换热器设计基础数据
热管与热管换热器设计基础
热管是一种利用液体的湿润性和蒸发冷却原理进行热传导的装置，具有高效、均匀、可控的热传导能力。
热管换热器则是利用热管进行热传导和热交换的换热设备。
以下是热管和热管换热器设计的基础知识：1.热管的工作原理：热管由内外壳体、工作流体和蒸汽管组成。
当热管的工作端加热时，内部的工作流体沸腾产生蒸汽，蒸汽通过蒸汽管传输到另一端，然后在冷却区域重新凝结为液态，液体通过液管回流到工作端。
这样，热量通过蒸汽和液体的相变传导实现了从热源到热汇的传递。
2.热管特性：热管具有高导热性、无需外部能源驱动、传热均匀、尺寸小巧等特点。
它可以将热源与热汇之间的温度差降低到很小的范围，实现高效的热传导。
3.热管换热器设计要点：●热管选择：根据具体应用需求选择合适的热管，考虑工作温度范围、导热性能、流体类型等因素。
●散热需求：确定需要传热的功率和温度差，以便选择合适的热管尺寸和数量。
●热管布局：考虑热源和热汇的位置关系，设计合适的热管布局，使热量能够有效传导到需要的位置。
●换热介质：选择合适的换热介质（如空气、水、液体等），确定流体的流速和换热方式（对流、辐射等）。
●结构设计：考虑热管的结构材料、密封性、耐腐蚀性等因素，确保热管换热器的稳定性和可靠性。
4.热管换热器的应用：热管换热器广泛应用于电子设备散热、航天器热控、工业生产过程中的热回收等领域。
它在提高换热效率、降低设备体积和重量方面具有重要的作用。
总而言之，热管和热管换热器的设计基础包括热管工作原理、热传导特性、热管选择、散热需求、热管布局、换热介质选择以及结构设计等方面。
这些基础知识是设计高效热管换热器的关键。
换热器的选型和设计指南全
换热器的选型和设计指南全
1.温度和压力要求：在进行换热器选型和设计之前，需要明确设备所
需的温度和压力要求。
根据这些要求，可以选择合适的材料和换热器类型。
2.热交换面积计算：根据需要传递的热量和温度差，可以计算得到所
需的热交换面积。
热交换面积的计算是选择换热器类型和尺寸的基础。
3.材料选择：换热器的材料选择要考虑到介质的化学性质、腐蚀性以
及温度和压力要求。
常用的材料包括不锈钢、铜合金、钛合金等。
4.流体流动方式：流体可以采用并行流、逆流或交叉流方式通过换热器。
在选择流体流动方式时，需要考虑换热效率和压降等因素。
5.清洁程度要求：根据介质的清洁程度，可以选择适当的换热器类型。
尽量选择结构简单、易于清洁的换热器，以保证长期稳定的换热效果。
6.管束和散热面积：根据热量传递的需要，可以选择合适的管束形式
和散热面积。
管束的选择要考虑到介质的流速和传热系数等因素。
7.防堵塞设计：在换热器设计中要考虑到防止堵塞的问题。
可以采用
增加管道直径、添加过滤装置等措施来减少堵塞的风险。
8.设备布局和管道设计：在进行换热器的设计时，需要考虑到设备的
布局和管道的连接。
合理布局可以减少管道阻力和热量损失。
9.热媒选择：热媒的选择要根据介质的性质以及工艺流程的要求来进行。
常用的热媒有水、蒸汽、有机液体等。
10.清洗和维护考虑：在进行换热器设计时，要考虑到清洗和维护的
便捷性。
合理的设计可以降低维护成本和停机时间。
换热器设计书
目录1 设计条件及主要物性参数表设计题目某制药厂在生产工艺过程中,需将乙醇液体从 75℃冷却到 45℃ ,乙醇的流量为W kg/h;冷却介质采用 21℃的河水;要求换热器的管程和壳程压降不大于30 kPa,试设计并选择管壳式换热器;操作条件1乙醇：入口温度75℃出口温度45℃2冷却介质：河水入口温度21℃出口温度27℃3允许压降：不大于30 kPa2 概述与设计方案简介]1[换热器的选择涉及因素很多,如介质的腐蚀性及其它特性、操作温度与压力、换热器的热负荷、管程与壳程的温差、检修与清理要求等;具体选择时应综合考虑各方面因素;对每种特定的传热工况,通过优化选型会得到一种最适合的设备型号；如果将这个型号的设备应用到其他工况,则传热效果可能会改变很大;因此,针对具体工况选择换热器类型,是很重要和复杂的工作;对管壳是换热器的设计,应从下方面考虑;冷却剂出口温度的确定]2[在水作为冷却剂时,为便于循环操作、提高传热推动力、冷却水的进、出口温差一般控制在5℃~10℃左右;在本次设计中将出口温度设计为27℃;流动空间的选择]2,3[确定流动空间的基本原则：1不洁净和易结垢的流体宜走管程,因为管程清洗比较方便;2腐蚀性的流体宜走管程,以免管子和壳体同时被腐蚀,且管程便于检修与更换;3压力高的流体宜走管程,以免壳体受压,可节省壳体金属消耗量;4被冷却的流体宜走壳程,可利用壳体对外的散热作用,增强冷却效果;5饱和蒸汽宜走壳程,以便于及时排除冷凝液,且蒸汽较洁净,一般不需清洗; 6有毒易污染的流体宜走管程,以减少泄漏量;7流量小或粘度大的流体宜走壳程,因流体在有折流挡板的壳程中流动,由于流速和流向的不断改变,在低ReRe>100下即可达到湍流,以提高传热系数;8若两流体温差较大,宜使对流传热系数大的流体走壳程,因壁面温度与α大的流体接近,以减小管壁与壳壁的温差,减小温差应力;根据以上原则可以确定河水走管程,乙醇走壳程;管程和壳程数的确定]3[当换热器的换热面积较大而管子又不能很长,为提高流体在管内的流速,需将管束分程;但程数过多,导致管程流动阻力和动力能耗增大,同时使平均传热温差下降,设计时应权衡考虑;管壳式换热器系列标准中管程数有1、2、4、6四种;在本次设计选用了管程为2;当温差校正系数Φt △小于时应采用多壳程;然而在本次设计中Φt △=,采用了单壳程;设备结构的选择根据本次题目的要求应当选用管壳式换热器;3 工艺设计计算]4[乙 醇： 入口温度75℃ 出口温度45℃ 冷却介质：河水 入口温度21℃ 出口温度27℃ 允许压降：不大于30 kPa计算和初选换热器的规格（1）计算热负荷和冷却水流量：Q =)(21T T C W ph h =20000××103×75-45÷3600= W)(12c t t C QW ph -==）（21-271018.436007.4596663⨯⨯⨯= Kg/h （2）计算两流体的平均温度差;暂按单壳程,多管程计算,逆流时平均温度差为：1212/t t Int t t m ∆∆∆-∆=∆=6.3427-7521-45n 27-75-21-45=I ）（）（ ℃而：P=11.0217521271112=--=--t T t t R 5212745751221=--=--=t t T T 由图4-19查得：t ∆Φ= 则：56.336.3497.0t m =⨯=∆℃ （3）假设K=300W/2m .℃ 则：S=m t ∆K Q=2m 7.4556.333007.459666=⨯实际传热面积：S 0=dL n π=256×××=2m若选择该型号的换热器,则要求过程的总传热系数为：W S Q K 25.30956.3329.447.459666t m 0=⨯=∆=选/2m .℃核算压力降（1）管程压力降：p N F t 21i p p p ）（∆+∆=∆∑ 其中25.1t ==P N F管程流通面积：m015.00226.02i ==i d m ARe i =)(1312710923.02.99781.0015.03湍流=⨯⨯⨯=-μρi i u d设管壁粗糙度mm 1.0=ε,007.0151.0d ==iε由第一章中e -R λ关系图中查得λ= 则： 所以：∑=⨯⨯+=∆Pa 1059925.19812552pi）（（2）壳层压力降：S S N F p p p∑∆+∆=∆)(/2/10其中15.1=S F 1=S N取h= 913.031h =-=-=L N B 壳程流通面积为：2000418.0)019.0195.0(3.0)(m d n D h A c =⨯-⨯=-=所以：Pa p 538217.07.765)19(1964.04.02/1=⨯⨯+⨯⨯⨯=∆ 计算表明管程和壳程压力都能满住题设的要求;核算总传热系数1管程对流传热系数i α：./(8.383936.613127015.06064.0023.0Pr Re 023.024.08.04.08.0i m W d iii=⨯⨯⨯==λα℃（2）壳程对流传热系数0α： 取换热器列管之中心距mm t 25=则： 取95.0)(14.0=wu u 则：64895.024.105861023.01696.036.03155.00=⨯⨯⨯⨯=α （3）污垢热阻：参考附录管内外侧污垢热阻分别取：2si 00052.0m R =.℃/W 200017.0m R so =.℃/W（4）总传热系数0K ：管壁热阻可忽略时,总传热系数为：370158.383919151900052.000017.064811110=⨯+⨯++=+++=ii o i o siso d d d d R R K ααW/m 2.℃则有：2.13093700==选K K 由此可得设计选型满足要求;4辅助设备的计算和选型管径初选初取水经济流速 s m u 5.1=由于125mm 不是标准管径,因此确定 mm d l 150= 符合经济流速范围故确定：s m u mm d l /04.1,150==压头He在水槽液面及压力表处列柏努利方程 取mm 15.0=ε,001.0/=d ε,查图得 局部阻力：流入换热器()()91.07.0/15.011222221=-=-=A A ξ流出换热器()()48.07.0/15.015.015.02212=-=-=A A ξ 故 64.2148.091.05.9375.05.8=+++⨯+=∆ξ 换热器压降根据v q 和He 以及IS 型离心泵系列特性曲线可以选择型号为IS100-80-125的离心泵;5设计结果汇总表1乙 醇： 入口温度75℃ 出口温度45℃ 2冷却介质：河水 入口温度21℃ 出口温度27℃3允许压降：不大于30 kPa6设计评述换热器是石油、化工中最重要的热工设备,对换热器进行科学计算,对换热器的结构进行合理的设计,是换热器性能的重要保证;换热器的热工计算是换热器的设计基础,也是换热器结构设计的前提,因此在换热器的设计中,只有经过对换热器结构参数的不断调整,反复计算,才能使换热器的性能更高,设计更加合理;另外,在换热器设计中要综合考虑多种因素,如介质流速,压力降、膜传热系数、以及面积余量等,并尽量选择标准换热器以减少投资;还应根据实际工程需要结合实际工作经验方可设计出经济合理的换热器;参考文献：1于风叶,史红刚,管壳式换热器的设计原则,石油化工设计,2009 26 19~212何潮洪,冯宵,化工原理M,北京,科学出版社,20013日尾花英郎着,徐中权译,热交换器手册M,北京,烃加工出版社,19874夏清,贾绍义,化工原理上册,天津大学出版社,2011。
HTRi学习资料
一、换热器的基础设计知识1.1 换热器的分类1．按作用原理和实现传热的方式分类(1)混合式换热器；(2)蓄热式换热器；（3）间壁式换热器其中间壁式换热器按传热面的形状和结构分类：(1)管壳式：固定管板式、浮头式、填料函式、U型管式(2)板式：板翅式、平板式、螺旋板式(3)管式：空冷器、套管式、喷淋管式、箱管式(4)液膜式：升降膜式、括板薄膜式、离心薄膜式(5)其他型式：板壳式、热管2．按换热器服务类型分类：(1)交换器(Exchanger): 在两侧流体间传递热量。
(2)冷却器(Chiller)：用制冷剂冷却流体。
制冷剂有氨(Ammonia)、乙烯、丙烯、冷却水(Chilledwater)或盐水(brine)。
(3)冷凝器(Condenser)：在此单元中，制程蒸汽被全部或部分的转化成液体。
(4)冷却器(Cooler)：用水或空气冷却，不发生相变化及热的再利用。
(5)加热器(Heater)：增加热函，通常没有相变化，用如Dowtherm或热油作为热媒加热流体。
(6)过热器(Superheater)：高于蒸汽的饱和蒸汽压进行加热。
(7)再沸器(Reboiler)：提供蒸馏潜热至分流塔的底部。
(8)蒸汽发生器(Steam generator)（废热锅炉(waste heat boiler)）：用产生的蒸汽带走热流体中的热量。
通常为满足制程需要后多余的热量。
(9)蒸馏器(Vaporizer)：是一种将液体转化为蒸汽的交换器，通常限于除水以外的液体。
(10)脱水器(Evaporator)：将水蒸气浓缩为水溶液通过蒸发部分水分以浓缩水溶液。
1.2换热器类型管壳式换热器(Shell and Tube Exchanger)：主要应用的有浮头式和固定管板式两种。
－应用：工艺条件允许时，优先选用固定管板式，但下述两种情况使用浮头式：a)壳体和管子的温度差超过30度，或者冷流体进口和热流体进口温度差超过110度；b)容易使管子腐蚀或者在壳程中容易结垢的介质。
换热器设计步骤
换热器设计步骤换热器是用于传递热量的设备，广泛应用于工业生产和供暖系统中。
对于换热器的精确设计，需要经过一系列步骤才能得到最佳的设计方案。
下面是换热器精确设计的详细步骤：第一步：确定设计目标在进行换热器设计之前，需要明确设计目标。
这包括了热负荷、温度变化、流体属性以及安装条件等要求。
设计目标的明确可以为后续的设计提供指导。
第二步：收集原始数据为了进行精确的换热器设计，需要收集与设计有关的各种原始数据。
这些数据包括冷却剂的流量、温度和压力，以及被冷却物体的热负荷、温度和压力等信息。
此外，还需要收集流体的物性参数，如导热系数、比热容等。
第三步：确定换热方式根据实际需求和应用场景，确定合适的换热方式。
常见的换热方式包括对流换热、辐射换热和传导换热。
根据不同的热负荷和流体特性，选择最适合的换热方式。
第四步：统计设计条件根据收集的原始数据和所确定的换热方式，对设计条件进行统计和归纳。
这包括了流体的质量和能量平衡方程，换热面积和换热系数、传热功率、流体速度、压降等参数的计算。
第五步：选择换热器类型根据设计条件，选择合适的换热器类型。
常见的换热器类型包括管壳式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器等。
选择合适的换热器类型可以满足设计要求，并保证换热器的经济性和可靠性。
第六步：进行换热器的初步设计根据所选择的换热器类型，进行初步的设计计算。
根据换热器的工作原理和结构特点，计算换热面积、流体通道的尺寸、流体速度和压降等参数。
这些计算可以通过数学模型、经验公式和实验数据等方法进行。
第七步：进行换热器的详细设计在初步设计的基础上，进行详细的设计计算和优化。
对换热器的结构参数进行精确调整和优化，满足热负荷的要求，并保证换热器的性能和可靠性。
这些计算包括了换热面积的计算、流体通道的设计、板/管束的选择、传热面积的计算和流体速度和压降的计算等。
第八步：进行换热器的安装调试在设计完成后，进行换热器的安装调试。
根据设计要求，进行换热器的安装和连接，并进行初步的运行测试。
完整版HTRI管壳式换热器设计基础教程讲解
市场前景
随着科技的不断进步和工业的快速发展，管 壳式换热器的应用领域将不断扩大。同时， 随着环保意识的提高和节能减排政策的实施， 高效、节能、环保的管壳式换热器将成为未
来市场的主流产品。
02
HTRI软件简介及功能
HTRI软件发展历程
01
初始开发阶段
HTRI软件最初由美国Heat Transfer Research Inc.公司开发，专注于管
04
HTRI在管壳式换热器设 计中的应用
工艺流程模拟与优化
工艺流程建模
使用HTRI软件对管壳式换热器工艺流程进行 建模，包括输入工艺参数、物性数据和设备尺 寸等。
模拟计算
通过软件内置的算法和模型，对工艺流程进行模拟计 算，得出各物流的温度、压力、流量和物性变化等关 键参数。
优化设计
根据模拟结果，对换热器的结构、尺寸和布局 等进行优化设计，以提高换热效率和降低能耗。
换热器类型选择依据
传热方式
根据工艺要求选择合适的传热方式，如并流、逆 流或错流。
操作条件
根据操作压力、温度、流量等条件选择合适的换 热器类型。
ABCD
流体性质
考虑流体的物理性质（如密度、粘度、比热容等） 和化学性质（如腐蚀性、结垢性等）。
经济性
在满足工艺要求的前提下，考虑换热器的制造成 本、运行费用和维修费用等因素。
壳式换热器的热工水力设计计算。
02
逐步完善阶段
随着技术的发展和用户需求的变化，HTRI软件逐步增加了新的功能模
块，如振动分析、腐蚀预测等，并不断优化算法以提高计算精度和效率。
03
广泛应用阶段
目前，HTRI软件已成为全球范围内广泛应用于石油、化工、制冷等领
套管式换热器设计手册
套管式换热器设计手册一、换热器简介套管式换热器是一种高效、紧凑的换热设备，广泛应用于化工、石油、医药等领域。
它通过内管和外管的热传导作用，实现冷热流体的热量交换。
本手册将详细介绍套管式换热器的设计、制造、安装和维护等方面的知识。
二、设计基础2.1传热原理传热是热量从高温向低温的传递过程。
在套管式换热器中，热量通过内管和外管的传热面，由热流体传递给冷流体。
传热效率是换热器设计的关键因素，需综合考虑传热面积、流体温度、传热系数等因素。
2.2热力学基础热力学是研究热量转换和利用的学科，对于换热器的设计具有重要意义。
在设计过程中，需要考虑热力学第一定律和第二定律的应用，以提高换热器的能源利用效率和降低能耗。
三、套管式换热器结构3.1内管与外管内管和外管是套管式换热器的核心组成部分。
内管通常采用耐压、耐腐蚀的材料制成，而外管则起到保护和支撑的作用。
根据实际需求，可以选择不同材料和规格的内管和外管。
3.2连接方式套管式换热器的内管和外管之间通过连接方式实现密封和固定。
常见的连接方式有焊接、胀接、螺纹连接等，可根据实际需求选择合适的连接方式。
3.3密封材料密封材料用于内管和外管之间的密封，防止流体泄漏。
常用的密封材料有橡胶、聚四氟乙烯等，应根据实际工况选择合适的密封材料。
四、材料选择4.1耐压性能套管式换热器需承受一定的压力，因此材料应具备足够的耐压性能。
在选择材料时，应考虑其屈服强度、抗拉强度等力学性能指标。
4.2耐腐蚀性根据实际工况中的流体成分和温度，选择具有良好耐腐蚀性能的材料，以提高换热器的使用寿命。
管壳式换热器设计选型
管壳式换热器设计选型
一、换热器选型的基础
在管壳式换热器结构形式中，设计和选型的主要因素有：换热器的负
荷率、传热效率、凝结物沉积、对管壳换热器热性能的影响因素、管壳型
号和规格、在换热器抗冲击性能的影响、铭牌设计性能和管壳强度要求等。
1.关于管壳式换热器的负荷率
在计算换热器的负荷率时，需要考虑换热器的负荷率与介质流量温度
有关，当流量温度越大，换热器的负荷率越大，但流量温度比较低时，换
热器的负荷率就较低。
在负荷率计算中，还需要考虑其他因素如液体的粘度、流体压力、换热面积、单位传热面积等。
2.关于管壳式换热器的传热效率
换热器的传热效率主要取决于换热器的几何结构，以及内、外管壳间
的接触面积大小，而内、外管壳间的接触面积的大小，又是由管壳结构型
号和规格参数决定的，所以，选择管壳型号和规格参数时，必须考虑到换
热器的传热效率。
3.凝结物沉积
凝结物沉积是管壳式换热器热性能的一个重要因素，它包括水铁、水铝、水锡等，这些凝结物会影响换热器的传热效率，严重影响换热器的使
用寿命。
HTRI管壳式换热器设计基础教程讲解
HTRI管壳式换热器设计基础教程郑州大学化工与能源学院2011年11月HTRI简介美国传热研究协会（Heat Transfer Research Institute）简称HTRI，主要致力于工业规模的传热设备的研究，开发基于试验研究数据的专业模拟计算工具软件，提供完善的产品、技术服务和培训。
HTRI帮助其会员设计高效、可靠及低成本的换热器。
HTRI Xchanger Suite是HTRI开发的换热器设计及核算的集成图形化用户环境，它包括以下几个部分：HTRI.Xist能够计算所有的管壳式换热器，作为一个完全增量法程序，Xist包含了HTRI 的预测冷凝、沸腾、单相热传递和压降的最新的逐点计算法。
该方法基于广泛的壳程和管程冷凝、沸腾及单相传热试验数据。
HTRI.Xphe能够设计、核算、模拟板框式换热器。
这是一个完全增量式计算软件，它使用局部的物性和工艺条件分别对每个板的通道进行计算。
该软件使用HTRI特有的基于试验研究的端口不均匀分布程序来决定流入每板通道的流量。
HTRI.Xace软件能够设计、核算、模拟空冷器及省煤器管束的性能，它还可以模拟分机停运时的空冷器性能。
该软件使用了HTRI的最新逐点完全增量计算技术。
HTRI.Xjpe是计算套管式换热器的软件。
HTRI.Xtlo是管壳式换热器严格的管子排布软件。
HTRI.Xvib是对换热器管束的单管中由于物流流动导致的振动进行分析的软件。
HTRI.Xfh能够模拟火力加热炉的工作情况。
该软件能够计算圆筒炉及方箱炉的辐射室的性能以及对流段的性能，它还能用API350对工艺加热炉的炉管进行设计，并完成燃烧计算。
在本次培训中，们以HTRI.Xist为主，介绍HTRI的使用。
一、换热器的基础设计知识1. 换热器的分类按作用原理和实现传热的方式可分三大类：即混合式换热器、蓄热式换热器、间壁式换热器，其中间壁式换热器按传热面的形状和结构分类：(1)管壳式：固定管板式、浮头式、填料函式、U 型管式(2)板式：板翅式、平板式、螺旋板式(3)管式：空冷器、套管式、喷淋管式、箱管式(4)液膜式：升降膜式、括板薄膜式、离心薄膜式(5)其他型式：板壳式、热管2.换热器设计标准：中国：GB 151 《管壳式换热器》美国：TEMATEMA—Tubular Exchanger Manufacturers Association (管式交换器制造商协会），TEMA标准就是该协会下属的技术委员会编制的一本关于列管式换热器设计、制造和检验的标准，是目前世界上使用最广泛的列管式换热器标准。
热交换器原理与设计—第1章_热交换器热计算的基本原理_(1)
两种流体中只有一种横向混合的错流式热交换器，其 值为：
能源与动力工程教研室
对于某种特定的流动形式， 是辅助参数P、R的函 数 f ( P, R) 该函数形式因流动方式而异。
对于只有一种流体有横向混合的错流式热交换器， 可将辅助参数的取法归纳为：
t m ,算术
t max t min 2
使用条件：如果流体的温度沿传热面变化不大， 范围在
t max 2 内可以使用算数平均温差。 t min
能源与动力工程教研室
算术平均与对数平均温差
t m ,算术
t max t min 2
t m ,对数
t max t min t max ln t min
R 1 t t 2 2 1 P ln 1 PR
的函数
t1m,c
能源与动力工程教研室
为了简化 的计算，引入两辅助参数：
t 2 t2 p t2 t1
t1 t1 R t 2 t2
冷流体的加热度 两种流体的进口温差
能源与动力工程教研室
1.2 平均温差
1.2.2 顺流和逆流情况下的平均温差
简单顺流时的对数平均温差 假设：
(1)冷热流体的质量流量qm2、qm1 以及比热容c2, c1是常数； (2)传热系数是常数；
(3)换热器无散热损失； (4)换热面沿流动方向的导热量 可以忽略不计。 下标1、2分别代表热冷流体。 上标1撇和2撇分别代表进出口
能源与动力工程教研室
在假设的基础上，并已知冷热流体的 进出口温度，现在来看图中微元换热 面dA一段的传热。温差为：
课程设计之换热器
△ ◇
U 形端自由伸缩补偿性好；结 构简单，管束抽出容易；管子 排列不紧凑，管长分布不均匀 浮头可伸缩，补偿性好，管束
温差较大； 管内流 体较干净； 管内可 承受高压 适用面广泛； 管内 外均可承受高温
浮头 式
GB/T 28712.1 —2012
325~1900
2，4， 3， 4.5， 6， 6 9
密封条也称旁路挡板，它主要是为了防止流体由壳内和管束之间
旁流。一般固定管板式和U形管式换热器不必使用密封条，因为这些 设备壳体于管束外径间隙不大。在有相变发生的设备中，即使间隙 很大也不安装密封条，因为密封条会影响到汽相和液相的分离。
假管 假管可防止中等或大型换热器壳程中部流体的旁流，其设置于分
程隔板的槽背面两管板之间，一般与换热管规格相同，可用折流板
（1）挡板切口弦线平行于壳体入口接管中心线（0°夹角，垂直切口， 竖缺形）； （2）挡板切口弦线垂直于壳体入口接管中心线（90°夹角，水平切口 ，横缺形）。 横缺形折流板适用于无相变的对流传热过程，而在带有悬浮物或结垢 严重的流体所使用的卧式冷凝器、换热器中，一般采用竖缺形折流板， 比较有利于冷凝器内的气液分离。
手算：2天
软件计算：1天 整理说明书及考试：1.5天 交说明书1天
课程设计过程注意问题
草拟进度表，拟定设计的方法和步骤。
计算过程中要随时复核计算结果的正确性，做到有错即改 ，避免大的返工。 要求来教室进行设计，以便于答疑和掌握进度。
成 绩 评 定
设计的正确性，无概念和计算的重大错误。
（a）竖缺形折流板
（b）横缺形折流板
图3-11 折流板缺口方向
管壳式换热器结构参数选择
完整版HTRI管壳式换热器设计基础教程讲解
收集设计资料
收集相关的工艺数据、物性数 据、设备规格等必要信息。
选择设计软件
根据设计任务和设计资料，选 择合适的管壳式换热器设计软
件，如HTRI等。
热力计算与选型分析
热力计算
根据工艺条件和物性数据，进行 热量衡算，确定传热面积、热负 荷等关键参数。
选型分析
根据热力计算结果，选择合适的 换热器型号、管径、管长、管数 等结构参数。
结构组成
管壳式换热器主要由壳体、管束、管板、折流板、封头等部件组成。
结构特点
管壳式换热器具有结构紧凑、传热效率高、适应性强、使用寿命长等特点。
工作原理与性能参数
工作原理
管壳式换热器通过热传导和对流换热的方式，实现热量从高温流体向低温流体的传递。
性能参数
评价管壳式换热器性能的参数主要包括传热系数、压力降、热效率等。
计算实例
以某具体换热器为例，展示详细的热力计算 过程，包括物性参数计算、传热系数确定、 压降计算等。
结构设计优化建议
要点一
结构优化方向
从提高传热效率、降低压降、增强结构强度等方面提出优 化建议。
要点二
具体优化措施
采用高效传热管型、优化折流板结构、改进管板连接方式 等。
性能评估与改进方向
性能评估方法
案例分析：典型管壳式换热器设计实 例
案例背景介绍及设计要求
案例背景
某化工厂需要一种高效、可靠的管壳式 换热器来满足生产过程中的热量交换需 求。
VS
设计要求
换热器需要能够承受高温高压的工作环境 ，同时保证高效的热量传递效率，降低能 耗，提高生产效率。
热力计算过程展示
热力计算流程
确定设计参数 -> 选择合适的热力学模型 > 进行热量平衡计算 -> 确定换热器的主要 尺寸和性能参数。
换热器设计手册
换热器设计手册
设计一个换热器的手册可以包含以下内容：
1. 引言：介绍换热器的定义、作用和使用范围。
2. 换热基础知识：解释热传递的基本概念和换热原理，包括传热方式、热传递方程和换热系数。
3. 换热器的分类：介绍各种常见的换热器类型，如壳管式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器等，以及它们的特点和应用领域。
4. 换热器的设计步骤：详细阐述换热器设计的步骤，包括确定传热面积、计算传热量、选择换热器类型和尺寸、确定管道布局、计算流体流量等。
5. 换热器设计中的参数：介绍影响换热器性能的关键参数，如流体温度差、表面积比、管程系数、传热系数等，并提
供计算方法和工程经验。
6. 设计中的问题和解决方案：列举可能在换热器设计中遇
到的常见问题和解决方法，如阻力损失、结垢问题、流体
腐蚀等。
7. 换热器的实施与维护：介绍换热器的安装、调试和维护
要点，包括清洗方法、检查周期和维修常识。
8. 设计案例与实例分析：提供一些换热器设计案例和实例
分析，以帮助读者更好地理解设计过程和技巧。
9. 相关标准与规范：列举与换热器设计相关的国际和行业
标准，如ASME、API和GB等，并提供参考链接和书目。
10. 常用的换热器软件与工具：介绍常用的换热器设计软件和在线计算工具，以方便读者进行设计和计算。
最后，手册还可以提供参考文献、索引和图表以增加阅读的便利性和可读性。
换热器课程设计计算书
《化工设备设计基础》课程设计计算说明书学生姓名：学号：所在学院：专业：设计题目：指导教师：2012 年月日目录一.设计任务书 (2)二.设计参数与结构简图 (4)三.设备的总体及结构设计 (5)四.强度计算 (9)五.设计小结 (15)六.参考文献 (15)一、设计任务书1、设计题目设计题目：(题号3)尾气冷却器（F=19m2）设计2、设计任务设计参数：2.1设备的总体设计1、按照设备条件设计要求，确定设备型式(卧式、立式)；2、根据换热面积、换热管长度和直径，确定换热管数目；3、根据设备直径和换热管直径，确定拉杆数目和直径；4、根据管板直径，确定折流板的形状和尺寸；根据换热管直径，确定折流板间距；5、根据介质特性，确定筒体、管箱、法兰、管板、换热管等材料。
2.2设备的机械强度设计计算1、筒体的强度计算；2、封头的强度计算；3、开孔补强计算；按等面积补强法进行计算。
补强圈或加强管补强也尽可能采用标准件。
4、法兰的选型或设计；根据公称直径、公称压力确定标准设备法兰，同样根据公称直径、公称压力选用管道法兰标准（HG），确定法兰尺寸。
5.水压试验应力校核。
2.3换热器装配图绘制（1）完成换热设备的装配图设计，包括主视图、局部放大图、焊缝节点图、管口方位图等。
（2）编写技术要求、技术特性表、管口表、明细表和标题栏。
3、参考资料：[1] 董大勤.化工设备机械基础[M].北京：化学工业出版社，2003.[2] 全国化工设备技术中心站.《化工设备图样技术要求》2000版[S]．[3] GB150.1~150.4-2011.钢制压力容器[S]．[4] 郑晓梅.化工工程制图化工制图[M]．北京：化学工业出版社，2002.[5] GB151-1999 《管壳式换热器》[S]．4、文献查阅要求设计说明书中公式、内容等应明确文献出处;装配图上应写明引用标准号。
5、设计成果1、提交设计说明书一份。
2、提交换热器装配图一张(A1)。
换热器及其基本计算
姓名：杜鑫鑫学号：0903032038合肥学院材料工程基础姓名：班级：09无机非二班学号：\课题名称：换热器及其基本计算指导教师：胡坤宏换热器及其基本计算一、换热器基础知识（1）换热器的定义：换热器是指在两种温度不同的流体中进行换热的设备。
（2）换热器的分类：由于应用场合不同，工程上应用的换热器种类很多，这些换热器照工作原理、结构和流体流程分类。
二、几个不同的换热器（1）管壳式换热器管壳式换热器又称列管式换热器，是一种通用的标准换热设备。
它具有结构简单、坚固耐用、造价低廉、用材广泛、清洗方便、适应性强等优点，应用最为广泛，在换热设备中占据主导地位。
管壳式换热器是把换热管束与管板连接后，再用筒体与管箱包起来，形成两个独立的空间。
管内的通道及与其相贯通的管箱称为管程；管外的通道及与其相贯通的部分称为壳程。
一种流体在管内流动，而另一种流体在壳与管束之间从管外表面流过，为了保证壳程流体能够横向流过管束，以形成较高的传热速率，在外壳上装有许多挡板。
而壳管式换热器又可根据不同分为U形管式换热器、固定管板换热器、浮头式换热器、填料函式换热器几类。
(2) 套管式换热器套管式换热器是用两种尺寸不同的标准管连接而成同心圆套管，外面的叫壳程，内部的叫管程。
两种不同介质可在壳程和管程内逆向流动(或同向)以达到换热的效果。
套管式换热器以同心套管中的内管作为传热元件的换热器。
两种不同直径的管子套在一起组成同心套管，每一段套管称为“一程”，程的内管（传热管）借U形肘管，而外管用短管依次连接成排，固定于支架上。
热量通过内管管壁由一种流体传递给另一种流体。
通常，热流体由上部引入,而冷流体则由下部引入。
套管中外管的两端与内管用焊接或法兰连接。
内管与U形肘管多用法兰连接,便于传热管的清洗和增减。
每程传热管的有效长度取4～7米。
这种换热器传热面积最高达18平方米，故适用于小容量换热。
当内外管壁温差较大时,可在外管设置U形膨胀节或内外管间采用填料函滑动密封，以减小温差应力。
化工原理课程设计__换热器.
目录一、设计任务 (1)一、设计任务1.空气压缩机后冷却器设计操作参数;（1）空气处理量: 14m3/min；操作压强：1.45MPa（绝对压）。
空气进口温度160℃，终温：50℃（2）冷却剂：常温下的水初温：25°；终温：30℃；温升（3）冷却器压降：压降2.设计项目（1）确定设计方案，确定冷却器型式，流体流向和流速选择，冷却器的安装方式等。
（2）工艺设计：冷却器的工艺设计和强度计算，确定冷却剂用量，传热系数，传热面积，换人管长，管数，管间距，校对压力等。
（3）结构设计：管子在管板上的固定方式，管程分布和管子排列，分程隔板的连接，管板和壳体的连接，折流挡板等。
（4）机械设计：确定壳体，管板壁的厚度尺寸，选择冷却器的封头、法兰、接管法兰、支座等。
（5）附属设备选型3.设计分量（1）设计说明书一份；（2）冷却器装配图；（3）冷却器工艺流程图；（4冷却器的强度及支座等的估算一、设计任务书二、确定设计方案2.1 选择换热器的类型本设计中空气压缩机的后冷却器选用带有折流挡板的固定管板式换热器，这种换热器适用于下列情况：①温差不大；②温差较大但是壳程压力较小；③壳程不易结构或能化学清洗。
本次设计条件满足第②种情况。
另外，固定管板式换热器具有单位体积传热面积大，结构紧凑、坚固，传热效果好，而且能用多种材料制造，适用性较强，操作弹性大，结构简单，造价低廉，且适用于高温、高压的大型装置中。
采用折流挡板，可使作为冷却剂的水容易形成湍流，可以提高对流表面传热系数，提高传热效率。
本设计中的固定管板式换热器采用的材料为钢管(20R钢)。
2.2 流动方向及流速的确定本冷却器的管程走压缩后的热空气，壳程走冷却水。
热空气和冷却水逆向流动换热。
根据的原则有：（1）因为热空气的操作压力达到1.1Mpa，而冷却水的操作压力取0.3Mpa，如果热空气走管内可以避免壳体受压，可节省壳程金属消耗量；（2）对于刚性结构的换热器，若两流体的的温度差较大，对流传热系数较大者宜走管间，因壁面温度与对流表面传热系数大的流体温度相近，可以减少热应力，防止把管子压弯或把管子从管板处拉脱。
换热器的设计——水冷却硝基苯
换热器的设计——水冷却硝基苯化工过程及设备课程设计（本）题目换热器的设计——水冷却硝基苯班级 2010化工2班学号 45、46、47 组长王少平组员何东宝、王少平、潘树灿指导教师黄卫清完成日期2013年12月目录一、设计任务和设计条件 (3)1.设计题目：换热器的设计——水冷却煤油2.设计条件；3.设计任务；二、设计方案简介 (4)1.选择换热器的类型；2.管程安排；3.流向的选择；三、确定物性数据 (5)四、试算和初选换热器的规格 (6)1.计算热负荷和冷却水流量；2.计算两流体的平均温度差；3.初选换热器规格；五、核算总传热系数 (7)1、管程的给热系数2、壳程的给热系数3、污垢热阻4、计算总传热系数5、估算传热面积.六、核算压强降 (8)1、管程压强降2、壳程压强降七、辅助设备的计算及选型 (9)1、壳体直径、长度、厚度2.封头尺寸3.法兰及各连接材料的选择结构（1）选定法兰（2）选定垫片结构八、设计结果一览表 (12)其他工艺参数九、对设计的评述附录：参考图一、设计任务和设计条件1.设计题目：换热器的设计——水冷却硝基苯2.设计条件：（1）硝基苯处理量：16000/小时、进口温度：140℃、出口温度：60℃、压强降<40kPa(2)冷却水进口温度：30℃、出口温度：40℃、压强降<40kPa3.设计任务：（1）设计计算列管式换热器的热负荷、传热面积、换热管、壳体、管板、封头、隔板及接管等。
（2）绘制列管式换热器的设计条件图。
（3）编写课程设计说明书。
二．设计方案简介换热器种类繁多，按照用途分类，可以分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再沸器、深冷器、过热器等。
按照传热面的形状及结构特点又可将其分为：管式换热器、板式换热器、扩展表面式换热器。
1.选择换热器的类型本设计任务是利用冷流体（水）给硝基苯降温。
利用热传递过程中对流传热原则，制成换热器，以供生产需要。
选择时要遵循经济，传热效果好，方便清洗，符合实际需要等原则。