管壳式换热器工艺设计说明书

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管壳式换热器工艺设计说明书

管壳式换热器工艺设计说明书1.设计方案简介1.1工艺流程概述由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，甲苯走壳程。

如图1，苯经泵抽上来，经管道从接管A进入换热器壳程；冷却水则由泵抽上来经管道从接管C进入换热器管程。

两物质在换热器中进行交换，苯从80℃被冷却至55℃之后，由接管B流出；循环冷却水则从30℃升至50℃，由接管D流出。

图1 工艺流程草图1.2选择列管式换热器的类型列管式换热器，又称管壳式换热器，是目前化工生产中应用最广泛的传热设备。

其主要优点是：单位体积所具有的传热面积大以及窜热效果较好；此外，结构简单，制造的材料范围广，操作弹性也较大等。

因此在高温、高压和大型装置上多采用列壳式换热器。

如下图所示。

1.2.1列管式换热器的分类根据列管式换热器结构特点的不同，主要分为以下几种：⑴固定管板式换热器固定管板式换热器，结构比较简单，造价较低。

两管板由管子互相支承，因而在各种列管式换热器中，其管板最薄。

其缺点是管外清洗困难，管壳间有温差应力存在，当两种介质温差较大时，必须设置膨胀节。

固定管板式换热器适用于壳程介质清洁，不易结垢，管程需清洗及温差不大或温差虽大但壳程压力不高的场合。

固定板式换热器⑵浮头式换热器浮头式换热器，一端管板式固定的，另一端管板可在壳体内移动，因而管、壳间不产生温差应力。

管束可以抽出，便于清洗。

但这类换热器结构较复杂，金属耗量较大；浮头处发生内漏时不便检查；管束与壳体间隙较大，影响传热。

浮头式换热器适用于管、壳温差较大及介质易结垢的场合。

⑶填料函式换热器填料函式换热器，管束一端可以自由膨胀，造价也比浮头式换热器低，检修、清洗容易，填函处泄漏能及时发现。

但壳程内介质有外漏的可能，壳程中不宜处理易挥发、易燃、易爆、有毒的介质。

⑷U形管式换热器U形管式换热器，只有一个管板，管程至少为两程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨胀。

其缺点是管内不便清洗，管板上布管少，结垢不紧凑，管外介质易短路，影响传热效果，内层管子损坏后不易更换。

管壳式换热器胀管工艺

1 胀管工艺规程编制审核2管子与管板“焊、胀”连接工艺一、原理及适用条件本工艺的实施步骤是焊-胀。

它巧妙地运用胀接过程的超压过载技术通过对管与管板的环形焊缝进行复胀造成应变递增而应力不增加即让该区域处于屈服状态在焊缝的拉伸残余应力场中留下一个压缩残余应力体系。

两种残余应力相互叠加的结果使其拉伸残余应力的峰值大减二次应变又引起应力的重新分布结果起到调整和均化应力场的效果最终将残余应力的峰值削弱到预定限度以下。

本工艺适用于管子与管板的胀、焊并用连接型列管式换热器的工厂或现场加工。

管板厚度范围为16100mm材质为碳钢者就符合GB150-98第二章2.2条的规定若采用16Mn时就分别符合GB3247—88和GBI51—99中的有关规定换热管束应符合GB8163、GB9948-88、GB6479-86、GB5310-85的规定。

二、焊、胀工艺一准备工作1、对换热管和管板的质量检查1管子内外表面不允许有重皮、裂纹、砂眼及凹痕。

管端头处不得有纵向沟纹横向沟纹深度不允许大于壁厚的1/10。

管子端面应与管子轴线垂直其不垂直度不大于外径的2。

2换热管的允许偏差应符合表1-1要求。

3管孔表面粗糙度Ra不大于12.5μm表面不允许纵向或螺旋状刻痕。

管孔壁面不得有毛刺、铁屑、油污。

4管孔的直径允许偏差应符合表1-2规定。

3 换热管的允许偏差表1-1 Ⅰ级换热器Ⅱ级换热器材料标准外径×厚度mm 外径偏差mm ?诤衿頼m 外径偏差mm 壁厚偏差mm19×2 25×2 25×2.5 ±0.2 ±0.4 32×3 38×3 45×3 ±0.3 12 10 ±0.45 15 10 碳钢GB8163-87 57×3.5 ±0.8 ±10 ±1 12 10 抽查区域应不小于管板中心角60。

化工原理课程设计管壳式换热器的设计

西北大学化工学院列管式换热器的工艺设计说明书题目: 列管式换热器的工艺设计和选用课程名称: 化工原理课程设计专业: 化学工程与工艺班级: 09级学生姓名: 李哲学号: 2009115057指导教师: 吴峰设计起止时间：2012 年1月1日至2012 年 1月13日设计题目：列管式换热器的工艺设计和选用一、设计条件炼油厂用循环水将煤油油从230℃冷却到120℃。

柴油流量位28700kg/h；循环水初温为22℃，经换热后升温到46℃。

换热器的热损失可忽略。

管、壳程阻力压降不大于100kPa。

试设计能完成上述任务的列管式换换热器。

二、设计说明书的内容1、设计题目及原始数据；2、目录；3、设计方案的确定；4、工艺计算及主体设备设计；5、辅助设备的计算及选型；（主要设备尺寸、衡算结果等）；6、设计结果概要或设计结果汇总表；7、参考资料、参考文献；目录一．设计任务及设计条件 (3)二．设计方案 (3)1.换热器类型选择 (3)2.流程选择 (3)3.流向选择 (3)三．确定物性数据 (3)四．估算传热面积 (3)五．工艺结构尺寸计算 (3)1.管径及管内流速选择 (3)2.传热管数和传热管程数 (4)3.平均传热温差校正及壳程数 (5)4.传热管排列和分程方法 (5)5.壳体内径 (5)6.折流板 (5)7.其他主要附件 (6)8.接管 (6)9.壁厚的确定、封头 (7)六．换热器核算 (7)（一）.热流量核算 (7)1.壳程表面传热系数核算 (8)2.管程表面传热系数核算 (8)3.污垢热阻 (9)4.传热面裕度 (9)（二）传热管壁温及壳体壁温计算 (9)（三）阻力计算 (10)1.管程流体阻力计算 (10)2.壳程流体阻力计算 (10)七．换热器主要计算结果汇表 (11)八．主要符号说明 (11)九．换热器主要结构尺寸图和管子布置图 (12)十．参考文献 (15)一．设计任务及设计条件：用循环冷却水将流量为28700Kg/h 的煤油从230℃降至120℃，冷却水为清净河水，进口温度22℃，选定冷却水出口温度46℃，设计一台列管换热器完成冷却任务。

管壳式换热器设计说明书

1．设计题目及设计参数 (1)1.1设计题目：满液式蒸发器 (1)1.2设计参数： (1)2设计计算 (1)2.1热力计算 (1)2.1.1制冷剂的流量 (1)2.1.2冷媒水流量 (1)2.2传热计算 (2)2.2.1选管 (2)2.2.2污垢热阻确定 (2)2.2.3管内换热系数的计算 (2)2.2.4管外换热系数的计算 (3)2.2.5传热系数K计算 (3)2.2.6传热面积和管长确定 (4)2.3流动阻力计算 (4)3．结构计算 (5)3.1换热管布置设计 (5)3.2壳体设计计算 (5)3.3校验换热管管与管板结构合理性 (5)3.4零部件结构尺寸设计 (6)3.4.1管板尺寸设计 (6)3.4.2端盖 (6)3.4.3分程隔板 (7)3.4.4支座 (7)3.4.5支撑板与拉杆 (7)3.4.6垫片的选取 (7)3.4.7螺栓 (8)3.4.8连接管 (9)4．换热器总体结构讨论分析 (10)5．设计心得体会 (10)6．参考文献 (10)1．设计题目及设计参数1.1设计题目：105KW 满液式蒸发器 1.2设计参数：蒸发器的换热量Q 0=105KW ；给定制冷剂：R22；蒸发温度：t 0=2℃，t k =40℃，冷却水的进出口温度：进口1t '=12℃; 出口1t "=7℃。

2设计计算 2.1热力计算 2.1.1制冷剂的流量根据资料【1】，制冷剂的lgp-h 图：P 0=0.4MPa ，h 1=405KJ/Kg ，h 2=433KJ/Kg ，P K =1.5MPa ，h 3=h 4=250KJ/Kg ，kgm04427.0v 31=，kgmv 3400078.0=图2-1 R22的lgP-h 图制冷剂流量skg skg h h Q q m 667.0250405105410=-=-=2.1.2冷媒水流量水的定性温度t s =（12+7）/2℃=9.5℃,根据资料【2】附录9，ρ=999.71kg/m 3,c p =4.192KJ/(Kg ·K)smsmt Q P 333'210vs 10011.5)710(192.471.999105)t (c q -⨯=-⨯⨯=-=‘ρ2.2传热计算 2.2.1选管为提高冷媒侧的对流换热系数，采用外螺纹管，根据资料【3】p71换热管用低翅片管序号3，规格φ16×1.5，如图所示：mm 25.1s f = mm 86.15d t = mm 5.1h = mm 11d i = mm 86.12d b =，每米管长管外表面积mm15.0a 2of =，螺纹管增强系数35.1=ϕ，铜管导热系数)·m (39802C W=λ图2-2 外螺纹管结构图 2.2.2污垢热阻确定冷媒水平均温度C t o s 5.9=,制冷剂C t o 20=,水的流速取s m s m u 15.1>=，根据资料【1】p198表9-1，管内污垢系数W C o2i m 000045.0=γ 管外污垢系数W C o2o m 00009.0=γ2.2.3管内换热系数的计算冷媒水的定性温度C t o s 5.9=,查物性表得：371.999mkg=ρ，7275.9=r p ，s m10330.126-⨯=υ ，)m (10285.572K W ⋅⨯=-λ,暂取水的流速smu 7.1=，管程设计为2程，每流程管子数317.11114.350114d q 422vs=⨯⨯⨯==uZ iπ，当Z=31时，冷媒水的实际流速为smsmzd q u ivs702.1311114.310011.544232=⨯⨯⨯⨯==π，1407710330.11011702.1Re 63=⨯⨯⨯==--υiud根据资料【2】6-15，828.947275.914077023.0r e 023.0u 3.08.03.08.0=⨯⨯==P R N ，)·m (4938)·(101110285.57828.94d ·o2o232iC WC m WNu a i =⨯⨯⨯==--λ2.2.4管外换热系数的计算平均传热对数温差：C C t t t t t Oo m 213.7510ln 510'"ln'"=-=∆∆∆-∆=∆管外换热系数45.0082.0002.3P θα=,其中20000-=-=w w t t t θ2.2.5传热系数0K 计算传热过程分成两部分：第一部分是热量经过制冷剂的传热过程，其传热温差为0θ；第二部分是热量经过管外污垢层、关闭、管内污垢层以及冷媒水的传热过程。

管壳式换热器毕业设计简介

管壳式换热器（过热蒸汽0.65MPa,295℃;水0.8MPa,50℃）摘要本设计说明书是关于固定管板是换热器的设计，设计依照GB151-1999《钢制管壳式换热器》进行，设计中对换热器进行化工计算、结构设计、强度计算。

设计第一步是对换热器进行化工计算，主要根据给定的设计条件估算换热面积，初定换热器尺寸，然后核算传热系数，计算实际换热面积，最后进行阻力损失计算。

设计第二步是对换热器进行结构设计，主要是根据第一步计算的结果对换热器的各零部件进行设计，包括管箱、定距管、折流板等。

设计第三步是对换热器进行强度计算，并用软件SW6进行校核。

最后，设计结果通过图表现出来。

关键词：换热器，固定管板，化工计算，结构设计，强度计算。

AbtractThe design statement is about the fixed tube sheet heat exchanger .In the design of the heat exchanger ,the chemical calculation,the structure design and the strength calculation must according to GB151-1999“Steel System Type Heat exchanger ”.The first step of the design is the chemical calculation .Mainly according to the given design conditions to estimate the heat exchanger area and select heat exchanger size.Then check the heat transfer coefficient, calculate the actual heat transfer area,and finally calculate the resistance loss.The second step of the design of heat exchanger is the structural design of the heat exchanger. The design of heat exchanger parts mainly according to the first step of calculation.such as tube boxes , the distance control tube, baffled plates .The third step of the design of heat exchanger is the strength calculation and using SW6 software to check. Finally, the design results are shown in figures.Key words: heat changer, fixed tude plate, chemical calculation,structure design, strength calculation.一、前言管壳式换热器是目前应用最广的换热设备，它具有结构坚固、可靠性高、适用性强、选材广泛等优点。

换热器设计说明书模板

换热器课程设计说明书专业名称：核工程与核技术姓名：***班级：***学号：***指导教师：***哈尔滨工程大学核科学与技术学院2017 年 1 月 13 日目录1 设计题目……………………………………………………………………………1.1 设计题目………………………………………………………………………1.2 团队成员………………………………………………………………………1.3 设计题目的确定过程…………………………………………………………2 设计过程……………………………………………………………………………3 热力计算……………………………………………………………………………4 水力计算……………………………………………………………………………5 分析与总结…………………………………………………………………………5.1 可行性评价和方案优选………………………………………………………5.2 技术分析………………………………………………………………………5.3 总结与体会……………………………………………………………………参考文献………………………………………………………………………………附录计算程序………………………………………………………………………1.1、设计题目设计一台管壳式换热器，把 18000 kg/h 的热水由温度 t 1 ’冷却至 t 1 ”，冷却水入口温度 t 2 ’，出口温度 t 2 ”，设热水和冷却水的运行压力均为低压。

初始参数：热水的运行压力：0.2MPa (绝对压力)冷却水运行压力：0.16MPa(绝对压力)热水入口温度 t 1 ’： 80℃；热水出口温度 t 1 ”： 50℃；冷却水入口温度 t 2 ’： 20℃；冷却水出口温度 t 2 ”： 45℃；1.3设计题目的确定过程首先，我们小组集中讨论了本次课程设计内容，即换热器设计的内容和具体细节上的要求，然后在组内达成了共识——求同存异。

管壳式换热器传热计算示例终用于合并

Pa;
取导流板阻力系数:
;
导流板压降:
壳程结垢修正系数: 壳程压降:
Pa ;(表 3-12)
管程允许压降:[△P2]=35000 Pa;(见表 3-10) 壳程允许压降:[△P1]=35000 Pa;
△P2<[△P2] △P1<[△P1] 即压降符合要求。
Ｐa;
(2)结构设计(以下数据根据 BG150-2011)
m2; 选用φ25×2、5 无缝钢管作换热管; 管子外径 d0=0、025 m; 管子内径 di=0、025-2×0、0025=0、02 m; 管子长度取为 l=3 m; 管子总数:
管程流通截面积:
取 720 根 m2
管程流速: 管程雷诺数: 管程传热系数:(式 3-33c)
m/s 湍流
6)结构初步设计: 布管方式见图所示: 管间距 s=0、032m(按 GB151,取 1、25d0); 管束中心排管的管数按 4、3、1、1 所给的公式确定:
结构设计的任务就是根据热力计算所决定的初步结构数据,进一步设计全部结构尺寸, 选定材料并进行强度校核。最后绘成图纸,现简要综述如下:
1) 换热器流程设计采用壳方单程,管方两程的 1-4 型换热器。由于换热器尺寸不太大,可以用一台,未考虑采用多台组合使用,管程分程隔板采取上图中的丁字型结构,其主要优点就是布管紧密。 2)管子与传热面积采用 25×2、5 的无缝钢管,材质 20 号钢,长 3m,管长与管径都就是换热器的标准管子尺寸。管子总数为 352 根,其传热面积为:
3)传热量与水热流量
取定换热器热效率为η=0、98; 设计传热量:
过冷却水流量:
; 4)有效平均温差逆流平均温差:
根据式(3-20)计算参数 p、R: 参数 P:

化工原理课程设计——管壳式换热器课程设计(安全系数为16.25%)

目录化工原理课程设计任务书设计概述试算并初选换热器规格1. 流体流动途径的确定2. 物性参数及其选型3. 计算热负荷及冷却水流量4. 计算两流体的平均温度差5. 初选换热器的规格工艺计算1. 核算总传热系数2. 核算压强降经验公式设备及工艺流程图设计结果一览表设计评述参考文献化工原理课程设计任务书化工原理课程设计任务书一．设计任务用初温为20℃的冷却水，将流量为（4000+200×学号）kg/h的95%（体积分率）的乙醇水溶液从70℃冷却到35℃；设计压力为1.6MPa，要求管程和壳程的压降不大于30kPa，试选用适当的管壳式换热器。

二．设计要求每个设计者必须提交设计说明书和装配图(A2或A3)。

1．设计说明书必须包括下述内容：封面、目录、设计任务书、设计计算书、设计结果汇总表、符号说明、参考文献以及设计自评等。

2．设计计算书的主要内容应包括的步骤:1) 计算热负荷、收集物性常数。

根据设计任务求出热流体放热速率或冷流体吸热速率，考虑了热损失后即可确定换热器应达到的传热能力Q；按定性温度确定已知条件中未给出的物性常数。

2) 根据换热流体的特性和操作参数决定流体走向（哪个走管程、哪个走壳程）；计算平均温差。

3) 初步估计一个总传热速率常数K估，计算传热面积A估。

4) 根据A估初选标准换热器；5) 换热面积的核算。

分别按关联式求出管内、外传热膜系数，估计污垢热阻，求出总传热速率常数K核，得出所需传热面积A需，将A需与A 进行比较，若A实际比A需大15%-25%，则设计成功；否则重新计算。

实际6) 管程和壳程压力降的核算。

7) 接管尺寸的计算。

3．符号说明的格式：分为英文字母、希腊字母，要按字母排序，要写出中文名称和单位；4．参考文献的格式：按GB7714-87的要求。

一、设计题目：设计一台换热器二、操作条件：1、乙醇水溶液：入口温度70℃，出口温度35℃。

2、冷却介质：循环水，入口温度20℃。

换热器设计说明书

换热器设计说明书
换热器是一种常见的传热设备，广泛应用于许多工业领域中。

作
为传热过程中的重要组成部分，换热器的设计十分关键，直接影响着
传热效率和设备的使用寿命。

因此，如何设计一款功能稳定、高效节
能的换热器，成为众多工程师的追求目标。

在换热器的设计中，需要从以下几个方面进行考虑：
1.设计选型：选择合适的换热器类型，根据实际需求确定尺寸、
材质和流量等参数。

比如可选择板式换热器、管式换热器和壳管式换
热器等。

2.传热计算：根据传热原理，对换热器的传热面积、传热系数等
进行计算和分析，确定合适数值，以保证传热效率的提高。

3.流体力学计算：进行流体力学分析，确定流体流动状态和阻力，以保证设备的正常运行和安全性。

4.材料选择：选择合适的材料，以确保设备的耐腐蚀性、耐热性
和耐压性等。

5.结构设计：设计合理的结构，保证设备的稳定性、耐用度和易
于维护等。

6.工艺参数：根据实际工艺参数确定换热器的工作温度、压力、
流量等参数，以保证设备的正常运行。

总之，换热器的设计过程需要充分考虑各个因素的综合因素，而且需要依据实际需求和应用环境来进行选择和优化。

同时，还需要不断进行改进与创新，以满足新技术、新工艺、新材料的需求，提升热交换设备的性能和效率。

管壳式换热器传热计算示例(终)

管壳式换热器传热设计说明书设计一列管试换热器，主要完成冷却水——过冷水的热量交换设计压力为管程1.5MPa （表压），壳程压力为0.75MPa（表压），壳程冷却水进,出口温度分别为20℃和50℃，管程过冷水进，出口温度分别为90℃和65℃管程冷水的流量为80t/h。

2、设计计算过程：（1）热力计算1)原始数据：过冷却水进口温度t1′=145℃；过冷却水出口温度t1〞=45℃；过冷却水工作压力P1=0.75Mp a（表压）冷水流量G1=80000kg/h；冷却水进口温度t2′=20℃；冷却水出口温度t2〞=50℃；冷却水工作压力P2=0.3 Mp a（表压）。

改为冷却水工作压力P2=2.5 Mp2)定性温度及物性参数：冷却水的定性温度t2=( t1′+ t1〞)/2=(20+50)/2=35℃；冷却水的密度查物性表得ρ2=992.9 kg/m3；冷却水的比热查物性表得C p2=4.174 kJ/kg.℃冷却水的导热系数查物性表得λ2=62.4 W/m.℃冷却水的粘度μ2=727.5×10－6 Pa·s；冷却水的普朗特数查物性表得P r2=4.865；过冷水的定性温度℃；过冷水的密度查物性表得ρ1=976 kg/m3；过冷水的比热查物性表得C p1=4.192kJ/kg.℃；过冷水的导热系数查物性表得λ1=0.672w/m.℃；过冷水的普朗特数查物性表得P r2；过冷水的粘度μ1=0.3704×10－6 Pa·s。

过冷水的工作压力P1=1.5 Mp a（表压）3)传热量与水热流量取定换热器热效率为η=0.98；设计传热量：过冷却水流量：；4)有效平均温差逆流平均温差：根据式（3-20）计算参数p、R:参数P：参数R：换热器按单壳程2管程设计，查图3—8得温差校正系数Ψ=0.83；有效平均温差：5)管程换热系数计算：附录10，初定传热系数K0=400 W/m.℃；初选传热面积：m2；选用φ25×2.5无缝钢管作换热管；管子外径d0=0.025 m；管子径d i=0.025-2×0.0025=0.02 m；管子长度取为l=3 m；管子总数：取720根管程流通截面积：m2管程流速：m/s管程雷诺数：湍流管程传热系数：（式3-33c）6)结构初步设计：布管方式见图所示:管间距s=0.032m（按GB151,取1.25d0）；管束中心排管的管数按4.3.1.1所给的公式确定：取20根；壳体径：m 取Di=0.7m；长径比：布管示意图l/D i=3/0.9=3.3 ，合理选定弓形折流板弓形折流板弓高：折流板间距：m折流板数量：折流板上管孔直径由GB151-2014可确定为 0.0254mm折流板直径由GB151-2014可确定为 0.6955m 7）壳程换热系数计算壳程流通面积：根据式(3-61)中流体横过管束时流道截面积046.0032.0025.016.0233.01o i c1=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=s d BD A m 2壳程流速：m/s ；壳程质量流速：kg m 2/s ；壳程当量直径：m ；壳程雷诺数：；切去弓形面积所占比例按 h/D i =0.2查图4-32得为0.145壳程传热因子查图3-24得为j s =20 管外壁温度假定值 t w1′=45℃ 壁温过冷水粘度 Pa.s粘度修正系数：根据式（3-62）计算壳程换热系数：8）传热系数计算：水侧污垢热阻：r 2=0.000344m 2.℃/w 管壁热阻r 忽略总传热系数：传热系数比值，合理9）管壁温度计算：管外壁热流密度：Ｗ/m2.℃根据式(3-94a)计算管外壁温度：℃误差较核：℃，误差不大；10）管程压降计算：根据式(3-94b)计算管壁温度：℃；壁温下水的粘度：Pa·s；粘度修正系数：；查图3-30得管程摩擦系数：管程数：；管沿程压降计算依据式（3-112）：Pa （W=w.ρ）回弯压降：Pa；取进出口管处质量流速：W N2=1750 ㎏/㎡·s； (依据ρw2<3300取 w=1.822m/s) 进出口管处压降(依据 3-113)：；管程结垢校正系数：；管程压降：11）壳程压降计算：壳程当量直径：m；雷诺数：；查得壳程摩擦系数：λ1=0.08；(图 3-34)管束压降（公式3-129）：Pa；取进出口质量流速： kg/m2·s；( ρw2<2200 取W N2=1000 ㎏/㎡·s) 进出口管压降：Pa；取导流板阻力系数：;导流板压降：Pa壳程结垢修正系数：；(表3-12)壳程压降：Ｐa；管程允许压降：[△P2]=35000 Pa；（见表3-10）壳程允许压降：[△P1]=35000 Pa；△P2<[△P2]△P1<[△P1]即压降符合要求。

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=。

管壳式换热器设计说明书

E112 冷却器设计
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换热器和喷淋式蛇管换热器。喷淋式蛇管换热器和沉侵式蛇管换热器相比，具有便于检修、清洗和传热效果较好等优点。其缺点是喷淋不均匀。
图 1-1 蛇管的形状
套管式换热器是由两种不同直径的标准管子组装成同心圆的套筒，然后由多段这种套管连接而成。每一段套筒称为一程，每程的内管用 U 形弯管顺次连接，而外管则以支管与下一程外管相连接。由此组成多段同心圆套管换热器，程数可根据传热要求而增减。图 1-2 是套管式换热器的结构简图。它的优点是：1、结构简单 2、耐高压 3、传热面积可根据需要增减 4、适当地选择内管和外管的直径，可使流速大增 5、冷、热流体可作严格的逆流，传热效果好。缺点是单位传热面金属消耗量太大，检修、清洗和拆卸都比较麻烦，在可拆连接处容易造成泄露。该类换热设备通常用于高温、高压、小流量流体和所需传热面积不大的场合。
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1.前言
1.1 常用换热器换热器是实现热量传递过程的一种设备。在化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械以及航空航天等许多部门广泛应用。在电子产品领域，通过高效换热器及时将产生的热量散发出去的研究，已经得到许多研究者的关注。在工业生产中，换热器的主要作用是使热量有温度高的流体传递给温度低的流体，使流体温度达到工艺过程所需。此外，比如热管换热器，也是吸收利用低位热能的有效装置。通常，在某些化工厂建设中，换热设备约占全部工艺设备投资 40%左右，而在炼油厂的建设中换热设备所占投资比例更高[1]。由此可见，换热设备的设计，选型在技术上，经济上都是非常重要的问题。换热器的按作用原理和传热方式可分为直接接触式，蓄热式，间壁式，中间载热体式四种。间壁式换热器是在工业应用领域中应用最为广泛的，其形式多种多样，如管壳式换热器和板式换热器。本设计所设计的固定管板式换热器就是间壁式换热器。工程上对换热器的具体分类是将间壁式换热器分为管式换热器，板面式换热器和其他形式换热器。管式换热器是通过管子壁面进行传热的换热设备，按传热管的结构形式不同大致可分为蛇管式换热器，套管式换热器，缠绕式换热器和管壳式换热器。板面式换热器通过板面进行传热，按传热板面的结构形式可分为螺旋板式换热器，板式换热器，板翅式换热器，板壳式换热器和伞板式换热器。管壳式换热器又称列管式换热器，是目前应用最为广泛的换热设备，再设计、制造和选用方面，许多国家都有相应的规范和标准。管壳式换热器是通过管子壁面进行传热的换热设备，换热设备中应用最为广泛。虽然在换热效率、结构紧凑和金属消耗量方面不及其他类型的换热器，但它具有结构坚固，可靠性高，选材范围广，耐压，耐温，操作弹性大等独特的优点。管壳式换热器是目前应用最为广泛的一种换热器。它包括:固定管板式换热器、 U 型管壳式换热器、带膨胀节式换热器、浮头式换热器、分段式换热器、套管式换热器等。管壳式换热器由管箱、壳体、管束等主要元件构成。管束是管壳式换热器的核心，其中换热管作为导热元件，决定换热器的热力性能。另一个对换热器热力性能有较大影响的基本元件是折流板（或折流杆）。管箱和壳体主要决定管壳式换热器的承压能力及操作运行的安全可靠性。下面介绍几种常用的换热器，用以与管壳式换热器作比较。蛇管式换热器是把换热管（金属或非金属）按需要弯曲成所需的形状，如圆盘形、螺旋形和长蛇形等。蛇管的形状如图 1-1 所示。其特点是结构简单、造价低廉、检修清洗方便。对所需传热面积不大的场合比较适用，同时，因管子能承受高压而不易泄漏，常被高压流体的加热或冷却所采用。按使用状态不同，蛇管式换热器又分为沉侵式蛇管

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。

U型管换热器毕业设计说明书

U型管式换热器设计摘要本文介绍了U型管换热器的整体结构设计计算。

U型管换热器仅有一个管板，管子两端均固定于同一管板上，管子可以自由伸缩，无热应力，热补偿性能好；管程采用双管程，流程较长，流速较高，传热性能较好，承压能力强，管束可从壳体内抽出，便于检修和清洗，且结构简单，造价便宜。

U型管式换热器的主要结构包括管箱、筒体、封头、换热管、接管、折流板、防冲板和导流筒、防短路结构、支座及管壳程的其他附件等。

本次设计为二类压力容器，设计温度和设计压力都较高，因而设计要求高。

换热器采用双管程，不锈钢换热管制造。

设计中主要进行了换热器的结构设计，强度设计以及零部件的选型和工艺设计。

关键词：U型管换热器，结构，强度，设计计算U-TUBE HEAT EXCHANGER DESIGNABSTRACTThis paper introduces the U-tube heat exchanger design and calculation. U-tube heat exchanger has only one tube sheet, tubes are fixed at both ends of boards in the same tube, and tubes could telescopic freely, non-thermal stress, thermal performance and compensation; use of double-tube process, the process is longer, higher speed, better heat transfer performance, pressure capacity, and control can be extracted from the shell with easy maintenance and cleaning, and simple structure cost less. The main structure of U-tube heat exchanger, includes Equipment control, shell, head, exchanger tubes, nozzles, baffled, impingement baffle, guide shell, anti-short-circuit structure, support and other shell-tube accessories.This time I designed a second category pressure vessel, which has high design temperature and high design pressure. Thus the design demands are strict. It has dual heat exchanger tube, stainless steel heat exchanger manufacturers. I mainly carried out the design of heat exchanger structural design, strength of design and parts selection and process design.KEYWOEDS: U-tube heat exchanger, frame, intensity, design and calculation目录摘要 (1)绪论 (5)第一部分、换热器简介及选择 (7)1、换热器简介 (7)2、换热器材料选择 (7)2.1 选材原则 (8)3、换热器结构设计 (8)第二部分、设计说明书 (9)1、传热工艺计算 (9)1. 原始数据 (9)2. 定性温度及物性参数 (9)3. 传热量与冷水流量 (10)4. 有效平均温差 (10)5. 管程换热系数计算 (11)6. 壳程换热系数计算 (12)7.传热系数计算 (13)8.管壁温度计算 (14)9.管程压降计算 (14)10. 壳程压降计算 (15)2、强度计算 (16)2.1换热管材料、规格的选择及功能的确定 (16)2.2 管子的排列方式 (16)2.3 确定壳体直径 (17)2.4 筒体壁厚确定 (17)2.5 液压试验 (18)2.6 壳程标准椭圆形封头厚度的计算 (18)2.7 管程标准椭圆形封头厚度的计算 (19)2.8 法兰的选择 (21)2.9 管板的设计 (22)2.10 管箱短节壁厚的确定 (24)2.11拉杆和定距管的确定 (25)2.12 折流板的选择 (25)2.13防冲板的选择 (26)2.14 接管及开孔补强 (26)2.15 分程隔板厚度选取 (28)2.16支座的选择及应力校核 (29)第三部分、换热器的制造、检验、安装与维修 (33)1、换热器的制造、检验与验收 (33)3.1.1筒体 (33)3.1.2 换热管 (33)3.1.3管板 (34)3.1.4 折流板、支持板 (34)3.1.5 管束的组装 (34)3.1.6换热器的组装 (34)3.1.7 压力试验 (35)2、换热器的安装与维护 (35)3.2.1安装 (35)3.2.2维护 (35)结束语 (36)参考文献 (37)绪论能源是当前人类面临的重要问题之一，能源开发及转换利用已成为各国的重要课题，而换热器是能源利用过程中必不可少的设备，几乎一切工业领域都要使用，化工、冶金、动力、交通、航空与航天等部门应用尤为广泛。

管壳式换热器课程设计说明书

郑州大学课程设计说明书题目：纵向流管壳式换热器设计指导教师：吴金星职称：教授学生姓名：学号：专业：能源与动力工程院（系）：化工与能源学院完成时间：2015年9 月21 日1.换热器传热工艺计算1.1 参数的初步选择换热器管程介质：流量 2.4t/h；工作压力：常压；进水温度：23 ℃；出水温度：55 ℃；壳程介质：流量 4t/h；工作压力：常压；进水温度：90 ℃；出水温度：75 ℃。

1.2 传热系数计算kg/s77速和对流换热系数管子数为n1=S1/0.00017663=39.97，这里我们取管子数为40。

管程选择2回程，管子排布按照正三角形式排布；流速为v=m i /0.00017663/20/992.6=0.153m/s ；Re=3398，在过渡流区间内；由于2300<Re<10000，，对流传热系数可按充分湍流的公式计算，然后把计算结果乘以校正系数Φ，即可得到过渡流下的对流传热膜系数，对流换热系数)/(8.1148015.042.41.3398633.0023.0Pr Re 023.024.08.04.08.0,k m W d h i⋅=⨯⨯⨯==λΦ=1-600000/Re 1.8=0.736h2=Φ*,h =845.3)/(2k m W ⋅。

)/(8.11482,k m W h ⋅=h2=845.3)/(2k m W ⋅ 9.校核换热系数 )/(8.455111211220k m w h R d d b d d R d d h K m o i o i o ⋅=++⋅+⋅+⋅=λ,K0/k=455.8/453>1，所以换热系数的选择是合理的。

)/(8.45520k m w K ⋅=10.管程压力降核算管程压力降计算：);2(5.1);2(3;Re 3146.0);2(;)(222225.0i 22i 2v p v p v d L p N p N N F p p p n r L s n s p t r L ρρλρλ=∆=∆==∆⋅∆+⋅⋅∆+∆=∆由计算得：;041.0;34.17;86.63;67.34;91.3122==∆=∆=∆=∆i n l r pa p pa p pa p pa p λ2.换热器结构设计2.1 壳体根据给定的流体的进出口温度，选择设计温度为20℃；设计压力为0.6Mpa 。

换热器设计说明书

目录一设计任务书 (2)二热力学计算 (2)1 原始数据 (2)2 润滑油的物性参数 (3)3 传热量 (3)4 冷却水物性参数 (3)5 平均温差 (4)6 估算传热面积及传热面结构 (5)7 管程计算 (7)8 壳程结构及壳程计算 (8)9 需用传热面积 (12)10 阻力计算 (13)三温差应力校核 (15)一温差应力 (15)二热交换器所受应力 (16)三拉脱力 (17)四细部结构的设计 (18)1接管 (18)2 折流板 (18)3 法兰 (19)4 管法兰 (19)5 管箱 (19)6 壳体与管板的连接结构 (19)7 拉杆与管板、拉杆与折流板的连接结构 (19)8 换热管与管板的连接结构 (19)9 管箱与管板的密封结构 (19)10 支座 (20)11膨胀节 (19)五结束语 (20)六参考文献 (20)一设计任务书设计题目:管壳式油冷却器设计任务：润滑油处理量：16Kg/s润滑油入口温度：90℃润滑油出口温度：45℃冷却水流量： 40Kg/s冷却水入口温度: 28℃冷却水工作压力：P = 0.1 Mpa（表压）允许最大压力降：油侧〈0.08 Mpa水侧 <0。

06 Mpa设计内容:热力计算，阻力计算以及应力计算校核。

图纸要求：（1）装配图一张; (2）管板零件图一张二热力学计算根据已知条件，选用两台<1—2〉型管壳式热交换器串联工作，并选用11号润滑油，由于水的结垢性强，故使其在管程流动；而润滑油较洁净,使其在壳程流动，计算过程和结果列于下表中。

1 原始数据2 润滑油的物性参数3 传热量4 冷却水物性参数5 平均温差6 估算传热面积及传热面结构7 管程计算8 壳程结构及壳程计算9 需用传热面积10 阻力计算三温差应力校核在计算固定管板式热交换器的温差应力时，通常假定:(1)管子与管板都没有发生挠曲变形，因而每根管子所受应力相同；(2)以管壁的平均温度和壳壁的平均温度作为每个壁面的计算温度；一温差应力1壳体壁温度取油的平均温度管子壁温和的平均值：2管子选用碳素钢弹性模量线胀系数*查《压力容器材料实用手册》化学工业出版社3壳体选用20g钢弹性模量线胀系数*查《压力容器材料实用手册》化学工业出版社4管子自由伸长量＝12.12（43-20）4.5＝1254.42m壳体自由伸长量=12.84（67。

管壳式换热器工艺设计说明书