列管式换热器设计方案计算过程参考
列管式换热器的设计与计算
列管式换热器的设计与计算设计步骤如下：第一步：确定换热器的需求首先需要明确换热器的设计参数，包括流体的性质、流量、进出口温度、压力等。
这些参数将在后续的计算中使用。
第二步：选择合适的换热器型号根据设计参数和换热需求，选择合适的列管式换热器型号。
常见的型号包括固定管板式、弹性管板式、钢套铜管式等。
第三步：计算表面积根据流体的热传导计算表面积。
换热器的表面积是根据热传导定律计算得到的，公式为：Q=U×A×ΔT，其中Q为换热量，U为传热系数，A为表面积，ΔT为温差。
根据这个公式，可以计算出所需的表面积。
第四步：确定管子数量和尺寸根据所需的表面积和型号，确定换热器中管子的数量和尺寸。
根据流体的流速和换热需求，计算出每根管子的长度和直径。
第五步：确定管板和管夹的尺寸根据管子的尺寸，确定管板和管夹的尺寸。
管板和管夹是固定管子的重要部分，负责把管子固定在换热器中，保证流体的正常流动。
第六步：确定换热器的材质和厚度根据流体的性质和工作条件，确定换热器的材质和厚度。
常见的材质有不锈钢、碳钢、铜等。
通过计算流体的温度、压力和腐蚀性等参数，选择合适的材质和厚度。
第七步：校核换热器的强度对换热器的强度进行校核。
根据国家相关标准和规范，对换热器的强度进行计算和验证，确保其能够承受工作条件下的压力和温度。
第八步：制定施工方案和图纸根据设计结果，制定换热器的施工方案和详细图纸。
包括换热器的总体布置，管子的连接方式，焊接和安装步骤等。
上述是列管式换热器的设计步骤，下面将介绍列管式换热器的计算方法。
首先，需要计算流体的传热系数。
传热系数的计算包括对流传热系数和管内传热系数两部分。
对于对流传热系数，可以使用已有的经验公式或经验图表进行估算。
对于管内传热系数，可以使用流体的性质和流速等参数进行计算。
其次，根据传热系数和管子的尺寸，计算管子的传热面积。
管子的传热面积可以根据管子的长度和直径进行计算。
然后，根据热传导定律，计算换热器的传热量。
列管式换热器设计
列管式换热器设计列管式换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、石油、制药等行业中。
本文将从列管式换热器的设计原理、设计步骤和设计考虑因素三个方面进行详细介绍。
一、设计原理列管式换热器是通过管内的换热流体和管外的换热流体之间的换热传递来实现热量的传递。
它的基本原理是利用换热流体在管内和管外的对流，通过管壁的传导传热作用，使热量从高温流体传递给低温流体。
二、设计步骤1.确定换热器的使用条件：包括换热流体的性质、入口温度、出口温度等。
2.确定换热器的换热面积：根据换热流体的热负荷和传热系数来计算所需的换热面积。
3.选择管子的尺寸和材料：根据换热流体的性质和流量来选择合适的管子尺寸和材料。
4.确定管子的数量和布置方式：根据换热面积和换热流体的流量来确定管子的数量和布置方式，一般采用多行多列的方式。
5.设计管束的尺寸：根据换热面积和管子的数量来确定管束的尺寸，包括管束的直径、长度和布置方式等。
6.计算换热器的传热系数：根据换热面积、流体的性质和传热方式来计算换热器的传热系数。
7.计算换热器的压降：根据流体的流量、管束的阻力和流体的性质来计算换热器的压降。
8.进行换热器的热力学计算：包括换热器的热力学效率、有效传热面积和温差效益等。
三、设计考虑因素1.热负荷：根据换热流体的热负荷来确定换热器的换热面积和管子的数量。
2.材料选择：根据换热流体的性质和工艺要求来选择合适的材料，包括管子的材料和管壳的材料。
3.温度差：根据换热流体的温度差来确定管束的数量和换热器的传热系数。
4.流体压降：根据流体的流量和管束的阻力来计算换热器的压降，并确定合适的管束布置方式和管束的尺寸。
5.清洗和维护：考虑到换热器的清洗和维护，要选择易于清洗和维护的结构设计。
综上所述，列管式换热器的设计是一个复杂的工程，需要考虑多个因素。
设计者需要根据具体的使用条件和要求来确定换热器的换热面积、管子的尺寸和材料、管束的数量和布置方式等。
同时，还需要计算换热器的传热系数、压降和热力学参数等。
列管式换热器的计算
四、列管式换热器的工艺计算4.1、确定物性参数：定性温度：可取流体进口温度的平均值壳程油的定性温度为T=(140+40)/2=90℃管程流体的定性温度为t=(30+40)/2=35℃根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据煤油在定性温度下的物性数据：ρo=825kg/m3μo=7.15×10-4Pa•Sc po=2.22KJ/(Kg•℃)λo=0.14W/(m•℃)循环冷却水在35℃下的物性数据：ρi=994kg/m3C pi=4.08KJ/(kg.℃)λi=0.626W/(m.℃)μi=0.000725Pa.s4.2、计算总传热系数：4.2.1、热流量m o=［（15.8×104）×103］/(300×24)=21944Kg/hQ o=m o c po t o=21944× 2.22×(140-40)=4.87×106KJ/h=1353KW4.2.1.2、平均传热温差4.2.1.3、冷却水用量W i=Q o/C piΔt=4.87×106/(4.08×(40-30))=119362 Kg/h 4.2.2、总传热系数K=0.023×××=4759W/(.℃﹚壳程传热系数：假设壳程的传热系数污垢热阻管壁的导热系数λ=45W/﹙m.℃﹚则总传热系数K为：4.3、计算传热面积S’=Q/(KΔt)= (1353×103)/(310×39)=111.9m2考虑15%的面积裕度，S=1.15×S’=128.7 m24.4、工艺结构尺寸4.4.1、管径和管内流速选用φ25×2.5传热管（碳钢），取管内流速μi=1m/s 4.4.2、管程数和传热管数依据传热管内径和流速确定单程传热管数=(119362/(994×3600)0.785×0.022×1=106.2≈107根按单程管计算，所需的传热管长度为=128.7/(3.14×0.025×107)=15.32m按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。
列管式换热器结构设计示例.
三、传热计算基本方程
5、传热膜系数的计算（续） 4)过渡流区域 当Re ＝2300～10000
'
1
6 105 Re 1.8
式中 α’——过渡流区域管程传热膜系数； α——由前面式求得
三、传热计算基本方程
5、传热膜系数的计算（续） （2）壳程传热膜系数 当换热器内无挡板时，壳程流体可按平行管束流动
du
0.8
c
1
3
w
0.14
式中
(μ/μw)0.14——考虑热流方向的校正项
液体被加热时， (μ/μw)0.14 ＝1.05；
液体被冷却时， (μ/μw)0.14 ＝0.95；
对于气体，不论是加热还是冷却， (μ/μw)0.14 ＝1
5、传热膜系数的计算（续）
定性温度：除μ w取壁温外，其余均取流体进出口 的算术平均温度。
2)湍流流动区域
对于低粘度流体(小于水的粘度的两倍)，当Re＞
10000，Pr= 0.7～120，d/L＞60时
0.023
d
du
0.8
c
n
式中流体被加热时，n＝0.4；流体被冷却时n＝0.3。
二、操作条件的确定
1、换热器内流体通入空间的选择（续） (3)有腐蚀性的流体应走管程，这样，只有管子、管
板和管箱需要使用耐腐蚀的材料，而壳体及管外空间的 其他零件都可以使用比较便宜的材料。
(4)压力高的流体走管程，因为管子直径小，承受压 力的能力好，还避免了采用高压壳体和高压密封。
(5)有毒的流体走管程，减少泄漏的机会。 (6)饱和蒸汽一般走壳程，便于冷凝液的排出 (7)被冷却的流体走壳程，便于散热。
列管式换热器的设计计算
2.4 列管换热器设计示例某生产过程中，需将6000 kg/h的油从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，循环水入口温度30℃，出口温度为40℃。
试设计一台列管式换热器，完成该生产任务。
1．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140℃，出口温度40℃冷流体(循环水)进口温度30℃，出口温度40℃。
该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较大，因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式式换热器。
（2）流动空间及流速的确定由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，油品走壳程。
选用ф25×2.5的碳钢管，管内流速取u i=0.5m/ｓ。
2．确定物性数据定性温度：可取流体进口温度的平均值。
壳程油的定性温度为(℃)管程流体的定性温度为(℃)根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。
油在90℃下的有关物性数据如下：密度ρo=825 kg/m3定压比热容c po=2.22 kJ/(kg·℃)导热系数λo=0.140 W/(m·℃)粘度μo=0.000715 Pa·s循环冷却水在35℃下的物性数据：密度ρi=994 kg/m3定压比热容c pi=4.08 kJ/(kg·℃)导热系数λi=0.626 W/(m·℃)粘度μi=0.000725 Pa·s3．计算总传热系数（1）热流量Q o=W o c poΔt o=6000×2.22×(140-40)=1.32×106kJ/h=366.7(kW)（2）平均传热温差(℃)（3）冷却水用量(kg/h)（4）总传热系数K管程传热系数W/(m·℃)壳程传热系数假设壳程的传热系数αo=290 W/(m2·℃)；污垢热阻R si=0.000344 m2·℃/W , R so=0.000172 m2·℃/W管壁的导热系数λ=45 W/(m·℃)=219.5 W/(m·℃)4．计算传热面积(m2)考虑15％的面积裕度，S=1.15×S′=1.15×42.8=49.2(m2)。
列管式换热器计算
列管式换热器计算水蒸气温度150℃，换热器面积32m 2，重油流量3.5T/h （0.97kg/s ），重油进口温度为20℃，初选20#无缝钢管规格为15×1，2管程，每管程94根管，在垂直列上管子数平均为n =16根。
1. 蒸汽侧冷凝换热表面换热系数1h（1）定性温度21w s m t t t +=，假定壁面温度5.149=w t ℃，则21w s m t t t +==148.8℃ 由1m t 查水的物性参数，得1λ=0.685W/(m·K)，=1μ 2.01×10-4N·s/m 2，1ρ=920kg/m 3，r =2113.1×103J/kg 。
（2）定型尺寸：水平管束取nd ，n = 16，d =0.017m（3）表面换热系数1h 计算式=-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-=-41433241131211])5.149150(1001.2017.016101.211381.9685.0920[725.0])([725.0w s t t μnd gr λρh 15451 W/(m 2·K) 2. 重油侧表面换热系数2h（1）由重油的定性温度查重油的物性参数，得2λ=0.175W/(m·K)，=2ν 2.0×10-6m 2/s ，2ρ=900kg/m 3，2c =1.88×10-3 J/(kg·K)，Pr =19.34。
（2）流速u065.094015.0414.390097.0222=⨯⨯⨯==f ρM u m/s （3）雷诺数和努谢尔特数分别为5.487100.2015.0065.0622=⨯⨯==-νud R e =-=-=--22)64.15.487ln 82.1()64.1Re ln 82.1(d f 0.01152.9)134.19()8/011.0(27.107.134.195.487)8/011.0()1(Pr )8/(27.107.1Pr Re )8/(667.05.0667.05.0=-+⨯⨯=-+=f f N d ud （4）表面换热系数2h 为1.111015.0175.052.9222=⨯==d λN h ud W/(m 2·K) 3. 传热系数K忽略管壁热阻，又因管壁很薄可按平壁计算传热系数 =+=+=1.1111154511111121h h K 109.9W/(m 2·K)4. 平均温差法（LMTD 法）计算重油出口温度预先设定''2t ，试算后再校核，现设定''2t =120℃，则=-----=-=12015020150ln )120150()20150(ΔΔln ΔΔΔ''''''tt t t t m 68.2℃ =⨯⨯==2.682.279.109Δm t KA Φ 2.04×105W =+⨯⨯⨯=+=20)1088.197.01004.2)35'222''2t c M Φt 132℃ 设定值与校核值不一致。
列管式换热器的计算
四、列管式换热器得工艺计算4、1、确定物性参数:定性温度:可取流体进口温度得平均值壳程油得定性温度为T=(140+40)/2=90℃管程流体得定性温度为t=(30+40)/2=35℃根据定性温度,分别查取壳程与管程流体得有关物性数据煤油在定性温度下得物性数据:ρo=825kg/m3μo=7、15×10-4Pa•Sc po=2、22KJ/(Kg•℃)λo=0、14W/(m•℃)循环冷却水在35℃下得物性数据:ρi=994kg/m3C pi=4、08KJ/(kg、℃)λi=0、626W/(m、℃)μi=0、000725Pa、s4、2、计算总传热系数:4、2、1、热流量m o=［(15、8×104)×103］/(300×24)=21944Kg/hQ o=m o c po t o=21944×2、22×(140-40)=4、87×106KJ/h=1353KW4、2、1、2、平均传热温差4、2、1、3、冷却水用量W i=Q o/C piΔt=4、87×106/(4、08×(40-30))=119362 Kg/h 4、2、2、总传热系数K=0、023×××=4759W/(、℃﹚壳程传热系数:假设壳程得传热系数污垢热阻管壁得导热系数λ=45W/﹙m、℃﹚则总传热系数K为:4、3、计算传热面积S’=Q/(KΔt)= (1353×103)/(310×39)=111、9m2考虑15%得面积裕度,S=1、15×S’=128、7 m24、4、工艺结构尺寸4、4、1、管径与管内流速选用φ25×2、5传热管(碳钢),取管内流速μi=1m/s4、4、2、管程数与传热管数依据传热管内径与流速确定单程传热管数=(119362/(994×3600)0、785×0、022×1=106、2≈107根按单程管计算,所需得传热管长度为=128、7/(3、14×0、025×107)=15、32m按单程管设计,传热管过长,宜采用多管程结构。
换热器设计计算范例
管壳式换热器又称列管式换热器列管式换热器的设计和选用的计算步骤设有流量为m h的热流体，需从温度T1冷却至T2，可用的冷却介质入口温度t1，出口温度选定为t2。
由此已知条件可算出换热器的热流量Q和逆流操作的平均推动力。
根据传热速率基本方程：当Q和已知时，要求取传热面积A必须知K和则是由传热面积A的大小和换热器结构决定的。
可见，在冷、热流体的流量及进、出口温度皆已知的条件下，选用或设计换热器必须通过试差计算，按以下步骤进行。
◎初选换热器的规格尺寸◆ 初步选定换热器的流动方式，保证温差修正系数大于0.8，否则应改变流动方式，重新计算。
◆ 计算热流量Q及平均传热温差△t m，根据经验估计总传热系数K估，初估传热面积A 估。
◆ 选取管程适宜流速，估算管程数，并根据A估的数值，确定换热管直径、长度及排列。
◎计算管、壳程阻力在选择管程流体与壳程流体以及初步确定了换热器主要尺寸的基础上，就可以计算管、壳程流速和阻力，看是否合理。
或者先选定流速以确定管程数N P和折流板间距B再计算压力降是否合理。
这时N P与B是可以调整的参数，如仍不能满足要求，可另选壳径再进行计算，直到合理为止。
◎核算总传热系数分别计算管、壳程表面传热系数，确定污垢热阻，求出总传系数K计，并与估算时所取用的传热系数K估进行比较。
如果相差较多，应重新估算。
◎计算传热面积并求裕度根据计算的K计值、热流量Q及平均温度差△t m，由总传热速率方程计算传热面积A0，一般应使所选用或设计的实际传热面积A P大于A020%左右为宜。
即裕度为20%左右，裕度的计算式为：某有机合成厂的乙醇车间在节能改造中，为回收系统内第一萃取塔釜液的热量，用其釜液将原料液从95℃预热至128℃，原料液及釜液均为乙醇，水溶液，其操作条件列表如下：表4-18 设计条件数据试设计选择适宜的列管换热器。
解：（1） 传热量Q 及釜液出口温度a. 传热量Q以原料液为基准亦计入5%的热损失，按以下步骤求得传热量Q 。
列管式换热器设计方案计算过程参考
根据给定的原始条件，确定各股物料的进出口温度，计算换热器所需的传热面积，设计换热器的结构和尺寸，并要求核对换热器压强降是否符合小于30 kPa的要求。
各项设计均可参照国家标准或是行业标准来完成。
具体项目如下：设计要求：1.某工厂的苯车间，需将苯从其正常沸点被冷却到40℃；使用的冷却剂为冷却水，其进口温度为30℃，出口温度自定。
2.物料（苯）的处理量为1000 吨/日。
3.要求管程、壳程的压力降均小于30 kPa。
1、换热器类型的选择。
列管式换热器2、管程、壳程流体的安排。
水走管程，苯走壳程，原因有以下几点：1.苯的温度比较高，水的温度比较低，高温的适合走管程，低温适合走壳程2.传热系数比较大的适合走壳程，水传热系数比苯大3.干净的物流宜走壳程。
而易产生堵、结垢的物流宜走管程。
3、热负荷及冷却剂的消耗量。
=30℃，冷却冷却介质的选用及其物性。
按已知条件给出，冷却介质为水，根进口温度t1水出口温度设计为t=38℃，因此平均温度下冷却水物性如下：2=0.727Χ10-3Pa.s密度ρ=994kg/m3粘度μ2导热系数λ=62.6Χ10-2 W/(m.K) 比热容Cpc=4.184 kJ/(kg.K)苯的物性如下：进口温度：80.1℃出口温度：40℃密度ρ=880kg/m3粘度μ=1.15Χ10-3Pa.s2导热系数λ=14.8Χ10-2 W/(m.K) 比热容Cpc=1.6 kJ/(kg.K)苯处理量：1000t/day=41667kg/h=11.57kg/s热负荷：Q=WhCph（T2-T1）=11.57×1.6×1000×(80.1-40)=7.4×105W冷却水用量：Wc=Q/[c pc(t2-t1)]=7.4×105/[4.184×1000×(38-30)]=22.1kg/s4、传热面积的计算。
平均温度差（ ） 确定R 和P 值查阅《化工原理》上册203页得出温度校正系数为0.8，适合单壳程换热器，平均温度差为△tm=△t ’m ×0.9=27.2×0.9=24.5由《化工原理》上册表4-1估算总传热系数K （估计）为400W/（m2·℃）估算所需要的传热面积：S 0=估计 =75m25、换热器结构尺寸的确定，包括：（1）传热管的直径、管长及管子根数；由于苯属于不易结垢的流体，采用常用的管子规格Φ19mm ×2mm管内流体流速暂定为0.7m/s所需要的管子数目：，取n 为123 管长： =12.9m 按商品管长系列规格，取管长L=4.5m ，选用三管程管子的排列方式及管子与管板的连接方式:管子的排列方式，采用正三角形排列；管子与管板的连接，采用焊接法。
列管式换热器
列管式换热器列管式换热器是一种常见的换热设备，通常用于多种工业领域，如化工、石油、电力、制药等。
它的工作原理是通过将一个或多个管道（称为管子）插入一个外壳中，并使热交换流体通过管子和壳体之间流动，以实现热量的传递。
设计举例：化工厂中的列管式换热器。
工艺要求：1.热源介质为低温烟气（300℃，2000Nm³/h）。
2.冷却介质为水（20℃，1000L/h）。
3.需要达到的换热效果：烟气温度降低到200℃以下。
设计步骤：1.确定换热面积：根据热负荷计算，烟气的热负荷（Q）为：Q = mcΔT其中，m为烟气质量流量，c为烟气比热容，ΔT为烟气温度差。
在本例中，m为2000Nm³/h，c取1000J/(kg·℃)，ΔT为300℃。
另外，换热器的换热系数（U）可以根据实际情况选择一个合适的数值。
假设U为1000W/(m²·℃)。
根据换热方程，换热面积（A）可由以下公式计算：Q = UAΔTlm其中，ΔTlm为对数平均温差，可根据进出口温度计算得到。
综上所述，可以计算得到所需的换热面积。
2.确定管子数量和布局：根据换热面积和设计要求，可以确定所需管子的数量和布局。
通常情况下，管子的数量选择为偶数，并且可以采用等间距布置。
3.材料选择：根据介质的性质和工艺要求，选择合适的材料用于制作管子和壳体。
常用的材料有不锈钢、镍合金、铜等。
4.热力设计：根据所需传热量、管子数量和进出口温度等参数，计算出每根管子的传热量。
同时，根据流体的流动参数，确定管子的直径和管道内流速。
一般情况下，可以保持流速在1-3m/s之间。
5.结构设计：根据换热器的实际需求和工艺要求，设计并确定壳体内部的分隔板、支撑杆等结构。
这些结构可以增强换热效果和传热效率，并帮助流体均匀分布。
6.安全设计：在列管式换热器的设计中，需要考虑各种安全因素，如压力、温度和泄漏等。
可以通过安全阀、温度控制器和泄漏检测器等装置来保障设备的安全运行。
列管式换热器-课程设计
列管式换热器-课程设计一、概述列管式换热器是一种将多个平行管道嵌入到圆柱形壳体中、同时将流体分别流过内、外两侧实现热量传递的设备。
本次课程设计将要探讨的是该设备的设计过程。
二、设计过程1. 确定设计参数设计前需要先确定所需的设计参数，如换热器的设计热负荷、流量、压力等，这些参数将决定换热器的尺寸和布局，为后续设计提供基础。
2. 换热器类型选择根据设计参数、使用场景、材料成本等因素选择适合的换热器类型，如单相流、双相流、冷凝器、蒸发器等。
3. 确定材料和尺寸选择适合的材料和尺寸以满足设计参数，同时考虑生产和运输的成本和实际情况。
4. 确定管束参数确定管束长度、管束密度、管道直径和布局等参数，保证管束的压力和流速符合设计要求，并达到最佳热传导效果。
5. 热传导计算进行热传导计算，以确定管束长度和直径，根据流动状态和温度场计算出换热系数、平均温差和热效率等参数。
6. 设计壳体结构设计壳体的结构和尺寸，确定支撑方式和绝热方式，同时考虑安全和易于维护的因素。
7. 流体力学分析进行流体力学分析，确定流体在管道中的流动状态，以保证衬里的材料和厚度设计得足够坚固，以避免漏泄和磨损。
8. 设计精度分析进行精度分析和优化，以确定设备的运行效率和稳定性，并满足设计和生产的要求。
9. 制造和安装根据设计图纸制造和安装换热器，并进行预试运行和调试，最终达到设计要求。
三、总结以上是列管式换热器的设计过程，该过程需要深入掌握流体力学、热传导学、结构力学等知识，同时也需要掌握计算机辅助设计软件的使用，以提高效率和质量。
设计合理的列管式换热器能够提高生产效率，降低能耗，并为工业生产的可持续发展提供支持。
列管式换热器的设计计算
列管式换热器的设计计算
设计计算列管式换热器需要考虑多个因素，包括热负荷、传热系数、
综合热传导系数、管壁温度、传热面积等。
下面将介绍列管式换热器的设
计计算方法。
1.确定热负荷：首先需要确定需要换热的流体的温度差，以及流体的
流量。
根据热传导方程和换热面积乘以传热系数，可以计算出热负荷。
2.确定传热系数：传热系数是判断换热器传热效果的重要参数。
根据
换热器内外壁传热面积、内外壁综合热传导系数以及传热面积乘以壁面传
热系数，可以计算出传热系数。
3.确定综合热传导系数：综合热传导系数可以通过考虑换热器材料的
导热系数和传热面与环境之间的热传导路径来计算。
4.确定管壁温度：根据热传导方程和壁面传热系数，可以计算出管壁
温度。
5.确定传热面积：传热面积是换热器设计的重要参数之一、传热面积
的大小直接影响到换热器的传热效果。
传热面积可以通过测量换热器的长度、管道内径和管板数量来计算。
综上所述，列管式换热器的设计计算主要包括确定热负荷、传热系数、综合热传导系数、管壁温度和传热面积等参数。
根据这些参数可以得到换
热器的设计方案，以满足实际的换热需求。
列管式换热器的计算
列管式换热器的计算列管式换热器是一种常见的热交换设备，用于将热量从一个流体传递给另一个流体。
它由一组管子和外壳组成，热量通过管壁传递。
在设计或计算列管式换热器时，需要考虑各种参数和因素。
下面将详细介绍列管式换热器的计算方法。
首先，需要确定列管式换热器的传热面积。
传热面积影响热量传递的效率，可以通过以下公式计算：A=n×π×D×L其中：A表示传热面积（m2）n表示管子数量D表示管子外径（m）L表示管子长度（m）然后，需要计算每个管子的传热系数。
传热系数表示单位面积上的传热量，可以通过以下公式计算：U=(1/(1/h_i+δ_i/k_i+1/h_o))其中：U表示总传热系数（W/(m2·K)）h_i表示内壁对流传热系数（W/(m2·K)）δ_i表示管壁导热系数（W/(m·K)）k_i表示管壁导热系数（W/(m·K)）h_o表示外壁对流传热系数（W/(m2·K)）对流传热系数可以通过经验公式、实验或计算获得。
管壁导热系数可以根据管材的材料及厚度获得。
接下来，需要计算传热器的热负荷。
热负荷表示单位时间内流体传递的热量，可以通过以下公式计算：Q=m×Cp×ΔT其中：Q表示热负荷（W）m 表示流体的质量流量（kg/s）Cp 表示流体的定压比热容（J / (kg·K)）ΔT表示流体进出口温度的温差（K）最后，需要计算传热器的温度差。
温度差表示流体进出口温度之间的差距，可以通过以下公式计算：ΔT = (T_i - T_o) / ln(T_i / T_o)其中：ΔT表示温度差（K）T_i表示进口温度（K）T_o表示出口温度（K）根据以上公式，可以计算出列管式换热器的传热面积、传热系数、热负荷和温度差。
这些参数和结果对于合理设计和选择列管式换热器非常重要。
列管式换热器的计算
列管式换热器的计算四、列管式换热器得⼯艺计算4、1、确定物性参数:定性温度:可取流体进⼝温度得平均值壳程油得定性温度为T=(140+40)/2=90℃管程流体得定性温度为t=(30+40)/2=35℃根据定性温度,分别查取壳程与管程流体得有关物性数据煤油在定性温度下得物性数据:ρo=825kg/m3µo=7、15×10-4Pa?Sc po=2、22KJ/(Kg?℃)λo=0、14W/(m?℃)循环冷却⽔在35℃下得物性数据:ρi=994kg/m3C pi=4、08KJ/(kg、℃)λi=0、626W/(m、℃)µi=0、000725Pa、s4、2、计算总传热系数:4、2、1、热流量m o=［(15、8×104)×103］/(300×24)=21944Kg/hQ o=m o c po t o=21944×2、22×(140-40)=4、87×106KJ/h=1353KW4、2、1、2、平均传热温差4、2、1、3、冷却⽔⽤量W i=Q o/C piΔt=4、87×106/(4、08×(40-30))=119362 Kg/h 4、2、2、总传热系数K =0、023×××=4759W/(、℃﹚壳程传热系数:假设壳程得传热系数污垢热阻管壁得导热系数λ=45W/﹙m、℃﹚则总传热系数K为:4、3、计算传热⾯积S’=Q/(KΔt)= (1353×103)/(310×39)=111、9m2考虑15%得⾯积裕度,S=1、15×S’=128、7 m24、4、⼯艺结构尺⼨4、4、1、管径与管内流速选⽤φ25×2、5传热管(碳钢),取管内流速µi=1m/s4、4、2、管程数与传热管数依据传热管内径与流速确定单程传热管数=(119362/(994×3600)0、785×0、022×1=106、2≈107根按单程管计算,所需得传热管长度为=128、7/(3、14×0、025×107)=15、32m按单程管设计,传热管过长,宜采⽤多管程结构。
列管式换热器计算
列管式换热器计算列管式换热器（shell and tube heat exchanger）是广泛应用于工业生产过程中的一种热能传递设备。
它主要由壳体、管束和传热介质组成，通过将两个介质分别流经壳体和管束，实现热能传递的目的。
在进行列管式换热器的计算之前，需要了解一些基本的参数和公式。
1.热传导功率计算公式：热传导功率（Q）可以通过以下公式计算：Q=U×A×ΔTm其中，U为传热系数（W/(m²·K)），A为传热面积（m²），ΔTm为平均温差（K）。
2.传热系数的计算：传热系数的计算是列管式换热器计算中的关键步骤。
传热系数（U）可以通过以下公式计算：1/U = 1/hi + Σ(δ/ki) + 1/ho其中，hi为管内传热系数（W/(m²·K)），δ为管壁厚度（m），ki为管材的导热系数（W/(m·K)），ho为壳体侧传热系数（W/(m²·K)）。
3.管内传热系数的计算：管内传热系数（hi）可以通过经验公式获得。
常用的经验公式有Dittus-Boelter公式和Sieder-Tate公式。
4.壳体侧传热系数的计算：壳体侧传热系数（ho）通常需要经验或试验数据来确定，也可以通过计算软件进行估算。
5.平均温差的计算：平均温差（ΔTm）可以通过以下公式计算：ΔTm = (Ts – Tf) / ln((Ts – Tf) / (Tg – Tf))其中，Ts为传出介质的温度（K），Tf为传入介质的温度（K），Tg为壳体侧介质的温度（K）。
通过以上的基本参数和公式，可以进行列管式换热器的计算。
首先，需要确定换热器的设计要求和工艺参数，例如需求的传热功率、传入介质和传出介质的温度、壳体侧介质的温度等。
其次，选择适当的管材和壳体材料，确定管径、管程数和管束类型。
根据设计要求，计算所需的传热面积，并选择管程数和管长。
然后，通过管内传热系数的计算公式，确定管内传热系数。
列管式换热器的设计步棸
列管式换热器的设计步棸1.试算并初选设备规格(1）确定流体在换热器中的流动途径。
(2）根据传热任务计算热负荷Q 。
(3）确定流体在换热器两端的温度，选择列管式换热器的型式；计算定性温度，并确定在定性温度下流体的性质。
(4）计算平均温度差，并根据温度校正系数不应小于0.8的原则，决定壳程数。
(5）依据总传热系数的经验值范围，或按生产实际情况，选定总传热系数K值。
(6）由总传热速率方程Q=KS△tm ，初步算出传热面积S ，并确定换热器的基本尺寸（如d、 L、n 及管子在管板上的排列等），或按系列标准选择设备规格。
2.计算管、壳程压强降根据初定的设备规格，计算管、壳程流体的流速和压强降。
检查计算结果是否合理或满足工艺要求。
若压强降不符合要求，要调整流速，再确定管程数或折流板间距，或选择另一规格的设备，重新计算压强降直至满足要求为止。
3.核算总传热系数计算管、壳程对流传热系数ai和ao,确定污垢热阻Rsi和Rso，再计算总传热系数K'，比较K的初始值和计算值，若K'/K =1.15~1.25，则初选的设备合适。
否则需另设K值，重复以上计算步骤。
通常，进行换热器的选择或设计时，应在满足传热要求的前提下，再考虑其他各项的问题。
它们之间往往是互相矛盾的。
例如，若设计的换热器的总传热系数较大，将导致流体通过换热器的压强降（阻力）增大，相应地增加了动力费用；若增加换器的表面积，可能使总传热系数和压强降低，但却又要受到安装换热器所能允许的尺寸的限制，且换热器的造价也提高了。
此外，其它因素（如加热和冷却介质的用量，换热器的检修和操作）也不可忽视。
设计者应综合分析考虑上述诸因素，给予判断，以便作出一个适宜的设计。
4、换热器的计算1.给定的条件(1）热流体的入口温度t1'、出口温度t1";(2）冷流体的入口温度t2'、出口温度t2";2.流体流径的选择哪一种流体流经换热器的管程,哪一种种流体流经壳程,下列各点可供选择时参考(以固定管板式换热器为为例)(1)不洁净和易结垢的流体宜走管内,以便于清洗管子。
列管换热器设计计算书
列管式换热器设计第一节推荐的设计程序一、工艺设计1、作出流程简图。
2、按生产任务计算换热器的换热量Q。
3、选定载热体，求出载热体的流量。
4、确定冷、热流体的流动途径。
5、计算定性温度，确定流体的物性数据（密度、比热、导热系数等）。
6、初算平均传热温度差。
7、按经验或现场数据选取或估算Ｋ值，初算出所需传热面积。
8、根据初算的换热面积进行换热器的尺寸初步设计。
包括管径、管长、管子数、管程数、管子排列方式、壳体内径（需进行圆整）等。
9、核算Ｋ。
10、校核平均温度差D。
11、校核传热量，要求有15－25％的裕度。
12、管程和壳程压力降的计算。
二、机械设计1、壳体直径的决定和壳体壁厚的计算。
2、换热器封头选择。
3、换热器法兰选择。
4、管板尺寸确定。
5、管子拉脱力计算。
6、折流板的选择与计算。
7、温差应力的计算。
8、接管、接管法兰选择及开孔补强等。
9、绘制主要零部件图。
三、编制计算结果汇总表四、绘制换热器装配图五、提出技术要求六、编写设计说明书第二节列管式换热器的工艺设计一、换热终温的确定换热终温对换热器的传热效率和传热强度有很大的影响。
在逆流换热时，当流体出口终温与热流体入口初温接近时，热利用率高，但传热强度最小，需要的传热面积最大。
为合理确定介质温度和换热终温，可参考以下数据：1、热端温差（大温差）不小于20℃。
2、冷端温差（小温差）不小于5℃。
3、在冷却器或冷凝器中，冷却剂的初温应高于被冷却流体的凝固点；对于含有不凝气体的冷凝，冷却剂的终温要求低于被冷凝气体的露点以下5℃。
二、平均温差的计算设计时初算平均温差Dtｍ，均将换热过程先看做逆流过程计算。
1、对于逆流或并流换热过程，其平均温差可按式（2－1）进行计算：（2—1）式中，、分别为大端温差与小端温差。
当时，可用算术平均值。
2、对于错流或折流的换热过程，若无相变化，则要进行温差校正，即用公式（2－2）进行计算。
（2－2）式中是按逆流计算的平均温差，校正系数可根据换热器不同情况由化工原理教材有关插图查出。
列管式换热器选型设计计算
列管式换热器选型设计计算首先，需要确定换热器的热负荷，即需要传热的热量。
一般可以根据物料的流量、进出口温度差和物料的比热容来计算。
例如，物料流量为1000 kg/h，进口温度为80°C，出口温度为60°C，比热容为3.8kJ/(kg·°C)，则热负荷为：接下来，需要选择适当的传热面积。
传热面积与传热效果成正比。
可以根据传热系数和传热面积的关系来计算，公式如下：Q=U×A×ΔTm其中，U为换热系数，A为传热面积，ΔTm为物料的平均温差。
由于换热系数与流体特性、流体配管、管壁传热等因素有关，需要通过经验或参考书籍来确定一个合适的换热系数。
常见的换热系数范围为1000-4000W/(m2·°C)。
通过计算可以得到传热面积：A=Q/(U×ΔTm)然后，需要确定流体流速和压降。
流速的选择要考虑到换热效果和能耗的平衡。
一般情况下，流速应该在合适的范围内，避免过高或过低造成换热效果不佳或能耗过大。
压降则需要根据流体的压力和流速来计算。
一般通过经验公式或流体力学方法来计算。
最后，选择合适的材料和管子数量。
材料要能够满足工艺要求，耐腐蚀、耐高温等。
常见的材料有不锈钢、碳钢、铜等。
管子数量的选择要保证传热面积充分利用，同时要考虑到设备的尺寸和造价等因素。
总结起来，列管式换热器选型设计主要包括确定热负荷、选择传热面积、确定流体流速和压降、选择材料和管子数量等。
这些步骤需要考虑换热器的传热性能、流体特性、工艺要求和经济性等因素，通过计算和经验可以确定最合适的选型设计方案。
列管式换热器课程设计(含有CAD格式流程图和换热器图)
检查并调整图纸中的线条、颜色、字体等细节，确保图纸清晰易读， 符合规范要求。
关键节点参数设置与调整
设备参数设置
根据换热器、泵等设备的性能参 数，设置相应的CAD图纸中的属 性，如设备尺寸、处理能力、扬 程等。
管道参数调整
根据工艺流程需求和管道设计规 范，调整管道的直径、壁厚、材 质等参数，确保管道系统的安全 性和经济性。
阀门与控制点设置
在关键位置设置阀门以控制物料 流动，并根据控制需求设置相应 的控制点，如温度传感器、压力 传感器等。
流程图在课程设计中的作用
明确工艺流程
通过流程图可以清晰地展示物料在换热器中的流动过程， 帮助学生理解工艺流程和设备的相互关系。
指导设备布局与管道设计
流程图可以作为设备布局和管道设计的依据，有助于优化 设备布局和减少管道长度，提高系统的效率。
方式和换热器图纸中的局部结构。
建议措施
03
加强CAD制图技能的训练，提高图纸的准确性和规范
性。
经验教训分享与未来展望
经验教训
在课程设计过程中，应注重团队协作，合理分配任务，及时沟通交流，确保设计进度和 质量。
未来展望
随着CAD技术的不断发展，应积极探索新的设计理念和方法，提高课程设计的创新性 和实用性。同时，鼓励学生参与实际工程项目，将理论知识与实践相结合，提升综合素
流程图绘制步骤及规范
确定流程图的类型和范围
根据课程设计需求，明确要绘制的流程图类型（如工艺流程图、控制 流程图等）和所涵盖的范围。
绘制主要设备和管道
使用CAD软件中的绘图工具，按照比例和规范要求，绘制出换热器、 泵、阀门等主要设备以及连接它们的管道。
添加流向箭头和标注
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根据给定的原始条件，确定各股物料的进出口温度，计算换热器所需的传热面积，设计换热器的结构和尺寸，并要求核对换热器压强降是否符合小于30 kPa的要求。
各项设计均可参照国家标准或是行业标准来完成。
具体项目如下：设计要求：
=0.727Χ10-3Pa.s
密度ρ=994kg/m3粘度μ
2
导热系数λ=62.6Χ10-2 W/(m.K) 比热容Cpc=4.184 kJ/(kg.K)
苯的物性如下：
进口温度：80.1℃出口温度：40℃
=1.15Χ10-3Pa.s
密度ρ=880kg/m3粘度μ
2
导热系数λ=14.8Χ10-2 W/(m.K) 比热容Cpc=1.6 kJ/(kg.K)
苯处理量：1000t/day=41667kg/h=11.57kg/s
热负荷：Q=WhCph（T2-T1）=11.57×1.6×1000×(80.1-40)=7.4×105W
冷却水用量：Wc=Q/[c pc(t2-t1)]=7.4×105/[4.184×1000×(38-30)]=22.1kg/s
4、传热面积的计算。
平均温度差
确定R和P值
查阅《化工原理》上册203页得出温度校正系数为0.8，适合单壳程换热器，平均温度差为
△tm=△t’m×0.9=27.2×0.9=24.5
由《化工原理》上册表4-1估算总传热系数K（估计）为400W/（m²·℃）
估算所需要的传热面积：
S0==75m²
5、换热器结构尺寸的确定，包括：
（1）传热管的直径、管长及管子根数；
由于苯属于不易结垢的流体，采用常用的管子规格Φ19mm×2mm
管内流体流速暂定为0.7m/s
所需要的管子数目：，取n为123
管长：=12.9m
按商品管长系列规格，取管长L=4.5m，选用三管程
管子的排列方式及管子与管板的连接方式:
管子的排列方式，采用正三角形排列；管子与管板的连接，采用焊接法。
（2）壳体直径；
e取1.5d0，即e=28.5mm
D i=t(n c—1)+2e=19×(—1)+2×28.5=537.0mm，按照标准尺寸进行整圆，壳体直径为600mm。
此时长径比为7.5，符合6-10的范围。
壳体壁厚的计算
[]C p
pD i
+-=
ψσδ2
选取设计压力p=0.6MPa ，壳体材料为Q235，查的相应的许用应力[]MPa 113=σ；焊接系数65.0=ψ（单面焊），腐蚀裕度mm 4C =，所以
mm mm 88.274.6
05.601132900
.60==+-⨯⨯⨯=
δδ
排管方式：
横过中心的管子数目：n c ==21.1，取整21根
有排管图得出，中心有21根管道时，按照正三角形排列，可排331根，每边各加8根，总共可以排列379根，除去6根拉杆，总共可以排出373，与上述计算相差不大，所以实际管子数目为373根。
实际传热面积S 0=N πd o （L-0.1）=373×3.14×0.019×（4.5-0.1）=97.9m ²
实际传热系数K=
W/(m ²·K)
（3）折流板尺寸和板间距；
选取折流板与壳体间的间隙为3.5mm ，因此，折流板直径 Dc=600-2Χ3.5=593mm 切去弓形高度 h=0.25D=0.25Χ600=150mm 取折流板间距h o =300mm
那么N B =（4.5-0.1）/0.3=14.6 ,取整得N B =15块
实际折流板间距 h=（L-0.1）/(N+1)=（4500-100）/（15+1）=275mm 拉杆的直径和数量与定距管的选定。
选用Φ12mm 钢拉杆，数量6条。
定距管采用与换热管相同的管子，即Φ19mm Χ2mm 钢管。
温度补偿圈的选用。
由于（80.1+40）/2-(30+38)/2=26.05＜50℃，故需不虑设置温度补偿圈。
（4）流体进出口接管直径等。
苯的进出口管道直径：
=0.15m
经圆整采用Φ159mm ×10mm 热轧无缝钢管，实际苯的进出口管内流速为
=0.867m ²
水的进出口管道直径：=0.106m
经圆整采用Φ108mm ×5mm 热轧无缝钢管，实际水的进出口管内流速为
=2.5m
6、管、壳程流体的压力降计算。
管程压降：ΣΔp i =（Δp 1+Δp 2）F t N s N p
管程数N p =3，串联壳程数N s =1，对于Φ19mm Χ2mm 的换热管，结构校正系数为F t =1.5。
Re=
,取ε=0.2mm ，即ε
/d i =0.2/14=0.015 查表，得到λ=0.044
=5066.6P
a △p 2=3
/2=3X880X0.72/2=58.8Pa
ΣΔp i =5066.6×3×1.5+58.8=22849.7Pa ＜30Kpa ，满足条件
壳程压降：ΣΔp o =（Δp 1’+Δp 2’）F s N s ,由于管子排列方式对压强降的校正因子：F=0.5（正三角形排列）
d e ==0.0136m
u o =
)
1(t
d hD V o s -=
)
(o c s
d n D h V -=
=0.401m/s
Re=
=7456.5, f o =5×Re -0.228=0.13
Δp 1’=Ff o N c (N B +1)
2
2
uo ρ=0.5×0.128×21X （15+1）×994×0.4012/2=1718.5Pa
Δp 2’=N B （3.5-D
h 2）22
o
u ρ=15×(3.5-2×0.275/0.6)×994×0.4012/2=3096.8Pa
ΣΔp i =（Δp 1+Δp 2）F t N s =(1718.5+3096.8)×1.15=5537.6Pa ＜30Kpa 传热系数校正
总传热系数由下式计算：
计）(1o K =o α1
+R so +m o d bd λ+i o si d d R +i
i o d d α
其中，管内苯的传热系数αi 的计算 αi =0.023
i
i
d λR ei 8.03.0Pr =0.023×
=570.8W/( m 2.K)
管间水的传热系数αo 的计算 αo =0.36
14.03/155
.0Pr Re w d o
e
o
Φλ
由于水被加热，取粘度校正系数Φw 14.0=1.05
αo =0.36×
4147.5( m 2.K)
取水与苯的污垢热阻均为 1.7197Χ104-( m 2.K)/W ，钢管导热系数λ=51 W/(
m.K)。
故
计）
(1
o K =
=2
.89×10-3
Ko （计）=346 W/(m 2.K)
所以，
,一般Ko （计）/ Ko （选）应在1.15-1.25
之间。
本设计的换热器可适用
7、设计过程的评价及自我体会。