列管式换热器设计步骤

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列管式换热器设计步骤

列管式换热器设计步骤1.确定换热要求：首先确定需要处理的流体类型、温度、流量和所需的换热效率。

这些参数将指导后续设计过程。

2.选择适当的管壳材料：根据流体的特性和工作温度范围，选择合适的材料来制造管壳，确保其耐腐蚀性和耐高温性。

3.确定热负荷和传热系数：计算需要传递的热负荷，并根据传热系数的公式计算出换热器所需的传热面积。

4.确定流体模式和换热方式：根据流体的性质和流量，确定流体在换热器中的流动模式（并行流、逆流或交叉流）。

此外，还需要确定热量传递的方式（对流、辐射或对流辐射耦合）。

5.确定管束布局：根据热负荷和流体流量，确定管束的布局和排列方式。

典型的布局包括单排管束、多排管束、螺旋管束等。

6.计算管壳侧传热系数：根据流体模式和管壳的几何形状，通过经验公式或计算方法计算出管壳侧的传热系数。

7.设计管束：根据换热器的尺寸和传热面积，设计合适的管束。

这涉及到确定管道的直径、长度和布局，以及管板的尺寸和孔眼的布置。

8.选择适当的传热介质：根据流体类型和工况要求，选择合适的传热介质，例如水、蒸汽、空气或其他流体。

根据传热介质的性质，确定其流速和温度范围。

9.设计支承和固定方式：确定适当的支承和固定方式，以确保换热器的稳定性和可靠性。

这包括支架的设计、支柱的安装和管束的固定方法。

10.进行热力学分析：通过进行热力学分析，确定换热过程中的压力损失和流体流速。

这将有助于确定流体的流动行为和整个热交换系统的性能。

11.进行结构强度分析：进行结构强度分析，确保换热器能够承受压力和温度的影响，并满足相关的安全标准和规范。

12.完善设计并制作图纸：根据上述步骤和计算结果，对列管式换热器的设计进行改进和完善，并制作相应的图纸和技术文件。

13.进行设备加工和制造：根据设计图纸，进行设备的加工和制造。

这包括制作管子、管板、支管、支撑件等组件，并对其进行加工和组装。

14.进行设备安装与调试：将制造好的换热器安装到系统中，并进行相关的调试和测试，以确保其正常运行。

02-换热器设计

1
§2-2 传热过程分析及计算
二、传热过程的基本公式 3、通过肋壁的传热
k
' f
Ai 1 hi hoo Ao
1

1 1 hi hoo
1
只要 o 1 就可以起到强化换热的效果。由于β值常常远大于1，而使η0β的值总是远大于1，这就使肋化侧的热阻显著减小，从而增大传热系数的值。
二、传热过程的基本公式
2、通过圆管的传热
内部对流： hi dil (t f 1 twi ) 圆柱面导热：
(t wi t wo ) do 1 ln 2 l di
hi ho
1 lhi di
1 ho ld o
外部对流： ho dol (two t f 2 )
（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。
要想计算沿整个换热面的平均温差，首先需要知道当地温
差随换热面积的变化,然后再沿整个换热面积进行平均。
§2-3换热器中传热对数平均温差的计算
一、简单顺流及逆流换热器的对数平均温差
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：
1 kf 1 Ao Ao 1 hi Ai Ai hoo
§2-2 传热过程分析及计算
二、传热过程的基本公式 3、通过肋壁的传热
定义肋化系数：
Ao Ai
则传热系数为：
kf
1 1 hi ho o
1
§2-2 传热过程分析及计算
二、传热过程的基本公式 3、通过肋壁的传热
t t1 t2 dt dt1 dt2

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。

列管式换热器设计步骤

（Φ219×6mm，长200mm）
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山东轻工业学院
3、冷凝水排出口
➢选用水煤气管 1 1 "
化
2
工
原理
Φ42.25×3.25mm，长100mm
教
研
室
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七、校核流体压力降
➢ 管程总压力降
ห้องสมุดไป่ตู้
化
➢ 壳程压力降
工原
壳程是饱和水蒸汽冷凝，
理教
d 4V
u
教
研室
➢选用无缝热轧钢管（YB231-64）（Φ150×4.5mm，长200mm）
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2、水蒸汽进口管径
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➢ 蒸汽用量
GQ10.03 —富裕量3％
r
➢蒸汽体积流量 V＝Gν
化工
➢取蒸汽流速u’＝20 m/s
原
理教研
D1
4V
u '
室 ➢选用无缝热轧钢管（YB231-64）
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（1）管内对流传热系数α2
20.02d3R0.e8P0.r4 被加热
化工原理
Re du
教
研室
Pr CP
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（2）管外对流传热系数α1
1 0.725
r2g3
2
0.25
n3d0 t
化
工
➢n为水平管束垂直列上的管数
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（4）管间距及排列方式

列管式换热器的设计

列管式换热器的设计列管式换热器的应用已有很悠久的历史。

现在，它被当作一种传统的标准换热设备在很多工业部门中大量使用，尤其在化工、石油、能源设备等部门所使用的换热设备中，列管式换热器仍处于主导地位。

同时板式换热器也已成为高效、紧凑的换热设备，大量地应用于工业中。

为此本章对这两类换热器的工艺设计进行介绍。

列管式换热器的设计资料较完善，已有系列化标准。

目前我国列管式换热器的设计、制造、检验、验收按“钢制管壳式(即列管式)换热器”(GB151)标准执行。

列管式换热器的设计和分析包括热力设计、流动设计、结构设计以及强度设计。

其中以热力设计最为重要。

不仅在设计一台新的换热器时需要进行热力设计，而且对于已生产出来的，甚至已投人使用的换热器在检验它是否满足使用要求对，均需进行这方面的工作。

热力设计指的是根据使用单位提出的基本要求，合理地选择运行参数，并根据传热学的知识进行传热计算。

流动设计主要是计算压降，其目的就是为换热器的辅助设备——例如泵的选择做准备。

当然，热力设计和流动设计两者是密切关联的，特别是进行热力计算时常需从流动设计中获取某些参数。

结构设计指的是根据传热面积的大小计算其主要零部件的尺寸，例如管子的直径、长度、根数、壳体的直径、折流板的长度和数目、隔板的数目及布置以及连接管的尺寸，等等。

在某些情况下还需对换热器的主要零部件——特别是受压部件做应力计算，并校核其强度。

对于在高温高压下工作的换热器，更不能忽视这方面的工作。

这是保证安全生产的前提。

在做强度计算时，应尽量采用国产的标准材料和部件，根据我国压力容器安全技术规定进行计算或校核(该部分内容属设备计算，此处从略)。

列管式换热器的工艺设计主要包括以下内容：①根据换热任务和有关要求确定设计方案；②初步确定换热器的结构和尺寸；③核算换热器的传热面积和流体阻力；④确定换热器的工艺结构。

1.1设计方案的确定1.1.1换热器类型的选择（1）固定管板式换热器这类换热器如图2-1(a)所示。

列管式换热器设计方案

列管式换热器设计方案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 m T。

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∆t ｍ，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：2121ln t t t t t m ∆∆∆-∆=∆ （2—1）式中，1t ∆、2t ∆分别为大端温差与小端温差。

当221t t ∆∆时，可用算术平均值()221t t t m ∆+∆=∆。

列管式换热器结构设计

如何确定管板的设计压力讨论： (1)若能保证管、壳程压力在操作过程中，任何情况下都同时作用或管程和壳程之一为负压时；则管板的设计压力Pd由如下公式确定：
到焊接的可能性；（b）纵向隔板插入导向槽中； (c)、(d)分别是单双向条形密封，防止间隙短
路，对于需要将管束经常抽出清洗者，采用此结构。
管板与隔板的连接形式如图 (a)为隔板与管板焊接， (b)是隔板用螺栓联接在焊于管板的角铁上的可
拆结构.
3、分割流板
在壳体上有对称的两个进口及一个出口时，如图中 J型壳体
三、管箱
一、传热管与管板的连接
造成连接处破坏的原因主要有：（1）高温下应力松弛而失效（2）间隙腐蚀破坏（3）疲劳破坏（4）由于热补偿不好引起的破坏
管子与管板的连接形式：强度胀接、强度焊接与胀焊接混合结构。
应满足以下两个条件：连接处保证介质无泄漏的充分气密性；承受
介质压力的充分结合力。
②多程管箱，最小流通面积应大于或等于其中一程的管内流通面积的1/3倍。 ③管箱上各相邻焊缝间距必须大于或等于4s，且应大于或等于50mm，其中s为管箱壁。
（2）管箱最小长度计算
管箱最小长度计算涉及几何尺寸见图。
A型管箱见图4-35（a)，
按流通面积计算
L' g m in
πd
2 i
N
cp
4E
(mm )
（3） Ώ形膨胀节
（4）夹壳膨胀节
2.膨胀节设置必要性判断通过计算由温差产生轴向力和压力产生轴向力共同作用，得到：换热管最大应力、壳体最大应力及管子拉脱力当σs>2φ[σ]ts或σt>2[σ]tt时应设置膨胀节。
3、强度计算包括： (1)温差引起的轴向力计算（2）补偿量的计算（3）膨胀节疲劳寿命计算

列管式换热器的设计（化工原理课程设计）

列管式换热器的设计（化⼯原理课程设计）⽬录§⼀.任务书 (2)1.1.化⼯原理课程设计的重要性1.2.课程设计的基本内容和程序1.3.列管式换热器设计内容1.4.设计任务和操作条件1.5.主要设备结构图1.6.设计进度1.7.设计成绩评分体系§⼆.概述及设计要求 (4)2.1.换热器概述2.2.固定管板式换热器2.3.设计要求§三.设计条件及主要物理参数 (5)3.1.初选换热器的类型3.2.确定物性参数3.3.计算热流量及平均温差3.4.管程安排(流动空间的选择)及流速确定3.5.计算总传热系数3.6.计算传热⾯积§四. ⼯艺设计计算 (9)4.1.管径和管内流速4.2.管程数和传热管数4.3.平均传热温差校正及壳程数4.4.换热管选型汇总4.5.换热管4.6.壳体内径4.7.折流板4.8.接管4.9.壁厚的确定、封头4.10.管板§五.换热器核算 (14)5.1.热量核算5.2.壁温核算5.3.流动阻⼒核算§六. 设计结果汇总 (18)§七. 设计评述 (19)§⼋. ⼯艺流程图 (19)§.九.符号说明 (21)§.⼗.参考资料 (22)§⼀.化⼯原理课程设计任务书1.1.化⼯原理课程设计的重要性化⼯原理课程设计是学⽣学完基础课程以及化⼯原理课程以后，进⼀步学习⼯程设计的基础知识，培养学⽣⼯程设计能⼒的重要教学环节，也是学⽣综合运⽤化⼯原理和相关选修课程的知识，联系⽣产实际，完成以单元操作为主的⼀次⼯程设计的实践。

通过这⼀环节，使学⽣掌握单元操作设计的基本程序和⽅法，熟悉查阅技术资料、国家技术标准，正确选⽤公式和数据，运⽤简洁⽂字和⼯程语⾔正确表述设计思想和结果；并在此过程中使学⽣养成尊重实际问题向实践学习，实事求是的科学态度，逐步树⽴正确的设计思想、经济观点和严谨、认真的⼯作作风，提⾼学⽣综合运⽤所学的知识，独⽴解决实际问题的能⼒。

列管式换热器课程设计

管板加工：将管板切割、钻孔、焊接等加工成所需的形状和尺寸
组装：将管子和管板组装成换热器
焊接：将换热器焊接成一体
检验：对换热器进行压力试验、泄漏试验等检验，确保其质量和性能符合要求
焊接工艺和要求
焊接方法：采用电弧焊、气焊或激光焊等方法
焊接材料：选用耐腐蚀、耐高温、高强度的合金材料
焊接工艺参数：控制焊接电流、电压、速度等参数，保证焊接质量焊接检验：进行无损检测，如X射线、超声波等，确保焊接质量符合要求
Part Four
列管式换热器的传热计算
传热系数的计算
传热系数的影响因素：包括流体的性质、流速、温度、压力等
传热系数的定义：表示单位时间内单位面积上的传热量
传热系数的计算方法：包括实验法、理论法和数值法
传热系数的应用：用于计算换热器的传热量、传热面积
等参数
传热面积的计算
传热面积的定义：换热器中流体与壁面接
触的面积
计算公式： A=πD*L，其中A为传热面积，D为管径，
L为管长
影响因素：流体的种类、温度、流速、压
力等
计算方法：根据流体的种类、温度、流速、压力等参数，选择合适的计算公式进行计
算
流体阻力的计算
流体阻力的定义：流体在流动过程中产生的阻力
流体阻力的计算公式： f=1/2*ρ*v^2*A
检验和试验要求
压力试验：进行压力试验，检查换热器是否泄漏
尺寸检查：检查换热器尺寸是否符合设计要求
外观检查：检查换热器外观是否完好，有无破损、变形等
热工性能试验：进行热工性能试验，检查换热器传热效
率是否符合设计要求
耐腐蚀试验：进行耐腐蚀试验，检查换热器是否耐腐蚀

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和选用的计算步骤

表4-18设计条件数据
物料流量 kg/h 组成（含乙醇量）mol% 温度 ℃ 操作压力MPa
进口出口
釜液 109779 3.3 145 0.9
原料液 102680 7 95 128 0.53
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
选用规格钢管，设管内的流速，则：
单管程所需管子根数n：
设单台换热器的传热面积为，则单台传热面积为：
选取管束长l＝6m，则管程数为
故应选取管程数为2。根据以上确定的条件，按列管换热器标准系列，初步选取型号为G800-II-16-225固定管板式换热器两台，其主要性能参数如下：
解：
a. 设管内的表面传热系数为
则管内
由以上条件可采用以下公式计算空气表面传热系数：
所以
判断合用否？
又 ℃
热流量
所需换热面积为
则
换热管的实际面积为，则
所以该换热器合用。
b. 若将苯的流量提高20%，则管内表面传热系数将增大，设为
则
0.686
0.578 678.0
935.6
908.0
2.617
4.267
4.135
由热流量衡算得：
＝113.1℃
（2）换热器壳程数及流程
a. 换热器的课程数
对于无相变的多管程的换热器壳程数的确定，是由工艺条件，即冷、热物流进出口温度，按逆流流动给出传热温差分布图如图4-71所示，采用图解方法确定壳程数。
◎ 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△tm，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AP大于A020%左右为宜。即裕度为20%左右，裕度的计算式为：

列管式换热器课程设计

列管式换热器课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握列管式换热器的基本结构和工作原理，理解换热过程中的热量传递机制。

2. 使学生了解列管式换热器的类型、特点及应用场景，能够区分不同类型的换热器。

3. 引导学生掌握换热器设计的基本原则和步骤，学会运用相关公式计算换热器的传热系数和换热面积。

技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析实际换热问题，具备解决换热器设计问题的能力。

2. 提高学生运用计算工具（如Excel、计算器等）进行换热器相关计算的速度和准确性。

3. 培养学生团队合作意识，提高沟通与协作能力，通过小组讨论、汇报等形式，共同完成换热器设计任务。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对换热器设计及工程应用的兴趣，激发创新意识和探索精神。

2. 引导学生关注换热器在能源、环保等领域的重要性，培养节能环保意识和社会责任感。

3. 培养学生严谨、踏实的科学态度，养成认真负责的工作作风。

本课程针对高年级学生，结合学科特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果。

课程注重理论与实践相结合，以实际工程案例为载体，引导学生通过自主学习、小组合作等方式，掌握换热器设计的基本知识和技能。

在教学过程中，关注学生的个体差异，鼓励提问和讨论，以提高学生的思维能力和解决问题的能力。

通过本课程的学习，使学生能够具备独立设计换热器的能力，为未来从事相关工作打下坚实基础。

二、教学内容1. 列管式换热器的基本概念：介绍换热器的作用、分类及其在工业中的应用。

教材章节：第二章换热器的基本概念与分类2. 列管式换热器的工作原理：讲解列管式换热器中的热量传递过程，包括对流传热和导热。

教材章节：第三章列管式换热器的工作原理与热量传递3. 列管式换热器的设计原则与步骤：阐述换热器设计的基本原则，介绍设计步骤及注意事项。

教材章节：第四章列管式换热器的设计原则与步骤4. 列管式换热器传热系数的计算：分析影响换热器传热系数的因素，介绍相关计算公式。

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。

「甲苯式列管换热器设计流程」

「甲苯式列管换热器设计流程」甲苯式列管换热器（Petrochemical Shell and Tube Heat Exchanger）是一种常见的热交换设备，在石化、化工等行业广泛应用。

下面将介绍甲苯式列管换热器的设计流程，包括设计步骤、计算方法以及注意事项。

1.确定需求：首先要明确甲苯式列管换热器的使用需求，包括换热器的工作流体、流体的流量、温度和压力等参数。

2.选择材料：根据工作流体的性质和工作条件，选择合适的材料进行换热器的制造，常见的材料包括碳钢、不锈钢、铜合金等。

3.确定换热面积：通过计算出工作流体的换热量和传热系数，来确定所需的换热面积。

-对于两种流体间的换热，可以使用对数平均温差法进行计算。

计算公式为：Q=U×A×ΔTm，其中，Q为换热量，U为总传热系数，A为换热面积，ΔTm为对数平均温差。

4.确定管束的数量和布局：根据所需的换热面积和管壳的直径，计算出管束的数量和布局。

通常采用的布局形式有并列布置和串联布置两种。

5.计算管壳侧的压降：根据流体的流量、性质和管壳布局，计算出管壳侧的压降。

压降的计算对于保持流体的流动速度和温度差有重要影响。

6.设计管子和管板：根据换热面积和布局的计算结果，确定管子和管板的直径、厚度和间距等参数。

7.确定换热器的尺寸和结构：根据设计参数和流体参数，确定换热器的尺寸和结构，包括整体尺寸、管子排列方式、流体流向、进出口管道位置等。

8.进行强度计算和材料选择：根据设计参数和工作条件，进行强度计算，确保换热器具有足够的强度和刚度。

同时，根据工作条件选择合适的材料以满足强度和耐腐蚀性要求。

注意事项：1.设计过程中要充分考虑换热器的制造和安装条件，保证设计方案的可行性和可操作性。

2.在确定流体参数和计算方法时，要尽可能准确地获取实际数据，避免过于理论化而导致设计结果不合理。

3.为确保设备的安全运行和长期性能，建议根据使用行业和工艺特点，参考相关标准和规范进行设计和选型。

列管式换热器课程设计(含有CAD格式流程图和换热器图)

完善图纸细节
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