换热器论文.
U型管式换热器的设计论文
摘要换热器是重要的化工单元操作设备之一。
其中管壳式换热器在化工生产中应用最为广泛。
根据管壳式换热器的结构特点，可分为固定管板式、浮头式、U型管式、填料函式和釜式再沸器五类。
近年来，尽管受到其它新型换热器的挑战，但管壳式换热器仍占主导地位。
本文主要讨论U型管式换热器的设计。
U型管式换热器是将换热管弯成U型，管子两端固定在同一块管板上。
由于换热管可以自由伸缩，所以壳体与换热管无温差应力。
因U型管式换热器仅有一块管板，结构较简单，而且管束可从壳体内抽出，壳侧便于清洗，但管内清洗困难，管内介质必须清洁且不易结垢。
U型管式换热器一般用于高温高压情况下，尤其是壳体与换热管金属壁温差较大时。
它具有结构简单紧凑、密封性能好、金属耗量小、造价低、热补偿性能好及承压能力强。
本文第一部分对设计方案进行论证，第二部分对U型管式换热器进行工艺设计计算，主要是传热系数、传热面积、压强降的计算。
第三部分是结构设计、强度计算及其校核。
本次设计采用Auto CAD软件绘制工程图。
图纸符合机械制图国家标准，结构合理。
设计计算结果比较准确，与实际运行设备参数基本相符。
关键词：换热器；传热系数；U型管；工艺设计AbstractHeat exchanger is one of the most important chemical unit operation equipments, among which shell and tube heat exchanger is used most widely in chemical engineering production. According to the structure characteristic of the shell and tube exchanger, heat exchanger can be divided into fixed tube-sheet, floating head-style, U-tube, the function and kettle-reboiler. Recently, although it has been challenged by other new type exchangers, the shell and tube heat exchanger still take unirreplacable role.This thesis is mainly about the design of U-tube exchanger. U-tube exchanger is made by exchanger which is bent into U-shaped, and both end of the tubes fix in the same piece of board. Exchanger can be stretched out and drawn back freely, so shell and tube have no pressure on the temperature difference. It is easy to clean the outside of the shell because the structure of the U-tube is simple with only one tube, and the tube can be pulled out from the shell. But the inside of the tube is difficult to clean for we have to keep the media clean and hard to be dirty. U-tube exchanger is usually used in the circumstance under high temperature and high voltage, especially when the difference in temperature of metal wall between shell and tube is apparent. It also has the feature that simple and compact structure, well sealed, low consumption of the mental, low price,heat and pressure compensation for good performance and strong pressure capacity.The first part of this thesis is to give the demonstration to the design. The second part is to compute the U-tube exchanger from the perspective of process design, mainly including the calculation of heat transfer coefficient, heat transfer area and pressure drop. The third part consists of the structure design, strength calculation and checking. This design makes full use of the Auto CAD to draw the engineering plat. The blueprint is correspond to the mechanical drawing of the national standards, which has reasonable structure. The result of the design calculation is basically correct and tally with the practical parameters of the operation of equipment.Key Word: Heat exchanger；Heat transfer coefficient；U-tube,；Process design.目录1绪论 (1)1.1换热器的概述 (1)1.2管壳式换热器的分类及其特点 (1)1.3U型管式换热器的结构及优点 (2)1.4机械设计的基本要求与内容 (3)1.5换热器发展趋势 (3)2设计方案的论证及选择 (5)2.1工艺简介 (5)2.2操作条件 (5)2.3设计方案的论证及选择 (5)3工艺设计计算 (9)3.1换热面积的计算 (9)3.1.1计算热负荷和流量 (9)3.1.2计算两流体的平均温度差 (10)3.1.3换热面积的计算 (10)3.2核算压强降 (13)3.2.1管程压强降 (13)3.2.2壳程压强降 (13)3.3核算总传热系数 (15)4机械设计计算 (18)4.1换热器壳体壁厚的计算 (18)4.1.1壳体壁厚的设计计算 (18)4.1.2管箱壁厚的设计计算 (19)4.2封头的计算 (20)4.3管箱接管壁厚计算 (23)4.3.1接管名义壁厚计算 (23)4.3.2接管有效壁厚 (24)4.3.3接管最小壁厚 (24)4.4壳程接管壁厚计算 (24)4.4.1接管名义壁厚 (24)4.4.2接管有效壁厚 (25)4.4.3接管最小壁厚 (25)4.5管子拉脱力计算 (26)4.5.1在操作压力下，每平方米胀接周边所产生的力 (26)4.5.2在温差作用下，管子每平方米胀接周边所产生的力 (26)4.6容器法兰的设计与校核 (27)4.6.1壳体法兰的选择 (27)4.6.2法兰强度的校核 (28)4.6.3法兰应力校核 (32)4.7螺栓设计 (32)4.7.1垫片的选用 (32)4.7.2螺栓的设计 (34)4.8开孔补强 (35)4.8.1补强结构 (35)4.8.2补强计算 (36)4.9管板设计 (37)4.9.1符号说明 (37)4.9.2设计计算和校核 (39)4.10支座设计 (40)4.10.1鞍座的设计计算 (40)4.10.2鞍座内力分析 (42)4.10.3圆筒应力计算与校核 (44)4.11爆破片的设计 (49)4.11.1爆破片的类型 (49)4.11.2爆破片的设计计算 (50)5结构设计 (52)5.1折流板设计 (52)5.1.1折流板结构设计 (52)5.1.2折流板缺口高度 (52)5.1.3折流板间距 (52)5.2拉杆的设计 (53)5.3防冲板的设计 (55)5.4挡管的设计 (55)5.5工艺接管设计 (55)5.6容器法兰的结构尺寸设计 (56)5.7焊接结构 (56)5.7.1焊接要求 (56)5.7.2主要焊接区结构 (57)6加工制造要求 (59)6.1制造技术要求 (59)6.2加工制造 (60)6.2.1容器筒体部分的制造 (60)6.2.2滚圆工艺 (60)6.2.3设备的组对装配 (61)6.2.4组对的基本工序及工具 (62)6.2.5换热器内部管件组对 (63)参考文献 (64)致谢 (65)附录 (66)1绪论1.1换热器的概述换热器是实现两种或两种以上温度不同的流体相互换热的设备。
换热器毕业设计论文
换热器毕业设计论文热交换器是工业中常用的换热设备，其主要功能是将流体间的热量传递给冷却介质或加热介质，以达到冷却或加热的目的。
热交换器具有体积小、传热效率高、操作安全稳定等优点，因此广泛应用于化工、电力、制药、石油等行业。
本论文以热交换器设计为主题，对热交换器的基本结构、传热原理及设计方法进行探讨，并通过实例分析热交换器在工业中的应用。
首先，本论文将介绍热交换器的基本结构。
热交换器通常由两个流体管道组成，分别为工艺流体管道和冷却/加热介质管道。
工艺流体通过热交换器时，与冷却/加热介质实现热量传递。
热交换器的结构包括壳体、管束、进出口管道等部分。
其中，壳体用于容纳工艺流体和介质，保证流体不泄露；管束则是工艺流体和介质进行传热的关键部分。
接下来，本论文将讨论热交换器的传热原理。
热交换器的传热原理主要包括传导、对流和辐射三种方式。
传导是指热量通过固体介质的传递，对流是指热量通过流体的流动传递，而辐射则是指热量通过电磁波辐射的方式传递。
在热交换器中，这三种传热方式同时存在，但其相对重要程度取决于热交换器的工况和设计要求。
最后，本论文将介绍热交换器的设计方法。
热交换器的设计涉及到传热面积、传热系数、流体流速等参数的确定。
设计时需要考虑工艺流体和冷却/加热介质的物性参数、流量要求等因素。
同时，还需要注意传热管道的材料选择、流体流动形式、管束的结构等因素对传热效率的影响。
根据热交换器的设计要求和工况条件，可以采用传热系数法、温度差法等不同的设计方法。
本论文以化工企业的换热器设计为例，详细分析了该换热器的结构、传热原理和设计方法，并对其进行了性能评估。
通过分析，得出了换热器的传热效率较高，结构合理可靠的结论。
同时，还提出了进一步提高换热器传热效率和节约能源的建议和措施。
总之，热交换器是工业生产中重要的换热设备，其设计与性能直接影响到工业生产的效率和能源利用率。
本论文对热交换器的结构、传热原理和设计方法进行了深入的研究，通过实例分析进一步验证了热交换器在工业中的应用效果。
换热器课程设计本科论文
换热器课程设计说明书学院:班级:姓名:学号:指导教师:目录1.换热器课程设计任务书 (1)1.1.设计题目: (1)1.2.操作条件: (1)1.3.设备型式: (1)1.4、设计要求: (1)2.热交换器设计方案的确定 (1)2.1管壳式换热器的简介 (1)2.1.1工作原理 (2)2.1.2分类 (2)2.1.3主要技术特性: (3)2.2 试算并初选换热器规格 (3)2.2.1流体流动途径的确定 (3)2.2.2设备材料的选择 (3)3.换热器热力计算 (3)3.1 确定物性数据 (4)3.2 计算总传热系数 (5)3.2.1 热流量 (5)3.2.2 平均传热温差 (5)3.2.3 冷却水用量 (5)3.2.4 总传热系数 (5)3.3 传热面积的计算 (6)4 .工艺结构尺寸 (6)4.1管数和传热管数 (6)4.2平均传热温差校正及壳程数 (7)4.3 传热管排列和分程方法 (7)4.4壳体内径 (8)4.5折流板数 (8)4.6接管 (8)5.换热器校核设计 (9)5.1 热量核算 (9)5.1.1壳程对流传热系数 (9)5.1.2管程对流传热系数 (9)5.1.3传热系数K (10)5.1.4传热面积S (10)5.2 换热器内流体的流动阻力 (11)5.2.1管程流动阻力 (11)5.2.2壳程阻力 (11)6.设计结果汇总表 (12)7.换热器示意图、管子草图、折流板 (14).参考资料 (15)设计总结 (16)前言在工程中, 将某种流体的热量以一定的传热方式传递给他种流体的设备, 成为热交换器。
热交换器在工业生产中的应用极为普遍, 制冷工业中蒸汽压缩式制冷机或吸收式制冷机中的蒸发器、冷凝器；制糖工业和造纸工业的糖液蒸发器和纸浆蒸发器, 都是热交换器的应用实例。
在化学工业和石油化学工业的生产过程中, 应用热交换器的场合更是不胜枚举。
根据热交换器在生产中的地位和作用, 它应满足多种多样的要求。
节能汽水换热器研究论文
节能汽水换热器研究论文摘要：在暖通领域，对于能耗巨大的汽水换热过程，节能降耗的方式无外乎提高传热效率、合理能源分布结构。
目前实际工程中使用的汽水换热器大多为间接式换热器，这类换热器存在换热效率逐年降低、维修量大、凝结水回收困难、基建投资及电耗大等问题。
激波加热器是解决现有汽水间接换热问题的最简单、经济、可靠的一种换热器。
关键词：换热器激波加热器二十一世纪，环境和能源成为人类面临的重要问题。
为拨户环境和有效利用现有资源，节能使用资源显得尤其重要。
对于用户来说，节约能源意味着减少支出、增加经济效益、增强企业的竞争力。
在暖通领域，对于能耗巨大的汽水换热过程，节能降耗的方式无外乎提高传热效率、合理能源分布结构。
目前实际工程中使用的汽水换热器大多为间接式换热器，这类换热器存在换热效率逐年降低、维修量大、凝结水回收困难、基建投资及电耗大等问题。
清华大学江亿院士指出：激波加热器是解决现有汽水间接换热问题的最简单、经济、可靠的一种换热器。
激波加热器由三段组成一蒸汽喷射段、汽水混合段、射流扩压段。
它的工作原理：激波加热器是利用蒸汽和水直接混合进行供热或生活热水供应领域的高新技术产品。
运行时汽、水瞬间混合，形成流态复杂的、具有超可压缩性（即压缩系数骤增）的汽水两相流体，混合后流体流速迅速由压音速转变为超音速却无需消耗机械能。
在经过瞬间的热量与动量传递后，蒸汽完全凝结入水中共同形成高温高压的热水从该设备中输出，直接进行供热循环或热水供应。
也就是说在一定条件下（如能提供一定要求的蒸汽压力）激波加热器运行时可以取代泵或减少泵的功率推动系统的循环。
图示：激波加热器三段构造及压力分布图现在具体谈谈激波加热器三段的工作过程及原理：蒸汽喷射段主要是实现蒸汽压力能向动能的转化，。
当具有一定压力，流速的蒸汽进入喷射段后，由于与进口水的作用压力降低，体积急剧增大，形成高速气流由喷管射出。
混合段混合段完成热能传递和转换的场所。
当高速蒸汽进入混合段后，与环隙喷入的水相遇凝结，在极短的时间内形成均匀的两相超音速流体，进而形成激波，推动热水进入扩压段。
换热器设计论文
第1章绪论换热器是一种实现物料之间传递热量的节能设备，在石油，化工，动力，食品，轻工等行业应用普遍。
在炼油，化工装置中换热器占总设备数量的40%左右，占总投资的30%—45%。
近年来随着节能技术的发展，换热器的应用领域不断扩大带来了显著的经济效益。
换热器的种类很多，但根据冷，热流体热量交换的原理和方式基本上可分为三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。
在三大类换热器中，间壁式换热器应用最多。
间壁式换热器又可分为夹套式换热器、沉浸式蛇管换热器、喷淋式换热器、套管式换热器和壳管式换热器。
其中壳管式换热器（又称列管式）是最典型的间壁式换热器，它在工业应用有着悠久的历史，而且至今仍在所有换热器中占有主导的地位。
1.1 课题的提出和研究内容1.1.1 课题背景管壳式冷凝器所涉及到的原理和它应用的领域都十分广泛，特别在制冷工业中蒸汽压缩式制冷机或吸收式制冷机中的冷凝器，大型中央空调的冷水机组中都有其身影。
可以说在民用和工业领域中的重要性不言而喻，所以对其的合理优化设计是非常重要的。
这次的毕业设计是与上海第一冷冻机厂的校企合作项目，上海第一冷冻机厂有限公司始创于1934年，我国第一台活塞式制冷压缩机、第一台离心式压缩机、第一台溴化锂制冷机和第一台螺杆制冷压缩机都诞生在这里！公司现已成为一个集冷冻空调设备研制开发、制造和压力容器制造、压力管道设计及相关工程安装和系统服务于一体的集约化企业。
此次的毕业设计正是为企业设计HSG70-2型冷凝器，也是将大学四年所学知识学以致用。
1.1.2课题任务本课题是按照上海第一冷冻机厂的要求设计HSG70-2型双机头（双回路）管壳式冷凝器。
由于这个型号是工厂第一次设计，所以需要对传热系数，传热面积，外形，流动阻力，压降及冷凝器尺寸和强度进行计算和校核。
由于冷凝器为双机头服务，因此壳体中间需加装中间管板，将壳体一分为二。
要求给出二维零件图、机体总图和三维装配图。
因为此次毕业设计与厂里的产品直接挂钩，所以设计要求较为严格，完全按照生产制造的国家标准进行设计与计算，因此对自身来说是一次挑战，同时也是为今后就业打下坚实的基础。
毕业设计毕业论文管壳式换热器
毕业设计毕业论文管壳式换热器管壳式换热器是一种常用的传热设备，广泛应用于化工、电力、石油、制药等行业中。
它的主要作用是通过壳程和管程之间的传热来实现不同介质之间的热量交换。
本文将介绍管壳式换热器的工作原理、优点和应用领域，并讨论其改进和发展的方向。
管壳式换热器的工作原理主要是通过流体在壳程和管程中的流动来实现热量的传递。
在管壳式换热器中，热量从热源通过内管道传递给壳程，再通过壳程传递给冷却介质，从而实现热量的交换。
管壳式换热器具有换热效率高、结构紧凑、操作灵活等优点，并且能够适应不同的工作条件。
除此之外，它还具有清洗方便、可靠性高等优点，受到广大工程技术人员的青睐。
管壳式换热器在许多领域中都有广泛的应用。
例如，在化工行业中，它被用来处理高温高压的化学介质，实现热量交换和回收；在电力行业中，它被用来冷却发电设备中的循环水；在制药行业中，它被用来进行药物生产过程中的热量交换。
除了上述行业，管壳式换热器还被广泛应用于制冷、空调、食品加工等行业中。
尽管管壳式换热器具有许多优点，但也存在一些问题需要解决。
例如，其传热效率有待进一步提高，特别是在处理高粘度介质时。
此外，由于设计和制造的复杂性，管壳式换热器的成本较高。
因此，改进和发展管壳式换热器的工艺和技术是当前的研究热点之一改进和发展管壳式换热器的方向有多个。
首先，可以采用新材料来提高传热效率。
例如，可以使用高导热性材料来制造管壳式换热器，从而提高其传热效率。
其次，可以改进管壳式换热器的结构设计，以减小流体的阻力和压降，从而提高其传热效率。
此外，还可以采用换热表面增强技术，例如使用换热增强剂来增加传热表面积，提高换热效率。
最后，可以结合智能化技术来改进管壳式换热器的操作控制系统，实现自动化运行和故障诊断，提高换热器的可靠性和安全性。
总之，管壳式换热器是一种重要的传热设备，具有广泛的应用前景。
它的工作原理简单，运行稳定可靠，并且能够适应多种工况。
然而，为了进一步提高传热效率和降低成本，需要不断改进和发展其工艺和技术。
换热器毕业论文
换热器毕业论文 Last updated at 10:00 am on 25th December 2020新疆大学毕业论文(设计)目录1 换热器概述.......................................... 错误!未定义书签。
换热器的应用........................................ 错误!未定义书签。
换热器的主要分类.................................... 错误!未定义书签。
换热器的分类及特点............................... 错误!未定义书签。
管壳式换热器的分类及特点......................... 错误!未定义书签。
管壳式换热器特殊结构................................ 错误!未定义书签。
换热管简介.......................................... 错误!未定义书签。
2.冷凝器的工艺条件及零部件选取 (4)60m2冷凝器工艺条件 (4)冷凝器结构设计 (4)3. 强度与稳定性计算 (9)壳程圆筒厚度计算 (9) (9) (10) (10) (11) (11)水压试验应力校核 (11)压力试验及其强度校核 (12) (12) (13) (13)开孔补强 (13) (13) (14)管板计算 (15) (15) (16) (16) (17)参考文献 (18)2.冷凝器的工艺条件及零部件选取60m2冷凝器工艺条件已知一卧式固定管板式换热器的工艺条件如下：换热器工程直径为800mm，换热管长度3000mm，换热面积60m2;壳程价质为二次蒸汽，轻微腐蚀，操作压力,工作温度60C0，；管程价质为冷却水，操作压力，工作度3238C0，双管程，换热管规格为F25mm×2mm,换热管~间距36mm，数量312根，材料0Cr8Ni9；蒸汽进口管F377mm×8mm，冷凝水出口管F57mm，冷却水进，出口管均为F219mm×6mm。
毕业论文换热器设计
毕业论文换热器设计摘要：换热器是工业生产和制造中非常重要的设备，主要用于热力学过程中的传热和能量转换。
本文将介绍换热器的基本原理和设计方法，并根据实际需求详细讨论了一种换热器的设计方案，最终得到了优化的设计方案。
关键词：换热器、传热、能量转换、设计方案、优化第一章、引言换热器是工业生产和制造中非常重要的设备，主要用于热力学过程中的传热和能量转换。
在化工、制药、电力、能源等行业中广泛应用，将热能转换为其他形式的能量，具有重要的意义。
设计一种合适的换热器，在生产中发挥重要的作用，不但能节约能源成本，还能提高产品的质量和产量，因此引起了广泛的关注和研究。
本文将介绍换热器的基本原理和设计方法，并根据实际需求详细讨论了一种换热器的设计方案，最终得到了优化的设计方案。
第二章、换热器的基本原理换热器的基本原理是利用流体之间的热交换来完成热力学过程中的传热和能量转换。
一般来说，流体流经换热器时会发生温度变化，流量变化等现象，而这种变化将导致热量的转移和传递。
其中，传热面积、传热系数、热传递差等因素对传热效果有很大的影响，所以在设计换热器时要充分考虑这些因素。
第三章、设计方法设计换热器的方法包括数学模型建立、参数计算和设计方案确定等步骤。
首先，要建立数学模型，根据流体之间的热交换原理，可以建立传热方程和能量守恒方程等式，通过这些方程式计算出流体的温度分布和热量传递情况。
其次，要根据设计要求和实际情况进行参数计算，包括确定流体的热传递系数、确定传热面积、确定流量等等。
这些参数将决定换热器的传热效果和使用情况。
最后，根据数学模型和参数计算，确定最终的设计方案，包括所需材料、尺寸、结构等方面的设计，以实现最佳的换热效果和使用效益。
第四章、实例分析假设一个换热器需要在流量为20L/min，入口温度为50°C 的条件下，将水加热到70°C的温度，热源为180°C的高温水。
按照第三章中的设计方法进行计算，并得出了如下的设计方案：传热面积：3.5m2热传递系数：5000W/(m2·℃)传热温差：15℃总温差：20℃根据上述设计方案，所需的材料为不锈钢，尺寸为长3m，宽1.5m，高2m，结构为管壳式。
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第1章绪论第1章绪论1.1 课题背景换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备，是在石油、化工、石油化工、冶金、电力、轻工、食品等行业普遍应用的一种工艺设备。
管壳式换热器是目前应用最为广泛的换热设备。
它具有明显的特点，即结构坚固、可靠性高、适应性广、易于制造、处理能力大、生产成本低、选用的材料范围广、换热表面的清洗比较方便、能承受较高的操作压力和温度。
在高温、高压和大型换热器中，管壳式换热器仍占绝对优势，是目前使用最广泛的一类换热器。
1.2 国内外研究动态由于能源的日趋紧张，全球环境气温的不断升高，环境保护要求的提高给换热器及高温高压换热器带来了日益广阔的应用前景。
国外主要是大型的传热研究公司在从事这方面先进技术的研究与推广应用。
美国传热研究公司（Heat Transfer Research Inc.）即HTRI，是1962年发起组建的一个国际性研究机构，取得了大量的成果，积累了丰富的换热器技术经验，在传热机理、两相流、振动、污垢、模拟和测试技术方面作出了巨大贡献。
近年来，该公司在计算机应用软件开发发展很快，所开发的网络优化软件、各种换热器工艺设计软件计算精确准确，不仅节省了人力、提高了效率，而且提高了技术经济性能。
目前国内近20多家都成为了HTRI 会员。
英国的传热及流体服务中心（Heat Transfer and Fluid Flow Service）即HTFS，于1967年成立，长期从事传热和流体的研究，所累积的经验和研究成果不仅应用于原子能工业，而且用于一般工业，研究成果显著。
在传热和流体计算上更精确，开发的HTFS和TASC各类换热器微机计算软件得到广泛应用。
国内各研究机构和高等院校不断出现新的研究成果，在强化热软件方面华南理工大学相继开发了表面多孔管、螺旋槽管和纵横管等；天津大学在流1燕山大学里仁学院毕业设计（论文）路分析法和振动等方面研究成果显著；清华大学在板片传热方面有深入的研究；西安交通大学在板翅式换热器研究方面取得初步成果；重庆建工学院开发出翅管换热器；在强度软件方面化工设备技术中心站开发出SW6；在液压涨管方面江苏化工学院开发出液压胀管器；兰州石油机械研究所率先开发出板式换热器、冷凝器蒸发器，螺旋板、板壳式、螺旋管、折流杆、外导流筒换热器、高效重沸器、新结构高效换热器、表面蒸发空冷器和板式空冷器等一系列高效换热器，近年来又在强度软件上开发出LansysPV，在CAD软件上开发出浮头式LansysHU等系列CAD软件，含标准图2000多套；中国石化工程建设公司与兰州石油化工机械厂联合开发出螺纹锁紧环换热器，这些技术成果为国民经济的快速发展，为我国石油和化工工业的发展起到了决定作用，也使全国的传热技术水平步入了国际先进水平。
1.3 选题的依据和意义20世纪80年代以来，换热器技术飞速发展，带来了能源利用率的提高。
各种新型、高效换热器的相继开发与应用带来了巨大的社会经济效益，能源日趋紧张、全球气温的不断升高和环境保护要求的提高给换热器、空冷式换热器和高温、高压换热器带来了日益广阔的应用前景，节能设备的开发与应用备受世界瞩目。
各国政府、研究机构和企业都加大了投入资金力度，在未来几年内换热器技术会有很大的发展空间。
近年来，随着制造技术的进步，强化换热元件的开发，使得新型高效换热器研究有了较大发展，根据不同的工艺条件与工况设计制造了不同结构形式的新型换热器，也取得了较大的经济效益。
故我们在选择换热装备是一定要根据不同的工艺、工况要求选择。
换热器的作用可以是以热量交换为目的。
在既定的流体之间，在一定时间内交换一定数量的热量；也可以是以回收热量为目的，用于余热利用；也可以是以保障安全为目的，即防止温度升高而引起压力升高造成某些设备被破坏，所以换热器在当今时代具有伟大意义。
2第2章 工艺计算第2章 工艺计算2.1工艺条件设计一台卧式列管换热器，将质量流量为120吨/小时的苯-甲苯（X1=0.4）混合液从20℃加热到94℃，加热介质采用0.4MPa 绝压的饱和水蒸汽，冷凝液在饱和温度下排出，要求换热器的管压降小于70kPa 。
2.2 试算并初选换热器规格2.2.1定性温度及物性数据定性温度：可取流体进出口温度的平均值 壳程水蒸汽温度的定性温度为℃4.14324.1434.143=+=T （400kPa 绝压下的水蒸汽T=143.4℃）管程流体的定性温度为T =5729420=+℃ 根据定性温度，分别查取有关物性数据 水蒸汽在143.4℃下的有关物性数据如下密度 o ρ=2.162 kg/m3 定压比热容poc =1.9174 kJ/(kg ·℃)导热系数 o λ=0.0247521 W/(m ·℃) 黏度 o μ=1.14×10－5 Pa ·S 液化热 r =2138.5kJ/kg 苯-甲苯混合液（X1=0.4）在57℃下的物性数据如下 密度 i ρ=834.5295716 kg/m3燕山大学里仁学院毕业设计（论文）4 定压比热容pi=1.686 kJ/(kg ·℃)导热系数 i λ=0.123438163 W/(m ·℃) 黏度 i μ=3.93×10－4 Pa ·s2.2.2确定计划方案选择换热器类型两流体温度变化情况：热流体（水蒸汽）进口温度143.4℃，出口温度143.4℃；冷流体（苯-甲苯）进口温度20℃，出口温度94℃。
估计管壁温和壳壁温之差较大，再加上所受压力较大，因此选用浮头式换热器。
流动空间及流速的确定由于饱和蒸汽宜走壳程，饱和蒸汽比较清洁，而且冷凝液容易排出；苯-甲苯混合液走管程。
2.2.3 计算传热量热流量Wt t C W Q pi c 31191001686)2094(36001090)(312=⨯-⨯⨯=-⋅=水蒸汽流量s kg r Q W h /45855.1102138.531191003=⨯==平均传热温度℃889475.693.393.113ln 3.393.113ln 2121=-=∆∆∆-∆=∆t t t t t m传热面积，根据流体情况，假设()℃⋅=2500W/K m 2'24m 89.258681689475.695003119100=⨯=∆=m t K Q S第2章 工艺计算52.2.4工艺结构尺寸由浮头式（内导流）换热器的基本参数表*查得若选用该型号换热器，则要求过程的总传热系数为41484.56788500=∆=mt S QK2.2.5换热器核算1、核算压强降 管程流动阻力管程阻力等于流体流经传热管直管阻力和管程局部阻力之和。
即()pt t N F P P P 21∆+∆=∑∆t F 为管程结垢校正系数，量纲为1，对φ25×2.5mm 的管子内流速可近似取1.4。
管程流体通截面积22262m 0.04209734226802.0414.324=⨯⨯==s ii n d A π管程流体流速61m/s0.711554970.0421834.53360010903=⨯⨯⨯==i s i A V u燕山大学里仁学院毕业设计（论文）6 7230219.54061093.3Re 4-=⨯==μi i i设管壁粗糙度005.0201.0,1.0===id mm εε，查图得035.0=λ所以74Pa1663.7169420.712834.53015.05.4035.02221=⨯⨯⨯==∆u d L p ρλ 633.8Pa2712.053.834323222=⨯⨯==∆u p ρ()()6892.5Pa 24.18.63372.166321=⨯⨯+=∆+∆=∑∆p t t N F P P P管程流动阻力小于70kPa ，符合设计条件。
2、热流量核算 ①壳程对流传热系数蒸汽在水平管束外冷凝，可采用凯恩（Kern ）估算式，根据两流体温度与传热系数，假设tw=115℃())4648.6W/(m 0.1153.1331019.2019.0268101.216881.93302.9350.6862725.0725.0241432323413223℃⋅=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆=t u d n gr o o ρλα②管程对流传热系数()湍流30219.5Re =i普兰特准数5.368330.123438160.0003931686.1354Pr =⨯==λμp i C()℃⋅=⨯⨯⨯==20.40.84.08.0m 1067.4W/ 5.368330219.502.00.123438023.0Pr Re 023.0iiii i d λα第2章 工艺计算7()℃⋅=+⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯=++++=--254m 66W/573.3640614648.611060.802.084.48025.00025.002.0025.01072.10.021067.4025.0111oo m o i o i i i o Rs d bd d d Rs d d K αλα③传热系数K 查表知污垢热阻/Wm 1072.124-⨯=i Rs ，/W m 1060.825-⨯=o Rs 管壁导热系数 )W/(m 85.48℃⋅=λ18.141484.56788566573.3640610≈=K K 25.115.1≤≤oK K故此换热器合适。
④传热面积裕度传热面积277.84m 69.88947573.363119100=⨯=∆=m c t K Q A该换热器的实际传热面积A290.12m)13284(5.4025.014.3=-⨯⨯⨯==l d n A o π则该换热器的面积裕度按式15.79%%10084.7784.7712.90%100=⨯-=⨯-=C C A A A HA /C A =84.7712.90=1.1578在1.15～1.25范围内，传热面积裕度合适，该换热器能完成生产任务。
故该换热器合适。
燕山大学里仁学院毕业设计（论文）8 3、壁温核算因管壁很薄，且管壁热阻很小，故壁温可按式=+++⎪⎪⎭⎫⎝⎛++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=h hc c h h m c cm w R h R h R h t R hT t 1111计算。
由于传热管内侧污垢热阻较大，会使传热管壁温升高，降低了壳体和传热管壁温之差。
但在操作初期，污垢热阻较小，壳体和传热管间壁温差可能较小。
计算中应按最不利的操作条件考虑，因此取两侧污垢热阻为零计热。
于是上式变为h c hmcm w h h h t h T t 11++= 气体平均温度()℃4.1434.1434.14321=+=m T液体平均温度（端流）℃6.49206.0944.0=⨯+⨯=m t()℃⋅==2m 1067.36W/i C h α()℃⋅==2h m 4648.62W/o h α带入计算得 ℃7.117=w T 与凯恩式中假设相差不大，故假设合适。