换热器设计步骤

目录

化工原理课程设计任务书 1

1.标准换热器的一般设计步骤 2

2. 传热设计 2

3. 物性参数及其选型 3

4. 计算两流体的平均温度差 3

5.计算传热系数k 3

6. 计算传热面积 4

7. 排管和管壳设计 4

8. 复核传热系数 5

9. 校核有效平均温差 8

10. 计算流体阻力 9

11. 设计评述 11

参考文献 12

课程设计任务书

一、设计任务与操作条件

在生产过程中需将（4000、5000、6000）kg/h 的某种油（在90℃时，污垢热阻为0.000172m 2·℃/W ）从140℃冷却至40℃，压力为0.3MPa ，冷却介质采用循环水，循环冷却水的压力为0.4MPa ，循环水的入口温度为35℃，出口温度为45℃。设计一列管式换热器满足上述生产需要。

定性温度下油的物性参数 物性

流体

C 温度 3kg m ρ-⋅密度 s m Pa ⋅μ黏度 11Cp kJ kg C --⋅⋅ 比热容 11W m C λ--⋅⋅ 导热系数 油 90 825 0.715 2.22 0.14

二、具体要求

本设计要求完成以下设计及计算：

①设计方案简介：对确定的工艺流程及换热器型式进行简要论述。

②换热器的工艺计算：包括物料衡算、能量衡算、工艺参数选定及其计算。 ③换热器的主要结构尺寸设计：包括换热设备的主要结构设计及其尺寸的确定等。

④主要辅助设备选型，绘制换热器总装配图：包括设备的各类尺寸、技术特性表等。

⑤编写设计说明书：作为整个设计工作的书面总结，说明书应简练、整洁、文字准确。内容应包括：封面、目录、设计任务书、概述或引言、设计方案的说明和论证、设计计算与说明、对设计中有关问题的分析讨论、设计结果汇总，参考文献目录、总结及感想等。

三、完成后应上交的材料

1、设计说明书 1份

2、换热器装配图 1张

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非系列标准换热器的一般设计步骤：

（1）了解换热流体的物理化学性质和腐蚀性能。

（2）由热平衡计算传热量的大小，并确定第二种换热流体的用量。

（3）决定流体通入的空间。

（4）计算流体的定性温度，以确定流体的物性数据。

（5）初算有效平均温差。一般先按逆流计算，待后再校核。

（6）选取管径和管内流速。

（7）计算传热系数K值，包括管程给热系数和壳程给热系数的计算。由于壳程给热系数与壳径、管束等结构有关，因此一般先假定一个壳程给热系数，以计算Ｋ值，然后在作校核。

（8）初估传热面积。考核安全系数和初估性质，因而常取实际传热面积是计算值的1.15～

1.25倍。

（9）选择管长L。

（10）计算管数N t

（11）校核管内流速，确定管程数。

（12）画出排管图，确定壳径D和壳程挡板形式及数量等。

（13）校核壳程给热系数。

（14）校核有效平均温差。

（15）校核传热面积，应有一定安全系数，否则需要重新设计。

（16）计算流体阻力。如阻力超过允许范围，需要调整设计，直至满意为止。

1.系列标准换热器选用的设计步骤

（1）至（5）步与1相同。

（6）选取经验的传热系数K值。

（7）计算机传热面积

（8）由系列标准选取换热器的基本参数。

（9）校核传热系数，包括管程、壳程给热系数的计算。假如核算的K值与原选的经验值相差不大，就不再进行校核，如果相差较大，则需重新假设K值并重复上述（6）一下步骤。（10）校核有效平均温差。

（11）校核传热面积，使其有一定安全系数，否则需要重新设计。

（12）计算流体阻力，如超过允许范围，需要叠换热器再行计算。

从上述步骤看来，换热器的传热设计师一个反复试算的过程，有时要反复试算2~3次。所以，换热器设计计算实际上带有试差的性质。