热交换器设计计算教案资料
1 热交换器的热基本计算
Q-热负荷，W; M1,M2- 分别为热流体与冷流体的质量流量，kg/s； h1，h2-分别为冷热流体的焓，J/kg； 1代表热流体，2代表冷流体；
代表流体的进口状态， 代表流体的出口状态。
热计算基本方程式
热平衡方程式
Q M1 h1 h1 M 2 h2 h2
当流体无相变时，热负荷也可用下式表示：
为修正系数
其它流动方式时的平均温差
tm tlm,c
若令
t2 t2 冷流体的加热度 P t2 两流体的进口温差 t1 t1 热流体的冷却度 t1 R t2 冷流体的加热度 t2
P的数值代表了冷流体的实际吸热量与最大可能的 吸热量的比率，称为温度效率，恒小于1。 R是冷流体的热容量与热流体的热容量之比， 可以大于1、等于1或小于1。
t t e
μkA
t x t e
-μ kAx
t ln μ kA t
t t t t tm ( 1) t t t ln ln t t
由于式中出现了对数，故常把tm称为对数平均温差。
d dt1 qm1c1 d dt2 qm 2c2
由于qm1c1和qm2c2 不变，则d↓ ， dt1、dt2↓
故沿着流体流动方向，冷热流体温度变化渐趋平缓，温 度分布曲线形状的凹向不可能反向。
逆流情况下的平均温差
逆流换热器中冷、热流体温度的沿程变化如下图。
d k[t1 ( x) t2 ( x)]dA kt ( x)dA
d[t ( x)] k t ( x)dAx
顺流情况下的平均温差
1 1 d[t ( x)] dt1 ( x) dt2 ( x) qm1c1 qm2c2 d d
换热器课程设计文档
换热器课程设计文档一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握换热器的基本原理、类型、结构和计算方法，能够运用所学知识分析和解决实际工程问题。
具体分为以下三个部分：1.知识目标：（1）掌握换热器的基本原理和作用；（2）了解不同类型的换热器及其特点；（3）熟悉换热器的结构组成和计算方法。
2.技能目标：（1）能够分析实际工程中的换热问题，并选择合适的换热器；（2）能够运用换热器计算方法，准确计算换热器的性能参数；（3）具备一定的创新能力和解决问题的能力。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对能源工程领域的兴趣和热情；（2）培养学生严谨的科学态度和团队协作精神；（3）培养学生关注环保、节能和可持续发展意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.换热器的基本原理：介绍换热器的工作原理、热传递方式及换热效果的影响因素。
2.换热器的类型：分类介绍不同类型的换热器，如管式换热器、板式换热器、壳管式换热器等，并分析其优缺点。
3.换热器的结构组成：详细讲解换热器的主要组成部分，如壳体、管束、换热管、支架等，以及它们的作用和选型依据。
4.换热器计算方法：介绍换热器的传热计算、阻力计算和面积计算等方面的方法。
5.换热器在实际工程中的应用：分析换热器在能源、化工、环保等领域的应用案例，培养学生解决实际问题的能力。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用以下几种教学方法：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握换热器的基本原理、类型和计算方法。
2.案例分析法：分析实际工程中的换热器应用案例，使学生能够将理论知识应用于实际问题。
3.实验法：安排实验课程，让学生亲自动手操作，加深对换热器结构和工作原理的理解。
4.讨论法：学生进行小组讨论，培养学生的团队协作能力和创新思维。
四、教学资源为实现教学目标，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的换热器教材，为学生提供系统、全面的学习资料。
2.参考书：推荐学生阅读相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。
2024版板式换热器教案
板式换热器教案目录CONTENCT •引言•板式换热器基本原理•板式换热器性能分析•板式换热器设计计算•板式换热器安装与调试•板式换热器运行维护与故障排除•实验操作与数据分析•课程总结与拓展延伸01引言目的和背景了解板式换热器的基本原理、结构特点和工作过程掌握板式换热器的设计、选型、安装和维护等方面的知识培养学生运用所学知识解决实际问题的能力，提高学生的实践能力和创新能力教学内容与目标教学内容板式换热器的基本原理、结构特点、工作过程、设计选型、安装维护等方面的知识教学目标通过本课程的学习，使学生掌握板式换热器的基本原理和工作过程，了解板式换热器的结构特点和应用范围，能够运用所学知识进行板式换热器的设计、选型、安装和维护等工作，提高学生的实践能力和创新能力。
同时，培养学生的团队协作精神和创新意识，提高学生的综合素质。
02板式换热器基本原理换热器概述换热器的定义换热器是一种将热量从一种流体传递到另一种流体的设备，广泛应用于化工、石油、动力、食品等工业领域。
换热器的分类根据传热原理和结构形式，换热器可分为间壁式、混合式和蓄热式三大类。
其中，板式换热器属于间壁式换热器的一种。
板式换热器工作原理传热过程板式换热器通过板片之间的薄矩形通道内的热传导和流体在通道内的对流换热来实现热量的传递。
热量从热流体传递到板片内侧，再通过板片传导到板片外侧，最后传递给冷流体。
流动方式板式换热器中的流体流动方式可分为顺流、逆流和错流三种。
不同的流动方式对换热器的传热效率和压降有不同的影响。
板式换热器结构特点板片结构01板式换热器的核心部件是板片，其结构形式有波纹板、人字板、平直板等。
不同结构的板片具有不同的传热性能和承压能力。
密封结构02板式换热器的密封结构是保证其正常运行的关键。
常见的密封结构有垫片密封、胶条密封和焊接密封等。
不同的密封结构具有不同的泄漏率和耐温耐压性能。
框架结构03板式换热器的框架结构用于支撑和固定板片，同时承受流体的压力和温度载荷。
《热交换器原理与设计》管壳式热交换器设计资料
0.14
1.05
f
0.14
w
0.95
气体
f
w
0.14
1.0
同时存在对流换热与辐射换热的处理
具有辐射能力的气体
辐射
温度较高
对流 《热交换器原理与设计》管壳式热
交换器设计资料
总换热系数
7
c r
辐射
T1 4 T2 4
r
nC0100T1
100 T2
式中： C0——黑体辐射常数，其值为5.67W/(m2k4)
二、流体温度和终温的确定
流动方式 传热面积
已知
平均温差 传热单元数法
《热交换器原理与设计》管壳式热
交换器设计资料
28
可以参考数据选择流体度和换热终温:
热端温差不小于20℃
冷端温差不小于5℃
冷却器 冷流体的初温应高于热流体的凝固点 冷凝器 含有不凝结气体冷凝，冷流体的终温要求
低于被冷凝气体的露点以下5℃
管长与管径的比例《热关交系换器：原理与设计》管壳式热
交换器设计资料
30
单管程
流速一定，流通截面积At，管子数为
n
4 At
d i 2
传热面积F,管长L应为
L
F
dn
略去内径与计算直径的差别
L
F 4 At
di
《热交换器原理与设计》管壳式热
交换器设计资料
Байду номын сангаас
31
四、流体流动速度的选择
流体的流动速度要尽量使流体呈湍流状态 避免产生过大压降 考虑机械条件与结构要求
第二章 管壳式热交换器
《热交换器原理与设计》管壳式热
交换器设计资料
课程设计换热器的设计
课程设计换热器的设计一、教学目标本课程的设计目标是使学生掌握换热器的基本原理、设计方法和计算技巧。
知识目标要求学生了解换热器的类型、工作原理及其在工程中的应用；技能目标要求学生能够运用传热学的基本原理，进行换热器的设计和计算；情感态度价值观目标则在于培养学生的创新意识和解决实际问题的能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括换热器的基本原理、类型及其设计方法。
具体内容包括：换热器的基本概念、传热基本方程、对流传热、换热器类型（包括空气冷却器、水冷却器、热交换器等）、换热器的设计方法及计算技巧。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、案例分析法、实验法等。
在讲授基本原理和设计方法的同时，通过案例分析让学生了解换热器在实际工程中的应用，通过实验操作让学生亲手实践，加深对换热器原理的理解。
四、教学资源为了支持教学内容的实施，我们将准备丰富的教学资源，包括教材、参考书、多媒体资料、实验设备等。
教材和参考书将用于理论知识的讲解和拓展，多媒体资料将用于形象地展示换热器的工作原理和设计方法，实验设备则用于学生的实践操作。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等多个方面，以全面、客观、公正地评价学生的学习成果。
平时表现主要考察学生的课堂参与度、提问回答等情况；作业则是对学生学习进度的实时跟踪，要求学生在规定时间内完成；考试则是检验学生对课程知识的掌握程度，包括期中和期末考试。
通过这些评估方式，教师能够全面了解学生的学习情况，为后续教学提供依据。
六、教学安排本课程的教学安排将根据课程内容和学生的实际情况进行设计。
教学进度将确保在有限的时间内完成所有教学任务，教学时间将合理安排，既不过于紧张，也不过于宽松。
教学地点将选择适合进行课程教学的环境，如教室、实验室等。
同时，教学安排还将考虑学生的作息时间、兴趣爱好等因素，以提高学生的学习效果。
七、差异化教学为了满足不同学生的学习需求，本课程将根据学生的不同学习风格、兴趣和能力水平进行差异化教学。
课程设计模板换热器
课程设计模板换热器一、教学目标本课程的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握换热器的原理、类型和应用；技能目标要求学生能够运用换热器的基本原理进行热交换计算和设计；情感态度价值观目标要求学生培养对换热器技术和节能减排的认识，提高学生的环保意识和社会责任感。
通过本课程的学习，学生将能够：1.描述换热器的基本原理和类型；2.分析换热器的工作过程和性能指标；3.应用换热器的基本原理进行热交换计算和设计；4.探讨换热器技术在节能减排中的应用；5.培养对换热器技术和节能减排的认识，提高环保意识和社会责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括换热器的原理、类型和应用。
具体包括以下几个方面的内容：1.换热器的基本原理：热传递方式、换热器的工作过程和性能指标；2.换热器的类型：板式换热器、壳管式换热器、空气冷却器等；3.换热器的应用：热交换计算、设计方法和实例分析；4.换热器技术在节能减排中的应用：热泵技术、余热回收等。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握换热器的基本原理和应用；2.讨论法：引导学生进行思考和交流，提高学生的理解和分析能力；3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生更好地理解和应用换热器技术；4.实验法：通过实验操作，使学生直观地了解换热器的工作过程和性能。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：《换热器技术》等相关教材；2.参考书：国内外相关论文、技术手册等；3.多媒体资料：PPT课件、视频资料、图片等；4.实验设备：换热器实验装置、热流量计等。
通过以上教学资源的选择和准备，我们将为学生提供全面、丰富的学习资源，帮助学生更好地理解和掌握换热器技术。
五、教学评估本课程的教学评估将采用多种方式，包括平时表现、作业、考试等，以全面、客观、公正地评估学生的学习成果。
(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。
化工原理课程设计——换热器的设计
化工原理课程设计——换热器的设计1000字
该课程设计的目标是设计一个换热器，用于从一种热流体中传递热量到另一种热流体。
设计过程中需要考虑到热传递的效率和换热器的成本。
设计要求：
1.设定两种热流体的流量和进出口温度。
2.根据流量和温差计算出所需的传热量。
3.选择一种合适的换热器类型并计算出尺寸和效率。
4.根据选择的换热器类型确定换热管的材料，并计算出所需的管道长度。
5.确定换热器外壳材料和绝缘材料，并计算出所需的壁厚度。
在设计过程中，需要进行以下计算：
1.计算热传递量：
热传递量 = 流量 x 热容 x 温差
流量：两种热流体的流量
热容：热流体的比热容
温差：两种热流体的进出口温度差
2.选择换热器类型：
常见的换热器类型包括：管式热交换器、板式热交换器和壳管式热交换器。
在选择时需要考虑到传热效率、材料成本以及维护难度等因素。
3.计算换热管尺寸：
换热管的长度和直径需要根据流量和传热效率来计算，同时需要考虑到管壁的热传递系数和管壁的厚度。
4.确定换热器外壳材料和绝缘材料：
外壳的材料需要考虑到其耐腐蚀性和强度，同时需要计算出所需的壁厚度。
绝缘材料需要选用热传导系数较小的材料，以提高传热效率。
5.总体设计方案：
根据上述计算和选择，得到符合要求的换热器总体设计方案，并进行设计图纸和工艺流程图的绘制。
结论：
在设计过程中，需要考虑到换热器的热传递效率、成本、材料选用和维护难度等因素，从而得出符合要求的总体设计方案。
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热交换器设计计算
一、基本参数
管板与管箱法兰、壳程圆筒纸之间的连接方式为e 型 热交换器公称直径DN600，即D i =600mm 换热管规格φ38⨯2，L 0=3000mm 换热管根数n=92
管箱法兰采用整体非标法兰
管箱法兰/壳体法兰外直径D f =760mm 螺柱孔中心圆直径D b =715mm 壳体法兰密封面尺寸D 4=653mm
二、受压元件材料及数据
以下数据查自GB 150.2—2011；
管板、法兰材料：16Mn 锻件 NB/T 47008—2010 管板设计温度取 10℃
查表9，在设计温度100℃下管板材料的许用应力：
=t r σ][178Mpa （δ≤100mm ）
查表B.13，在设计温度100℃壳体/管箱法兰/管板材料的弹性模量：
Mpa 197000E E E p f f ===’
’’
壳程圆筒材料：Q345R GB 713 壳程圆筒的设计温度为壳程设计温度
查表2，在设计温度100℃下壳程圆筒材料的许用应力：
=t c σ][189Mpa （3mm ＜δ≤16mm ）
查表B.13，在设计温度10℃下壳程圆筒材料的弹性模量Mpa 197000E s = 查表B.14在金属温度20℃~80℃范围内，壳程圆筒材料平均线膨胀系数：
℃）（
α•⨯=mm /mm 10137.15-s 管程圆筒材料：Q345R GB 713 管程圆筒的设计温度为壳程设计温度 按GB/T 151—2014 中7.4.6.1规定，管箱圆筒材料弹性模量，当管箱法兰采用长颈对焊法兰时，取管箱法兰的材料弹性模量，即Mpa 197000E h = 换热管材料：20号碳素钢管 GB 9948 换热管设计温度取100℃
查表6，在设计温度100℃下换热管材料的许用应力Mpa 147σ][t t =（δ≤16mm ）
查表B.3，设计温度100℃下换热管材料的屈服强度Mpa 220R t
eL =（δ≤16mm ）
查表B.13，设计温度100℃下换热管材料的弹性模量Mpa 197000E t = 查表B.13，换热管材料在沿长度平均的金属温度50℃下弹性模量：
Mpa 199500E tm =
查表B.14，在金属温度20℃~50℃范围内，换热管材料平均线膨胀系数：
℃）（
α•⨯=mm /mm 10112.15
-t 螺柱材料：35CrMoA
查表12，室温下螺柱材料的许用应力Mpa 228σ][b =
查表12，设计温度100℃下螺柱材料的许用应力Mpa 206σ][t
b =
三、管板计算 a.
确定管板布管方式及各元件结构尺寸
换热管为转角正三角形排列 换热管中心距S=48mm 壳程圆筒计算厚度δ=
mm 207.4632
.211892600
632.2p ]2[D p s t
c i s =-⨯⨯⨯=-φσ 壳程圆筒设计厚度m m 2.512.4C 2=+=+δ
按GB713—2014 钢板负偏差：C 1=0.3mm
按照GB/T 151 表7-1，对于不可抽管束的固定管板式热交换器，其壳程圆筒最小厚度（包含1mm 腐蚀裕量）为10mm ，取δs =16mm
b. 计算α、A 、A 1、A s 、K t 、λ、Q 、β、∑s 、∑t 、t cr σ][、A t 、D t 、ρt 一根换热管管壁金属的横截面积α=2
t 08.226)238(214.3)(mm d t =-⨯⨯=-δπδ
壳程圆筒内径横截面积2522
1083.24
60014.34mm D A i ⨯=⨯==π 管板开孔后的面积252
5
2
11079.14
3814.3921083.24mm d n A A ⨯=⨯⨯-⨯=-=π 圆筒壳壁金属横截面积()()2
41009.3166001614.3mm D A s i s s ⨯=+⨯⨯=+=δπδ
设管板名义厚度mm n 56=δ，换热管伸出管板长度为1.5mm 换热管有效长度（两管板内侧间距）：
()()mm L L n 28855.156230005.120=+⨯-=+-=δ
管束模数Mpa LD na E K i t t 96.451009.3288508
.226921970004
=⨯⨯⨯⨯==
系数6325.01083.21079.15
51=⨯⨯==
A A λ
壳体不带波形膨胀节时，换热管束与圆筒刚度比：
系数5240.90748.12/1154/==i l cr
i l C cr r /＞
c.
对于其延长部分兼作法兰的管板，计算M m ，按GB 150.3—2011第7章确定M p ，取p t 作为法兰计算压力。
垫片接触面宽度()mm N 192/715753=-= 按GB 150.3—2011 表 7-1 计算：
垫片基本密封宽度mm N b 5.92
1920===
mm b 4.60＞，垫片有效密封宽度mm b b 8.75.953.253.20=⨯==
按GB 150.3—2011 中 7.5.1.3 b ）规定，垫片压紧力作用中心圆直径：
mm b D D G 4.6378.7265324=⨯-=-=
按GB 150.3—2011 表7-4： 垫片压紧力的力臂mm D D L G b G 8.382
4
.6377152=-=-=
查GB 150.3—2011 表 7-2，垫片系数m=3，比压力y=69Mpa
预紧状态下需要的最小螺柱载荷：
N by D W G a 61008.1698.74.63714.314.3⨯=⨯⨯⨯==
操作状态下需要的最小螺柱载荷：
t G t G p bmp D p D W 28.6785.02
+=
438.74.63728.6632.24.637785.02
⨯⨯⨯⨯+⨯⨯= N 6
1021.1⨯=
预紧状态下需要的最小螺柱面积[]26
12.46492281006.1mm W A b
a
a =⨯==
σ
操作状态下需要的最小螺柱面积[]2361087.5206
1021.1mm W A t b
p
p ⨯=⨯==
σ
需要的螺柱面积2
3
3
1087.5}1087.5,12.4649max{},max{mm A A A p a m ⨯=⨯==
基本法兰力矩[]mm N L A M b G m m ⋅⨯=⨯⨯⨯=⋅=7
31019.52288.381087.5σ
内压引起的作用于法兰内径截面上的轴向力
d. 假定管板计算厚度δ，计算f ~
f f
f
h s f f
K K K K k k k K b 和、、、、ω、ω、、、、、δ”’”
’
’ e. 按f ~
f K K 和查管板第一弯矩系数m 1、系数G 2，计算系数ψ 查GB/T 151—2014图7-12得m 1=？？
f.
管板第二弯矩系数m 2 按Q K f 和查GB/T 151—2014图7-14 a 得 m 2=2.43
g. 对于其延长部分兼作法兰的管板，计算M 1、ξ、~
M Δ、f ~
M Δ，由GB/T 151—2014图
7-15按K 和Q 查G 3。
h. 计算换热管与壳程圆筒的热膨胀变形差γ和系数c 1~c 6。