管壳式换热器的设计论文设计
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。
管壳式换热器设计分析
管壳式换热器设计分析摘要：本论文对管壳式换热器设计方法与步骤进行了系统的研究。
在热力计算和传热面积估算方面，通过确定热负荷和计算传热系数，估算所需传热面积。
流体力学计算和管壳布置设计，优化了流体流动方式，并可以减小压降损失。
换热器管束排列和通道设计，考虑了传热效果和流体压降。
结构设计与材料选择确保了换热器的强度和稳定性。
热膨胀和热应力分析评估了换热器的结构稳定性和安全性。
通过这些研究，可以实现管壳式换热器设计的优化和改进，提高其整体的性能和可靠性。
关键词：管壳式换热器，换热器设计，探讨分析1理论基础1.1 换热理论概述换热理论是研究热能从一个物体传递到另一个物体的过程和规律。
在热传导、对流和辐射三种传热方式中，换热理论主要关注的是传热的机制以及传热速率的计算。
传热机制包括热传导、对流和辐射。
热传导发生在物体内部或接触物体之间的热能传递过程，主要取决于温度梯度和物体的导热性能。
对流是通过流体介质（气体或液体）传递热能，主要取决于流体的流动状态和流体与固体的传热系数。
辐射主要是通过电磁波辐射传递热能，主要由物体的表面温度和辐射特性决定。
在换热理论中，常用的换热方程包括热传导方程、对流换热方程和辐射换热方程。
根据具体的传热机制和边界条件，可以使用这些方程来分析和计算传热率、温度分布和换热系数等。
1.2 管壳式换热器基本原理和构造管壳式换热器是一种较为常见的热交换设备，用于在两种流体之间进行热量传递。
它由一个外壳（壳体）和一个或多个管束组成。
基本的管壳式换热器原理是将一个流体通过一系列管子内部流动，另一个流体在外壳中流动，通过管壁的传热来实现热能的交换。
热量通常是从高温流体（热源）传递到低温流体（冷却介质）。
管壳式换热器的构造包括以下主要组件：（1）管束：管束由一系列平行排列的管子组成，其中热量的传递发生。
（2）外壳：容纳和固定管束的外部结构，提供流体流动的通道，通常由金属材料制成。
（3）管板：连接外壳与管束的组件，主要包括进口和出口管接头以及封头。
管壳式换热器毕业设计
管壳式换热器毕业设计管壳式换热器毕业设计换热器是工业生产中常用的设备，用于传递热量。
而管壳式换热器是其中一种常见的类型。
在我的毕业设计中，我选择了管壳式换热器作为研究对象，旨在通过对其结构和性能的优化，提高换热效率，实现更节能环保的工业生产。
首先，我将对管壳式换热器的结构进行研究。
管壳式换热器由壳体、管束、管板等组成。
壳体是换热器的外壳，起到支撑和保护作用。
管束则是热交换的核心部件，由许多平行布置的管子组成。
管板则用于固定管束和壳体之间的密封。
通过对这些组成部分的研究，我将探索如何改进其结构，提高换热器的稳定性和耐用性。
其次，我将对管壳式换热器的换热性能进行分析。
换热性能是衡量换热器优劣的关键指标之一。
在我的设计中，我将通过数值模拟和实验验证的方法，研究不同工况下换热器的传热效率、压降和热损失等参数。
通过这些数据的分析，我将找出影响换热性能的关键因素，并提出相应的改进方案。
除了结构和性能的研究，我还将关注管壳式换热器的节能环保性。
在当今社会，环保已成为一个重要的议题。
因此，在我的设计中，我将探索如何通过改进换热器的设计和材料选择，减少能源消耗和环境污染。
例如，我将考虑使用高效换热材料和优化流体动力学设计，以提高换热器的能效和减少对外部环境的影响。
此外，我还将考虑管壳式换热器在不同应用领域中的适用性。
换热器广泛应用于化工、电力、石油等行业，而不同行业对换热器的要求也有所不同。
在我的设计中，我将研究不同行业对换热器的需求，并提出相应的设计方案。
例如，在化工行业中，换热器需要具有耐腐蚀性能；在电力行业中，换热器需要具有高温高压的稳定性。
通过针对不同行业的需求进行设计，我将使我的毕业设计更加实用和有针对性。
最后，我将通过实际制作和测试，验证我的设计方案的可行性和有效性。
通过对制造过程和测试数据的分析，我将进一步改进和优化我的设计，以实现更好的换热效果和节能环保效果。
总之，我的毕业设计将围绕管壳式换热器展开研究。
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。
管壳式换热器的设计论文设计
成绩化工原理课程设计设计说明书设计题目：管壳式换热器的设计化工原理课程设计任务书一、设计任务及操作条件某生产过程中，需用循环冷却水将有机料液从102℃冷却至40℃。
已知有机料液的流量为（2.5－0.01×18）×104=23200kg/h，循环冷却水入口温度为30℃，出口温度为40℃，并要求管程压降与壳程压降均不大于60kPa，试设计一台列管换热器，完成该生产任务。
已知:定性温度下流体物性数据有机化合液986 0.54*10-3 4.19 0.662水994 0.728*10-4.174 0.6263注：若采用错流或折流流程，其平均传热温度差校正系数应大于0.8二、确定设计方案1.选择换热器的类型两流体温的变化情况：热流体进口温度102℃，出口温度40℃；冷流体进口温度30℃，出口温40℃，管程压降与壳程压降均不大于60kPa，壳程压降不高，因此初步确定选用固定板式换热器。
2.管程安排由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下降，所以从总体考虑，应使循环水走管程，有机化合液走壳程。
三、确定物性数据定性温度：对于一般气体和水等低粘度立体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。
故壳程的有机化合液的定性温度为T ℃71240102=+=管程流体的定性温度为 t=℃3523040=+根据定性温度分别查取壳程流体和管程流体的有关物性数据。
有机化合液的有关物性数据如下： 密度 3/986m kg =ρ 粘度=μ0.54*10-3 Pa ·s比热容 1Cp =4.19 kJ/（kg ·℃） 导热系数 λ=0.662 W/（m ·℃） 循环水的有关物性数据如下： 密度 3kg/m 994 =ρ粘度=μ0.728*10-3 Pa ·s比热容 2Cp =4.174 kJ/（kg ·℃） 导热系数 λ=0.626 W/（m ·℃）四、估算传热面积 1、热流量Q 1=111t c m p ∆=23200×4.19×(102-40)=6.03×106kj/h =1675.00kw2、平均传热温差先按照纯逆流计算，得℃5.28304040102ln 304040102=-----=∆）（）（）（）（m t3、传热面积由于有机化合液的粘度为=μ0.54*10-3 Pa ·s ，假定总传热系数K=300W/（2m .℃），则传热面积为A=21195.915.283001675000m t K Q m =⨯=∆ 4、冷却水用水量m =ipi t c Q ∆1=4468kg/h 14/ 0.1341010174.416750003==⨯⨯s kg 五、工艺结构尺寸1、管径和管流速 选用Φ25×2.5较高级冷拔传热管（碳钢），取管流速1u =1.5m/s 。
管壳式换热器工程设计论文.
管壳式换热器工程设计论文2019-11-191管壳式换热器的工作原理在工业生产中广泛运用到管壳式换热器，管壳式换热器是由圆筒形的壳体、传热管束、管板、折流板和管箱等组成的。
其中，壳体内部装有两端固定在管板上的管束。
冷热两种流体用来换热，在管内流动的是管程流体，在管外流动的是壳程流体。
在壳体内通常安装一些挡板，以使管外流体的传热分系数增大。
挡板可使壳程流体速度提高，从而使流体湍流程度增强，流体能够按规定路程多次横向通过管束。
在管板上，换热管的排列可以按照等边三角形或正方形。
排列为等边三角形显得紧凑，使得管外流体湍流程度增强，提高传热分系数；排列为正方形则清洗管外方便，对于易结垢的流体非常适用。
2管壳式换热器工艺设计管壳式换热器工艺设计应该符合特定的工艺条件，比如要具有安全可靠的结构，制造、安装、操作和维修方便，经济成本低，设计技术具有科学性等。
理想的管壳式换热器可以是两端管板分别与壳体固定和在壳体内自由浮动，壳体和管束的膨胀自由，从而在两种介质间存在较大的温差的情况下，不会在管束和壳体之间产生温差应力。
把浮头端设计成可拆结构，可以使管束插入或抽出壳体容易。
也可以把浮头端设计成不可拆的。
3管壳式换热器的工艺设计方法管壳式换热器的工艺设计主要是针对传热设计和压降设计这两个方面，管壳式换热器的工艺设计方法主要包括下面几个。
3.1Colburn-Donohue方法管壳式换热器的壳侧的传热和流动过程是非常复杂的，尤其是壳侧的传热和压降设计计算非常重要，一些设计原理就是通过壳侧传热和压降计算方法的确定而建立的。
1933年，以理想管排数据为基础的壳侧传热系数计算关联式由Colburn首先提出。
而带有折流板的管壳式换热器中存在漏流和旁流,采用Sieder-Tate关联式计算进行设计更为方便。
因为管壳式换热器中同时发生流体的传热与流动阻力，它们是相互制约的，所以，在设计计算中应将流体的传热与流动阻力作为一个整体考虑。
管壳式换热器设计论文
摘要管壳式换热器具有可靠性高、适应性广等优点，在各工业领域中得到最为广泛地应用。
本文设计的换热设备是化工生产中应用的管壳式换热器中的浮头式换热器。
壳程介质为苯，壳程设计压力分别为0.0462MPa；管程介质为冷却水，管程设计压力为0.473MPa；传热面积为74.42m。
操作时管程内的水冷却壳程内的物料。
设计方法采用压力容器的常规设计方法，按照GB150-89《钢制压力容器》、GB151-89《钢制管壳式换热器》等技术法规执行，设计内容主要包括设计方案的选择、壳程和管程强度及结构设计、传热系数设计、以及换热器其它零部件设计等。
设计计算结果准确，图纸符合国家机械制图标准要求，传热效果满足要求。
尽管本设备结构复杂，造价高；但是能承受较高压力，适用于壳侧走易结垢的介质，管、壳程温差较大的场合，是当今化工生产中使用较多的换热设备之一。
关键词：物料衡算；导热系数；换热面积AbstractThe fixed tube-sheet exchanger is adopted in industry field extensively with the merits of high reliability and extensive applicabilityThe shell type adopted in chemical production was used as the heat exchange equipment in this paper, and adopted floating-head type heat exchanger. The shell medium was Benzene, and the design pressure was 0.0462MPa , the tube medium was Process water , and the design pressure was 0.473MPa and the heat transfer area was 74.42m. The material of shell was cooled by the water of tube . The ordinary design method of pressure vessel was adopted in this paper , and based on the GB150-98 《Steel Pressure Vessel》, GB151-99 《Steel shell and tube exchanger》, and the main design contents contained that the choice of designproposal , strength of shell and tube, structure design, heat transfer coefficient design, and the design of other accessories . The design calculation result was correct , the woring drawings met the national mechanical charing requirement.And the heat transfer satisisfied the requirements .Though the structure of floating-head type heat exchanger was complex; had the higher manufacturing cost it could bear the hight pressure , and the pipe was easy changed and the shell medium was the same with clean , applied in the condition of higher temperature difference between shell and tube ,deposited medium flowing in side, and became the most usually heat transfer equipment in chemical production recentlyKeywords: material balance；conductivity factor；heat transfer area目录第一章绪论 (1)1.1换热器的地位 (1)1.2换热器的种类 (1)1.3换热器研究及发展动向 (2)1.3.1物性模拟研究 (2)1.3.2分析设计的研究 (2)1.3.3大型化及能耗研究 (2)1.4.4强化技术研究 (2)1.5.5控制结构及腐蚀的研究 (3)第2章经济技术分析 (4)第3章设计方案选择 (6)3.1压力容器选材 (6)3.2设计压力的确定 (6)3.3设计温度的确定 (7)3.4管程与壳程的选择 (7)3.5确定换热器的设计类别 (8)第4章工艺设计 (9)4.1物性数据的确立 (9)4.2初选换热器规格 (9)4.2.1 计算热负荷 (9)4.2.2 计算冷却水的流量 (10)4.2.3 计算两流体的平均温度差 (10)4.2.4计算换热面积 (11)4.3换热管设计 (11)4.3.1换热管根数的确定 (11)4.3.2换热管排列方式与管间距的确定 (11)4.4 换热管壳体直径的确定 (12)4.5拉杆的选取 (13)4.6壳程流体进出口接管直径 (13)4.7核算压强降 (13)4.7.1管程压强降较核 (13)4.7.2壳程压强降的较核 (14)4.8核算总传热系数 (15) (15)4.8.1管程对流传热系数i4.8.2壳程对流传热系数 (16)4.8.3污垢热阻的选择 (18)4.8.4总传热系数Ko (18)4.9传热面积核算 (18)4.10换热管壁温的核算 (18)第5章强度设计计算 (20)5.1换热器壳体壁厚的设计计算 (20)5.2管箱壁厚设计计算 (20)5.3封头的选择及计算 (21)5.4壳体水压试验校核 (22)5.5垫片的选取 (23)5.6螺栓的设计 (25)5.7容器法兰设计 (25)5.7.1法兰的校核 (26)5.8管板厚度的选择及校核 (28)5.8.1设计计算与校核 (31)5.9管子拉脱力的计算 (32)5.10浮头端盖 (32)5.11补强计算 (33)5.12鞍座的选用与校合 (35)第6章结论 (38)致谢 (39)参考文献 (40)附录 (41)第1章绪论1.1换热器的地位换热设备（也称换热器或热交换器），就是实现热量传递的设备。
管壳式换热器的高效设计
管壳式换热器的高效设计现在换热器的设计可以由复杂的计算机软件完成。
然而，只有对换热器设计设计原则有一个很好的理解，你才能高效的使用这些计算机软件。
本篇论文讲述了换热器的设计基础，内容包括以下主题：管壳式换热器的零部件；管壳式换热器根据结构和应用的分类；换热设计所需要的数据；管程设计；壳程设计，包括管子布局，管程阻力和壳程压降；平均温差。
管程和壳程的基本换热方程式和压降方程式已被大家熟知，我们的重点在应用这些统计的数据对换热器进行优化设计。
接下的关于换热器设计的先进主题，例如管程和壳程的液体流动配置，多壳程的使用，超安全标准的设计，和污垢处理，会在接下的期刊涉及。
管壳式换热器零组件对于一个设计者来说，了解管壳式换热器的特征以及这些会怎么影响换热器的设计是必要的。
主要的零部件有：·壳体·封头·换热管·管箱·管箱盖·管板·折流板·法兰其他零部件包括拉杆，隔板，分程隔板，纵向挡板，密封圈，支座。
管式换热器制造标准详细的描述了这些零部件。
管壳式换热器分为三部分：前端部分，壳体，后端部分。
图1阐明了美国管式换热器制造商协会对各种结构的命名。
换热器由3个缩写字母来分类描述，例如：BFL型换热器有一个阀盖端盖，双壳程带纵向隔板，和一个固定管板封头。
图1美国管式换热器制造商协会为管壳式换热器定义的标准名称按结构分类固定管板式。
固定管板式换热器（图2）的管子是两头被焊接固定在壳体上的。
有可移动的管箱盖，椭圆形管箱封头，或者整体的折流板。
固定管板式主要的优点是建构简单，制造成本低。
实际上固定管板是最便宜的一种管板形势，只要是管板上没有附属物。
其他的优势包括管子拆下后便于机械化清洗；壳程没有使用法兰以致泄露几乎没有。
这个设计的缺点是由于管束是固定在壳体上的，所以管子的外端没法用机械的方法进行清理。
也因此，对壳体的清洁是有限的。
然而，如果一种令人满意的清洁化学制剂能被发明使用，固定管板式结构在清洁壳体时会容易。
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成绩化工原理课程设计设计说明书设计题目：管壳式换热器的设计化工原理课程设计任务书一、设计任务及操作条件某生产过程中，需用循环冷却水将有机料液从102℃冷却至40℃。
已知有机料液的流量为（2.5－0.01×18）×104=23200kg/h，循环冷却水入口温度为30℃，出口温度为40℃，并要求管程压降与壳程压降均不大于60kPa，试设计一台列管换热器，完成该生产任务。
已知:定性温度下流体物性数据有机化合液986 0.54*10-3 4.19 0.662水994 0.728*10-4.174 0.6263注：若采用错流或折流流程，其平均传热温度差校正系数应大于0.8二、确定设计方案1.选择换热器的类型两流体温的变化情况：热流体进口温度102℃，出口温度40℃；冷流体进口温度30℃，出口温40℃，管程压降与壳程压降均不大于60kPa，壳程压降不高，因此初步确定选用固定板式换热器。
2.管程安排由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下降，所以从总体考虑，应使循环水走管程，有机化合液走壳程。
三、确定物性数据定性温度：对于一般气体和水等低粘度立体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。
故壳程的有机化合液的定性温度为T ℃71240102=+=管程流体的定性温度为 t=℃3523040=+根据定性温度分别查取壳程流体和管程流体的有关物性数据。
有机化合液的有关物性数据如下： 密度 3/986m kg =ρ 粘度=μ0.54*10-3 Pa ·s比热容 1Cp =4.19 kJ/（kg ·℃） 导热系数 λ=0.662 W/（m ·℃） 循环水的有关物性数据如下： 密度 3kg/m 994 =ρ粘度=μ0.728*10-3 Pa ·s比热容 2Cp =4.174 kJ/（kg ·℃） 导热系数 λ=0.626 W/（m ·℃）四、估算传热面积 1、热流量Q 1=111t c m p ∆=23200×4.19×(102-40)=6.03×106kj/h =1675.00kw2、平均传热温差先按照纯逆流计算，得℃5.28304040102ln 304040102=-----=∆）（）（）（）（m t3、传热面积由于有机化合液的粘度为=μ0.54*10-3 Pa ·s ，假定总传热系数K=300W/（2m .℃），则传热面积为A=21195.915.283001675000m t K Q m =⨯=∆ 4、冷却水用水量m =ipi t c Q ∆1=4468kg/h 14/ 0.1341010174.416750003==⨯⨯s kg 五、工艺结构尺寸1、管径和管流速 选用Φ25×2.5较高级冷拔传热管（碳钢），取管流速1u =1.5m/s 。
2、管程数和传热管数 可依靠传热管径和流速确定单程传热管数 Ns=905.102.0785.0)3.9943600/(144468422≈⨯⨯⨯=ud Vi π按单程管计算，所需的传热管长度为==s o n d A πL 90025.014.3 5.9119⨯⨯=28m 按单程管设计，宜采用多管程结构。
现取传热管长l=7m ，则该换热器的管程数为4782l L p ===N 传热管总根数 Nt=3463、传热温差校平均正及壳程数平均温差校正系数：2.630-4040-102t -t T -T 1221===R139.030-10230-40t -T t -t 1112===P按单壳程，双壳程结构，查得温差修正系数得93.0t =∆ϕ平均传热温差 5.265.2893.0t tm t m =⨯=∆=∆∆ϕ由于平均传热温差校正系数大于0.8，同时壳程流体流量较大，故取单壳程合适。
4、传热管排列和分程方法采用组合排列法，即每程均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。
取管心距t=1.25 o d ，则t=1.25*25=31.35=32mm隔板中心到离其最近一排管中心距离：S=t/2+6=32/2+6=22mm 各程相邻管的管心距为44mm 。
管数的分程方法，每程各有传热管90根。
5、壳体径 采用多管程结构，进行壳体径估算。
取管板利用率η=0.75，则壳体径为：D= mm N T 71575.0/3403205.1/t 05.1=⨯=η 按卷制壳体的进级档，可取D=800mm 筒体直径校核计算：壳体的径i D 应等于或大于管板的直径，所以管板直径的计算可以决定壳体的径，其表达式为：i D =t （e n -1）+2e因为管子安正三角形排列：e n =203401.1N 1.1T == 取e=1.2*20=24mm所以i D =32*（20-1）+2*34=676mm 按壳体直径标准系列尺寸进行圆整：i D =800mm6、折流挡板 采用圆缺形折流挡板，去折流板圆缺高度为壳体径的25%，则切去的圆缺高度为h=0.25*800=200取折流板间距B=0.3D ，则B=0.3*800=240mm ，可取B 为240mm 。
折流板数目N=传热管长/折流板间距-1=7000/240-1=27 7、其他附件拉杆数量与直径选取，本换热器壳体径为800mm ，故其拉杆直径为12mm 最少拉杆数6。
8、接管壳程流体进出口接管：取接管液体流速为u=0.2m/s ，则接管径为203.02.014.39863600/002234u41=⨯⨯⨯==）（πVD圆整后可取管径为210mm管程流体进出口接管：取接管液体流体u=1 m/s ，则接管径为226.0114.39943600/4468144u 42=⨯⨯⨯==）（πVD圆整后可取管径为220mm 六、换热器核算 1、热流量核算（1）壳程表面传热系数 用克恩法计算14.0r 55.0e 033.0P R 36.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⋅=w e d μμλα当量直径m 02.0025.0025.04032.02344t 234220022=⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=ππππd d d e 壳程流通截面积：2o m 0420.032251800240t 1=⎪⎭⎫⎝⎛-⨯=⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=d BD S c壳程立体流速及其雷诺数分别为sm /20.00322.0)9863600/(00223u o =⨯=7.73031054.09862.002.0Re 30=⨯⨯⨯==-μρo e u d 普朗特数42.3662.01054.01019.4c Pr 33p =⨯⨯⨯==-λμ粘度校正1)(14.0≈wμμK m w o ⋅=⨯⨯⨯=23155.0/3.304642.37.1132002.0662.036.0α4.08.0Pr Re 023.0iii d λα=管程流体流通截面积：0267.0234002.0393.02=⨯⨯=i S管程流体流速： s m u i /5.10267.0)9943600/(446814=⨯=雷诺数： 40961)10728.0/(9945.102.0Re 3≈⨯⨯⨯=-普朗特数：85.4626.010728.010174.4Pr 3-3=⨯⨯⨯=K /662985.44096102.0626.0023.024.08.0⋅=⨯⨯⨯=m w i α（3）污垢热阻和管壁热阻：管外侧污垢热阻w k m R o /0004.02⋅= 管侧污垢热阻w k m R i /0006.02⋅= 管壁热按查得碳钢在该条件下的热导率为50w/(m ·K)。
所以w k m R w /00005.0500025.02⋅== （4） 传热系数e K 有：K/400304610004.05.222500005.020250006.020*******)1(12⋅≈⎪⎭⎫ ⎝⎛++⨯+⨯+⨯=++++=m w R d d R d d R d d K oo m o w i o i i i o e αα计算传热面积Ac ：2315.1455.28400101675.00m t K Q A m e c =⨯⨯=∆=该换热器的实际传热面积为：283.1863407025.014.3m lN d A T o p =⨯⨯⨯==π该换热器的面积裕度为%285.1455.14583.186=-=-=ccp A A A H传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。
2.壁温计算因为管壁很薄，而且壁热阻很小，故管壁温度可按式ncnmc ww t T t αααα11++=计算。
由于该式中液体的平均温度m t 和气体的平均温度分别计算为 =m t 0.4×40+0.6×30=34℃ =m T (102+40)/2=71℃ ==i c αα6629w/㎡·K ==o h αα3046w/㎡·K 传热管平均壁温46=w t ℃壳体壁温，可近似取为壳程流体的平均温度，即T=71℃。
壳体壁温和传热管壁温之差为 254671=-=∆t ℃。
因此，需选用固定板式换热器较为适宜。
3．换热器流体的流动阻力 （1）管程流体阻力 sp s r i t F N N p p p )(∆+∆=∆1=s N , 4=Np , 22u d l p i i i ρλ=∆由Re=40691，传热管对粗糙度0.01，查图得04.0=i λ，流速=1.5m/s,3/994m kg =ρ, 所以：Pap i 5.1565529945.102.0704.02=⨯⨯⨯=∆Pa u p r 75.335425.19943222=⨯⨯==∆ρζPa p 75.570305.12)75.33545.15655(1=⨯⨯+=∆管程流体阻力在允许围之。
（2）壳程阻力： 按式计算ss i o s N F p p p )(∆+∆=∆ ,1=s N ,1=s F流体流经管束的阻力2)1(2o B TC o o u N N Ff p ρ+=∆F=0.52419.05880005228.0=⨯=-o f203401.11.15.05.0=⨯==TTC N N29=B N sm /0.31u 0==∆o p 0.5×0.2419×39×(29+1)×231.09862⨯=6188.7Pa流体流过折流板缺口的阻力2)25.3(2oB i u D B N p ρ-=∆ , B=0.21m , D=0.7m pa p i 4.3984231.0986)7.021.025.3(292=⨯⨯⨯-⨯=∆总阻力=∆s p 6188.7+3984.4=10173.1Pa所以壳程流体的阻力适宜。