换热器设计模板2015
换热器设计完整版
这类换热器都是通过板面进行传热的换热器。板面式换热器按传热板面的结构形式可分为以下五种：螺旋板式换热器，板式换热器，板翅式换热器，板壳是换热器和伞式换热器。板面式换热器的传热性能要比管式换热器优越，由于结构上的特点，使流体能在较低的速度下就达到湍流状态，从而强化了传热。板面是换热器采用板材制作，在大规模组织生产时，可降低设备成本，但其耐压性能比管式换热器差。
（3）其他形式换热器
这类换热器是指一些具有特殊结构的换热器一般是为满足工艺特殊要求而设计的，如石墨换热器，聚四氟乙烯换热器和热管式换热器等。
1.2
1.2.1设计参数的确定
压力容器设计参数主要有设计压力，设计温度，厚度，及其附加量，焊接接头系数和许用应力等。
(1)设计压力
为压力容器的设计载荷之一，其值不低于最高工作压力。最高工作压力系指容器顶部在正常工作过程中可能产生的最高表压。设计压力应视内压和外压容器分别取值。
In this design process, including three parts:explanation calculations part,cartography part, translationpart.Explanation computation the part mainly elaborated to various part of components manufacture technological process, the spare part materialselecting, and the heatexchanger equipment development trend, finallyithas carried on the examination and the testforthe heatexchanger manufacture. The calculations part mainly was to the tube body, the shell cover,the tube plate and the tube plate and the heat transfer pipe coupling hasbeencarried on the examination, and hasbeen carried on the hydraulic pressure test and the intensity examination to the tube body and the shell cover. In addition, referringthe related design handbook and the massive literature,ithas completed an assembly drawing andfivedetail drawing plan,andhas carried onwork andtwotranslations.
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 设计方案对于换热器的管程和壳程的温度差大于50℃，需热补偿常，管束可以从壳体中抽出，便于清洗和检修，所以常采用浮头式换热器。
温度差小于50℃采用固定管板式换热器。
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 流程图图2-1 换热过程流程图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,,21()m c p c c c Q q c t t =-热损失2%，计算另一流体出口温度。
,,12()m h p h h h Q q c t t =-12,2c c m c t t t +=12,2h h m h t t t +=表3-1 和 在定性温度下的物性参数流体 密度 黏度 比热 导热系数 温度 3/-m kg s Pa ⋅ C kg kJ ︒⋅/ C m W ︒⋅/ C ︒3.1.2 热负荷的计算列出冷热流体热负荷，如已知转换为kg/s ；如未知，先计算再转换单位。
3.1.3 平均温差确定并确定定壳程数按逆流计算，再校正。
P131 3.1.4 初选换热器规格并核算换热面积参照表4-7(P132)，取K 选m Q A k t =⋅∆估选表3-2 初选换热器型号列表换热器实际传热面积 )1.0(0-=L d n A π实3.2 核算总传热系数 3.2.1 管程对流传热系数2i i dNp n A 4=πmi i iq u A ρ=iii i iu d μρ=Reiii i Cp λμ⋅=Pr则对流传热系数()()0.80.023R e Pr nii i i id λα=⨯3.2.2 壳程对流传热系数壳程流通截面积0(1)od A BD t =-B-折流挡板间距；D-壳径；do-管外径；t-管心距mo o q u A ρ=当量直径 正方形202)4(4d d t d eoππ-=正三角形2200)42eo d d d ππ-=ooo eo eo u d R μρ=oopo ro C P λμ⋅=被加热 取0.140() 1.05wμμ= 被冷却 取0.140()0.95wμμ=则对流传热系数()()14.003/155.00)(36.0wro eo eooP R d μμλα⨯=3.2.3 污垢热阻的确定P134soRsiR3.2.4 总传热系数的计算m oso io i i o si o o d d b R d d d d R K λαα++++=111o mQ A K t =∆需A A A -需实需在10%~20%之间3.3 核算压强降（P151） 3.3.1 管程压强降()12i t s p p p p F N N ∑∆=∆+∆⋅⋅式中：ΔP 1——每程直管阻力212l u p dρλ∆=，Pa ；P29 Re-ε/dΔP 2——每程回弯阻力2232up ρ∆=⨯，Pa ；F t ——结垢校正系数，对于φ25×2.5的管子，4.1=t F ，对φ19×2的管子5.1=t F ； N s ——壳程数； N p ——管程数。
化工原理换热器课程设计模板
目录1 化工原理课程设计任务书 (1)2 概述与设计方案简介 (2)3 确定设计方案 (6)3.1 选择换热器的类型 (6)3.2 管程安排 (10)4 确定物性数据 (10)5 估算传热面积 (13)5.1 热流量 (13)5.2 平均传热温差 (13)5.3 传热面积 (13)5.4 冷却水用量 (13)6 工艺结构尺寸 (14)6.2 管程数和传热管数 (14)6.3 传热温差校平均正及壳程数 (14)6.4 传热管排列和分程方法 (15)6.5 壳体内径 (15)6.6 折流挡板 (16)6.7 其他附件..................................................................................................（167 换热器核算 (17)7.1 热流量核算 (17)7.2 面积计算 (18)7.3 换热器内流体的流动阻力 (19)8 结构设计 (20)9 参考文献 (21)10 主要符号说明 (22)1设计任务某生产过程中，反应器的混合气体经与进料物流换热后，用循环冷却水将其从110℃进一步冷却至60℃之后，进入吸收塔吸收其中的可溶组分。
已知混合气体的流量为2.8×104kg/h，压力为6.9Mpa。
循环冷却水的压力为0.4Mpa，循环水的入口温度为29℃，出口温度为39℃，试设计一台列管式换热器，完成该生产任务。
：2.设计说明书.概述与设计方案简介换热器的类型列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用，主要有壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。
一种流体在关内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。
管束的壁面即为传热面。
其主要优点是单位体积所具有的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，因此在高温、高压和大型装置上多采用列管式换热器。
化工原理课程设计模板-换热器
化工原理课程设计模板-换热器1. 引言换热器是化工过程中常用的设备之一，其主要功能是在流体之间进行热量传递，以实现温度控制、能量回收等目的。
本文将介绍化工原理课程设计中换热器的设计过程和要点。
2. 设计目标在进行换热器设计之前，首先要确定设计的目标。
设计目标包括但不限于以下几点：•确定需要传热的流体的进口温度和出口温度；•确定传热后流体的温度变化范围；•确定换热器的热传导面积；•确定换热器的传热系数。
3. 设计步骤换热器的设计过程可以分为以下几个步骤：3.1 确定流体的性质参数在设计换热器之前，需要明确流体的性质参数，包括流体的密度、比热容以及传热系数等。
这些参数可以通过实验测定或者查阅相关文献获得。
3.2 计算流体的传热量根据热传导定律，可以计算流体的传热量。
传热量的计算公式如下：Q = m * c * ΔT其中，Q表示传热量，m表示流体的质量，c表示流体的比热容，ΔT表示流体的温度变化。
3.3 确定换热器的传热面积根据热传导定律，可以计算换热器的传热面积。
传热面积的计算公式如下：A = Q / (U * ΔTlm)其中，A表示传热面积，U表示换热器的传热系数，ΔTlm表示对数平均温差。
3.4 选择换热器的类型和结构根据设计要求和实际情况，选择合适的换热器类型和结构。
常见的换热器类型包括管壳式换热器、板式换热器等。
3.5 进行换热器的细节设计在确定了换热器的类型和结构之后，进行换热器的细节设计，包括管道的布置、流体的流动方式以及换热器的材料选择等。
3.6 进行换热器的性能评价完成换热器的设计之后，进行性能评价，验证设计结果是否满足设计目标。
性能评价主要包括换热器的传热效率、压降以及经济性等方面。
4. 实例分析下面通过一个实例来说明换热器的设计过程。
实例：管壳式换热器假设需要设计一个管壳式换热器，用于将流体A的温度从40℃降至20℃，同时将流体B的温度从70℃升至90℃。
根据设计要求，我们可以计算出流体A和流体B的传热量，然后根据对数平均温差计算出传热面积，从而确定换热器的尺寸。
毕业设计(论文)-14立方米双孔重叠加热半容积换热器的设计(全套图纸)
毕业设计（论文）-14立方米双孔重叠加热半容积换热器的设计（全套图纸）沈阳化工大学科亚学院本科毕业设计全套图纸，加153893706题专班级论文提交日期：年月日毕业设计（论文）任务书过程装备与控制工程专业1201班学生：目录第一章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 国内外研究动态 (2)1.3 选题的依据和意义 (4)第二章工艺计算 (7)2.1.设计已知条件 (7)2.2 确定物性参数 (7)2.3 确定传热面积 (8)2.4 平均温度差 (9)2.5 总传热系数K (9)2.6 估算换热量及产热水量 (9)2.7 校核传热系数K (9)2.8 计算压力降 (12)1.管程压力降Δp i (12)2.壳程压力降Δp s (13)2.9 本章小结 (15)第三章U型管换热器结构设计 (17)3.1 筒体内径确定 (17)3.2 管板与换热器 (17)3.3 支撑板 (17)3.4 折流板 (17)3.5 拉杆与定距管 (18)3.6 防短路结构 (20)3.7 防冲挡板 (21)3.8法兰的选用 (22)3.9垫片 (22)3.10支座 (22)第四章强度校准 (24)4.1 换热器课客体计算 (24)4.1.1 筒体 (24)4.1.2 封头 (24)4.2 罐体计算 (24)4.2.1 罐体 (24)4.3 开孔补强设计 (24)4.3.1 接管h j (25)4.3.2接管f g (27)4.4 U型管换热器开孔 (27)4.5 入孔开孔 (30)4.6 罐体水压试验及其壳体的强度校准 (32)4.7 换热器管程水压试验及其壳体的强度校准 (32)4.8 管板校准 (33)4.9 本章小结 (35)第五章检测与控制 (36)副调节器选用正作用，主调节器选用反作用 (36)第六章制造、检验、安装与维修 (41)6.1 概述 (41)6.2材料验收 (41)6.3 筒体的制造 (41)6.4封头的制造................................................................ 错误!未定义书签。
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。
换热器设计示例范文
换热器设计示例范文换热器是一种常见的热交换设备，用于传递热量或冷却流体。
它广泛应用于许多工业和商业领域，如发电厂、化工厂、空调系统等。
本文将介绍一个换热器的设计示例，包括换热器类型的选择、尺寸计算、传热面积的确定等。
根据不同的应用需求和工作原理，换热器有很多类型可供选择，例如：管壳式热交换器、板式热交换器、螺旋板式热交换器等。
在本示例中，我们选择了管壳式热交换器作为设计对象。
管壳式热交换器由一个管束和壳体组成，热量通过管束通过壳体边界流体之间进行传递。
首先，我们需要确定设计要求和工作条件。
在本例中，我们需要设计一个能够传热500kW的换热器，冷却液体为水，流动速度为1.5m/s。
根据这些要求，我们可以开始进行设计计算。
第一步是确定热载流体的流量和入口/出口温度。
根据传热功率和热载流体的比热容，我们可以计算出热载流体的流量。
在本例中，假设冷却液体的入口温度为30℃，出口温度为60℃。
根据这些数据，我们可以计算出流量。
第二步是计算热载流体的平均温度差（log mean temperature difference, LMTD）。
LMTD是换热器设计中一个重要的参数，用于计算热量传递。
根据换热器的类型和流动模式，可以采用不同的方法来计算LMTD。
在本例中，我们可以采用简化的LMTD计算公式来进行估算。
第三步是通过换热器壳体流体的流速和热载流体侧的流速来确定计算的管壳侧传热系数。
传热系数是换热器设计中另一个关键参数，它决定了热量的传递速率。
传热系数可以通过经验公式或计算程序进行估算。
在本例中，我们可以使用经验公式来估算管壳侧传热系数。
第四步是确定传热面积。
通过热负荷和传热系数的计算，我们可以得出需要的传热面积。
根据实际的传热面积和换热器的结构要求，可以估算出具体的换热器尺寸。
第五步是进行压降计算。
压降是指在换热器内部流动的阻力损失。
通过流体流速、管壳侧传热系数和换热器结构参数，可以计算出压降的大小。
根据实际的施工和使用要求，可以确定设计中的压降限制。
工程换热器设计方案书范本
工程换热器设计方案书范本一、项目概述为了满足工程项目中换热器需要，现拟设计一套换热器系统。
该系统将主要用于在工业生产过程中对流体进行换热处理，以满足生产流程中对温度控制及能耗优化的需求。
通过此系统的设计，将能够提高生产效率，降低能耗，并提高生产质量。
二、系统要求1. 效率高：换热器系统的设计要求换热效率高，确保快速、稳定地完成换热工作。
2. 节能环保：系统设计应尽可能减少能源消耗，减少对环境的影响。
3. 稳定可靠：系统的设计应考虑到长期运行的稳定性和可靠性，减少维护成本和故障率。
4. 适用范围广：系统应能适用不同工艺生产过程中的换热工作，具有一定的通用性和适用性。
5. 安全性高：系统的设计应考虑到工业生产环境的安全性要求，确保操作人员和设备的安全。
三、系统设计方案1. 设计参数：a. 根据工程项目需求，确定换热器的规格、换热面积、流体流量等参数。
b. 确定换热器的换热模式，包括传导换热、对流换热、辐射换热等。
c. 确定使用的换热介质、材料，以及工作温度、压力等工艺参数。
2. 换热器类型选择根据工程需求和设计参数，选择适合的换热器类型，包括壳管式换热器、板式换热器、管束式换热器、喷射式换热器等。
3. 系统布局设计根据现场环境和工艺流程，对换热器系统的布局进行设计，包括换热器的安装位置、管路布置、阀门设置、控制系统等。
4. 材料选型根据工艺参数和介质特性，选择适合的换热器材料，确保其抗腐蚀性、耐高温性和机械性能。
5. 控制系统设计设计换热器系统的控制系统，包括温度、压力、流量的监测与控制，确保系统稳定运行。
6. 安全保护设计设计系统的安全保护装置，包括压力保护、温度保护、流量保护等。
7. 运维管理设计对系统的运维管理进行设计，包括检修、维护、保养计划、备件储备等。
四、系统实施方案1. 预算和投资制定系统的预算和投资计划，包括设备采购费用、安装费用、系统建设费用等。
2. 采购和安装根据设计方案和预算计划，进行设备的采购和系统的安装工作。
(完整版)换热器设计毕业课程设计
课程设计任务1.设计题目：列管式换热器的设计设计目的：通过对列管式换热器的设计，达到让学生了解该换热器的结构特点，并能根据工艺要求选择适当的类型，同时还能根据传热的基本原理，选择流程，确定换热器的基本尺寸，计算传热面积以及计算流体阻力。
2.设计任务：某炼油厂用柴油将原油预热。
柴油和原油的有关参数如下表，两侧的污垢热阻均可取1.72X 10-4m2• KW，换热器热损失忽略不计，管程的绝对粗糙度& =0.1mm，要求两侧的阻力损失均不超过0.2X 105Pa。
试设计一台适当的列管式换热器。
(y：学号后2位数字)(1)生产能力和载热体用量：原油42000 + 150*1 (2) *y kg' X Nt=44 X 4=176A 实际=L X ( n X dO) X n' = 26 X ( n X 0.025) X 44=89.804 ( m2)3、选择换热器壳体尺寸选择换热管为三角形排列，换热管的中心距t=32mm。
n c=1.1、n =1.1 176 =14.6 15最外层换热管中心线距壳体内壁距离：b'=(1 ——1.5)d0壳体内径：32(15-1)+2*1.3*25=513圆整后，换热器壳体圆筒内径为D=550mm，壳体厚度选择8mm。
长度定为5996mm 。
壳体的标记：筒体DN550 S =8 L=5910。
筒体材料选择为Q235-A，单位长度的筒体重110kgm,壳体总重为110*(5.910-0.156)= 632.94kg 。
(波形膨胀节的轴向长度为0.156m )4、确定折流挡板形状和尺寸选择折流挡板为有弓形缺口的圆形板，直径为540mm,厚度为6mm。
缺口弓形高度为圆形板直径的约14，本设计圆整为120mm。
折流挡板上换热管孔直径为25.6mm ，流挡板上的总开孔面积=147.5*514.7185+4*216.4243=76786.6760mm2 。
换热器设计计算范例
换热器设计计算范例(总15页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--列管式换热器的设计和选用的计算步骤设有流量为m h的热流体，需从温度T1冷却至T2，可用的冷却介质入口温度t1，出口温度选定为t2。
由此已知条件可算出换热器的热流量Q和逆流操作的平均推动力。
根据传热速率基本方程：当Q和已知时，要求取传热面积A必须知K和则是由传热面积A的大小和换热器结构决定的。
可见，在冷、热流体的流量及进、出口温度皆已知的条件下，选用或设计换热器必须通过试差计算，按以下步骤进行。
◎初选换热器的规格尺寸◆ 初步选定换热器的流动方式，保证温差修正系数大于，否则应改变流动方式，重新计算。
◆ 计算热流量Q及平均传热温差△t m，根据经验估计总传热系数K估，初估传热面积A估。
◆ 选取管程适宜流速，估算管程数，并根据A估的数值，确定换热管直径、长度及排列。
◎计算管、壳程阻力在选择管程流体与壳程流体以及初步确定了换热器主要尺寸的基础上，就可以计算管、壳程流速和阻力，看是否合理。
或者先选定流速以确定管程数N P 和折流板间距B再计算压力降是否合理。
这时N P与B是可以调整的参数，如仍不能满足要求，可另选壳径再进行计算，直到合理为止。
◎核算总传热系数分别计算管、壳程表面传热系数，确定污垢热阻，求出总传系数K计，并与估算时所取用的传热系数K估进行比较。
如果相差较多，应重新估算。
◎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△t m，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A P大于A020%左右为宜。
即裕度为20%左右，裕度的计算式为：某有机合成厂的乙醇车间在节能改造中，为回收系统内第一萃取塔釜液的热量，用其釜液将原料液从95℃预热至128℃，原料液及釜液均为乙醇，水溶液，其操作条件列表如下：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109779145原料液102680795 128试设计选择适宜的列管换热器。
换热器设计
换热器设计基本步骤一、相关数据：烟道气中CO2含量为12％，本团队所设计的捕集装置捕集率为90％.20℃时，水的密度为：ρ水=998.2kg／m3，比热容为：c水=4.183kJ/（kg.℃）.25℃时，水的密度为：ρ水=997.5kg／m3，比热容为：c水=4.180kJ/（kg.℃）.130℃时，烟道气的密度为：ρ烟=0.09磅／英尺3=0.9068 kg／m3，40℃时，烟道气的密度为：ρ烟=0.0725磅／英尺3=1.1953 kg／m3，130℃→40℃时，烟道气的平均密度可取ρ平均=0.5×（1.1953+0.9068）=1.05105 kg／m3，烟道气的比热容为c烟=0.34千卡／（标米）3.℃=0.340×4.187 kJ/（m3.℃）.=1.570 kJ/（kg.℃）.烟道气作为热流体走管内，水作为冷流体走管外。
管内侧流体对流传热系数a i=50W/(m2. ℃).管外侧流体对流传热系数a o=1000 W/(m2. ℃).管内侧污垢热阻Rsi=0.5×103(m2. ℃)/W.管外侧污垢热阻Rso==0.2×103(m2. ℃)/W.换热钢管导热系数λ=45 W/(m2. ℃).二、相关计算：计划年产十万吨碳酸二甲酯，CO2+CH3OH→CH3OCOOCH31 1m/44 105/90由m/44=105/90得二氧化碳质量:m=44×105/90=48888.89t/年.烟道气质量流量W烟=48888.89×103/(365×24×12％×90％)=51675.22 kg／h.把130℃的烟道气冷却到40℃，同时水温从20℃变为25℃.根据换热器的热量横算式W烟.c烟(T1-T2)=W水c水（t2-t1）=Q得Q=51675.22×1.570×90 kJ／h=7301.71×103kJ／h=2028.25KW.水的质量流量：W水= W烟.c烟(T1-T2)/ ｛c水（t2-t1）｝=51675.22×1.570×90 /｛4.183×（25-20）｝=349113.49 kg／h.三．设计：设计单程管壳式换热器，水与烟道气逆流，换热管按正三角形排列。
换热器设计
3.付家新等.化工原理课程设计.化学工业出版社.2012
4.化工制图
12.工艺流程图
13.设计小结
刚一开始做这个设计时，没有一点头绪，无从下手，只好按照书上找到的例子一步步计算，而且比热容、粘度、热导率等都要查表。因为一个数字的错误选择，就能导致整个设计作废，必须修改重算。在历经多次的重算修改后，终于熟悉整个设计过程，理清了思路。通过设计过程我们懂得了没有科学地规划，只会一直处在盲目地计算、改数字、再次计算等阶段。
2.确定物性数据
查化工原理附录
流体
物性
定性温度/℃
密度/(kg/m3)
粘度/(mPa·s)
定压比热容/（kJ/kg·℃）
热导率/[W/(m·℃)]
液体有机物
69
997
0.6
2.22
0.16
冷却水
29
995.7
0.801
4.174
0.6171
3.估算传热面积
3.1计算热负荷（热流量或传热速率)
按管间热流体计算即
圆整后取管内径为110mm.
6.换热器核算
6.1热量核算
6.1.1壳程对流传热系数
对圆缺形折流挡板，可采用克恩公式
由正三角形排列得当量直径
壳程流通截面积
壳程流体流速及雷诺数分别为
普朗特数
粘度校正
6.1.2管程对流传热系数
管程流通截面积
管程流体流速
普朗特数
6.1.3传热系数
6.1.4传热面积
该换热器的实际传热面积为
这次化工原理课程设计给我留下了极深的印象，也让我们有了很多的收获。化工原理课程设计是旨在培养学生的工程设计能力，对所学知识进行一次综合性训练。而这次我们进行的是对换热器的设计及选择。本次课程设计是对换热器及其附件一起进行设计的，不能单独只考虑一个或几个基本构件的情况，要综合考虑，对其各个因素进行认真考虑，整体构思。将设计题目、设计内容与生产实践相结合，设计题目来源于生产实际，具有很深的实际意义。
气气热管换热器模板
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平均管壁温度
℃
平均壁温下流体动力粘度 Pa·s
平均温度下流体动力粘度 Pa·s
流动阻力△P
Pa
空气侧阻力
净自由容积NFV
㎡
考虑余量10%后面积
㎡
所需换热管根数
计算换热管排数
实际换热管排数
实际换热管根数
实际换热面积
㎡
实际余量
烟气侧阻力计算
净自由容积NFV
m³/m
容积当量直径Dev
m
雷诺数
摩擦系数
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0.126
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烟气侧换热系数
W/(㎡·K)
空气侧换热系数
W/(㎡·K)
烟气侧管壁导热系数
W/(m·K)
空气侧管壁导热系数
W/(m·K)
烟气侧翅片效率(查表)
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空气侧翅片效率(查表)
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换热管每米管长各个面积计算
每米管长翅片表面积Af
㎡/m
每米管长翅片间表面积Ar ㎡/m
每米管长外总表面积Ao
单位 基本参数
Nm³/h kg/s ℃ ℃ Nm³/h kg/s ℃ ℃ ℃ ℃ 烟气定性温度下参数 KJ/(kg·K) kg/m³ W/(m·K) ㎡/s
空气定性温度下参数 KJ/(kg·K) kg/m³ W/(m·K) ㎡/s
换热器设计案例
一、设计任务二、设计方案简介2.换热器类型选择按照设计任务书的要求，冷却介质：水入口温度：10℃，出口温度：17℃；果浆： 入口温度：80℃，出口温度：20℃。
鉴于要冷却的材料是果浆，流体压力不大，温度变化为80—20℃，管程与壳程的温度差较大（相差50℃以上），加上考虑清洗要求高等因素，本次设计我决定采用浮头式换热器。
浮头式换热器的结构如下图所示。
这种换热器有一端的管板不与壳体相连，可沿管长方向自由伸缩，即具有浮头结构，当壳体与管束的热膨胀不一致时，管束连同浮头可在壳体内轴向上自由伸缩。
这种结构不但彻底消除热应力，而且整个管束可以从壳体中抽出，便与管内管间的清洗，维修。
因此，用材量大，造价高，结构复杂，但应用仍十分广泛。
考虑到水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下，综合考虑以上标准，确定果浆应走管程，水走壳程。
由于果汁有弱酸性，又因不锈钢管较碳钢管有较好的抗酸腐蚀性，故选用mm 225⨯Φ的不锈钢管。
由于增加流体在换热器中的流速，将加大对流传热系数，减少污垢在管子表面上沉积的可能性，即降低了污垢热阻，使总传热系数增大，从而可减小换热器的传热面积。
但是流速增加，又使流体阻力增大，动力消耗就增多。
查阅资料管程一般液体流速0.5-3m/s ，易结垢液体>1m/s 。
故拟取流速为2m/s 。
三、工艺及设备设计计算3.1确定设计方案 3.1.1．换热器类型 浮头式换热器设计基本参数处理能力：5000kg/h设备型式：列管式换热器操作条件：冷却介质：水入口温度：10℃，出口温度：17℃；果浆： 入口温度：80℃，出口温度：20℃。
3.1.2．流体流动形式为了增大平均温差，节省操作费用，本次设计采用逆流的流动方式。
3.2确定物性数据定性温度：对于一般液体和水等低黏度流体，其定性温度可取流体进、出口温度的平均 值。
故：果浆的定性温度为 ℃5022080T =+=水的定性温度为 t = ℃13.521710=+果浆在50℃下的有关物性数据如下：密度 ： 0ρ= 1058 kg/3m定压比热容： C po =3584 J/(kg·℃) 导热系数 ： 0λ =0.61 W/(m·℃)黏度 ： = 2×10-3 Pa·s水在13.5℃下的有关物性数据如下：密度 ： i ρ = 999.7 kg/3m定压比热容：C pi = 4191 J/(kg·℃) 导热系数 ： i λ= 0.58 W/(m·℃)黏度 ： i μ= 1.2×10-3 Pa·s3.3计算总传热系数 3.3.1热负荷Kw h KJ 67.298/101.075220)-(803.5845000T C q Q 60P0m0T =⨯=⨯⨯=∆=3.3.2平均传热温差 所以m t ∆=2121ln t t t t ∆∆∆-∆=()()10-2017-80ln 10-201780--=28.8（℃）3.3.3水用量640P0i Q 1.075210 3.66510/C t 4.191(17-10)miq kg h ⨯===⨯∆⨯ μ 03.3.4总传热系数K （1）管程传热系数：43e 10499.3102.17.9992021.0R ⨯=⨯⨯⨯==-iii i u d μρ>4000 (湍流区) 对流传热系数：C/39.650458.0102.14191102.17.9992021.0021.058.0023.0)()(023.034.038.034.0ii 8.0i i i i i ︒⋅=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯==--m w C u d d p i i λμμρλα（2）壳程传热系数：假设壳程的传热系数10000=α W/(2m ·℃)污垢热阻 Rso=0.0003(m 2·℃)/WRsi=0.0002(m 2·℃)/W管壁的导热系数 λ=17.4W/(m·℃)0000011αλα++++=s m i si i i R d bd d d R d d K℃∙=++⨯⨯+⨯+⨯=2W/m 53.541100010003.00229.04.17025.0002.0021.0025.00002.0021.075.3735025.013.4计算换热面积2m T 2.198.2853.541298670t K Q 'm A =⨯=∆=考虑15%的面积裕度：208.22'15.1m A A ==3.5工艺尺寸计算 3.5.1 管径和流速取mm 225⨯Φ的不锈钢管,流速u=2m/s. 3.5.2 管程数和传热管数依据传热管内径和流速确定单程传热管数2242860/(36001058)180.7850.02114v s i q n d uπ⨯==≈⨯⨯（根）按单管程计算，所需的传热管长度为： 传热管长：m n d A s 63.1518025.014.308.22L 00=⨯⨯==π按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。
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R 6.25 P 0.129
[2]P257 式 5-27 ， P258 图 5-18a
t 0.89
平均传热温差
/ tm t tm 0.89 69.81 62.82 C
t 0.89
tm 62.82 C
（4）传热管排列 每程内均按正三角形排列，取 t 32 mm ，横过管束中心线的管数：
2 工艺流程草图及说明
图 1 工艺流程草图
如上图，液体经泵抽上来，再经管道从接管 C 进入换热壳程；冷却水则
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（3）冷却水用量
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ms 2
Q 787.5 9.43kg / s tc p 2 4.174 40 20
（6）折流板
[2]
D=500mm
见课件
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2
化工原理课程设计
任务书 浮头列管式换热器设计
一、 设计题目
水 冷 却 液 体 设 备 设 计
二、 设计ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ件
1、某种液体处理量 4.5 kg/s； 2、进换热器液体的进口温度 175 ℃ ，出口温度为 50 ℃； 3、冷却水进口水温 20 ℃，出口温度自己选定 40 ℃； 4、管子外径 d1 =25mm，内径 d2 =20mm，t =32mm，等边三角形排列； 5、液体污垢热阻 Rs2 =0.15 m2· ℃/kW，水侧污垢热阻 Rs1 =0.3 m2· ℃/kW，管 壁导热系数λ w =0.045 kW/(m· ℃)； 6、水的物性按定性温度计算，液体的物性数据如下： ρ =1100kg/m3，μ =2.0mPa· s，λ =0.15 W/(m· K)，Cp=1.40kJ/(kg· K) 7、流体的流径自己选定，设备的壳程、管程数根据需要情况进行设计。
0.025 0.0003 0.025 0.0025 0.025 1 0.00015 4585.4 0.02 0.02 45 0.0225 250 2 o 205.8W m C
3.1.4 计算传热面积 用纯逆流按计算公式[2]初估传热面积： [2] P249（5-9）
d u c 2 0.023 2 2 2 2 p 2 2 d 2 2 2
0.023
0.618 4174 0.000801 24861.40.8 0.02 0.618
0.4
0.7107 3284.1311.9646
三、 设计任务
完成浮头式列管换热器的工艺设计（设计方案、流程简图与叙述，物料、热 量计算及特性尺寸计算）及有关附属设备（泵、接管等）的设计和选用，编写设 计说明书，于 2014 年 7 月 4 日前完成并上交。
设计人: 指导教师: 诸 爱 士
2014 年 6 月 10 日
1
化工原理课程设计
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1 设计方案简介
列管式换热器是生产中常用的热交换设备，它涉及冷、热两种流体，这 需要根据物性确定流道，同时需要考虑流体输送机械与管路等。 换热器的设计步骤[1、2]： [1] 1.1 试算并初选设备规格 [2]P273 （1）根据流体物性及工艺要求，确定流体通入的空间； （2）确定流体在换 热器两端的温度，选择列管换热器的型式； （3）计算流体的定性温度，以确 定流体的物性数据； （4）根据传热任务计算热负荷； （5）计算平均温差，并 根据温度差校正系数不应小于 0.8 的原则，决定壳程数； （6）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 选值； （7）由总传 热速率方程 Q＝KAΔ tm 初步算出传热面积 A，并按系列标准选择设备规格。 1.2 核算总传热系数 计算管程、壳程对流传热系数 α2 和 α1，确定污垢热阻 Rs1 和 Rs2 ，再计 算总传热系数 K 计。 比较 K 选和 K 计， 若[(K 计－K 选)/ K 选]× 100%＝10~25%((对 面积[(S 选－S 需)/S 需]× 100%＝10~25%)，则初选的设备合格，否则需另设 K 选 值，重复以上计算步骤。实际计算时控制裕度在 10%左右，不能低于 5%。 1.3 计算管、壳程压强降 计算初选设备的管、壳程流体的压强降，如超过工艺允许的范围，要调 整流速，再确定管程数或折流板间距，或选择另一规格的换热器，重新计算 压强降直至满足要求为止。 1.4 辅助设备的计算及选型 根据已设计的换热器的管程压降和壳程压降， 以及局部阻力和直管摩擦 损失配备合适型号的离心泵，并进行参数核算，以保证扬程和流量有适当的 裕度为原则进行泵的选型。
2 4585.4
W (m 2 C )
4585.4W (m 2 o C )
壳程传热系数：假设壳程的传热系数[2] 污垢热阻：
R s 2 0.0003 m 2 o C W R s1 0.00015 m C W
2 o
1 250W m2 o C
[2] P186
[2]P248
[2]
[2]P271
见任务书
[2] P311
Q0=787.5kW
[2]P255
/ t m = 69.81 C
tm
t1 t2 T1 t2 T2 t1 175 40 50 20 69.81o C t T t 175 40 ln ln 1 ln 1 2 50 20 t2 T2 t1
L S 54.8 23.27m n d1 30 3.14 0.025
[2]P271 表 5-5 n=30
L=23.27m
管长 4.5m
取加热管长 4.5m，则管程数为：
Np 22.56 5.17 4.5
则管程数取 4
N p 4管程
N=120 根
传热管总根数 N 30 4 120 根 。 （3）平均传热温差校正及壳程数 平均传热温差校正数 175 50 R 6.25 40 20 40 20 P 0.129 175 20 按单壳程，四管程结构，采用计算公式[2]或查图估计，可得：
见课件 nc=12
nc 1.1 N 1.1 120 12.05 12 根
（5）壳体内径 采用多管程结构，取管板利用率η =0.7，则壳体内径为：
D 1.05t N 1.05 32 120 0.7 439.9 mm 圆整可取D 500mm。
或
D t (nc 1) 2b t (nc 1) 2 1.5d0 32 (12 1) 3 25 427 mm 圆整可取D 500mm。
ms2 9.43kg/s
（4）总传热系数 K 管程传热系数[2]：选管内流速[2] ui 1.0 m s
Re d 2 u2 2 0.02 1.0 995.7 24861.4 0.000801
0.8 0.4
[2] P55 或 P271
2
Re=24861.4
[2] P195(4-73)
1 250W m2 o C
（可能是油类的强制对 流）
管程的导热系数： 45 W m 2 C ，按公式[2]计算总传热系数：
K 1 d1 d1 bd1 1 Rs 2 Rs1 2d2 d2 dm 1 1
[2]P251（5-19）
K 205.8 W m2 o C
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（2）传热管数、管长和管程数 依据传热管内径和流速确定单程传热管数： Vs 2 9.43 995.7 n 30.2 根 , 取30根 2 2 3.14 / 4 0.02 1.0 d 2 u2 4 按单程管计算，所需的传热管长度为：
化工原理课程设计
浙江科技学院
化工原理课程设计
设计名称：
浮头列管式换热器设计
学
院：
生物与化学工程学院
专 业 班：
姓
名：
学
号：
完成时间:
年
月
日
指导教师：
诸
爱
士
化工原理课程设计
目
录
任务书……………………………………………………… ……… 1 1. 设计方案简介……………………………………………………… 2 2. 工艺流程草图及说明……………………………………………… 2 3. 工艺计算及主体设备设计………………………………………… 3 3.1 试算并初选设备规格………………………………………… 3 3.2 换热器核算…………………………………………………… 6 4. 辅助设备的计算及选型…………………………………………… 9 4.1 管程流体水的接管与所需泵的选择……………………… 9 4.2 壳程液体接管与所需泵的选择………………………………10 5.设计结果一览表……………………………………………………12 6. 课程设计心得…………………………………………………… 12 7. 参考文献………………………………………………………… 12