、管长、管子数、管程数、管子排列方式、壳体内径（需进行圆整）等。
9、核算Ｋ。
10、校核平均温度差D。
11、校核传热量，要求有15－25％的裕度。
12、管程和壳程压力降的计算。
二、机械设计1、壳体直径的决定和壳体壁厚的计算。
2、换热器封头选择。
3、换热器法兰选择。
4、管板尺寸确定。
5、管子拉脱力计算。
6、折流板的选择与计算。
7、温差应力的计算。
8、接管、接管法兰选择及开孔补强等。
9、绘制主要零部件图。
三、编制计算结果汇总表四、绘制换热器装配图五、提出技术要求六、编写设计说明书第二节列管式换热器的工艺设计一、换热终温的确定换热终温对换热器的传热效率和传热强度有很大的影响。
在逆流换热时，当流体出口终温与热流体入口初温接近时，热利用率高，但传热强度最小，需要的传热面积最大。
为合理确定介质温度和换热终温，可参考以下数据：1、热端温差（大温差）不小于20℃。
2、冷端温差（小温差）不小于5℃。
3、在冷却器或冷凝器中，冷却剂的初温应高于被冷却流体的凝固点；对于含有不凝气体的冷凝，冷却剂的终温要求低于被冷凝气体的露点以下5℃。
二、平均温差的计算设计时初算平均温差Dtｍ，均将换热过程先看做逆流过程计算。
1、对于逆流或并流换热过程，其平均温差可按式（2－1）进行计算：（2—1）式中，、分别为大端温差与小端温差。
当时，可用算术平均值。
2、对于错流或折流的换热过程，若无相变化，则要进行温差校正，即用公式（2－2）进行计算。
（2－2）式中是按逆流计算的平均温差，校正系数可根据换热器不同情况由化工原理教材有关插图查出。
列管式换热器的设计计算
列管式换热器的设计计算1．流体流径的选择哪一种流体流经换热器的管程，哪一种流体流经壳程，下列各点可供选择时参考(以固定管板式换热器为例)(1) 不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子。
(2) 腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。
(3) 压强高的流体宜走管内，以免壳体受压。
(4) 饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。
(5) 被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。
(6) 需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。
(7) 粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re(Re>100)下即可达到湍流，以提高对流传热系数。
在选择流体流径时，上述各点常不能同时兼顾，应视具体情况抓住主要矛盾，例如首先考虑流体的压强、防腐蚀及清洗等要求，然后再校核对流传热系数和压强降，以便作出较恰当的选择。
2. 流体流速的选择增加流体在换热器中的流速，将加大对流传热系数，减少污垢在管子表面上沉积的可能性，即降低了污垢热阻，使总传热系数增大，从而可减小换热器的传热面积。
但是流速增加，又使流体阻力增大，动力消耗就增多。
所以适宜的流速要通过经济衡算才能定出。
此外，在选择流速时，还需考虑结构上的要求。
例如，选择高的流速，使管子的数目减少，对一定的传热面积，不得不采用较长的管子或增加程数。
管子太长不易清洗，且一般管长都有一定的标准；单程变为多程使平均温度差下降。
这些也是选择流速时应予考虑的问题。
3. 流体两端温度的确定若换热器中冷、热流体的温度都由工艺条件所规定，就不存在确定流体两端温度的问题。
若其中一个流体仅已知进口温度，则出口温度应由设计者来确定。
例如用冷水冷却某热流体，冷水的进口温度可以根据当地的气温条件作出估计，而换热器出口的冷水温度，便需要根据经济衡算来决定。
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1 parallel 1350
1 series ft2
Tube Side Mash 378336 378336 190 58.006 15
0.5399 1.0089 0.9 0.9 BTU/(lb*F) 0.016 0.398 0.338 BTU/(ft*h*F) 0.35 BTU/lb 925.4 925.4 psi 45 75 ft/s 51.23 7.03 1 0.962 30 15.918 psi 0.0005 0.002 ft2*h*F/BTU 17025120 BTU/h MTD corrected 107.41 F 117.45 Dirty 121.43 Clean 181.73 BTU/(h*ft2*F) CONSTRUCTION OF ONE SHELL Sketch Shell Side Tube Side 150 / Code Design/Test pressure psi 150 / Code Design temperature F 400 400 Number passes per shell 1 4 Corrosion allowance in 0.0625 Connections In 12 / 150 ANSI 8 / 150 ANSI Size/rating Out 3 / 150 ANSI 8 / 150 ANSI in Intermediate / 150 ANSI / 150 ANSI Tube No. 149 Pitch 1.5625 in OD 1.25 0.065 in Length 27.8871ft Tube type Plain Material SS304 Tube pattern 30 Shell CS ID OD 23.6221 in Shell cover Channel or bonnet SS304 Channel cover SS304 Tubesheet-stationary SS304L Tubesheet-floating Floating head cover Impingement protection None Baffle-crossing CS Type single seg Cut(%d) 46 vert Spacing: c/c 27.875 in Baffle-long Seal type Inlet 18.375 in Supports-tube U-bend Type Bypass seal Tube-tubesheet joint groove/expand Expansion joint Type lb/(ft*s2) RhoV2-Inlet nozzle 412 Bundle entrance 319 Bundle exit 12 Gaskets - Shell side Tube Side Floating head Code requirements ASME Code Sec VIII Div 1 TEMA class C Weight/Shell 7890.2 Filled with water 13040 Bundle 4383.3 lb Remarks Design basis is 120% of nominal capacity. One upstream preheater is assumed to be offline.
Heat Exchanger Specification Sheet
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 Company: DELTA-T CORPORATION Phone: (757) 220-2955 Location: WILLIAMSBURG, VIRGINIA Fax: (757) 229-1705 Service of Unit: BEER FEED HEATER Item No.: E4103 Your Reference: China Resources Date: 10 March 2006 Rev No.: A Job No.: 61041 Size 22 / 334.6457 in Type AEM hor Connected in Surf/unit(eff.) 1350 ft2 1 Shells/unit Surf/shell (eff.) PERFORMANCE OF ONE UNIT Fluid allocation Shell Side Steam Fluid name Fluid quantity, Total lb/h 18399 18399 Vapor (In/Out) lb/h Liquid lb/h 18399 lb/h Noncondensable Temperature (In/Out) Dew / Bubble point Density Viscosity Molecular wt, Vap Molecular wt, NC Specific heat Thermal conductivity Latent heat Pressure Velocity Pressure drop, allow./calc. Fouling resist. (min) Heat exchanged Transfer rate, Service F F lb/ft3 cp 274.33 274.33 0.103 0.013 274.33 274.33 58.075 0.217
60580114.xls
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