换热器设计说明书样本1
换热器课程设计说明书
一 设计任务与条件现试设计一台正戊烷冷凝器，实现正戊烷蒸汽由160C ︒冷却至40C ︒，正戊烷的流量为7200h kg /，操作压力为0.175MPa 。
水蒸气的入口水温为30C ︒，出口水温为40C ︒。
二 设计计算〈一〉 确定设计方案 （1） 选择换热器的类型正戊烷蒸汽： 160C ︒→40C ︒ 冷却水： 30C ︒→40C ︒因为壳体与传热管壁温差大于50C ︒，初步确定选用带有补偿圈的固定管板式换热器。
（2）管程安排考虑到冷却水若走壳程由于流速较低易结垢，确定水蒸气走管程正戊烷饱和蒸汽走壳程。
〈二〉确定物性数据正戊烷蒸汽定性温度： 100240160=+=T )(C ︒ 冷却水定性温度： 3524030=+=t )(C ︒正戊烷蒸汽在100℃,0.175MPa 条件下的有关物性数据如下：06.4)1000273(314.8072.01017531=+⨯⨯⨯==RT PM ρ)/(3m kg)/(1057.131,K kg J c p ⋅⨯= )/(0128..01K m W ⋅=λ s Pa ⋅⨯=-5110874.0μ水在35℃时的有关物性数据如下： 31/7.995m kg =ρ )/(10174.431,C kg J c p ︒⋅⨯=)/(6176.01C m W ︒⋅=λ s Pa ⋅⨯=-511075μ 〈三〉估算传热面积 （1）热流量8.376)40160(57.13600/7200,,=-⨯⨯=∆⋅⋅=T c q Q h p h m T )(kW(2)冷却水用量9.32709)3040(10147.43600108.37633,,=-⨯⨯⨯⨯=∆⋅=t c Q q c p T cm )/(h kg （3）平均传热温差，按逆流算3.44304040160ln)3040()40160(=-----=∆m t )(C ︒（4）初算传热面积 由于在高压力下操作，假设)/(1102C m W K ︒⋅=则估算的传热面积为3.773.44110108.3763=⨯⨯=∆=m T t K Q S 估)(2m 〈四〉工艺结构尺寸 （1）管径和管内流速选用mm mm 5.225⨯φ较高级冷拔传热管（碳钢），取管内流速为s m u i /6.0=。
换热器设计说明书
3 U 形管换热器设计计算及强度校核...........................................................................................33 3.1 筒体、封头的厚度计算及压力试验校核 ....................................................................... 33 3.1.1 筒体厚度计算 ........................................................................................................ 33 3.1.2 前端管箱筒体计算 ................................................................................................ 34 3.1.3 前端管箱封头计算 ................................................................................................ 35 3.1.4 后端封头计算 ........................................................................................................ 36 3.2 水压试验校核 ................................................................................................................... 37 3.2.1 筒体的水压试验校核 ............................................................................................ 37 3.2.2 前端管箱封头，后端封头的水压试验校核......................................................... 39 3.3 法兰和螺栓 ....................................................................................................................... 40 3.3.1 垫片的选择及计算 ..............................................பைடு நூலகம்............................................... 40 3.3.2 螺栓的选择及计算 ................................................................................................ 41 3.3.3 法兰的选择 ............................................................................................................ 42 3.4 开孔补强计算 ................................................................................................................... 43 3.4.1 进口接管①、出口接管⑤ .................................................................................... 43 3.4.2 进口接管② ............................................................................................................ 45 3.4.3 出口接管④ ............................................................................................................ 47 3.5 管板及换热管的选择计算 ............................................................................................... 50 3.5.1 换热管的尺寸及排布 ............................................................................................ 50 3.5.2 管板的设计计算 .................................................................................................... 50
换热器设计说明书
甲醇■甲醇换热器II的设计第一部分设计任务书一，设计题目甲醇-甲醇换热器II的设计二，设计任务1,热交换量：8029.39kw2,设备形式：长绕管式换热器三，操作条件①甲醇：入口温度7.83°C,出口温度-31.68°C②甲醇：入口温度-37.68°C,出口温度1.00°C③允许压强降：管侧不大于1.5*105pa壳侧不大于2.9*10’pa. 四，设计内容①设计方案简介：对确定的工艺流程及换热器型式进行简要论述。
②换热器的工艺计算：确定换热器的传热面积和传热系数。
③换热器的主要结构尺寸设计。
④主要辅助设备选型。
⑤绘制换热器总装配图。
第二部分换热器设计理论计算1,计算并初选换热器的规格(1) 两流体均不发生相变的传热过程，管程，壳程的介质均为 甲醇。
(2) 确定流体的定性温度，物性数据。
管程介质为甲醇，入口温度为7.83°C,出口温度-31.68°Co壳程介质也为甲醇，入口温度・37.68°C,出口温度1.00°Co 管侧甲醇的定性温度:打=7兀：型=-H.925 °C 。
2壳侧的甲醇定性温度：仏=二门卑V —1&34°C 。
2两流体在定性温度下的物性数据：⑶传热温差△ _ 7厂力)一72一" _ (7.83-1)-[-31.8 — (-37.68)] _6.83-6 —钳％ °C 」厂T- 7・83-(一31・68)_39・51r-f "1-(-37.68) ~ 38.68 ")p=hzk= 1—(—37S)=坯=085「-匕 7.83-(-37.68)45.51…由R 和P 查图得到校正系数为：处ul,所以校正后的温度为=^=6.406°C （查传热课本 P288）,6.83In -----6[-31.8-(-37.68)]（4）计算热负荷QQ =MiCp」T 厂「） = 312379.8 * 2.345 * 39.51 / 3600 = 8039.524k w（5）初步选择换热器的规格：根据传热温差的大小，传热介质的性质以及结垢清洗要求等条件选择适宜的换热器。
换热器设计说明书(1)
化工设计说明书设计题目：煤油冷却器的设计设计人：专业班级：学号：指导老师：二〇〇九年六月八日前言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，在设计过程中能够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。
化工原理课程设计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。
围绕以某一典型单元设备(如板式塔、填料塔、干燥器、蒸发器、冷却器等)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。
设计时数为3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。
(6)设计说明书的编写。
设计说明书的内容应包括：设计任务书，目录，设计方案简介，工艺计算及主要设备设计，辅助设备的计算和选型，设计结果汇总，设计评述，参考文献。
整个设计由论述，计算和图表三个部分组成，论述应该条理清晰，观点明确；计算要求方法正确，误差小于设计要求，计算公式和所有数据必需注明出处；图表应能简要表达计算的结果。
在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器，且是上述这些行业的通用设备，占有十分重要的地位。
随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日益加强。
换热器设计说明书样本
前言化工原理课程设计是化学工程与工艺类相关专业学生学习化工原理课程必修的三大环节之一，起着培养学生运用综合基础知识解决工程问题和独立工作能力的重要作用。
《化工原理课程设计》以换热器、管道设计和选型为主。
主要介绍列管式换热器的设计计算，并就有关流程方案的确定以及附属设备的选型作了介绍，此外给出了设计时所使用的现行技术标准和一些基础数据。
《化工原理课程设计》为化工原理课程教学的配套教材，可作为化工原理课程设计、化工类专业毕业设计的参考资料，也可作为化工原理课程教学的参考用书。
《化工原理课程设计》共分2章。
《化工原理课程设计》由张渊编写。
《化工原理课程设计》在编写过程中得到内蒙古化工职业学院帮助。
史忠斌老师在图表的绘制方面给予了大力帮助，在此一并表示感谢。
由于我们经验不足，水平有限，其中难免有不妥之处，恳请各位读者批评指正。
编者2010年6月22日目录第一章概述1.1换热器的结构形式 (3)1.2换热器材质的选择 (4)1.3管板式换热器优点 (5)1.4列管式换热器结构 (6)1.5管板式换热器的类型和工作原理 (7)1.6确定设计方案 (8)第二章传热过程工艺计算及设备结构的设计2.1设计参数 (9)2.2计算总传热系数 (10)2.3工艺结构尺寸 (10)2.4换热器核算 (12)结束语 (18)主要参考文献 (19)第一章概述目第一章前管板式换热器产品达到了一个成熟阶段,凭借其高效、节能、环保的优势,在各行业领域中被频繁使用, 并被用以替换原有管壳式和翅片式换热器,取得了很好的效果。
1.1换热器的结构形式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。
管壳式换热器根据结构特点分为以下几种：（1）固定管板式换热器固定管板式换热器两端的管板与壳体连在一起，这类换热器结构简单，价格低廉，但管外清洗困难，宜处理两流体温差小于50℃且壳方流体较清洁及不易结垢的物料。
u型管换热器设计说明书(1)
圆整为 24mm
（4）.管板直径
根据容器法兰相关参数需要，取管板直径 D=473mm
考虑到金属的热膨胀尺寸，可由微小负偏差，但不允许有正偏
差。
（5）.管板连接设计
由之前热力计算部分以确定布管方式选用正方形排布，布管限定
t 189 MPa
焊接接头系数取 0.85
8
0.5 400
0.623mm
2 189 0.85 0.5 0.5
又封头厚度因与筒体厚度相同以减少焊接所产生的应力，最终取封
头厚度为 8mm
2. 管箱短节设计：
管箱深
（1）管箱短节厚度设计：
度 300mm
管箱短节厚度与筒体厚度相同， 8mm
11
由 NB/T47020—47027-2012 查得长颈对焊法兰如下图所示： 其中：
D=565m m
L=26mm 螺栓 M24 C=26mm
（2）由上述数据可得 （3）预紧状态下的法兰力矩按下式计算：
12
（4）由机械设计手册查得 M20 的小径为 由此可得实际使用的螺栓总面积
（5）操作状态的法兰力矩计算： 作用于法兰内径截面上内压引起的轴向力 由下式计算：
，允许正偏差为，负偏差为 0，
即管孔为
（4） 折流板的固定
拉杆直
折流板的固定一般采用拉杆与定距管等原件与管板固定，其固 径
定形式由一下几种：
12mm
a. 采用全焊接法，拉杆一段插入管板并与管板固定，
拉杆长
每块折流板与拉杆焊接固定。
度
b. 拉杆一段用螺纹拧入管板，每块折流板之间用定距
8000mm
换热器设计说明书
1 绪论1.1 课题介绍本次设计为余热回收装置中软水预热器的设计，主要任务是设计一台立式管壳式换热器。
管壳式换热器又称列管式换热器，它适用于冷却，冷凝，加热、蒸发及废热回收等方面。
是理论研究水平最高、设计技术最完善、标准化和规范化历史最悠久以及计算机程序软件开发最早的换热设备，在石油、化工生产中应用十分广泛。
它的工艺设计一般是指传热设计和压降（或流动）设计，传热尤为复杂[1]。
目前在食品行业中，粮食干燥作业中多用列管式换热器，这种换热器结构简单，制造容易，检修方便。
干燥行业中，换热器的热介质是烧烟煤与无烟煤混合燃料产生的高温烟道气。
在管内流动，冷介质是空气，在管外横向冲刷管子流动[2]。
固定管板式换热器的两端管板和壳体制成一体，当两流体的温度差较大时，在外壳的适当位置上焊上一个补偿圈，（或膨胀节）。
当壳体和管束热膨胀不同时，补偿圈发生缓慢的弹性变形来补偿因温差应力引起的热膨胀。
特点：结构简单，造价低廉，壳程清洗和检修困难，壳程必须是洁净不易结垢的物料。
固定管板式换热器主要有外壳、管板、管束、封头压盖等部件组成。
固定管板式换热器的结构特点是在壳体中设置有管束，管束两端用焊接或胀接的方法将管子固定在管板上，两端管板直接和壳体焊接在一起，壳程的进出口管直接焊在壳体上，管板外圆周和封头法兰用螺栓紧固，管程的进出口管直接和封头焊在一起，管束内根据换热管的长度设置了若干块折流板。
这种换热器管程可以用隔板分成任何程数。
固定管板式换热器结构简单，制造成本低，管程清洗方便，管程可以分成多程，壳程也可以分成双程，规格范围广，故在工程上广泛应用。
壳程清洗困难，对于较脏或有腐蚀性的介质不宜采用。
当膨胀之差较大时，可在壳体上设置膨胀节，以减少因管、壳程温差而产生的热应力。
固定管板式换热器的特点是：旁路渗流较小、造价低、无内漏。
固定管板式换热器的缺点是，壳体和管壁的温差较大，易产生温差力，壳程无法清洗，管子腐蚀后连同壳体报废，设备寿命较低，不适用于壳程易结垢场合。
换热器课程设计说明书
换热器原理与设计课程设计计算说明书设计题目换热器原理与设计课程设计学院（系）：机电工程学院专业：能源与动力工程班级：姓名：学号：指导老师：完成日期：新余学院目录第一部分确定设计方案1.1选择换热器的类型两流体温度变化情况：热流体进口温度130℃，出口温度40℃。
冷流体进口温度30℃，出口温度40℃。
从两流体温度来看，估计换热器的管壁温度和壳体壁温之差很大，因此初步确定选用浮头式列管换热器，而且这种型式换热器管束可以拉出，便于清洗；管束的膨胀不受壳体约束。
1.2流动空间及流速的确定由于煤油的粘度比水的大，井水硬度较高，受热后易结垢，因此冷却水走管程，煤油走壳程。
另外，这样的选择可以使煤油通过壳体壁面向空气中散热，提高冷却效果。
同时，在此选择逆流。
选用ф25×2.5的碳钢管，管内流速取u i=0.75m/s。
第二部分确定物性数据定性温度：可取流体进、出口温度的平均值。
壳程煤油的定性温度为： T=(130+40)/2=85℃管程冷却水的定性温度为：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90℃下的有关物性数据如下：密度ρo= 810kg/m3定压比热容 cp o=2.3kJ/(kg·℃)导热系数λo=0.13W/(m·℃)粘度μo=0.00091 Pa·s冷却水在32℃下的物性数据：密度ρi=994kg/m3定压比热容 cp i=4.187kJ/(kg·℃)导热系数λi=0.626 W/(m·℃)粘度μi=0.000727 Pa·s第三部分工艺流程图第四部分 计算总传热系数4.1热负荷的计算以煤油为计算标准算它所需要被提走的热量： Q=qc Δt=2.39×108330×24x2.22x （130-40）=7.034x106KJ/h=1953.8KW4.2平均传热温度计算两流体的平均传热温差，暂按单壳程、多管程计算。
热交换器设计说明书
结构设计管箱设计参照标准GB151-2014壳体内径DN=450mm，材料为Q235,许用应力[δ]=125Mpa,壳体厚度δ=8mm，采用卷制。
接管管程接管：Ф159×8，无缝钢管，材料为10号钢，L=100mm。
壳程接管：Ф219×8，无缝钢管，材料为10号钢，L=100mm。
管板固定管板材料为Q235 Pg=1.6Mpa，厚度b=40mm。
具体尺寸(:mm)DN D D1 D2 D3 D4 D5 d2450 565 530 500 447 487 450 18螺栓规格数量 bf b PsPtM16 24 30 40 0.6 1.0折流板选取弓形折流板，上下缺口，材料Q235，缺口高度h=112.5mm，板间距ls=237.5mm,进出口板间距Ls,i =ls,o=260mm，厚度δ=6mm，外径D b=446.5mm，折流板数目9，经计算换热与结构均符合要求。
拉杆材料为Q235，选用Ф=16的拉杆4根，具体位置及装配方式见装配图，一端与管板采用螺纹连接，另一端用螺母固定在折流板上。
封头选用材料为16Mn的椭圆形标准封头，取壁厚8mm。
H=137 h=25 Di=450分程隔板选用材料Q235，厚度为8mm,宽450mm，长489mm，一端为和封头形状相同的圆冠，另一端为平面，分程隔板焊于管箱内。
支座(JB-T4712.1-2007）DN450 120包角焊制，单筋，带垫板L 1 b1δ1δ2b3δ3弧长 b4δ4e L2420 120 8 8 96 8 540 200 6 48 290容器法兰甲型平焊法兰：JB/T4701-2000，材料为16Mn,许用应力为16barDN D D1 D2D3D4δ d 螺栓规格数量450 565 530 500 490 487 30 18 M16 20接管法兰板式平焊平面法兰管程接口：PN=16bar DN=159mm A1=168.3mmD K L C 螺栓规格数量 B265 225 18 20 M16 8 161壳程接管：PN=6bar DN=219mm A1=219.1mmD K L C 螺栓规格数量 B320 280 18 22 M16 8 222旁路挡板材料为Q235，厚度为10mm ，宽度为31mm ，1对，长度为1430m 。
换热器设计说明书(1)
化工设计说明书设计题目：煤油冷却器的设计设计人：专业班级：学号：指导老师：二〇〇九年六月八日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，在设计过程中能够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。
化工原理课程设计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。
围绕以某一典型单元设备(如板式塔、填料塔、干燥器、蒸发器、冷却器等)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。
设计时数为3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。
(6)设计说明书的编写。
设计说明书的内容应包括：设计任务书，目录，设计方案简介，工艺计算及主要设备设计，辅助设备的计算和选型，设计结果汇总，设计评述，参考文献。
整个设计由论述，计算和图表三个部分组成，论述应该条理清晰，观点明确；计算要求方法正确，误差小于设计要求，计算公式和所有数据必需注明出处；图表应能简要表达计算的结果。
在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器，且是上述这些行业的通用设备，占有十分重要的地位。
随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日益加强。
换热器设计说明书
工程热力学与传热学课程设计管壳式换热器设计说明书目录一、设计任务书———————————11、换热器的概念及意义2、固定管板式换热器构造3、工作原理4、设计参数二、设计计算书———————————31、换热管的材料、内径、长度、管间距等确实定2、壳体内径3、管程接收直径4、折流板缺口高度、间距、数目以及折流板直径5、壳程接收直径确实定6、传热面积和传热面积之比三、计算表格四、设计结果汇总表—————————7五、设计自评————————————8六、参考文献————————————9一、设计任务书1、换热器的概念及意义在化工生产中为了实现物料之间能量传递过程需要一种传热设备。
这种设备统称为换热器。
在化工生产中，为了工艺流程的需要，往往进展着各种不同的换热过程：如加热、冷却、蒸发和冷凝。
换热器就是用来进展这些热传递过程的设备，通过这种设备，以便使热量从温度较高的流体传递到温度较低的流体，以满足工艺上的需要。
它是化工炼油，动力，原子能和其他许多工业部门广泛应用的一种通用工艺设备，对于迅速开展的化工炼油等工业生产来说，换热器尤为重要。
换热器在化工生产中，有时作为一个单独的化工设备，有时作为某一工艺设备的组成局部，因此换热器在化工生产中应用是十分广泛的。
任何化工生产中，无论是国内还是国外，它在生产中都占有主导地位。
2、固定管板式换热器构造3、工作原理：管壳式换热器和螺旋板式换热器、板式换热器一样属于间壁式换热器，其换热管内构成的流体通道称为管程，换热管外构成的流体通道称为壳程。
管程和壳程分别通过两不同温度的流体时，温度较高的流体通过换热管壁将热量传递给温度较低的流体，温度较高的流体被冷却，温度较低的流体被加热，进而实现两流体换热工艺目的。
4、设计参数：二、设计计算书根据设计任务书进展设计计算：204565''2'1max =-=-=∆t t t ℃ 252550'2''1min =-=-=∆t t t ℃热损失系数取0.98传热量：()()kJ t t c M Q L p 48098.0506561.244.14''1'121=⨯-⨯⨯=-=η 冷却水量：()()s kg t t c M p 73.52545187.4480'2''222=-⨯=-逆流时的对数平均数温差：41.222025ln 2025ln minmax min max 1=-=∆∆∆-∆=∆⋅t t t t t c m 参数;P 、R5.025652545'2'1'2''2=--=--=t t t t P 75.025455065'2''2''1'1=--=--=t t t t R设计本管壳式换热器为2壳程-4管程<2-4>型，那么975.0=ψ 有效平均温差：85.214.22975.01=⨯=∆=∆⋅c m m t t ψ 初选传热系数：()C kg w K ︒⋅=300'0 估算传热面积：2'0'022.7385.21300480000m t K Q F m =⨯=∆= 管子材料：铝制管5.320⨯φ管程所需流通截面：222100573.0110003.57m M A t =⨯==ωρ每程管数：根43013.000573.044221=⨯⨯==ππd A n t每根管长：m l d nZ F l t 60'0==取π管子排列方式为：等边三角形 管间距s=26mm 分程隔板槽处管间距mm l E 40=平行于流向的管距mm s s p 5.2230cos =⨯=ο垂直于流向的管距mm s s n 1330sin =⨯=ο 拉杆直径取12mm 估计管壳直径mm 400≤ 管排列可做如下草图那么六边形层数为6层，一台管子数为86=t n ，一台拉杆数为4根一台传热面积为24.32602.086m dl n c =⨯⨯⨯=ππ 两台传热面积：2''08.64m F =管束中心至最外层管束中心距离为0.135m ，管束外缘直径m D L 29.0=壳体m 325.0取S D 那么长径比5.18325.06==s D l管程接收直径：6895.511100073.513.113.122⨯=⨯==φρω取M D 管程雷诺数：1793110725013.010001Re 621222=⨯⨯⨯==-μρωd 管程换热系数：52469.417931023.0013.0621.0Re 023.04.08.04.08.0122=⨯⨯⨯=⨯=τλαP d 折流板形式选弓形，折流板缺口高度m D h S 08.035.025.025.0=⨯== 折流板的圆心角为120度，折流板间距取m l s 4.0=，折流板数目为14块，折流板上管孔数为60个，折流板上管孔直径m d H 0204.0=，通过折流板管子数为56个，折流板缺口处管子数为30根，折流板直径m D b 3.0=。
换热器的设计说明书
换热器的设计1.1 换热器概述换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多任务业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。
换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。
在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。
换热器随着换热目的的不同，具体可分为加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器，再沸器和热交换器等。
由于使用条件的不同，换热设备又有各种各样的形式和结构。
换热器选型时需要考虑的因素是多方面的，主要有:①热负荷及流量大小；②流体的性质；③温度、压力及允许压降的范围；④对清洗、维修的要求；⑤设备结构、材料、尺寸、重量；⑥价格、使用安全性和寿命；按照换热面积的形状和结构进行分类可分为管型、板型和其它型式的换热器。
其中，管型换热器中的管壳式换热器因制造容易、生产成本低、处理量大、适应高温高压等优点，应用最为广泛。
管型换热器主要有以下几种形式：（1）固定管板式换热器：当冷热流体温差不大时，可采用固定管板的结构型式，这种换热器的特点是结构简单，制造成本低。
但由于壳程不易清洗或检修，管外物料应是比较清洁、不易结垢的。
对于温差较大而壳体承受压力较低时，可在壳体壁上安装膨胀节以减少温差应力。
（2）浮头式换热器：两端管板只有一端与壳体以法兰实行固定连接，称为固定端。
另一端管板不与壳体连接而可相对滑动，称为浮头端。
因此，管束的热膨胀不受壳体的约束，检修和清洗时只要将整个管束抽出即可。
适用于冷热流体温差较大，壳程介质腐蚀性强、易结垢的情况。
（3）U形管式换热器换：热效率高，传热面积大。
结构较浮头简单，但是管程不易清洗，且每根管流程不同，不均匀。
表1-1 换热器特点一览表在过程工业中，由于管壳式换热器具有制造容易，生产成本低，选材范围广，清洗方便，适应性强，处理量大，工作可靠，且能适应高温高压等众多优点，管壳式换热器被使用最多。
工业中使用的换热器超过90%都是管壳式换热器，在工业过程热量传递中是应用最为广泛的一种换热器。
换热器 设计手册
换热器设计手册第一部分：换热器概述换热器是工业生产中常用的设备，用于将热能从一个流体传递到另一个流体，以实现热能的平衡和利用。
在化工、能源、制药、食品等行业都有广泛的应用。
本手册将以换热器的设计、选择、运行与维护为主要内容，为工程师和操作人员提供全面的指导和参考。
第二部分：换热器设计原理1. 热传导原理：介绍热量在换热器中的传导过程，包括对流、传导、辐射等热传导方式。
2. 换热器工作原理：介绍不同类型换热器的工作原理，如壳管式、板式、螺旋式等。
3. 换热器设计参数：详细介绍换热器设计中的参数，如传热系数、流体速度、材料选取等。
第三部分：换热器设计流程1. 换热器类型选择：根据不同工艺要求和流体特性选择合适的换热器类型。
2. 换热器计算及模拟：对换热器进行热平衡计算和流体模拟，确定换热器的尺寸和传热面积。
3. 换热器结构设计：设计换热器壳体、管束、管板、密封装置等结构。
4. 材料选取：根据工作条件和流体性质选择合适的材料，包括金属、非金属等。
5. 换热器性能分析：对设计的换热器进行性能评估，确保满足工艺要求。
第四部分：换热器运行与维护1. 换热器安装与调试：介绍换热器的安装、泄漏检测、气密性测试等。
2. 换热器运行优化：讲述换热器的操作技巧和运行优化方法，包括流体控制、温度调节等。
3. 换热器维护与保养：指导换热器的定期检查、清洗、维护和更换零部件。
第五部分：换热器设计案例分析通过实际的换热器设计案例，分析不同场景下的换热器选型、设计、运行和维护过程，并总结经验和教训。
结语本手册以换热器设计为主线，系统介绍了换热器的原理和应用，涵盖了设计、选择、运行和维护的全过程。
希望通过本手册的阅读，读者能够对换热器设计有全面的了解，并能在实际工程中有效应用。
参考换热器设计说明书
机械设计机械设计包括结构设计和强度计算两部分。
参考压力容器安全技术监察规程，本次设计的换热器为二类容器。
1.1结构设计1.1.1设计条件1.1.1.1设计压力设计压力根据最高工作压力确定。
设有安全阀时，设计压力取最高工作压力的 1.05〜1.10倍。
本设计取1.1倍。
壳程设计压力F d =1.1巳=1.1 (0.4 _0.1)MPa =0.33MPa ,液柱压力ph 0.95 =993.25 9.8 0.6 0.95Pa=5548.2945Pa ：： 5%F d则可忽略液柱压力，计算压力P c = R，取高于其一个等级的公称等级1.0MPa。
管程设计压力R =1.1P W =1.1 (1.4-0.1)MPa =1.43MPa，忽略液柱压力，则取高出其一个压力等级为2.5MPa。
1.1.1.2设计温度设计温度指容器在正常情况下，设定的元件金属温度，设计温度不得低于元件金属在工作温度状态可能达到的最高温度。
[8，124]管程设计温度的确定，由于气氨最高操作温度为124C，故取设计温度为130C。
壳程设计温度的确定，由于壳程水最高操作温度为42C，故取设计温度为50C。
1.1.2筒体壁厚1.1.2.1筒体选材由于筒体设计温度为50C，设计压力为0.4MPa，参考GB150-1998,故选20R。
1.1.2.2筒体壁厚的计算、二RD2[珂-P c式中、：一计算厚度，mm ；P c —计算压力，MPa ;'—焊接接头系数。
由表可知、：min = 6mm ，故令=6mm 。
6=6 +C 2 =(6 +2)mm =8mm 5n =① +C i + 也=(8 + 0 + 也)mm = 8mm(取C 2=2mm 在无特殊腐蚀情况下，对于碳素钢和低合金钢，不小于1mm )[GB6654《压力容器用钢板》和 GB3531《低温压力容器用低合金钢板》规定压力容器 专用钢板的厚度负偏差不大于 0-25 mm ，因此使用该标准中钢板厚度超过 5 mm 时(如20R,16MnR 和 16MnDR)等，可取 C 1 =0][8，125]由钢材标准规格，取J* =8mm-e= ' n -( C 1 + C 2 ) ( C= C 1 +C 2 )=8-(0+2)=6 mm1.1.2.3筒体的强度校核式中飞—有效厚度，：e =：n -C ， mm ；;n—名义厚度，mm ；t匚—设计温度下圆筒的计算应力， MPa ；C —厚度附加量，mm 。
换热器设计说明书样本1
2010级应用化学专业《化工原理》课程设计说明书题目：姓名：班级学号：指导老师：同组人员完成时间：《化工原理》课程设计评分细则说明：评定成绩分为优秀（90-100），良好（80-89），中等（70-79），及格（60-69）和不及格（<60）目录（按毕业论文格式要求书写）第一部分设计任务书第二部分设计方案简介评述我们设计的是煤油冷却器，冷却器是许多工业生产中常用的设备。
列管式换热器的结构简单、牢固，操作弹性大，应用材料广。
列管式换热器有固定管板式、浮头式、U形管式和填料函式等类型。
列管式换热器的形式主要依据换热器管程与壳程流体的温度差来确定。
由于两流体的温差大于50 C ，故选用带补偿圈的固定管板式换热器。
这类换热器结构简单、价格低廉，但管外清洗困难，宜处理壳方流体较清洁及不易结垢的物料。
因水的对流传热系数一般较大，并易结垢，故选择冷却水走换热器的管程，煤油走壳程。
第三部分 换热器设计理论计算１、试算并初选换热器规格（1）、 定流体通入空间 两流体均不发生相变的传热过程，因水的对流传热系数一般较大，并易结垢，故选择冷却水走换热器的管程，煤油走壳程。
（2）、确定流体的定性温度、物性数据，并选择列管式换热器的形式：被冷却物质为煤油，入口温度为140℃,出口温度为40C冷却介质为自来水，入口温度为30C ，出口温度为40C煤油的定性温度：(14040)/290m T C =+=水的定性温度：(3040)/235m t C =+=两流体的温差：903555m m T t C -=-=由于两流体温差大于50℃，故选用带补偿圈的固定管板式列管换热器。
两流体在定性温度下的物性数据(3)、计算热负荷Q 按管内煤油计算,即1253361.981010() 2.2210(14040) 1.541610330243600n ph W Q C T T W ⨯=-=⨯⨯⨯⨯-=⨯⨯⨯若忽略换热器的热损失，水的流量可由热量衡算求得,即63,21() 1.54161036.94/4.17410(4030)c p c QC t t W kg s =-⨯==⨯⨯-（4）、计算两流体的平均温度差，并确定壳程数 逆流温差212211222111()()(14040)(4030)39.09614040ln ln ln4030mt t T t T t t C t T t t T t ∆∆-∆------'====︒∆---∆-121214040104030T T R t t --===--211140300.09114030t t P T t --===-- 由R 和P 查图……得温度校正系数为0.85t ϕ∆=，所以校正后的温度为36.40.8533.23m mt t t C ϕ∆'∆=∆=⨯=︒ 又因0.850.8t ϕ∆=>，故可选用单壳程的列管式换热器。
换热器设计说明书
这次换热器的课程设计从设计上来看，我设计的换热器基本符合工业上用的换热器标准，换热器多适用于烟道内，结构大致由换热管和换热箱组成。包括由多根换热管两端分别插入上管板和下管板组成的管束，换热管中为空气流道，管束的多个换热管间为烟气流道，管束通过连接集合箱使空气依次从多组管束的换热管中流过。我设计的烟气温度是620 ，比实际气体要低，所以各种参数的选择与实际情况有些差别。
。空气出口Biblioteka 缩段的出口圆截面积ƒ3为：，
，又知出口收缩角 查《有色冶金炉设计手册》附录六得渐缩局部阻力系数为：
查阅相关表格可知：换热管入口的局部阻力系数 ，换热管出口 ，空气在空气室内转180°的局部阻力系数 ，换热器空气入口与出口的温度补偿系数按下式计算：
换热器内空气侧阻力系数为：
空气侧形阻压按公式计算为：
εh.g=εCO2+βεH2O=0.086+1.08×0.059=0.150
εh.w=εCO2+βεH2O=0.078+1.08×0.066=0.149
因此，系统的辐射率为：
烟气对管群的辐射传热系数为αh.f
则烟气侧传热系数αh为：
αh=αh,c+αh,r=38.4+6.8=45.2
解得：αh=45.2W/(m2．℃)
烟道断面宽度B=1.392m。则在其宽度上排列的换热管列数为：
m= = =10列
顺烟气流向排列M排，则 (排)
图2-1一个行程管群排列图
3
在换热器热计算中，假定换热器无热损失，两流体在换热器中无流量损失，无相变，比热容不变，仅有显热变化。
(1)有效换热量Q
所谓有效换热量是指空气从20℃被加热到350℃从烟气所吸收的热量。由于相应温度下空气的比热容分别为 和 则有效换热量为：
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2010级应用化学专业《化工原理》课程设计说明书题目：姓名：班级学号：指导老师：同组人员完成时间：《化工原理》课程设计评分细则说明：评定成绩分为优秀（90-100），良好（80-89），中等（70-79），及格（60-69）和不及格（<60）目录（按毕业论文格式要求书写）第一部分设计任务书第二部分设计方案简介评述我们设计的是煤油冷却器，冷却器是许多工业生产中常用的设备。
列管式换热器的结构简单、牢固，操作弹性大，应用材料广。
列管式换热器有固定管板式、浮头式、U形管式和填料函式等类型。
列管式换热器的形式主要依据换热器管程与壳程流体的温度差来确定。
由于两流体的温差大于50 C，故选用带补偿圈的固定管板式换热器。
这类换热器结构简单、价格低廉，但管外清洗困难，宜处理壳方流体较清洁及不易结垢的物料。
因水的对流传热系数一般较大，并易结垢，故选择冷却水走换热器的管程，煤油走壳程。
第三部分 换热器设计理论计算１、试算并初选换热器规格（1）、 定流体通入空间 两流体均不发生相变的传热过程，因水的对流传热系数一般较大，并易结垢，故选择冷却水走换热器的管程，煤油走壳程。
（2）、确定流体的定性温度、物性数据，并选择列管式换热器的形式：被冷却物质为煤油，入口温度为140℃,出口温度为40C 冷却介质为自来水，入口温度为30C ，出口温度为40C 煤油的定性温度：(14040)/290m T C =+= 水的定性温度：(3040)/235m t C =+=两流体的温差：903555m m T t C -=-=由于两流体温差大于50℃，故选用带补偿圈的固定管板式列管换热器。
两流体在定性温度下的物性数据(3)、计算热负荷Q 按管内煤油计算,即1253361.981010() 2.2210(14040) 1.541610330243600n ph W Q C T T W ⨯=-=⨯⨯⨯⨯-=⨯⨯⨯若忽略换热器的热损失，水的流量可由热量衡算求得,即63,21() 1.54161036.94/4.17410(4030)c p c QC t t W kg s =-⨯==⨯⨯-（4）、计算两流体的平均温度差，并确定壳程数 逆流温差212211222111()()(14040)(4030)39.09614040ln ln ln4030mt t T t T t t C t T t t T t ∆∆-∆------'====︒∆---∆-121214040104030T T R t t --===--211140300.09114030t t P T t --===-- 由R 和P 查图……得温度校正系数为0.85t ϕ∆=，所以校正后的温度为36.40.8533.23m mt t t C ϕ∆'∆=∆=⨯=︒ 又因0.850.8t ϕ∆=>，故可选用单壳程的列管式换热器。
（5）、初步选择换热器规格 根据管内为水，管外为有机液体，K 值范围为280~710 2/()W m C ⋅︒，假设K=4302/()W m C ⋅︒故261.541610107.943033.23m Q S m K t ⨯===∆⨯由于140404030555022m m T t C C ++-=-=＞，因此需要考虑热补偿。
初选固定板式换热器规格尺寸如下：外壳直径D600mm 管排方式——正三角形排列 管程流通面积S 0.0364m 2 公称压力P 4.00Mpa 管数n 232 管程数2管长L 6m 管尺寸 φ25×2.5mm （不锈钢管） 中心距 32mm 公称面积S 107.5 m 2 换热器的实际传热面积200(0.1)232 3.140.025(60.1)107.45S n d L m π=-=⨯⨯⨯-=采用此换热面积的换热器，则要求换热过程的总传热系数为：6200 1.541610431.8/()107.533.23m Q K W m C S t ⨯===⋅︒∆⨯2、核算总传热系数K 0（1）、计算管程对流传热系数i α，因为管中水的质量流量为36.94/Wc kg s =，则水的体积流量为3/36.94/9940.03716/Vc Wc m s ρ=== 222232 3.140.0200.03642424i i p n A d m N π==⨯⨯= /0.03716/0.03642 1.0203/i c i u V A m s ===430.02 1.021994Re 2.78810()0.72810i i i d u ρμ-⨯⨯===⨯⨯湍流 344.174107.2810Pr 4.85410.626i Cp μλ-⨯⨯⨯===所以：0.80.440.80.420.023Re Pr 0.6260.023.78810 4.85414874.7/()0.02ii d W m C λα==⨯⨯⨯⨯=⋅︒（液体被加热）（2）(2)、计算壳程对流传热系数o α换热器中心附近管排中流体流通截面积为20.025(1)0.150.6(1)0.01970.032o o d A h D mt =-=⨯⨯-= 式中 h ——折流挡板间距，取150mmt ——管中心距，对于25 2.5mm φ⨯的管中心距为32mm 。
煤油的质量流量为25000/ 6.9444/Wh kg h kg s ==，则煤油的体积流量为3/ 6.9444/8250.008417/h h V W m s ρ===由于换热器为两壳程，所以煤油的流速为：/0.04478/0.0197/0.4273/o s o u V A m s m s ===由于管为三角形排列，则有2222)40.0320.025)24240.02023.140.025o o o d de m d πππ-⨯-⨯===⨯ 煤油在壳程中流动的雷诺数为330.02020.4273825Re 9.952100.71510e o o d u ρμ-⨯⨯===⨯⨯ 因为Re o 在36210~110⨯⨯范围内，故可采用凯恩(Kern)法求算o α，即0.551/30.36Re Pr o ed μλαϕ=332.2210071510Pr 11.340.14o Cp μλ-⨯⨯⨯===由于液体被冷却 取μϕ=0.95，所以0.551/30.551/320.140.36Re Pr 0.3611.340.95842/()0.0202o eW m C d μλαϕ==⨯⨯⨯⨯⨯=⋅︒3（9.95210）（3）、确定污垢热阻423.4410/i Rs m C W -=⨯⋅︒（自来水） 421.717910/o Rs m C W -=⨯⋅︒（煤油）（4）、计算总传热系数0K （管壁热阻可忽略时，总传热系数0K 为：）044211110.0250.0251.717910 3.44108420.024874.70.02488.8/()o o o ioi i iK d dRs Rs d d W m C αα--=+++=+⨯+⨯⨯+⨯=⋅︒选用该换热器时，要求过程的总传热系数为431.8 2/()W m C ⋅︒，在传热任务所规定的流动条件下，计算出的0K =488.8 2/()W m C ⋅︒，所选择的换热器的安全系数为：488.8431.8100%13.2%431.8-⨯=则该换热器传热面积的裕度符合要求。
3、计算压强降（1）、计算管程压强降 12()Pi p p FtNpNs ∑∆=∆+∆前已算出： 1.021/ui m s = 3Re 2.78810i =⨯（湍流） 取不锈钢管壁的粗糙度0.1mm ε=，则0.10.00520id ε== 由摩擦系数图查得0.034λ= 所以2216994 1.0210.0345284.5520.022i i u L P Pa d ρλ⨯∆==⨯⨯= 22233994 1.0211554.2822i u P Pa ρ⨯⨯∆===对于25 2.5mm φ⨯的管子，有 1.4,2,1Ft Np Ns ===且412()(5284.551554.28) 1.421 1.91510Pi p p FtNpNs Pa ∑∆=∆+∆=+⨯⨯⨯=⨯(2)、计算壳程压强降12()o P p p FsNs ''∑∆=∆+∆ 由于 1.15,1Fs Ns ==所以210(1)2oc B u P Ff n N ρ'∆=+管子为正三角形排列，则取F=0.51.116.75c n ===折流挡板间距0.15h m = 折流板数611390.15B L h N =-=-=20()0.15(0.616.750.025)0.02719o c h D m n d A =-=⨯-⨯= 320.008410.3093/0.02719s o om sm s m V u A ===330.0250.30938258.922100.71510o o eod u R ρμ-⨯⨯===⨯⨯ 0.22830.228558.922100.6284R eoo f --==⨯⨯=（） 所以22108250.3093(1)0.50.628416.75(391)8307.422oc B u P Ff n N Pa ρ⨯'∆=+=⨯⨯⨯+⨯=222220.158250.3093(3.5)39(3.5)4617.120.62o B u h P Pa D N ρ⨯⨯'∆=-=⨯-⨯=412()(8307.44617.1) 1.15 1.41710o P p p FsNs Pa ''∑∆=∆+∆=+⨯=⨯ 从上面计算可知，o P ∑∆、Pi ∑∆﹤105，该换热器管程与壳程的压强降均满足题设要求，故所选换热器合适。
第四部分 换热器主要结构尺寸一、管子的规格和排列方法考虑到流体的流速，选用25 2.5mm φ⨯规格的管子。
我国换热器系列中，固定管板式多采用正三角形排列，它的优点有：管板的强度高；流体走短路的机会少，且管外流体扰动较大，因而对流传热系数较高；相同壳程内可排列更多的管子。
所以选择正三角形排列。
二、管程和壳程数的确定管程数m 可按下式计算，即'u m u =式中 u ——管程内流体的适宜速度，m/s ；'u ——单管程时管内流体的实际速度，m/s 。
取 1.5/u m s = （参考《化工原理》上册）水的流量为cW=36.94/kg s ，对于φ25×2.5mm 的管子，2236.94'0.51/3.149940.0223244c W u m sd nπρ===⨯⨯⨯⨯求得 1.00 1.96'0.51u m s m u m s=== 所以选用2管程。