(化工原理)换热器课程设计
化工原理课程设计换热器
化工原理课程设计换热器
换热器设计是化工原理课程设计中一个重要的部分。
下面将为您介绍步骤和注意事项。
一、设计步骤：
1. 确定换热器类型：根据工艺要求及介质性质，选择适合的换热器类型，如管壳式、板式、螺旋板式等。
2. 估算传热系数：根据换热器类型、流体类型、流量、温度等因素，估算出传热系数。
3. 计算传热面积：根据所需传热量和传热系数，计算指定温度下需求的传热面积。
4. 选择换热器管径及壳体规格：根据所需传热面积和换热器类型，选择合适的换热器管径及壳体规格。
5. 设计热损失：根据换热器使用环境，计算换热器热损失量，以确保能量转化的高效。
6. 设计流路：结合工艺流程及介质性质，确定换热器内部介质的流路和流速，
以确保传热效率。
二、注意事项：
1. 选用合适的换热器类型，以确保传热效率和占用空间的合理性。
2. 估算传热系数要考虑介质性质、流量、温度等因素，更加科学地估算传热系数。
3. 所需传热面积要根据实际需要，同时结合换热器的大小、材质等因素做出合理的选择。
4. 选择换热器管径及壳体规格要遵循一定的社会标准及安全规范，以确保换热器使用的稳定性和安全性。
5. 设计热损失要考虑换热器使用环境，以确保能量转化的高效。
同时，必须符合国家有关规定。
化工原理课程设计换热器
化工原理课程设计换热器换热器是化工生产中常用的一种设备，其作用是将热量从一个介质传递到另一个介质，以实现物料加热或冷却的目的。
在化工原理课程设计中，学生需要深入了解换热器的工作原理、设计计算方法以及实际应用，以便将理论知识与实际工程实践相结合。
首先，换热器的工作原理是基于热量传递的原理。
当两种介质温度不同时，热量会从温度较高的介质传递到温度较低的介质，直至两者达到热平衡。
换热器通过设计合理的传热面积和传热系数，以及确定良好的介质流动方式，来实现高效的换热效果。
其次，设计换热器需要考虑多方面的因素。
首先是确定换热器的类型，包括管壳式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器等，根据介质性质、温度压力要求、换热效率等因素进行选择。
其次是确定换热器的传热面积和传热系数，这需要根据介质流动性质、传热过程中的温度差、介质流速等因素进行计算。
最后是确定换热器的实际应用场景，包括换热器的安装位置、管道连接方式、维护保养等方面的考虑。
在化工原理课程设计中，学生需要通过理论学习和实际案例分析，掌握换热器的设计计算方法。
这包括传热面积的计算、传热系数的确定、换热器的选型和性能评价等内容。
通过实际案例的分析，学生可以更好地理解换热器设计的关键技术和实际应用中的问题，提高自己的工程设计能力。
除了理论知识的学习，化工原理课程设计还需要学生进行实际操作和实验。
通过实验，学生可以了解不同类型换热器的工作原理，观察不同工况下的换热效果，掌握换热器的实际操作技能。
这对于学生将来从事化工工程实践具有重要的指导意义。
总的来说，化工原理课程设计中的换热器设计是一个重要的环节，它涉及到理论知识与实际工程实践的结合，需要学生具备扎实的理论基础和实际操作能力。
通过深入学习换热器的工作原理、设计计算方法以及实际应用，学生可以更好地理解化工原理课程的重要性，提高自己的专业能力，为将来的工程实践打下坚实的基础。
化工原理课程设计 列管式换热器
化工原理课程设计列管式换热器设计要求：设计一个列管式换热器，实现两种不同温度的流体之间的热量传递。
设计要求如下：1. 列管式换热器采用直管式结构，热传导介质为水和油；2. 设计流量分别为水流量 Q1 = 500 L/h，油流量 Q2 = 300 L/h；3. 设计温度分别为水的进口温度 T1i = 80℃，油的进口温度T2i = 120℃；4. 确定水的出口温度 T1o 和油的出口温度 T2o；5. 选择合适的换热器材料，确保换热效果良好；6. 根据设计参数计算所需的换热面积 A 和换热效率η。
设计方案：1. 确定管径和管长：首先根据水和油的流量和温度差，计算所需的换热面积。
然后确定换热器的尺寸，其中包括管径和管长。
2. 选择换热器材料：根据换热介质的性质和工作条件，选择合适的换热器材料，例如不锈钢。
3. 计算出口温度：根据热平衡原理，计算水和油的出口温度。
假设换热器满足热平衡条件，即水的热量损失等于油的热量增加。
4. 计算换热面积：根据换热器的尺寸和热传导方程，计算所需的换热面积。
5. 计算换热效率：根据热平衡原理和换热器的热传导性能，计算换热效率。
实施步骤：1. 根据设计流量和温度差，计算所需的换热面积。
假设水和油的传热系数均为常数，可以使用换热传导方程进行计算。
2. 根据所需的换热面积和理论计算值，选择合适的换热器尺寸。
3. 根据所选换热器材料，计算换热器的尺寸和管径。
假设管壁温度近似等于流体温度。
4. 根据热平衡原理，计算出口温度。
假设热平衡条件满足，即水的热量损失等于油的热量增加。
5. 根据所选材料和尺寸，计算换热效率。
假设换热器的热传导系数为常数，使用换热效率计算公式进行计算。
总结：本课程设计主要针对列管式换热器的设计，通过选择合适的换热器材料和计算换热器的尺寸，实现了水和油之间的热量传递。
根据设计要求，通过计算出口温度和换热效率，验证了设计方案的合理性。
设计过程需要考虑多方面的因素，如流体性质、流量和温度差等。
化工原理课程设计--换热器设计.
封皮任务书1 引言简要介绍换热器，包括：作用、类型、特点等内容，不少于1页。
2 设计方案及工艺流程说明2.1 设计方案及流程图2.1.1 设计方案50℃，需热补偿常，管束可以从壳体中抽出，便于清洗和检修，所对于换热器的管程和壳程的温度差大于以常采用浮头式换热器。
50℃采用固定管板式换热器。
温度差小于所以本设计采用换热器。
本设计由于采用走壳程，走管程。
2.1.2 流程图2-1 换热过程流程图图2.2 换热器示例图3 标准列管换热器的选择3.1 计算并初选换热器规格3.1.1 物性参数的确定热损失2%，计算另一流体出口温度。
3-1 和在定性温度下的物性参数表流体密度黏度比热导热系数温度3.1.2 热负荷的计算kg/s；如未知，先计算再转换单位。
列出冷热流体热负荷，如已知转换为3.1.3 平均温差确定并确定定壳程数按逆流计算，再校正。
P1313.1.4 初选换热器规格并核算换热面积参照表4-7(P132，取K选表3-2 初选换热器型号列表壳径D/mm 管数N公称面积A/m 2管径 d0 / mm管程数N p管心径 t / mm （19-25，25-32）管长L/m 管子排列方式折流档板间距B/m=（0.2~1）D P150换热器实际传热面积3.2 核算总传热系数3.2.1 管程对流传热系数则对流传热系数3.2.2 壳程对流传热系数壳程流通截面积B-折流挡板间距；D-壳径；do-管外径；t-管心距当量直径正方形正三角形被加热取被冷却取则对流传热系数3.2.3 污垢热阻的确定P1343.2.4 总传热系数的计算在10%~20%之间3.3 核算压强降（P151）3.3.1 管程压强降式中：ΔP1——每程直管阻力，Pa；P29 Re-/dΔP2——每程回弯阻力，Pa；F t——结垢校正系数，对于φ25×2.5的管子，，对φ19×2的管子；N s——壳程数；N p——管程数。
3.3.2 壳程压强降式中：∑ΔP o——壳程总阻力，Pa；——流过管束的阻力，Pa；——流过折流板缺口的阻力，Pa；——壳程阻力结垢校正系数，对液体可取=1.15，对气体或可凝蒸气取=1.0；管束阻力折流板缺口阻力式中：——折流板数目；——横过管束中心的管子数，对于三角形排列的管束，= 1.1；对于正方形排列的管束，=1.19(0.5, 为每一壳程的管子总数；B——折流挡板间距，m；D——壳体直径，m；u o——按壳程最大流通截面积计算所得的壳程流速，m/s；F——管子排列形式对压降的校正系数，对三角形排列F=0.5，对正方形排列F=0.3，对正方形斜转45o排列F=0.4；f o——壳程流体摩擦系数，根据，当时，计算表明，管程和壳程压强降都能满足题设要求，因此所设计的换热器合适。
化工原理换热器课程设计
目录§一.任务书 (2)1.1.题目1.2.任务及操作条件1.3.列管式换热器的选择与核算§二.概述 (3)2.1.换热器概述2.2.固定管板式换热器2.3.设计背景及设计要求§三.热量设计 (5)3.1.初选换热器的类型3.2.管程安排（流动空间的选择）及流速确定3.3.确定物性数据3.4.计算总传热系数3.5.计算传热面积§四. 机械结构设计 (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.壳程内径及换热管选型汇总4.4.折流板4.6.接管4.7.壁厚的确定、封头4.8.管板4.9.换热管4.10.分程隔板4.11拉杆4.12.换热管与管板的连接4.13.防冲板或导流筒的选择、鞍式支座的示意图(BI型)4.14.膨胀节的设定讨论§五.换热器核算 (21)5.1.热量核算5.2.压力降核算§六.管束振动 (25)6.1.换热器的振动6.2.流体诱发换热器管束振动机理6.3.换热器管束振动的计算6.4.振动的防止与有效利用§七. 设计结果表汇 (28)§八.参考文献 (29)§附：化工原理课程设计之心得体会 (30)§一.化工原理课程设计任务书1.1.题目煤油冷却器的设计1.2.任务及操作条件1.2.1处理能力：40t/h 煤油1.2.2.设备形式：列管式换热器1.2.3.操作条件(1).煤油：入口温度160℃，出口温度60℃(2).冷却介质：循环水，入口温度17℃，出口温度30℃(3).允许压强降：管程不大于0.1MPa,壳程不大于40KPa(4).煤油定性温度下的物性数据ρ=825kg/m3，黏度7.15×10-4Pa.s，比热容2.2kJ/(kg.℃)，导热系数0.14W/(m.℃)1.3.列管式换热器的选择与核算1.3.1.传热计算1.3.2.管、壳程流体阻力计算1.3.3.管板厚度计算1.3.4.膨胀节计算1.3.5.管束振动1.3.6.管壳式换热器零部件结构§二.概述2.1.换热器概述换热器是化工、炼油工业中普遍应用的典型的工艺设备。
化工原理课程设计——换热器设计
化工原理课程设计——换热器设计本课题研究的目的要紧是针对给定的固定管板式换热器设计要求，通过查阅资料、分析设计条件，以及换热器的传热运算、壁厚设计和强度校核等设计，差不多确定固定管板式换热器的结构。
通过分析固定管板式换热器的设计条件，确定设计步骤。
对固定管板式换热器筒体、封头、管板等部件的材料选择、壁厚运算和强度校核。
对固定管板式换热器前端管箱、后端管箱、传热管和管板等结构进行设计，对换热器进行开孔补强校核。
绘制符合设计要求的固定管板式换热器的图纸，给出有关的技术要求；在固定管板换热器的结构设计过程中，要参考有关的标准进行设计，例如GB-150、GB151……，使设计能够符合有关标准。
同时要是设计的结构满足生产的需要，达到安全生产的要求。
通过设计过程达到熟悉了解换热器各部分结构特点及工作原理的目的。
关键词：换热器；固定管板；设计；强度名目摘要错误!未定义书签。
1 绪论11.2 固定管板换热器介绍21.3 本课题的研究目的和意义31.4 换热器的进展历史42 产品冷却器结构设计的总体运算6 2.1 产品冷却器设计条件62.2 前端管箱运算82.2.1 前端管箱筒体运算82.2.2 前端管箱封头运算102.3 后端管箱运算112.3.1 后端管箱筒体运算112.3.2 后端管箱封头运算132.4 壳程圆筒运算143 各部分强度校核153.1 开孔补强运算163.2 壳程圆筒校核213.3 管箱圆筒校核214 换热管及法兰的设计224.1 换热管设计224.2 管板设计234.3 管箱法兰设计254.4 壳体法兰设计274.5 各项系数运算295 产品冷却器制造过程简介36 5.1 总则365.2 零部件的制造37结论45参考文献: 46致谢471 绪论1.1 换热器的作用及分类在工业生产中，换热设备的要紧作用是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到工艺过程规定的指标，以满足工艺过程上的需要。
化工原理课程设计 换热器
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。
（3）热空气走管内，可以提高热空气流速增大其对流传热系数，因为管内截面积通常比管间小，而且管束易于采用多管程以增大流速。
查阅《化工原理（上）》P201表4－9 可得到，热空气的流速范围为5～30 m·s-1；冷却水的流速范围为0.2～1.5 m·s-1。
本设计中，假设热空气的流速为8 m·s-1，然后进行计算校核。
2.3 安装方式冷却器是小型冷却器，采用卧式较适宜。
三、设计条件及主要物性参数3.1设计条件由设计任务书可得设计条件如下表：体积流量进口温度出口温度操作压力设计压力注：要求设计的冷却器在规定压力下操作安全，必须使设计压力比最大操作压力略大，本设计的设计压力比最大操作压力大0.1MPa 。
3.2确定主要物性数据3.2.1定性温度的确定可取流体进出口温度的平均值。
化工原理课程设计(换热器)
一、设计题目：设计一台换热器二、操作条件：1、煤油：入口温度140℃，出口温度40℃。
2、冷却介质：循环水，入口温度35℃。
3、允许压强降：不大于1×105Pa。
4、每年按330天计，每天24小时连续运行。
三、设备型式：管壳式换热器四、处理能力：114000吨/年煤油五、设计要求：1、选定管壳式换热器的种类和工艺流程。
2、管壳式换热器的工艺计算和主要的工艺尺寸设计。
3、设计结果概要或设计结果一览表。
4、设备简图（要求按比例画出主要结构及尺寸）。
5、对本设计的评述及有关问题的讨论。
第1章设计概述1、1热量传递的概念与意义[1](205)1、1、1 传热的概念所谓的传热（又称热传递）就是间壁两侧两种流体之间的热量传递问题。
由热力学第二定律可知，凡是有温差存在时，就必然发生热量从高温处传递到低温处，因此传热是自然界和工程技领域中极普遍的一种传递现象。
1、1、2 传热的意义化工生产中的很多过程和单元操作，都需要进行加热和冷却，如：化学反应通常要在一定的温度进行，为了达到并保持一定温度，就需要向反应器输入或输出热量，又如在蒸发、蒸馏、干燥等单元操作中，都要向这些设备输入或输出热量。
所以传热是最常见的重要单元操作之一。
无论是在能源，宇航，化工，动力，冶金，机械，建筑等工业部门，还是在农业，环境等部门中都涉及到许多有关传热的问题。
此外，化工设备的保温，生产过程中热能的合理利用以及废热的回收利用等都涉及到传热的问题，由此可见；传热过程普遍的存在于化工生产中，且具有极其重要的作用。
归纳起来化工生产中对传热过程的要求经常有以下两种情况：①强化传热过程，如各种换热设备中的传热。
②削弱传热过程，如设备和管道的保温，以减少热损失。
1、2 换热器的概念与意义[2]1、2、1 换热器的概念在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交设备，简称为换热器。
在换热器中至少要有两种不同的流体，一种流体温度较高，放出热量：另一种流体则温度较低，吸收热量。
化工原理课程设计换热器
化工原理课程设计 换热器一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解并掌握换热器的基本工作原理，包括热传导、对流和辐射在换热过程中的作用。
2. 学生能够掌握换热器类型及适用范围，了解各类换热器的结构特点及优缺点。
3. 学生能够运用热量平衡原理，进行换热器的热力计算，掌握换热器设计的基本方法。
技能目标：1. 学生能够运用相关公式，对换热器进行选型和计算，提高解决实际工程问题的能力。
2. 学生能够通过查阅资料，了解并掌握换热器材料的选用原则，提高材料应用能力。
3. 学生能够运用CAD等软件绘制换热器简图，提高绘图技能。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱化学工程，关注化工设备，具备良好的职业素养。
2. 培养学生严谨的科学态度，提高团队合作意识，培养沟通与协作能力。
3. 培养学生节能环保意识，关注换热器在化工生产过程中的节能减排作用。
课程性质：本课程为化工原理课程的一部分，侧重于换热器的原理、计算和应用。
学生特点：学生为高中二年级学生，具有一定的物理和化学知识基础，对工程问题有一定的好奇心。
教学要求：结合学生特点，通过实例分析、计算练习和小组讨论等形式，使学生掌握换热器相关知识，提高解决实际问题的能力。
教学过程中注重启发式教学，引导学生主动探究和思考。
在教学评估中，关注学生的学习成果，及时调整教学策略，确保教学目标的有效实现。
二、教学内容1. 换热器原理：包括热传导、对流和辐射的基本概念，换热器的基本工作原理及热量传递过程。
相关教材章节：第二章第四节《热量传递的基本原理》2. 换热器类型与结构：介绍各类换热器（如管壳式、板式、空气冷却式等）的结构、特点、应用范围及优缺点。
相关教材章节：第三章第一节《换热器的类型与结构》3. 换热器选型与计算：讲解换热器选型原则，热量平衡原理，换热器热力计算方法及步骤。
相关教材章节：第三章第二节《换热器的选型与计算》4. 换热器材料：介绍换热器常用材料及其选用原则，分析不同材料的性能和适用场合。
换热器化工原理课程设计
换热器化工原理课程设计一、教学目标本课程旨在让学生掌握换热器的基本原理、类型及计算方法，能够运用化工原理分析解决实际工程问题。
通过本课程的学习，学生应达到以下目标：1.知识目标：（1）理解换热器的基本概念及其在化工工艺中的应用；（2）掌握换热器的传热原理，包括对流传热、热传导和热辐射；（3）熟悉不同类型的换热器结构及其特点；（4）学会换热器面积计算、热负荷计算和效率评价。
2.技能目标：（1）能够运用换热器的基本原理分析实际工程问题；（2）熟练运用相关软件进行换热器设计和模拟；（3）具备换热器操作和维护的基本技能。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生的工程意识，提高解决实际问题的能力；（2）培养学生对化工行业的兴趣，树立正确的职业观；（3）培养学生团队协作、创新思维和持续学习的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括换热器的基本原理、类型、计算方法和实际应用。
具体安排如下：1.换热器的基本原理：介绍换热器的工作原理，对流传热、热传导和热辐射的基本概念。
2.换热器的类型：讲解不同类型的换热器，如平板式换热器、壳管式换热器、空气冷却器等，及其特点和应用。
3.换热器计算方法：教授换热器面积计算、热负荷计算和效率评价的方法。
4.换热器实际应用：分析换热器在化工工艺中的应用案例，讲解换热器操作和维护的基本知识。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法，如讲授法、案例分析法、实验法等。
1.讲授法：通过讲解换热器的基本原理、类型和计算方法，使学生掌握相关理论知识。
2.案例分析法：分析实际工程中的换热器应用案例，提高学生解决实际问题的能力。
3.实验法：学生进行换热器实验，培养学生的动手能力和实验技能。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的换热器教材，为学生提供系统、科学的理论知识。
2.参考书：提供相关的化工原理、热力学等参考书籍，丰富学生的知识体系。
化工原理课程设计__换热器
化⼯原理课程设计__换热器⼀、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。
（3）热空⽓⾛管内，可以提⾼热空⽓流速增⼤其对流传热系数，因为管内截⾯积通常⽐管间⼩，⽽且管束易于采⽤多管程以增⼤流速。
查阅《化⼯原理（上）》P201表4－9 可得到，热空⽓的流速范围为5～30 m ·s -1；冷却⽔的流速范围为0.2～1.5 m ·s -1。
本设计中，假设热空⽓的流速为8 m ·s -1，然后进⾏计算校核。
2.3 安装⽅式冷却器是⼩型冷却器，采⽤卧式较适宜。
空⽓⽔⽔空⽓三、设计条件及主要物性参数3.1设计条件注：要求设计的冷却器在规定压⼒下操作安全，必须使设计压⼒⽐最⼤操作压⼒略⼤，本设计的设计压⼒⽐最⼤操作压⼒⼤0.1MPa 。
3.2确定主要物性数据3.2.1定性温度的确定可取流体进出⼝温度的平均值。
化工原理课程设计课件换热器
换热器中冷、热流体的温度通常都由工艺条件规 定，但在某些情况下则需在设计时加以确定。例 如用冷水冷却某热流体，冷水的进口温度可根据 当地气温条件作出估计(已给)，而冷却水的出口 温度由设计者确定。
一般来说，可采用冷却水的进、出口温差为 5~15℃。
2. 确定冷却水用量
由热量衡算：Q热=Q冷+Q损
式中Q损=(3-5%
)Q 化工原理课程设计课件换热器
热
Q冷= w水C水（t2-t1） Q热=w热C热（T1-T2）
w 水C Q 水 （ 热 t2Q -t损 1)?kg /s?m 3/h
3、计算热负荷Q ′
由于热流体走壳程，热损失不经过传热面积，
★具有补偿圈的固定管板式换热器
膨胀节结构 化工原理课程设计课件换热器
列管式换热器型式的选择
★（ 2） U型管式换热器 ❖结构特点：换热器中化的工原理每课程根设计管课件换子热器都弯制成U形，
进口、出口分别安装在同一管板的两侧，由于仅 一块管板，管子在受热或冷却时可以自由伸缩。
（ 2） U型管式换热器
换热器设计主要内容
1
设计方案的确定 化工原理课程设计课件换热器
2
工艺设计计算
3
结构设计及选型
4
绘制装置图
5
撰写说明书
一.设计方案的确定
设计方案确定内容: 化工原理课程设计课件换热器 工艺过程及流程简介(流程图) 换热器类型、型式的选择； 换热器放置方式的选择； 流体流道的选择； 流体流速的选择 冷却剂(水)出口温度的确定等。
7、选择管径、管长,确定换热管数目 (参化原）
我国列管式换热器标化准工原理中课程常设计用课件换的热器钢管规格（外壁 ×壁厚）有：φ19×2；φ25×2.5； φ38×2.5等。
化工原理课程设计__换热器
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。
（3）热空气走管内，可以提高热空气流速增大其对流传热系数，因为管内截面积通常比管间小，而且管束易于采用多管程以增大流速。
查阅《化工原理（上）》P201表4－9可得到，热空气的流速范围为5～30m·s-1；冷却水的流速范围为0.2～1.5m·s-1。
本设计中，假设热空气的流速为8m·s-1，然后进行计算校核。
2.3安装方式冷却器是小型冷却器，采用卧式较适宜。
三、设计条件及主要物性参数3.1设计条件由设计任务书可得设计条件如下表：注：要求设计的冷却器在规定压力下操作安全，必须使设计压力比最大操作压力略大，本设计的设计压力比最大操作压力大0.1MPa 。
3.2确定主要物性数据3.2.1定性温度的确定可取流体进出口温度的平均值。
化工原理课程设计换热器设计
化工原理课程设计换热器设计化工原理课程设计是化工专业学生必修的一门课程。
在该课程中，学生需要了解化工生产过程中涉及到的各种原理和技术，并根据所学知识进行实际的工程设计。
其中，换热器设计是该课程中的一个重要组成部分。
换热器是化工生产过程中常用的一种装置，它能够将热量从一种流体传递到另一种流体中，实现热能的转移和利用。
化工生产中的换热器种类繁多，包括壳管式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器等。
而在换热器的设计中，需要考虑的关键因素包括传热面积、流体流量、温度差等。
设计一个换热器需要经过多个步骤，其中的关键步骤包括：确定热传递系数、计算换热面积、选择换热器类型、确定流体流量及温度等。
这些计算都需要基于化工原理这门学科的知识来进行。
具体来说，需要掌握传热原理和传热换热器的设计原理，以及流体动力学知识等。
在进行换热器的设计时，需要衡量各个指标的优先级。
例如，在流体流量和温度差的确定中，需要根据具体的工程需求来确定优先顺序。
若流量需要更精确的控制，则需要首先计算出所需的最小流量。
而若温度差更为关键，则需要考虑在设计中增加换热面积来加强热能传递效果。
此外，在设计过程中还需要考虑到实际操作中的各种特殊条件。
例如，在实际工厂中，换热器需要面临腐蚀、结垢等问题。
因此，在进行设计时需要在材料选择、清洗方式等方面进行综合考虑，以确保换热器的使用寿命和效能。
在完成换热器设计的过程中，需要采用计算机辅助设计软件，如HTRI软件、CHEMCAD软件，对设计结果进行验证和优化。
这些软件能够帮助工程师快速计算出各项关键参数，并进行实时计算和模拟，以确保设计的合理性和可行性。
总的来说，换热器设计是化工原理课程中的重要课程之一，同时也是化工生产中不可或缺的一部分。
在学习和掌握相关知识时，需要注重对理论知识的建立，并注重实践经验和操作技能的培养。
只有进行全面的学习和实践，才能更好的掌握换热器设计的技巧，提高设计的合理性和效率，为化工生产工艺的改进和优化做出贡献。
化工原理换热器课程设计
华北科技学院环境工程学院《化工原理》课程设计报告设计题目列管式换热器的工艺设计和选用学生姓名曹炎学号 201101034208 指导老师高丽花专业班级化工B112班教师评语设计时间：2013年12月9日至2013年 12月20日设计题目：列管式换热器的工艺设计和选用一、设计条件炼油厂用原油将柴油从175℃冷却到130℃。
柴油流量为12500kg/h；原油初温为70℃，经换热后升温到110℃。
换热器的热损失可忽略。
管、壳程阻力压降均不大于30kPa。
污垢热阻均取0.0003m2℃/W。
试设计能完成上述任务的列管式换热器。
二、设计说明书的内容1、目录；2、设计题目及原始数据（任务书）；3、论述换热器总体结构（换热器型式、主要结构）的选择；4、换热器加热过程有关计算（物料衡算、热量衡算、传热面积、换热器型号、壳体直径等）；5、设计结果概要（主要设备尺寸、衡算结果等）；6、参考文献7、图纸（1张，A3、纸打印）目录1 确定设计方案 (2)1.1选择换热器类型 (2)1.2流径安排 (2)1.3 确定物性数据 (2)1.3.1定性温度的确定 (2)1.3.2流体有关物性数据 (2)2 估算传热面积 (3)2.1 热负荷的计算 (3)2.2 平均传热温差 (3)2.4由K值估算传热面积 (4)2.5冷流体用量 (4)3 工艺结构尺寸 (5)3.1 管径、管长、管数 (5)3.1.1管径的选取 (5)3.1.2管长及传热管数的确定 (5)3.2 确定管子在管板上的排列方式 (6)3.3 壳体内径的计算 (6)3.4 折流档板 (7)3.5 计算壳程流通面积及流速 (7)3.6 计算实际传热面积 (8)3.7 附件 (8)4 换热器型号确定 (9)5 换热器核算 (10)5.1热量核算 (10)5.1.1壳程表面对流传热系数 (10)5.1.2管程表面对流传热系数 (11)5.1.3污垢热阻和管壁热阻 (12)5.1.4总传热系数K (12)5.1.5 传热面积裕度 (12)5.2核算换热器内流体的压力降 (13)5.2.1管程压力降 (13)5.2.2壳程压力降： (14)5.3 壁温核算 (15)6 结果概要 (16)七、附件计算及选型 (17)7.1壳体、管箱壳体和封头的设计 (17)7.1.1壁厚的确定 (17)7.1.2 进出口设计 (17)7.1.3、排气、排液管 (17)7.2.管板尺寸 (18)7.3.换热管 (18)7.3.1换热管的规格 (18)7. 3.2换热管排列方式 (18)7.3.4管程分程 (18)7.4.壳体和管板、管板与换热管的连接 (19)7.5 折流板和防冲板 (19)7.5.1折流板的形式（见附图） (19)7.6拉杆和定距管 (19)7.6.1拉杆的尺寸和结构（附录五） (19)7.6.2定距管 (19)八、总结 (20)参考文献 (21)附录 (22)1 确定设计方案1.1选择换热器类型两流体的温度变化情况：热流体进口温度为175℃，出口温度为130℃；冷流体进口温度为70℃，出口温度为110℃。
化工原理课程设计换热器
化工原理课程设计换热器化工工程专业是一门应用学科，其中涉及到很多实际工程应用，而其中最为重要的一项便是换热技术。
在化工原理课程中，学生需要学习换热的原理，同时也需要进行相应的课程设计，以加深对该项工艺的理解。
本文将具体介绍化工原理课程设计中的换热器部分。
一、换热器的定义与应用换热器是指将工作介质中的热量从一种流体（或气体）传到另一种流体（或气体）的装置。
具体来说，它是用于加热或冷却化学、石油、食品、冶金、电力、纺织等行业在生产过程中所使用的流体的设备，是化工生产过程中最为常用的一种装置。
换热器可分为管式换热器、板式换热器、壳式换热器等。
其中，壳式换热器是最常用的一种，也是本文课程设计的重点。
二、化工原理换热器课程设计1. 设计目标作为化工原理课程中的一个重要部分，换热器的课程设计旨在让学生了解换热器的原理和设计方法，培养学生的动手能力和实践能力，为学生未来从事化工工作提供实践基础。
2. 设计内容换热器的课程设计通常包括以下内容：（1）了解壳式换热器的结构和分类，并对不同的壳式换热器进行比较和分析。
（2）了解换热器的传热原理和传热方式，以及热传导、对流传热和辐射传热等基本原理。
（3）了解不同流体的传热性质，如热导率、热容、热透过系数等，并掌握其应用方法。
（4）掌握壳式换热器的设计方法，包括换热面积的计算、流速的估算、流体性质的确定等。
（5）通过计算确定换热器的设计参数，如壳程和管程的流体流量、进出口温度、换热系数等，并绘制换热器的流程图和工艺图。
3. 设计过程换热器的课程设计通常分为理论计算和实践操作两个部分。
理论计算部分包括上述内容中的步骤（1）至（4），而实践操作部分则需要学生使用化工实验室中的相应设备进行实验操作。
在实践部分中，学生需要完成以下操作：（1）拆卸换热器，进行清洗和维修，对设备的状态进行检查和评估。
（2）确定流量计和温度计的安装点，并将它们安装在换热器的管路中，以便后续的流量和温度测量。
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银川能源学院化工原理课程设计说明书题目： 42134吨/年乙苯冷却列管式换热器的设计学生姓名学号指导教师院系专业班级设计时间 2015年6月10日化学工程教研室制目录摘要 (1)abstract (1)1设计任务书 (2)1.1设计题目 (2)1.2工艺原始数据及操作条件 (2)1.3 设计内容 (2)1.4设计时间 (2)2课程设计概述 (3)2.1设计目的 (3)2.2换热器设备的在生产中作用及应用 (3)2.3 工艺流程 (3)2.4. 列管式换热器的特点 (3)2.4.1应用特点 (3)2.4.2设备的结构特点 (4)2.5设计方案的确定 (4)2.5.1换热器类型的选择 (4)2.5.2换热器内流体通入空间的选择 (4)2.5.3流速的选择 (5)3 换热过程工艺计算 (5)3.1基本物性参数 (5)3.2计算总传热系数 (6)3.2.1计算热负荷和冷却水流量 (6)3.2.2计算两流体的平均传热温差 (6)3.2.3初算传热面积 (7)3.3工艺结构尺寸的计算 (8)3.3.1管径和管内流速 (8)3.3.2管程数和传热管数 (8)3.3.3传热管的排列 (8)3.3.4壳体内径 (9)3.3.5折流板 (9)3.3.6接管 (10)4换热器主要传热参数的校核 (10)4.1热流量核算 (10)4.1.1管程流体流速 (10)4.1.2课程流速流体 (10)4.2换热器内流体的流动阻力 (12)4.2.1管程流动阻力 (12)5课程设计说明及汇总 (13)6主要零部件 (14)6.1封头 (14)6.2法兰 (15)6.3管板 (15)6.4垫片 (15)6.5管子在管板上的固定 (15)6.5.1胀接法 (15)6.5.2焊接法 (15)7课程设计心得体会 (15)8致谢 (16)参考文献 (16)摘要换热器是化工、石油以及其它许多工业部门的通用设备，在生产制造中占有及其重要的地位。
所以，在本次课程设计中我们设计列管式换热器。
设计内容包括设计任务书、课程设计概述、换热工艺计算等。
设计过程主要通过设计任务书和国标准则，计算两流体的定性温度，查找资料确定物性参数，计算总传热系数、工艺结构尺寸和确定主要的零部件。
设计结果为单壳程和四管程的固定管板式换热器。
优点结构简单、紧凑，制造成本低；管内不易积垢，即使产生污垢也便于清洗。
关键词：换热器；设计计算；固定管板式换热器abstractHeat exchanger is chemical, oil and many other industrial sectors of general equipment, and its important position in the production and manufacturing. So, in this course we design in the design of shell and tube heat exchanger. Design content includes the design plan descriptions of the overview, curriculum design, so the heat exchange process calculation, etc. Mainly through the design plan descriptions of the design process and gb standards, calculated two fluid temperature, and to find the data to determine physical parameters, calculate the total heat transfer coefficient, process structure size and to determine the main components. The shell side of the design results for single fixed tube plate heat exchanger and four sides. The advantages of simple structure, compact, low manufacturing cost; Tube is not easy to fouling, even cause fouling also facilitate clean.Key words: heat exchanger; Design calculation; Fixed tube-sheet1设计任务书1.1设计题目处理能力为5320Kg/h的乙苯冷却；1.2工艺原始数据及操作条件（1）管程进口温度为136℃,出口温度为60℃；允许压力降：不大于105Pa；（2）壳程进口温度为30℃，出口温度50℃；允许压力降：不大于105MPa；（3）每年按330天计,每天24小时连续运行。
1.3 设计内容（1）工艺设计：确定设备的主要工艺尺寸，如：管径、管长、管子数目、管程数目等，计算K0。
（2）结构设计：确定管板、壳体、封头的结构和尺寸；确定连接方式、管板的列管的排列方式、管法兰、接管法兰、接管等组件的结构。
（3）绘制列管式换热器的装配图及编写课程设计说明书。
1.4设计时间2016年12月5日——2016年12月16日设计学生：李凯指导教师：刘荣杰2课程设计概述2.1设计目的课程设计是化工原理课程教学中综合性和实际性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是使我们体察工程实际问题复杂性的初次尝试。
通过课程设计使我们能综合运用本课程和前修课程的基本知识，进行融会贯通的独立思考，在规定的时间内完成指定的化工设计任务，从而得到化工设计的主要程序和方法，进而提高我们分析和解决工程实际问题的能力。
同时，通过课程设计，还可以培养我们树立正确的设计思想，培养实事求是，严肃认真，高度负责的工作作风。
2.2换热器设备的在生产中作用及应用换热器是化工、炼油工业中普遍应用的典型的工艺设备。
在化工厂，换热器的费用约占总费用的10%～20%，在炼油厂约占总费用35%～40%。
换热器在其他部门如动力、原子能、冶金、食品、交通、环保、家电等也有着广泛的应用。
因此，设计和选择得到使用、高效的换热器对降低设备的造价和操作费用具有十分重要的作用。
2.3 工艺流程冷却水从换热器左侧封头的下方进入，从换热器右侧封头的上方排出，乙苯从换热器左侧上方的入口进入，经过６个管程再从左侧下方排出。
2.4. 列管式换热器的特点2.4.1应用特点列管换热器的特点是壳体和管板直接焊接，结构简单、紧凑。
在同样的壳体直径内，排管较多。
管式换热器具有易于制造、成本较低、处理能力达、换热表面清洗比较方便、可供选用的结构材料广阔、适应性强、可用于调温调压场合等优点，由于两管板之间有管子相互持撑，管板得到加强，故在各种列管换热器中他的管板最薄，其造价比较低，因此得到了广泛应用。
2.4.2设备的结构特点列管式换热器的结构特点是管束以焊接或胀接在两块管板上，管板分别焊接在外壳的两端并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体上装有流体进出口接管。
与其他形式的换热器相比，结构简单，制造成本较低。
管内不易积累污垢，即使产生了污垢也便于清洗，但无法对管子的外表面进行检查和机械清洗，因而不适宜处理脏的或有腐蚀性的介质。
由于管子和管板与壳体的连接都是刚性的，当管子和壳体的壁温或材料的线膨胀系数相差较大时，在壳体和管子中将产生很大的温差应力，以至管子扭弯或从管板上松脱，甚至损坏整个换热器。
当管子和壳体的壁温差大于50℃时，应在壳体上设置温差补偿——膨胀节，依靠膨胀节的弹性变形可以减少温差应力，膨胀节的形式较多，常见的有Ｕ形、平板形和Ω形等几种。
由于Ｕ形膨胀节的挠性与强度都比较好，所以使用得最为普遍。
当要求较大的补偿量时，宜采用多波形膨胀节。
当管子和壳体的壁温差大于60℃和壳程压强超过0.6MPa时，由于补偿圈过厚，难以伸缩，失去温差补偿的作用，就应考虑其他结构。
2.5设计方案的确定2.5.1换热器类型的选择对于列管式换热器，首先根据换热流体的腐蚀性或其它特性选项定其结构材料，然后再根据所选项材料的加工性能，流体的压强和温度、换热的温度差、换热器的热负荷、安装检修和维护清洗的要求以及经济合理性等因素来选项定其型式。
设计所选用的列管换热器的类型为固定管板式。
列管换热器是较典型的换热设备，在工业中应用已有悠久历史，具有易制造、成本低、处理能力大、换热表面情况较方便、可供选用的结构材料广阔、适应性强、可用于调温调压场合等优点，故在大型换热器中占优势。
固定管板式列管换热器的特点是，壳体与管板直接焊接，结构简单紧凑，在同样的壳体直径内排管最多。
由于两管板之间有管板的相互支撑，管板得到加强，故各种列管换热器中它的管板最薄，造价最低且易清洗。
缺点是，管外清洗困难，管壁与壳壁之间温差大于50℃时，需在壳体上设置膨胀节，依靠膨胀节的弹性变形以降低温差压力，使用范围仅限于管、壳壁的温差不大于70℃和壳程流体压强小于600kpa的场合，否则因膨胀节过厚，难以伸缩而失去温差补偿作用。
2.5.2换热器内流体通入空间的选择在列管式换热器中，哪一种流体走管程，哪一种走壳程，一般可从下列几个方面考虑。
（1）不洁净或易结垢的流体走易于清洗的一侧；对于固定管板式换热器，一般走管程；U形管换热器，一般走壳程。
（2）粘性大的或流量小的流体，宜走壳程，因流体在有折流板的壳程流动时，在较低的雷诺数（Re＜100）下，即可达到湍流，有利于提高传热系数。
（3）有腐蚀性流体应走管程，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（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，而且蒸汽较清洁，无清洗要求。
（7）被冷却的流体走壳程，便于散热。
（8）对于固定管板式换热器，若两流体的温差较大，对流传热系数较大者宜走管程，这样可以降低管壁与壳壁的温差。
减少热应力。
以上原则，在实际中不可能同时兼顾，对具体情况仔细分析，抓住主要方面。
例如首先从流体的压力、腐蚀性以及清洗等方面考虑，然后再对压力降和传热系数等方面要求进行校核，以便作出较恰当的选择。
2.5.3流速的选择换热器内流体的流速大小,应有经济衡算来决定.增大器内流体的流速,可增强对流传热,减少污垢在换热管表面上沉积的可能性,即降低了污垢的热阻,使总传热系数增大,从而减少换热器的传热面积和设备的投资经费,但是流速增大,又使流体阻力增大,动力消耗也就增多,从而致使操作费用增加,若流速过大,还会使换热器产生震动,影响寿命,因此选取合适的流速是十分重要的。