化工原理课程设计
《化工原理》教案
目录
• 课程介绍与教学目标 • 流体流动与输送 • 传热过程与设备 • 蒸馏过程与设备 • 吸收过程与设备 • 干燥过程与设备
01
课程介绍与教学目标
Chapter
《化工原理》课程概述
课程性质
《化工原理》是化学工程与工艺 专业的一门核心基础课程，旨在 培养学生掌握化工过程的基本原
对流传热基本公式
牛顿冷却定律，描述单位时间内通过单位面积的热量与流体和壁 面之间的温差成正比。
对流传热应用
化工生产中的加热、冷却过程，如换热器、冷却塔等。
辐射传热原理及应用
01
辐射传热定义
物体通过电磁波传递能量的方式。
02
辐射传热基本定律
斯忒藩-玻尔兹曼定律，描述单位时间内黑体发出的辐射能与温度的四
干燥方法分类
根据干燥介质与物料的接触方式，将干燥方法分为对流干燥、传导干燥、辐射干燥等，并对每种方法 进行简要介绍。
常见干燥方法及设备介绍
对流干燥方法及设备
详细介绍气流干燥、喷雾干燥、流化床干燥等对流干燥方法及其 相应设备的结构、工作原理和特点。
传导干燥方法及设备
阐述真空耙式干燥、真空带式干燥等传导干燥方法及其设备的结构 、工作原理和应用范围。
3
实例分析
结合具体案例，对干燥过程的计算和优化进行实 例分析和讨论，加深学生对理论知识的理解和应 用。
《化工原理》课程教学大纲设计
《化工原理》课程教学大纲
课程名称：化工原理
课程类型: 专业基础课
总学时：72 讲课学时：72
学分：4
适用对象: 化学工程与工艺专业、制药工程专业、生物工程专业、环境工程等相关专业
先修课程：高等教学、物理学、物理化学
一、课程性质、目的和任务
化工原理课程是化学工程、化工工艺、生物化工、环境工程等类专业的一门主干课，为学生在具备
了必要的高等教学、物理学、物理化学、计算机技术（包括算法语言及其应用）等基础知识后必修的技
术基础课。
化工原理的主要研究内容是以生产中的物理加工过程为背景，按其操作原理的共性归纳成的若干
“单元操作”。
化工原理属工程科学，用自然科学的原理考察、解释和处理工程实际问题，研究方法是理论解释和在理论指导下的实验研究。本课程强调理论与实际的结合，通过本课程的学习提高分析问题、解决问题
的能力。
二、教学基本要求
通过本课程的教学，要使学生系统地掌握工业生产中常用单元操作的原理，设备的构造、设计
计算及选型，单元操作的工业应用及操作过程中操作条件对过程的影响。
三、教学内容及要求
教学内容教学要求
1.流体流动
流体的密度和压强；流体静力学基本方程及其应用；流体流动连续性方程和机械能衡算方程—柏努利方程及其应用；牛顿粘性定律；层流和湍流；管流速度分布；流动边界层概念；管内流动的阻力损失的计算；管路计算；流速、流量的测定。理解与掌握连续性方程和柏努利方程，熟练掌握它们的应用；掌握牛顿粘性定律及其应用；掌握管内流动阻力的计算；掌握各种局部阻力的计算；了解简单管路；掌握各种管路的计算；了解各种测速装置；了解各种测速装置的流量计算及其校正方法。
化工原理课程设计
目录
设计任务........................................................................................................... 错误!未定义书签。
一．设计项目........................................................................................... 错误!未定义书签。
二．设计条件........................................................................................... 错误!未定义书签。
三．设计内容与要求............................................................................... 错误!未定义书签。塔板的工艺设计............................................................................................... 错误!未定义书签。
一．精馏塔全塔物料衡算....................................................................... 错误!未定义书签。
1.1原料苯组成................................................................................ 错误!未定义书签。
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
化工原理课程设计是化学工程学科的重要环节，其设计的目的是让学生在理论基础知识的基础上，能够熟练掌握工业化学反应装置和过程的设计方法，并能灵活运用各种装置和工艺条件来实现设备的最优化。其中列管式换热器是常用于化工生产过程中的一种重要装置，本文将对其进行详细介绍。
一、列管式换热器的结构与原理
列管式换热器是通过管壳型构造，由许多纵向的管子构成，管子两侧通过流体工质进行换热。其主要结构包括壳体、管板、管束、进出口法兰等部分。换热原理是将热量从高温的流体传给低温的流体，实现两种流体之间的热量交换。
二、列管式换热器的特点和应用
列管式换热器具有结构简单、换热效率高、应用范围广、容易清洗维修等特点。其在化工生产中广泛应用于热回收、冷却、加热等方面，如在石油、化工、冶金、食品、制药、造纸等行业的反应过程中都有重要的应用。
三、列管式换热器的设计方法
在设计列管式换热器时，主要需考虑的参数有流体介质、流量、温度、压力等等，其中最核心的是确定热量传递系数与压降。常用的设计方法有总热传系数法、等效径法、NTU法等。其中总热传系数法是最常用的方法，其计算的公式为：
1/U = 1/hi + Δx/k + Δy/ho
其中U为总热传系数，hi、ho分别为热传分界面内的内、外热传系数，k为扩散系数（介质传热系数），Δx、Δy为介质的平均厚度与壁层厚度。在设计时应根据具体情况选用合适的计算方法。
四、列管式换热器的操作和维护
在使用列管式换热器时，应注意清洗维护工作。由于该装置的结构特殊，应定期进行化学清洗，以避免沉积物和腐蚀物堵塞换热器内壁。同时还应注意防止介质的过于浓缩，以免产生结晶、沉积、腐蚀等情况。
化工原理课程设计模板
化工原理课程设计模板
一、设计背景及目的
化工原理课程设计是化工专业学生在学习化工原理课程过程中进行的一项重要
实践活动。通过此次课程设计，旨在帮助学生深入理解化工原理的基本概念、原理和应用，提高学生的工程设计能力和实践操作能力。本设计模板将指导学生完成一份完整的化工原理课程设计报告，包括设计背景、目的、设计方案、实验过程、结果分析和结论等内容。
二、设计方案
1. 设计题目：根据具体的设计要求和实验目的，给出一个简明扼要的设计题目。
2. 设计目标：明确设计的目标和要求，例如通过本次设计实验，学生需要掌握
某种化工原理的基本概念、理论计算方法和实验操作技巧。
3. 设计原理：详细介绍所涉及的化工原理的基本概念、理论模型和相关公式。
4. 设计步骤：按照一定的顺序和逻辑，描述设计的具体步骤，包括实验前的准
备工作、实验操作步骤和实验后的数据处理等。
5. 设计材料和设备：列举所需的实验材料和仪器设备清单，包括实验所需的试剂、仪器设备名称和型号等。
6. 设计要点和注意事项：指导学生在实验过程中需要注意的关键要点和安全事项。
三、实验过程
1. 实验准备：详细描述实验前的准备工作，包括准备实验所需的试剂、校准仪
器设备、调整实验条件等。
2. 实验操作：按照设计步骤中所列的顺序，一步一步地描述实验的具体操作过程，包括试剂的称量、溶解、配制，仪器设备的调试和操作等。
3. 数据记录：记录实验过程中的关键数据和观察结果，确保数据的准确性和可靠性。
4. 数据处理：根据实验结果，进行数据处理和分析，包括数据的统计、曲线拟合、计算结果等。
化工原理课程设计示例
化工原理课程设计示例
1. 引言
化工原理课程设计是化工专业重要的实践环节，通过对化工原理知识的综合应用，提高学生的实
践能力和创新思维。本文档将介绍一个化工原理
课程设计的示例，帮助读者理解并运用化工原理
知识。
2. 设计目标
本次化工原理课程设计的目标是设计一个工业
冷却器，以实现对某一化工过程的热量控制。具
体设计要求如下：
•设计一个能满足一定冷却要求的工业冷却器；
•确定冷却器的工作参数，如冷却液体流量、冷却剂的温度等；
•选择适当的材料和结构设计，以达到良好的传热效果；
•对设计进行计算和模拟，验证设计方案的可行性。
3. 设计步骤
本次化工原理课程设计将按照以下步骤进行：3.1 确定冷却要求
在设计工业冷却器之前，首先需要确定所要冷却的物质和冷却要求。例如，如果要冷却一个化工反应器，需要明确反应器的体积和所需降温的温度。这些信息对于后续的设计计算非常重要。
3.2 选择合适冷却剂
根据冷却要求，选择适合的冷却剂。在选择冷
却剂时，需要考虑其传热性能、成本和环境因素
等因素。
3.3 确定冷却剂流量
根据冷却要求和冷却剂特性，计算冷却剂的流量。流量的选择应该能够满足热量平衡方程，确
保冷却剂能够充分吸热，降低被冷却物质的温度。
3.4 设计冷却器结构
根据冷却剂流量和传热需求，设计合适的冷却器结构。选择适当的冷却器类型，如管壳式冷却器、板式换热器等，并确定其材料和尺寸。
3.5 进行传热计算和模拟
使用传热学理论和数值模拟方法，对设计方案进行计算和模拟。验证设计方案的可行性，并对热传导、传热系数等参数进行分析。
3.6 制造和测试
化工原理课程设计 案例范本
化工原理课程设计案例范本
一、课程设计题目
以甲醇为原料，设计甲醇制乙醇的工艺流程。
二、设计要求
1.设计产乙醇的工艺流程，包括反应器、分离器、加热器、冷却器等装置的
选型和设计。
2.考虑工艺流程的能耗、安全性、环保性等因素。
3.设计出产乙醇的最佳工艺流程，并给出工艺流程图和各设备的工作参数。
三、设计思路
1.甲醇制乙醇的反应方程式为：
CH3OH + CH3OH → C2H5OH + H2O
2.设计工艺流程时，首先需要选择反应器。甲醇制乙醇反应一般采用连续式
反应器或循环式反应器，常见的有管式反应器、搅拌式反应器等。
3.反应器后需要设置分离器，将反应产物中的乙醇和水分离出来。常见的分
离器有蒸馏塔、回流蒸馏塔等。
4.在工艺流程中还需要设置加热器和冷却器，以控制反应温度和分离出的产
物温度。
5.最后，需要考虑工艺流程的能耗、安全性和环保性等因素，选择合适的设
备和工艺条件。
四、设计步骤
1.确定反应器：选择管式反应器，其反应温度为240℃，反应压力为30MPa。
2.设计分离器：选择蒸馏塔作为分离器，分离塔采用三段式结构，塔顶温度
为95℃，塔底温度为80℃。
3.设计加热器和冷却器：反应器前后分别设置加热器和冷却器，加热器采用
热交换器，冷却器采用空气冷却器。
4.确定工艺流程：甲醇制乙醇的工艺流程如下图所示。
甲醇加热→反应器→分离塔→乙醇冷却
五、设计结果
1.工艺流程图
2.设备参数表
设备名称设计参数
反应器反应温度240℃，反应压力30MPa
分离塔三段式结构，塔顶温度95℃，塔底温度80℃
加热器热交换器
冷却器空气冷却器
化工原理课程设计
《化工原理课程设计》适用的专业（层次）：化学工程与工艺、应用化学、环境工程、生物工程、食品科学与工程等四年制本科。
实践总周数：2周；总学分：2学分。
特别是化学工程与工艺的专业，设计设计步骤。
1．性质、目的
化工原理课程设计是化工原理教学的一个重要环节，是综合应用本门课程和有关先修课程所学知识，完成以单元操作为主的一次设计实践。通过课程设计使学生掌握化工设计的基本程序和方法，并在查阅技术资料、选用公式和数据、用简洁文字和图表表达设计结果、制图以及计算机辅助计算等能力方面得到一次基本训练，在设计过程中还应培养学生树立正确的设计思想和实事求是、严肃负责的工作作风。
2．与其它教学环节或课程之间的先行后续关系
本课程是化工原理课程教学的一个实践环节，是使学生得到化工设计的初步训练，为毕业设计奠定基础。
3．教学任务和教学基本内容
围绕以某一典型单元设备（板式塔、填料塔、干燥器、蒸发器等）的设计为中心，训练学生非定型设备的设计和定型设备的选型能力。教学时数为２周，其基本内容为：
(1)设计方案简介：对给定或选定的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述。
(2)主要设备的工艺设计计算(含计算机辅助计算)：物料衡算，能量衡量，工艺参数的选定，设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算。
(3)辅助设备的选型：典型辅助设备主要工艺尺寸的计算，设备的规格、型号的选定。
(4)工艺流程图：以单线图的形式绘制，标出主体设备与辅助设备的物料方向，物流量、能流量，主要测量点。
(5).主要设备的工艺条件图：图面应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性表和接管表。
化工原理课程设计及目及与要求
目录
一、化工原理课程设计的目的与要求
二、化工原理课程设计的内容
三、安排与要求
四、设计步骤
1．收集基础数据
2．工艺流程的选择
3．做全塔的物料平衡
4．确定操作条件
5．确定回流比
6．理论板数与实际板数
7．确定冷凝器与再沸器的热负荷
8．初估冷凝器与再沸器的传热面积
9．塔径计算与板间距确定
10．堰及降液管的设计
11．塔板布置及筛板塔的主要结构参数12．筛板塔的水力学计算
13．塔板结构
14．塔高
参考文献
设计任务书
一、化工原理课程设计的目的与要求
通过理论课的学习和生产实习，学生已经掌握了不少理论知识和生产实际知识。对于一个未来的工程技术人员来说，如何运用所学知识去分析和解决实际问题室至关重要的。本课程设计的目的也正是如此。
化工原理课程设计是化工专业的学生在校学习期间第一次进行的设计，要求每位同学独立完成一个实际装置(本次设计为精馏装置)的设计。设计中应对精馏原理、操作、流程及设备的结构、制造、安装、检修进行全面考虑，最终以简洁的文字，表格及图纸正确地把设计表达出来．本次设计是在教师指导下，由学生独立进行的没计，因此，对学生的独立工作能力和实际工作能力是一次很好的锻炼机会，是培养化工技术人员的一个重要坏节。通过设计，学生应培养和掌握：1，正确的设计思想和认真负责的设计态度
设计应结合实际进行，力求经济、实用、可靠和先进。
2，独立的工作能力及灵活运用所学知识分析问题和解决问题的能力
设计由学生独立完成，教师只起指导作用。学生在设计中碰到问题可和教师进行讨论，教师只做提示和启发，由学生自已去解决问题，指导教师原则上不负责检查计算结果的准确性，学生应自己负责计算结果的准确性，可靠性．’
化工原理课程设计完整版
————大学
化工原理课程设计
说明书
专业：
班级：
学生姓名：
学生学号：
指导教师：
提交时间：
成绩：
化工原理课程设计任务书
专业班级设计人
一、设计题目
分离乙醇-水混合液（混合气）的填料精馏塔
二、设计数据及条件
生产能力：年处理乙醇-水混合液（混合气）：0.7 万吨（开工率300天/年）；
原料：乙醇含量为40 %（质量百分率，下同）的常温液体（气体）；
分离要求：塔顶乙醇含量不低于（不高于）93 %；
塔底乙醇含量不高于（不低于）0.3 %。
建厂地址：沈阳
三、设计要求
（一）编制一份设计说明书，主要内容包括：
1、前言；
2、流程的确定和说明（附流程简图）；
3、生产条件的确定和说明；
4、精馏（吸收）塔的设计计算；
5、附属设备的选型和计算；
6、设计结果列表；
7、设计结果的讨论与说明；
8、注明参考和使用的设计资料；
9、结束语。
（二）绘制一个带控制点的工艺流程图（2#图）
（三）绘制精馏（吸收）塔的工艺条件图（坐标纸）
四、设计日期：2012 年03 月07 日至2012 年03 月18 日
目录
前言 (1)
第一章流程确定和说明 (2)
1.1加料方式的确定 (2)
1.2进料状况的确定 (2)
1.3冷凝方式的确定 (2)
1.4回流方式的确定 (3)
1.5加热方式的确定 (3)
1.6再沸器型式的确定 (3)
第二章精馏塔设计计算 (4)
2.1操作条件与基础数据 (4)
2.1.1操作压力 (4)
2.1.2气液平衡关系与平衡数据 (4)
2.1.3回流比 (4)
2.2精馏塔工艺计算 (5)
2.2.1物料衡算 (5)
2.2.2 热量衡算 (9)
化工原理教案范文
化工原理教案范文
教学目标：
1.了解化工原理的基本概念和原理。
2.了解化工过程中的常见反应类型和反应机制。
3.掌握化工原理在实际生产中的应用。
教学重点：
1.化工原理的基本概念和原理。
2.化工过程中的常见反应类型和反应机制。
教学难点：
实际生产中的化工原理应用。
教学工具：
PPT课件
教学内容：
一、化工原理的基本概念和原理
化工原理是指在化学反应基础上，利用一系列化学和物理原理进行工程设计、操作和控制的科学。化工原理研究的对象是工艺反应的机理和动力学，以及从原料到产品的转化过程。
化工原理的基本原理包括性质的改变、物质的转化和工艺参数控制等方面。主要包括：
1.化学平衡原理：在反应进行中，反应物与反应产物的浓度会达到一
定的平衡。根据化学平衡原理，可以预测反应在一定条件下的浓度、反应
速率和平衡常数等。
2.速率论原理：反应速率与浓度之间存在一定的关系。根据速率论原理，可以通过控制反应物的浓度和温度等参数来控制反应速率。
3.传递过程原理：包括物质传递和热传递两方面。物质传递涉及质量
传递和动量传递，热传递涉及热传导、对流和辐射等。
4.设备与工艺：根据化工原理设计和选择合适的设备和工艺流程，以
实现化工过程的效果和经济效益。
二、化工过程中的常见反应类型和反应机制
常见的化工反应类型包括物理反应、化学分解反应、化学合成反应、
置换反应和加成反应等。
1.物理反应指的是在化学反应中，反应物之间的不可逆转化。例如溶解、蒸发、沉淀等。
2.化学分解反应是指将一个化合物分解成两个或多个化合物的反应。
例如热分解、光分解等。
3.化学合成反应是指两种或多种反应物结合形成新的化合物的反应。
化工原理课程设计书
目录
前 言 ........................................................................................................ 2 第一篇：设计任务 .................................................................................... 3 第二篇：设计方案 .................................................................................... 4 第三篇：浮阀塔结构性能 ........................................................................ 6 第四篇：工艺流程 .................................................................................... 7 第五篇：工艺流程计算 ............................................................................ 8 5.1设计计算与论证 ........................................................................... 8 5.1.1板式塔的基础数据计算 ..................................................... 8 5.1.2汽液平衡数据与图示 ......................................................... 9 5.1.3物料衡算 ........................................................................... 11 5.1.4塔板数的确定 ................................................................... 11 5.2板式塔的工艺条件及物料计算 ................................................. 12 5.3精馏塔的塔体工艺尺寸计算 ..................................................... 17 5.3.1塔径的计算 ....................................................................... 17 5.3.2塔板主要工艺尺寸的计算 ............................................... 18 5.4塔板的流体力学验算 ................................................................. 20 5.4.1气相通过浮阀塔板的压强降 ........................................... 20 5.4.2淹塔 ................................................................................... 21 5.4.3雾沫夹带 ........................................................................... 22 5.4.4汽液负荷性能计算 ........................................................... 22 5.5热量衡算 ..................................................................................... 25 5.5.1塔顶全凝器的热负荷 ....................................................... 25 5.5.2再沸器 ............................................................................... 25 5.6附属部件与接管设计 ................................................................. 26 5.6.1各接管尺寸的确定 ........................................................... 26 5.6.2塔的总体结构 . (27)
化工原理课程设计
化工原理课程设计集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]
化工原理课程设计题目：
姓名：
班级：
学号：
指导老师：
设计时间：
序言
化工原理课程设计是综合运用《化工原理》课程和有关先修课程（《物理化学》，《化工制图》等）所学知识，完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学，是理论联系实际的桥梁，在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。通过课程设计，要求更加熟悉工程设计的基本内容，掌握化工单元操作设计的主要程序及方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力，问题分析能力，思考问题能力，计算能力等。
精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分的分离。根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。本设计的题目是苯-甲苯
连续精馏筛板塔的设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，采用连续操作方式，需设计一板式塔将其分离。
目录
一、化工原理课程设计任书 (3)
二、设计计算 (3)
1.设计方案的确定 (3)
2.精馏塔的物料衡算 (3)
3.塔板数的确定 (4)
4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8)
5.精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (10)
化工原理课程设计
1.1前言
课程设计是本课程教学中综合性和初中性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是学习化工设计基本知识的初次尝试。也是培养学生综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。在整个教学计划中，它也起着培养学生独立工作能力的重要作用。
蒸馏是利用液体混合物中个组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝达到轻重组分分离的方法。蒸馏操作在石油化工中占有重要的地位，一般占基建投资费用的50%到90%。为此，掌握气液平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性对选择，设计和分析分离过程中的各种参数是很重要的。
蒸馏过程操作方式可分为间歇蒸馏和连续蒸馏。间歇蒸馏是一种不稳定的操作过程，主要应用于批量生产或某些有特殊要求的场合；连续蒸馏为稳态的连续过程，是化工生产常用的方法。
蒸馏过程按蒸馏方式可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏和特殊精馏。简单蒸馏是一种单级蒸馏操作，常以间歇方式进行。平衡蒸馏又称闪蒸，也是一种单级蒸馏操作，常以连续方式进行。简单蒸馏和平衡蒸馏一般用于较易分离的体系或分离要求不高的体系。对于较难分离的体系可采用精馏，用普通清馏不能分离体系则可采用特殊精馏。特殊精馏是在物系中加第三组分，改变分离组分的活度系数，增大组分间的相对挥发度，达到有效分离的目的。特殊精馏有萃取精馏、恒沸蒸馏和盐溶精馏等。
精馏过程按操作压强可分为常压精馏、加压精馏和减压精馏。一般说来，当总压强增大时，平衡时气相浓度与液相浓度接近，对分离不利，但对在常压下为气态的混合物可采用加压精馏；沸点高又是热敏性的混合液，可采用减压精馏。
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化工原理课程设计
1前言1
1.1 固定管板式换热器 2
2列管式换热器的工艺设计2
2.1试算和初选换热器的规格3
2.1.1运算热负荷3
2.1.2运算两流体的平均温度差3
2.1.3初选换热器规格3
2.2核算压强降4
2.2.1管程压强降4
2.3核算总传热系数5
2.3.1管程对流传热系数αi 5
2.3.2壳程对流传热系数αo 5
2.3.3污垢热阻5
2.3.4总传热系数KO 5
列管式换热器设计
朱婉琴
（新疆工业高等专科学校乌鲁木齐830091）
摘要：此次课程设计是列管式换热器的设计。列管式换热器的设计和分析包括热力设计、流淌设计、结构设计以及强度设计，其中以热力设计最为重要。列管式的换热器的设计内容要紧包括按照换热任务和有关要求
确定设计方案，试算和初选换热器的规格；核算管程、壳程压强降；核算总传热系数。本组选择的换热器为 31640400----G 型换热器，运算结果为:K 的估量值为450，o K 的运算值是555，23.1450
555
==估计K K o ，在1.15-1.25范畴内，所选换热器合适。
关键词：列管式换热器；设计；运算；结论
1前言
换热设备是一种实现物料之间热量传递的节能设备，是在化工、石油、轻工、食品、动力、制药、冶金等许多工业部门中广泛应用的一种工艺设备。在炼油、化工装置中，换热器占设备数量的40%左右，占总投资的30%-45%。随着环境爱护要求的提升，近年来，加氢装置的要求越来越多，如加氢裂化，煤油加氢，汽油、柴油加氢和润滑油加氢等，所需的高温、高压的换热设备的数量随之加大，在这些场合，换热设备通常占总投资的50%以上。换热设备也是回收余热、废热，专门是地位热能的有效装置。
列管式换热器是目前化工及酒精生产上应用最广的一种换热器。它要紧由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。所需材质可分别采纳一般碳钢、紫铜或不锈刚制作。在进行换热时，一种流体由封头的连接管
处进入，在管内流淌，从封头另一端的出口管流出，这称为管程；另一种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程。
列管式换热器种类专门多，目前广泛使用的按其温差补偿结构来分，要紧有以下几种。
1.1 固定管板式换热器
这类换热器的结构比较简单、紧凑、造价廉价，但管外不能机械清洗。此类换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两边，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。同时，管子和管板于外壳的连接差不多上刚性的，而管内、管外是两种不同温度的流体。因此，当管壁与壳壁温差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了专门大的温差应力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。
为了克服温差应力，必须有温差补偿装置。一样在管壁与壳壁温度相差50℃以上时，为了安全起见，换热器应有温差补偿装置。但补偿装置（膨胀节）只能用在壳壁与管壁温差低于60-70℃和壳程流体压强不高的情形。一样壳程压强超过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列管式换热器的工艺设计
第四小组设计任务和设计条件
某厂用冷却水冷却从反应器出来的循环使用的有机液，操作条件及物性如下表：
试选用一台适当型号的列管式换热器。 2.1试算和初选换热器的规格
本题为两流体均不发生相变的传热过程，按照两流体的情形，因有机液为被冷却流体，水易结垢，选择水走换热器的管程，有机液走壳程。
2.1.1运算热负荷
33.376833)5065(10261.23600
40000
)(321=-⨯⨯⨯=
-=T T Cp W Q h h W 2.1.2运算两流体的平均温度差
暂按单壳程、多管程进行运算。逆流时平均温度差为
2.1610178.42000033
.3768333
=⨯⨯==
∆c c Cp W Q t ℃ 2.412.162512=+=∆+=t t t ℃
39.24)2.4165()2550(ln )2.4165()2550(ln 1212'
=-----=∆∆∆-∆=∆t t t t t m ℃
而 405.025
6525
2.411112=--=--=t T t t P 9
3.025
2.4150651221=--=--=t t T T R
由图3-24查得 93.0=∆t ϕ 因此 69.2239.2493.0'=⨯=∆=∆∆m t m t t ϕ ℃ 2.1.3初选换热器规格
按照两流体的情形，假设450=K W/(㎡·℃)
故 9.3669.2245033
.376833=⨯=∆=
m t K Q S m2 由于 4.242412522565=+-+=-m m t T ℃ ＜ 50 ℃，因此不需考虑热补
偿。据此，由换热器系列标准（参见附录中选定的 31640400----G 型换热器）。
有关参数如下：
实际传热面积
83.39)1.06(025.014.386=-⨯⨯⨯==L d n S o o π ㎡
若采纳此传热面积的换热器，则要求过程中的总传热系数为450=K W /(㎡·℃)。
2.2核算压强降 2.2.1管程压强降
p t i
N F p p p
∑∆+∆=∆)(21
式中 3,4.1==p t N F 管程流通面积
009.0386
02.04422
=⨯⨯=•
=
ππ
p i i N n d A ㎡
6173.01000
009.0360020000=⨯⨯==i s i A V u m/s
1234610110006173.002.0Re 3
=⨯⨯⨯==-μρi i i u d （湍流）
设管壁粗糙度 1.0=ε mm ,
005.020
1.0==i d ε,由Re -λ关系图中查得：038.0=λ
因此
217226173.0100002.06038.022
21=⨯⨯⨯==∆u d L p i ρλ Pa
6.5712
6173
.010********=⨯⨯==∆u p ρ Pa
则
1.1152334.1)6.5712172()(21=⨯⨯+=∆+∆=∆∑p t i
N F p p p Pa
2.2.2壳程压强降
s s o
N F p p p
∑∆+∆=∆)(2'1'
其中 1,15.1==s s N F 2
)1(,2
1'O B c o u N n Ff p ρ+=∆
管子为正三角形排列，5.0=F
10861.11.1=⨯==n n c
取折流挡板间距 3.0=h m
1913.061=-=-=
h L N B 壳程流通面积
045.0)025.0104.0(3.0)(=⨯-⨯=-=o c o d n D h A ㎡
2599.0045
.0950360040000=⨯⨯==o s o A V u m/s
665510742.09502599.0020.0Re 3
=⨯⨯⨯==-μρo e o u d ＞ 500
=⨯==--228.0228
.066550.5Re 0.5o O f