换热器设计(最终版)
换热器设计完整版
这类换热器都是通过板面进行传热的换热器。板面式换热器按传热板面的结构形式可分为以下五种：螺旋板式换热器，板式换热器，板翅式换热器，板壳是换热器和伞式换热器。板面式换热器的传热性能要比管式换热器优越，由于结构上的特点，使流体能在较低的速度下就达到湍流状态，从而强化了传热。板面是换热器采用板材制作，在大规模组织生产时，可降低设备成本，但其耐压性能比管式换热器差。
（3）其他形式换热器
这类换热器是指一些具有特殊结构的换热器一般是为满足工艺特殊要求而设计的，如石墨换热器，聚四氟乙烯换热器和热管式换热器等。
1.2
1.2.1设计参数的确定
压力容器设计参数主要有设计压力，设计温度，厚度，及其附加量，焊接接头系数和许用应力等。
(1)设计压力
为压力容器的设计载荷之一，其值不低于最高工作压力。最高工作压力系指容器顶部在正常工作过程中可能产生的最高表压。设计压力应视内压和外压容器分别取值。
In this design process, including three parts:explanation calculations part,cartography part, translationpart.Explanation computation the part mainly elaborated to various part of components manufacture technological process, the spare part materialselecting, and the heatexchanger equipment development trend, finallyithas carried on the examination and the testforthe heatexchanger manufacture. The calculations part mainly was to the tube body, the shell cover,the tube plate and the tube plate and the heat transfer pipe coupling hasbeencarried on the examination, and hasbeen carried on the hydraulic pressure test and the intensity examination to the tube body and the shell cover. In addition, referringthe related design handbook and the massive literature,ithas completed an assembly drawing andfivedetail drawing plan,andhas carried onwork andtwotranslations.
换热器设计步骤(精)
1估算传热面积，初选换热器型号(1)根据传热要求，计算传热量。
(2)确定流体在换热器两端的温度，计算定性温度并确定流体物性。
(3)计算传热温度差，根据温差校正系数Δt≥0.8的原则，决定壳程数。
(4)选择两流体流动通道，根据两流体温差，选择换热器型式。
(5)依据总传热系数的经验范围，初选总传热系数K值。
(6)由总传热速率方程计算传热面积，由S确定换热器具体型号(若为设计时应确定换热器基本尺寸)。
2计算管程和壳程压强降根据选定型号的换热器，分别计算管程、壳程压强降，看其是否符合要求。
若不符合要求时，再调整管程数或折流挡板间距，或重选其它型号换热器，并计算压强降，直到满足要求为止。
3核算总传热系数和传热面积按照对流传热系数关联式，计算管内、外对流传热系数，选定污垢热阻，核算总传热系数值。
根据该计算K值校核实际需传热面积，若选用换热器提供的传热面积比所需传热面积大10～20%时，所选换热器合适。
否则需另选K值，重复以上步骤，直至符合为止。
冷流体热流体总传热系数K，W/(m2.℃)水水 850～1700水气体 17～280水有机溶剂 280～850水轻油 340～910水重油60～280有机溶剂有机溶剂115～340水水蒸气冷凝1420～4250气体水蒸气冷凝30～300水低沸点烃类冷凝 455～1140水沸腾水蒸气冷凝2000～4250轻油沸腾水蒸气冷凝455～1020像第2行水和气的换热我看到很多人认为可以更精确些有人认为100~150 介质不同有些差异但应该都在上述范围内大家需用时可到网上搜搜看我看到有很多人说这个可在《化工原理》上册中找到，但是《化工原理》有很多不同版本，有些是没有的，所以搞来与大家分享比热表：常见物质的比热容物质比热容c水4.2酒精2.4煤油2.1冰2.1蓖麻油1.8砂石0.92铝0.88干泥土0.84铁、钢0.46铜0.39汞0.14铅0.13对表中数值的解释：(1)比热此表中单位为kJ/(kg·℃)；(2)水的比热较大，金属的比热更小一些；(3)c铝>c铁>c钢>c铅(c铅<c铁<c钢<c铝)。
换热器设计
封皮 任务书1 引言简要介绍换热器，包括：作用、类型、特点等内容，不少于1页。
2 设计方案及工艺流程说明 2.1 设计方案及流程图 2.1.1 设计方案对于换热器的管程和壳程的温度差大于50℃，需热补偿常，管束可以从壳体中抽出，便于清洗和检修，所以常采用浮头式换热器。
温度差小于50℃采用固定管板式换热器。
所以本设计采用 换热器。
本设计由于采用 走壳程， 走管程。
2.1.2 流程图图2-1 换热过程流程图2.2 换热器示例图 3 标准列管换热器的选择3.1 计算并初选换热器规格 3.1.1 物性参数的确定,,21()m c p c c c Q q c t t =-热损失2%，计算另一流体出口温度。
,,12()m h p h h h Q q c t t =-12,2c c m c t t t +=12,2h h m h t t t +=表3-1 和 在定性温度下的物性参数流体 密度 黏度 比热 导热系数 温度 3/-m kg s Pa ⋅ C kg kJ ︒⋅/ C m W ︒⋅/ C ︒3.1.2 热负荷的计算列出冷热流体热负荷，如已知转换为kg/s ；如未知，先计算再转换单位。
3.1.3 平均温差确定并确定定壳程数按逆流计算，再校正。
P131 3.1.4 初选换热器规格并核算换热面积参照表4-7(P132)，取K 选m Q A k t =⋅∆估选表3-2 初选换热器型号列表换热器实际传热面积 )1.0(0-=L d n A π实3.2 核算总传热系数 3.2.1 管程对流传热系数2i i dNp n A 4=πmi i iq u A ρ=iii i iu d μρ=Reiii i Cp λμ⋅=Pr则对流传热系数()()0.80.023R e Pr nii i i id λα=⨯3.2.2 壳程对流传热系数壳程流通截面积0(1)od A BD t =-B-折流挡板间距；D-壳径；do-管外径；t-管心距mo o q u A ρ=当量直径 正方形202)4(4d d t d eoππ-=正三角形2200)42eo d d d ππ-=ooo eo eo u d R μρ=oopo ro C P λμ⋅=被加热 取0.140() 1.05wμμ= 被冷却 取0.140()0.95wμμ=则对流传热系数()()14.003/155.00)(36.0wro eo eooP R d μμλα⨯=3.2.3 污垢热阻的确定P134soRsiR3.2.4 总传热系数的计算m oso io i i o si o o d d b R d d d d R K λαα++++=111o mQ A K t =∆需A A A -需实需在10%~20%之间3.3 核算压强降（P151） 3.3.1 管程压强降()12i t s p p p p F N N ∑∆=∆+∆⋅⋅式中：ΔP 1——每程直管阻力212l u p dρλ∆=，Pa ；P29 Re-ε/dΔP 2——每程回弯阻力2232up ρ∆=⨯，Pa ；F t ——结垢校正系数，对于φ25×2.5的管子，4.1=t F ，对φ19×2的管子5.1=t F ； N s ——壳程数； N p ——管程数。
换热器设计方案
换热器设计方案摘要：换热器是一种常见的设备，用于将热量从一个介质传递到另一个介质。
本文旨在探讨换热器的设计方案，包括选择合适的换热器类型、确定换热器尺寸和性能参数等。
通过合理设计和选择合适的换热器，可以有效提高换热效率，降低能源消耗。
引言：换热器是化工、制药、电力等行业常用的设备，用于在流体之间传递热量。
换热器的设计方案会直接影响换热效率和能源消耗。
在设计换热器时，需要考虑不同的因素，如换热介质的性质、工艺要求、经济性和安全性等。
本文将重点讨论选择合适的换热器类型、确定换热器尺寸和性能参数等方面的内容。
1. 选择合适的换热器类型换热器的类型有很多种，如管壳式换热器、板式换热器、管束式换热器等。
在选择合适的换热器类型时，需要考虑以下因素：（1）换热介质的性质：包括流体的温度、压力、流量等参数，以及流体之间的热传导性能。
（2）工艺要求：根据实际工艺需求确定换热器的结构形式和材质选择。
（3）经济性：考虑换热器的成本、维护费用和能源消耗等因素。
2. 确定换热器尺寸换热器的尺寸是设计过程中的重要参数。
根据换热介质的热负荷和流体流量，可以通过热平衡计算或经验公式来确定换热器的尺寸。
（1）热平衡计算：根据换热介质的热负荷和热传导性能，使用热平衡计算方法来确定换热器的传热面积。
（2）经验公式：根据实际经验和类似工艺的数据，使用经验公式来预测换热器的尺寸。
3. 确定换热器性能参数换热器的性能参数是评价换热器效果的重要指标。
主要包括传热系数、热阻和效能等。
（1）传热系数：根据换热介质的性质和流体流量，使用热力学计算方法来确定换热器的传热系数。
（2）热阻：根据换热器的结构形式和材质，计算换热器内外壁的热阻。
（3）效能：根据传热系数和热阻的计算结果，使用效能公式来评估换热器的换热效果。
4. 优化设计方案在设计换热器时，需要考虑很多的因素和限制条件。
通过合理优化设计方案，可以进一步提高换热效率和能源利用率。
（1）流体优化：通过调整流体的流速、流量和流动方式等参数，来优化流体的传热效果。
换热器设计
换热器设计：一：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130°C，出口温度80°C；冷流体进口温度40°C，出口温度65°C。
该换热器用自来水冷却柴油，油品压力0.9MP，考虑到流体温差较大以及壳程压强0.9MP，初步确定为浮头式的列管式换热器。
2、流动空间及流速的确定由于冷却水容易结垢，为便于清洗，应使水走管程，柴油走壳程。
从热交换角度，柴油走壳程可以与空气进行热交换，增大传热强度。
选用Φ25×2.5 mm的10号碳钢管。
二、确定物性数据定性温度:可取流体进口温度的平均值。
壳程柴油的定性温度为T1=130°C，T2=80°C，t1=40°C，t2=65°CT=(130+80)/2=105(°C)管程水的定性温度为t=(40+65)/2=52.5(°C)已知壳程和管程流体的有关物性数据柴油105°C下的有关物性数据如下:ρ=840 kg/m3密度定压比热容C o=2.15 kJ/（kg·k）导热系数λo=0.122 W/(m·k)粘度µo=6.7×10-4N·s/m2水52.5°C的有关物性数据如下：ρ=988 kg/m3密度iC=4.175 kJ/（kg·k）定压比热容iλ=0.65 W/(m·k)导热系数i粘度 µi =4.9×10-4 N·s/m 2三、计算总传热系数1.热流量m 0=95000(kg/h)Q 0= m 0C o Δt o =95000×2.15×(130-80)=10212500kJ/h=2836.8(kw) 2.平均传热温差m t '∆=(Δt 1-Δt 2 )/ln (Δt 1/Δt 2)=[(130-65)-(80-40)]/ln[(130-65)/(80-40)]=51.5(°C) 其中Δt 1=T 1-t 2，Δt 2=T 2-t 1。
换热器设计完整版
换热器设计完整版换热器是一种能够将热量从一个物体传递到另一个物体的装置。
在工业领域中，换热器被广泛应用于加热、冷却和热交换等过程中。
一个有效的换热器设计需要综合考虑多个因素，包括换热效率、压降、材料选择和维护成本等。
下面将详细介绍一个换热器的完整设计过程。
首先，我们需要确定换热器的应用场景和热量传递的要求。
例如，如果我们需要将水从热水器中加热到一定温度然后供暖，那么我们需要考虑的参数包括所需的出水温度、水流量以及所能提供的热源温度等。
基于这些参数，我们可以确定换热器的热量传递面积和传热系数。
热量传递面积可以通过传热方程计算得到，即A=q/(U×ΔTm)，其中A是热量传递面积，q是传热率，U是传热系数，ΔTm是平均温差。
传热系数U 可以根据传热流体的性质和流动方式进行估算。
接下来，我们需要选择合适的换热器类型和结构。
常见的换热器类型包括壳管式换热器、板式换热器和管束式换热器等。
选择哪种类型的换热器取决于应用场景中的要求和限制条件。
例如，壳管式换热器适用于高压和高温的应用，而板式换热器则可以在有限的空间内实现相对较高的传热系数。
在选择换热器类型后，我们需要确定换热器的结构和材料。
结构和材料的选择会影响换热器的性能和耐久性。
例如，对于壳管式换热器，选择合适的壳体和管束材料可以提高其耐腐蚀性和导热性。
此外，还需要考虑材料的成本和可用性等因素。
设计完成后，我们需要进行换热器的安装和调试。
这包括将换热器连接到热源和热负荷，并确保流体流动正常。
在调试过程中，我们还需要根据实际情况进行一些参数的调整，以优化换热器的性能。
最后，换热器的维护和保养也是设计考虑的重要方面。
定期的清洗和检查可以确保换热器的正常工作，并延长其使用寿命。
如果发现换热器存在问题或需要更换部件，应及时采取修复或更换措施。
换热器的设计是一个复杂的过程，需要综合考虑多个因素。
通过合理的设计和选择，可以提高换热器的效率和性能，实现能源的节约和环境的保护。
(完整版)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。
(完整word版)换热器设计计算.doc
换热器设计计算步骤1.管外自然对流换热2.管外强制对流换热3.管外凝结换热3已知：管程油水混合物流量 G ( m/d) ，管程管道长度 L (m) ，管子外径 do (m)，管子内径 di (m)，热水温度 t ℃，油水混合物进口温度 t1’, 油水混合物出口温度 t2”℃。
1.管外自然对流换热1.1 壁面温度设定首先设定壁面温度，一般取热水温度和油水混合物出口温度的平均值， t w℃，热水温度为 t ℃，油水混合进口温度为t1'℃，油水混合物出口温度为t1"℃。
t w 1(t t1" ) 21.2 定性温度和物性参数计算管程外为水，其定性温度为( K 1 ) ℃t2 1(t t w ) 2管程外为油水混合物，定性温度为t2'℃t2 '1(t1' t1" ) 2根据表 1 油水物性参数表，可以查得对应温度下的油水物性参数值一般需要查出的为密度( kg / m3 ), 导热系数(W /(m K )) ，运动粘度 ( m2 / s) ，体积膨胀系数 a ( K1)，普朗特数 Pr 。
表 1 油水物性参数表水t ρλv a Pr10 999.7 0.574 0.000001306 0.000087 9.5220 998.2 0.599 0.000001006 0.000209 7.0230 995.6 0.618 0.000000805 0.000305 5.4240 992.2 0.635 0.000000659 0.000386 4.3150 998 0.648 0.000000556 0.000457 3.5460 983.2 0.659 0.000000478 0.000522 2.9970 997.7 0.668 0.000000415 0.000583 2.5580 971.8 0.674 0.000000365 0.00064 2.2190 965.3 0.68 0.000000326 0.000696 1.95100 958.4 0.683 0.000000295 0.00075 1.75油t ρλv a Pr10 898.8 0.1441 0.000564 659120 892.7 0.1432 0.00028 0.00069 333530 886.6 0.1423 0.000153 185940 880.6 0.1414 9.07E-05 112150 874.6 0.1405 5.74E-05 72360 868.8 0.1396 3.84E-05 49370 863.1 0.1387 0.000027 35480 857.4 0.1379 1.97E-05 26390 851.8 0.137 1.49E-05 203100 846.2 0.1361 1.15E-05 1601.3设计总传热量和实际换热量计算Q0Cq m t Cq v t C油 q v油t C水 q v水tC 为比热容j /( kg K )，q v为总体积流量m3/ s，分别为在油水混合物中油和水所占的百分比，t 油水混合物温差，q m为总的质量流量 kg / s。
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壳程数 壳程结垢校正因素
流经管束的阻力 管子排列方法对压 降的修正系数 壳程流体摩擦因子 横过管束中心线的 管子数 壳程流通截面积 壳程流速
Ns
Fs △po F fo nc Ao uo
Pa
壳程压力降
Ao B(D N cd o )
uo=Vo/Ao △pp=Nb(3.5-2B/D)ρcui2/2 △Ps=△Po+△Pp
1745.967853 △pr=1.5(ρcui /2) △pi=(△pL+△pr)FtNpNs+△pnNs 35921.83483 1 对气体取值为1.0 △po=Ffonc(Nb+1）ρcui2/2 对三角形排列取值为0.5 fo=5.0Re-0.228 nc=1.1Nt0.5 1 9184.850523 0.5 0.34266777 5.820652884 0.032161139 18.5344694 22546.65863 31731.50915
2 2 0.38
α 0) Ac=Q/ke△tm Ap=π dolNt h=(Ap-Ac）/Ac 传热面积裕度
壳程数
管程数 结构校正因素 管程压力降 摩擦系数 直管摩擦阻力的压 降 弯管摩擦阻力的压 降 管箱进出口的压降 管程总压力降 压降核算
Ns Np Ft
λ △pL △pr △pn △pi
1.5 0.028403128 2204.042125 3491.935705 Pa Pa Pa Pa
20 85 52.5
986.85
定压比热容
热导率
粘度
热流量 冷却水消耗量 平均温差 换热器热力计算 平均传热温差 温度修正系数 有效平均温差 传热系数 估算换热面积 估算换热面积 实际传热面积 管径和管内流速 换热管外径×壁厚 管内流速 单程传热管数 传热管长度（按单 程管计算） 管程数和传热管数 管程数(用多管程 结构) 传热管长 传热管总根数 工艺结构尺寸设计 壳程数 管心距 壳体内径 管板利用率 壳体内径 圆缺高度 折流板间距 折流板数 拉杆直径 拉杆数量 表面传热系数 管程流体流通截面 积 管程流体流速 雷诺数 普朗特数 壳层对流换热系数 壳程冷凝表面换热 系数 当量直径 壳程流通截面积 壳程流体流速 雷诺数 普朗特数 管外侧污垢热阻 管内侧污垢热阻 污垢热阻和管壁热阻 热导率(碳钢在该 条件下) 管壁热阻 传热系数 传热系数 计算传热面积 实际传热面积 面积裕度
℃ W/(m •K) m2 m2 mm m/s
根 7 9.230769 4 0.021998
2
Ns=(Wc/ρc)/(πdi *u/4) L=A/（π*d0*Ns) Np=L/l
2
6.207251324 9.596112544 3.198704181 3
m 程 m
根
Nt=Ns*Np t=1.25d0 D=1.05t(Nt/η) h=0.25*D B=D/3 NB=l/B-1
w) 2 0.55 c c 1/3 2
5333.549519 0.001236375 0.886750189 24790.06867 3.395794931 6764.937284 0.022904123 0.0117 44.277677 127552.0616 1.087670958 0.000086 0.00086 50
Rw ke=1/((d0/α ke Ac Ap H
idi)+(Rid0/di)+(Rwd0/dw)+R0+1/
0.00005 618.6101094 3.379971348 3.9564 0.165411911 1 4 对d×δ1为19×2的管子取1.5 λ=0.01227+0.7543/Re △pL=λl(ρcui2/2)/di △pr=3(ρcui /2)
流过折流板缺口的阻力 △pp △Ps 总阻力
m m/s Pa Pa
2
m3/kg
饱和蒸汽
饱和蒸汽比体积 过热蒸汽比热容 过热蒸汽热导率 过热蒸汽密度 过热蒸汽粘度
kJ/(kg•K) W/(m•K) kg/m3 Pa•s ℃ ℃ ℃
进口温度
出口温度 定性温度 生产生活热水 密度
已知 已知 tc=(tc,i+tc,o)/2
查表 查表 查表 查表 Q=（hi-ho）*1000qmo/3600 Wc=Q/(Cpc(tc,o-tc,i)) △t=(△t2-△t1)/ln(△t2/△t1) 查表 △tm=FT· △tlm 假设 A=Q/(k*△tm) A0=1.15A
过热蒸汽排放压力 过热蒸汽排放温度 过热蒸汽 过热蒸汽排放量 过热蒸汽焓值 过热蒸汽比体积 饱和蒸汽排放压力 饱和蒸汽温度 饱和蒸汽排放量 饱和蒸汽焓值
pi ti qmi hi vi po to qmo ho vo Cpi λi ρi μi tc,i tc,o tc ρc Cpc λc μc Q Wc △tlm FT △t m k A A0 d×δ1 u Ns L Np l Nt t η D h B NB φ12
kg/m3 4.175 kJ/(kg•K) 0.651 W/(m•K) 0.0005295 Pa•s 293.6111111 kJ/s 1.081938687 kg/s 147.8151163 ℃
0.95 140.4243605 600 3.484807409 4.00752852 19×2 1 1
W/m2·K m
2
管内表面换热系数
m/s
Pr
(μ /μ
/de de=4(t -π /4d02)/π d0 S0=BD(1-d0/t) u=1000qmo/ρ iS0 Re=diuρ i/μ Pr=Cpiμ i/λ
i i
0.14
W/m ·K m m2 m/s
2
热流量核算2 m2 处于15%～ 20%之间
1/2
28 单壳程 23.75 0.75 160.3901493 81.25 108.3333333 19 12 4
mm
mm mm mm 块 mm
25 325 80 150 19
折流挡板
其他附件
αi Si ui Rei Pri α0 de S0 u Re Pr R0 Ri
αi=0.023λ cRe0.8Pr0.4/di Si=π di Nt/4Np ui=(Wc/ρ c)/Si Rei=diuiρ c/μ Pri=Cpcμ c/λ α0=0.36λ 1Re
已知 已知 已知 查表 查表 查表 查表 查表 查表 查表 查表 查表 查表 查表
0.5 250 5 2960 0.47432 0.5 151.867 5 2748.6 0.37486 2.33 0.029905 2.681 0.00001396
Mpa
℃
t/h
kJ/kg
m3/kg Mpa
℃
t/h
kJ/kg