化工原理换热器设计
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本文主要介绍化工原理课程设计中涉及到的换热器的相关知识和设计思路。
换热器是化工工业中常用的设备之一，其主要功能是通过传导、对流和辐射的方式实现热量的传递，从而将一个流体的热量传递给另一个流体。
因此，在化工原理课程设计中涉及到换热器的设计，既需要考虑流体的物理性质，也需要考虑热力学参数的影响。
换热器的类型繁多，按照传热方式的不同可分为对流式换热器和辐射式换热器。
常用的对流式换热器包括管壳式换热器、板式换热器和螺旋式换热器等。
在换热器的设计中，需要首先确定换热器所要实现的传热方式和工作条件，如流体流速、进出口温度和压力等。
接下来需要考虑的问题是如何选择合适的材料以满足流体的物理性质和热力学参数的要求。
在化工原理课程设计中，换热器的设计重点之一是热力学计算。
为了实现对流体的热量传递，需要考虑流体的传热系数。
传热系数与流体的物理性质密切相关，包括流体的密度、比热、粘度和导热系数等。
通过对这些参数的测量和分析，可以计算出传热系数，并进而确定换热器的传热效率。
另外，在化工原理课程设计中，换热器的设计还需要考虑到换热器的尺寸、材料和结构等方面的问题。
尺寸的设计需要考虑工作流体的容积和流速等因素，以保证换热器的实现效率和安全性。
材料选择需要考虑到流体的化学性质，以避免流体与材料发生反应和腐蚀。
结构设计需要兼顾容易清洗、拆卸和维护的要求，以方便日常运行和维护。
总之，在化工原理课程设计中，换热器的设计是一个系统性的工程，包括物理学、化学和工程学等多个学科领域的综合运用。
只有充分理解流体的物理性质和热力学参数，才能做出合理的设计并实现高效的换热效果。
同时，还需要考虑到实际工程的应用需求，以满足生产的需要和安全的要求。
化工原理课程设计---列管式换热器的设计
化工原理课程设计---列管式换热器的设计列管式换热器是一种常用的换热器类型，其结构简单、传热效率高、维修方便等优点使其在工业生产中得到广泛应用。
该换热器由多个平行排列的管子组成，热流体和冷流体分别流过管内外，通过管壁传递热量，实现热量交换。
根据不同的流体流动方式，列管式换热器又可分为纵向流式和横向流式两种形式。
其中，横向流式换热器传热效率更高，但结构较为复杂，维修难度较大，因此在实际应用中需要根据具体情况进行选择。
浮头式换热器的特点是管板和壳体之间没有固定连接，只有一个浮头，管束和浮头相连。
浮头可以在壳体内自由移动，以适应管子和壳体的热膨胀。
这种结构适用于温差较大或壳程压力较高的情况。
但是，由于管束和浮头的连接是松散的，因此需要注意防止泄漏。
U型管式换热器：U型管式换热器的管子呈U形，两端分别焊接在管板上，形成一个U型管束。
壳体内的流体从一端进入，从另一端流出，管内的流体也是如此。
这种结构适用于流体腐蚀性较强的情况，因为管子可以很容易地更换。
多管程换热器：多管程换热器是将管束分成多个组，每组管子单独连接到管板上，形成多个管程。
这种结构可以提高传热效率，但也会增加流体阻力。
因此，需要根据具体情况来选择多管程的数量。
总之，列管式换热器是一种广泛应用于化工及酒精生产的换热器。
不同的结构适用于不同的工艺条件，需要根据具体情况来选择合适的换热器。
在使用过程中，需要注意保养和维护，及时清洗和更换损坏的部件，以保证换热器的正常运行。
换热器的一块管板与外壳用法兰连接，另一块管板不与外壳连接，这种结构称为浮头式换热器。
浮头式换热器的优点是管束可以拉出以便清洗，管束的膨胀不受壳体约束，因此在两种介质温差大的情况下，不会因管束与壳体的热膨胀量不同而产生温差应力。
但其缺点是结构复杂，造价高。
填料式换热器的管束一端可以自由膨胀，结构比浮头式简单，造价也较低。
但壳程内介质有外漏的可能，因此不应处理易挥发、易燃、易爆和有毒的介质。
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。
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。
化工原理设计(换热器设计)
广东石油化工学院化工原理课程设计说明书题目：柴油预热原油的管壳式换热器学生班级：学生姓名：学生学号： 18指导教师：李燕化学化工学院年月日化工原理课程设计任务书一、设计题目：列管式换热器设计二、设计任务及操作条件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1.72×10-4m2.K/W，要求两侧的阻力损失均不超过0.5×105Pa。
试选用一台适当型号的列管式换热器。
(x:学号)三、设计要求提交设计结果，完成设计说明书。
设计说明书包括：封面、目录、设计任务书、设计计算书、设计结果汇总表、参考文献及设计自评表、换热器装配图等。
（设计说明书及图纸均须手工完成）四、定性温度下流体物性数据物料温度℃质量流量kg/h比热kJ/kg.℃密度kg/m3导热系数W/m.℃粘度Pa.s 入口出口柴油175 T2 34220 2.48 715 0.133 0.64×10-3原油70 110 44330 2.20 815 0.128 3.0×10-3 推荐总K=45~280 W/m.℃注：若采用错流或折流流程，其平均传热温度差校正系数应大于0.8五、参考书目:1、姚玉英 . 化工原理 ,上册,1版.天津:天津大学出版社,19992、柴诚敬.化工原理课程设计. 1版.天津:天津大学出版社,19943、匡国柱.化工单元过程及设备课程设计. 1版.北京:化学工业出版社,20024、李功祥.常用化工单元设备设计.1版.广州:华南理工大学出版社,2003目录1.设计任务书 (1)2.概述 (2)3.设计条件及物性参数表 (2)4.方案设计和拟定 (3)5.设计计算 (6)6.热量核算 (11)7.参考文献 (16)8.心得体会 (17)1．设计任务书1.1设计题目用柴油预热原油的管壳式换热器1.2设计任务1.查阅文献资料，了解换热设备的相关知识，熟悉换热器设计的方法和步骤；2.根据设计任务书给定的生产任务和操作条件，进行换热器工艺设计及计算；3.根据换热器工艺设计及计算的结果，进行换热器结构设计；4.以换热器工艺设计及计算为基础，结合换热器结构设计的结果，绘制换热器装配图；5.编写设计说明书对整个设计工作的进行书面总结，设计说明书应当用简洁的文字和清晰的图表表达设计思想、计算过程和设计结果。
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。
化工原理换热器设计
化工原理换热器设计换热器是化工流程中常见的设备，用于进行热量传递，将热能从一个流体传递到另一个流体。
换热器的设计需要考虑许多因素，包括换热面积、热负荷、传热系数等。
下面是一些常见的换热器设计步骤和考虑因素。
首先，确定换热器的类型。
常见的换热器类型包括壳管式、板式、螺旋式等。
每种类型的换热器都有其适用的场景，需要根据具体的工艺要求来选择。
其次，确定热负荷，即需传递的热量。
热负荷的计算可以通过流体的温度差和流量来估算。
根据热负荷，可以初步确定所需的换热面积。
接下来，确定传热系数。
传热系数是换热器设计中非常重要的参数，它描述了热量传递的效率。
根据换热器内的流体特性，可以通过经验公式来估算传热系数。
然后，根据换热器的类型和热负荷，计算出换热面积。
换热面积是换热器设计的关键参数，它确定了换热器的大小。
换热面积可以通过热负荷和传热系数来计算。
在计算换热面积之后，需要考虑流体的压降。
压降是指流体通过换热器时产生的阻力。
过大的压降会影响流体的流动，因此需要选择合适的换热器尺寸来控制压降。
在确定换热器尺寸之后，还需要进行结构设计。
结构设计包括换热器的材料、密封结构等。
需要根据工艺要求和流体特性来选择合适的材料，并确保换热器的密封工艺符合要求。
最后，还需要考虑换热器的操作和维护。
换热器是需要定期清洗和维护的设备，需要保证运行的安全性和可靠性。
总结起来，换热器设计需要考虑的因素包括类型选择、热负荷计算、传热系数估算、换热面积计算、压降控制、结构设计等。
这些因素的确定需要基于对流体特性和工艺要求的深入了解和分析，为换热器的安全、高效运行提供保障。
化工原理课程设计——换热器的设计
化工原理课程设计——换热器的设计1000字
该课程设计的目标是设计一个换热器，用于从一种热流体中传递热量到另一种热流体。
设计过程中需要考虑到热传递的效率和换热器的成本。
设计要求：
1.设定两种热流体的流量和进出口温度。
2.根据流量和温差计算出所需的传热量。
3.选择一种合适的换热器类型并计算出尺寸和效率。
4.根据选择的换热器类型确定换热管的材料，并计算出所需的管道长度。
5.确定换热器外壳材料和绝缘材料，并计算出所需的壁厚度。
在设计过程中，需要进行以下计算：
1.计算热传递量：
热传递量 = 流量 x 热容 x 温差
流量：两种热流体的流量
热容：热流体的比热容
温差：两种热流体的进出口温度差
2.选择换热器类型：
常见的换热器类型包括：管式热交换器、板式热交换器和壳管式热交换器。
在选择时需要考虑到传热效率、材料成本以及维护难度等因素。
3.计算换热管尺寸：
换热管的长度和直径需要根据流量和传热效率来计算，同时需要考虑到管壁的热传递系数和管壁的厚度。
4.确定换热器外壳材料和绝缘材料：
外壳的材料需要考虑到其耐腐蚀性和强度，同时需要计算出所需的壁厚度。
绝缘材料需要选用热传导系数较小的材料，以提高传热效率。
5.总体设计方案：
根据上述计算和选择，得到符合要求的换热器总体设计方案，并进行设计图纸和工艺流程图的绘制。
结论：
在设计过程中，需要考虑到换热器的热传递效率、成本、材料选用和维护难度等因素，从而得出符合要求的总体设计方案。
化工原理换热器设计
化工原理换热器设计化工原理换热器设计换热器是一种用于加热、降温、密闭蒸发及真空加热干燥等工艺的热交换设备，广泛应用于化工、制药、食品、能源等行业。
在化工生产中，换热器的选型和设计是关键步骤，它能够对生产过程中的能源消耗、产品质量和安全生产产生极大的影响。
一、换热传热原理对于换热器而言，传热是其中最核心的原理。
换热器常用的传热方式有三种：对流、传导和辐射。
在化工过程中，主要采用对流传热方式，即通过流体间热量的传递来进行换热。
同时，设计中还需要考虑到热传导、影响换热效果的温度、流速、密度、热容等物理量，以及流体本身的性质。
二、换热器类型和结构换热器的类型和结构有很多种，根据传热方式的不同可以分为管壳式、板壳式和实心管式等。
其中，管壳式换热器是最常见的一种类型，通常由套管、管子和管板等组成。
套管是换热器的外壳，一般用钢板、铝合金等制成，套管的内部是一组纵向安装且参差不齐的管子，管板则用来固定管子并将其分组。
三、化工原理换热器设计要点1. 选取合适的传热面积在换热器的设计中，传热面积是十分重要的参数之一，不仅影响换热器的传热效率，而且直接影响其尺寸和重量。
所以需要根据具体工艺流程的要求，选择合适的表面积，以达到工艺流程的要求。
2. 制定合理的流动方案流量对于换热器的传热效率也有着极大的影响，因此，需要制定合理的流动方案，避免流体产生剧烈的流动过程，以做到最小的传质阻力。
3. 合理选择材质基于化工领域的产品多变性与毒性，需要选择合理的材质进行制造，在保证产品质量和腐蚀性的前提下，可以选择不同种类的金属材料。
4. 合理设计换热器管子结构在进行换热器设计时，需要注意管子设计的合理性，以避免产生过大的压降和传热不均的情况，同时，管子的连接方式和防止泄露的措施也需要斟酌。
5. 充分考虑安全因素工业生产中关于安全问题的考虑，不能仅仅局限于工艺生产过程中，对于换热器的选型排除并发生的安全风险，更应该谨慎。
综上所述，换热器在化工领域中起着重要的作用，设计人员可以根据自己实际的需求和知识技能，选择适当的换热器类型，根据传热原理结合热力学理论和操作经验，进行合理设计来达到更好的生产效益。
化工原理课程设计列管式换热器
可用旳场合:
1)管程走清洁流体;
2)管程压力尤其高;
3)管壳程金属温差很大,固定管板换热器连设置膨胀节都无法 满足要求旳场合.
2、流动空间旳选择
3、流速旳拟定
4、流动方式旳选择
除逆流和并流之外，在列管式换热器中冷、 热流体还能够作多种多管程多壳程旳复杂 流动。当流量一定时，管程或壳程越多， 表面传热系数越大，对传热过程越有利。 但是，采用多管程或多壳程必造成流体阻 力损失，即输送流体旳动力费用增长。所 以，在决定换热器旳程数时，需权衡传热 和流体输送两方面旳损失。
5、流体出口温度旳拟定
若换热器中冷、热流体旳温度都由工艺条件所要求，则不存在 拟定流体两端温度旳问题。若其中一流体仅已知进口温度，则 出口温度应由设计者来拟定。例如用冷水冷却一热流体，冷水 旳进口温度可根据本地旳气温条件作出估计，而其出口温度则 可根据经济核实来拟定：为了节省冷水量，可使出口温度提升 某些，但是传热面积就需要增长；为了减小传热面积，则需要 增长冷水量。两者是相互矛盾旳。一般来说，水源丰富旳地域 选用较小旳温差，缺水地域选用较大旳温差。但是，工业冷却 用水旳出口温度一般不宜高于45℃，因为工业用水中所含旳部 分盐类（如CaCO3、CaSO4、 MgCO3和MgSO4等）旳溶解度 随温度升高而减小，如出口温度过高，盐类析出，将形成传热 性能很差旳污垢，而使传热过程恶化。假如是用加热介质加热 冷流体，可按一样旳原则选择加热介质旳出口温度。
取管长应根据出厂旳钢管长度合理截用。 我国生产系列原则中管长有1.5m，2m， 3m，4.5m，6m和9m六种，其中以3m和 6m更为普遍。同步，管子旳长度又应与管 径相适应，一般管长与管径之比，即L/D约 为4～6
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。
化工原理换热器设计流程
化工原理换热器设计流程1. 引言在化工工艺中，换热器是一种关键的设备，用于将热能从一个流体传递到另一个流体中。
换热器的设计对于化工过程的效率和经济性至关重要。
本文将介绍化工原理换热器的设计流程。
2. 设计前准备在进行换热器设计之前，需要进行一些准备工作，包括收集和分析必要的数据和信息。
以下是一些必要的设计准备步骤：•收集流体物性数据：了解所涉及的流体的物理和化学性质，包括密度、粘度、热导率、比热容等。
这些数据通常可以在物性手册或者相关文献中找到。
•确定设计要求：根据具体的应用需求确定换热器的热负荷、温度要求、压力要求等。
•确定流体适用范围：了解在设计过程中可能遇到的流体压力、温度和腐蚀性等方面的限制。
•初步选择换热器类型：根据需要进行初步选择，常见的换热器类型包括壳管式换热器、板式换热器等。
3. 确定热负荷和传热面积在进行换热器详细设计之前，需要先确定所需的热负荷和传热面积。
以下是确定热负荷和传热面积的步骤：•确定热负荷：根据具体应用需求和流体特性计算出所需的热负荷，常见的计算方法包括传热方程和能量平衡方程。
•确定传热面积：根据热负荷和设计换热系数计算出所需的传热面积。
传热系数可以通过经验公式或者文献数据来确定。
4. 选择换热器类型和布局根据热负荷和其他设计要求，选择合适的换热器类型和布局。
以下是一些常见的换热器类型和布局选择的考虑因素：•壳管式换热器：适用于液体和气体之间的传热，可以抵御高压和高温环境。
常见的布局包括单相流体、两相流体和多相流体。
•板式换热器：适用于液体之间的传热，由多个平行板组成。
布局包括平行流、逆流和交叉流。
•其他类型的换热器：根据特定的应用需求选择其他类型的换热器，如螺旋板换热器、多管换热器等。
5. 进行换热器尺寸设计在确定换热器类型和布局之后，需要进行换热器尺寸设计。
以下是进行换热器尺寸设计的步骤：•确定换热器的壳体和管束尺寸：根据传热面积和流体流通参数计算出所需的壳体和管束尺寸。
化工原理课程设计换热器设计
化工原理课程设计设计任务:换热器班级：13级化学工程与工艺（3)班姓名:魏苗苗学号：1320103090目录化工原理课程设计任务书 (2)设计概述 (3)试算并初选换热器规格 (6)1。
流体流动途径的确定 (6)2. 物性参数及其选型 (6)3。
计算热负荷及冷却水流量 (7)4. 计算两流体的平均温度差 (7)5。
初选换热器的规格 (7)工艺计算 (10)1. 核算总传热系数 (10)2. 核算压强降 (13)设计结果一览表 (16)经验公式 (16)设备及工艺流程图 (17)设计评述 (17)参考文献 (18)化工原理课程设计任务书一、设计题目：设计一台换热器二、操作条件： 1、苯：入口温度80℃，出口温度40℃。
2、冷却介质：循环水,入口温度32。
5℃。
3、允许压强降：不大于50kPa 。
4、每年按300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： 109000吨/年苯五、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的设计.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。
六、附表：1。
设计概述 1。
1热量传递 出口温度 40。
5℃壳体内部空间利用率 70%选定管程流速u （m/s ） 1壳程流体进出口接管流体流速u1（m/s ） 1的概念与意义1。
1。
1热量传递的概念热量传递是指由于温度差引起的能量转移,简称传热.由热力学第二定律可知，在自然界中凡是有温差存在时，热就必然从高温处传递到低温处,因此传热是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递现象。
1.1.2化学工业与热传递的关系化学工业与传热的关系密切.这是因为化工生产中的很多过程和单元操作，多需要进行加热和冷却，例如：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。
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化工原理换热器设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期:ﻩ江西科技师范大学食品质量与安全专业《化工原理课程设计》题目名称列管式换热器的设计专业班级食品质量与安全一班学号201５２410 201５2４11学生姓名徐子涵陈素静指导教师常军博士2017 年05 月1０日设计条件冷流体为水，入口温度1t =12℃,出口温度2t =68℃,流量v q =43m³／h ； 热流体为饱和水蒸气,入口温度1T ＝110℃,出口温度2T =１00℃。
水蒸气在１05℃下的有关物性数据:密度1954.7ρ=ｋg/m³，黏度41 2.7110μ-=⨯Pa·s ，比热容4226p c =J/(ｋg·Ｋ),导热率10.684λ=W ／(m·Ｋ)。
水在40℃下的有关物性数据：密度2992.2ρ=kg ／m³，黏度42 6.510μ-=⨯Ｐa·s ，比热容4174p c =J/(k ｇ·K),导热率20.635λ=W ／（m·℃)。
换热器型式的选择—由于所选择的冷热流体温差较大,初步确定选用浮头式换热器。
定性温度壳程水蒸气定性温度为1211010010522m T T T ++===℃ 管程水的定性温度为1212684022m t t t ++===℃估算传热面积计算热负荷（忽略热损失）222212()43992.24174(6812)2770.165T m p v p Q q c t q c t t ρ=∆=-=⨯⨯⨯-=kW水蒸气用量(忽略热损失)无相变11332770.1651065.64.2261010T m p Q q c t ⨯===∆⨯⨯kg ／s 235981.9=ｋｇ/h 平均传热温差纯逆流 '1212(11068)(10012)62.1911068ln ln 10012mt t t t t ∆-∆---∆===∆--∆℃ 初算传热面积 初定总传热系数01500K =W ／(m 2·K)，32770.1651029.70150062.19T m Q S K t -⨯===∆⨯估m 2管径和管内流速管程安排—水蒸气比较清洁宜走壳程,普通水较易结垢，若流速太低，将会加快污垢增长速度,使换热器的热流量下降,宜走管程。
因此初步确定饱和水蒸气走壳程，水走管程。
现初定管内流速0.9i u =m ／s ，传热管数30n =。
管内径4443/36000.01943.140.930v q d un π⨯===⨯⨯m 19=mm 查无缝钢管规格表[1］确定选用25 2.5φ⨯m ｍ的传热管(碳钢),其内径为25(2.52)20i d =-⨯=mm 0.02=m水在输送管内的实际操作流速为2430.80.785(0.02)3600u ==⨯⨯ｍ／s 管程数和传热管数单程传热管数243/360044(0.02)0.844vS i q N d uππ===⨯⨯单程管 传热管长度029.7093.140.02544s S L d N π==≈⨯⨯估ｍ多管程 取传热管长3l =m 换热器管程数933P L N l ===传热管总根数为30390n =⨯= 平均温差校正系数 211168120.611012t t P T t --===-- 12211101000.26812T T R t t --===-- 按单壳程，双管程,查温差校正系数ϕ图[1]得0.95t ϕ∆=平均传热温差'0.9562.1959.0805m t mt t ϕ∆∆=∆=⨯=℃ 由于平均传热温差校正系数大于0.8，故取单壳程合适[1]。
传热管排列和分程方法采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列,隔板两侧采用正方形排列。
取管心距01.25 1.252531.25t P d ==⨯=mm 32≈ｍm隔板中心到离其最近一排管中心距离32662222t PZ =+=+=mm各程相邻管的管心距为4４mm 。
采用多管程结构,取管板利用率0.75η=壳体直径 1.05/ 1.0532135/0.75436.8t D P n η==⨯⨯=mm圆整可取400D =mm 。
1.1 1.113514c n n ==⨯= 根采用弓形折流板 切去的圆缺高度0.25400100h =⨯=mm 取150h =m ｍ。
取折流板间距0.3B D =(0.2D B D <<）,则0.3400120B =⨯=ｍm 取Ｂ为１50ｍm 。
折流板数目3000-1=-1=19150B N =传热管长折流板间距壳程流体进出口接管 取接管内水蒸气流速为110u =m/s接管内径1114443/954.70.0753.1410v q D u π⨯===⨯m 圆整后取管内径８0mm 。
管程流体进出口接管：取接管内液体流速22u =m ／s接管内径2224443/36000.0873.142v q D u π⨯===⨯m圆整后取管内径90ｍm 。
传热面积校核管程传热膜系数0.80.40.023Re Pr ii id λα=管程流体流通截面积221350.7850.020.0212422i i n S d π==⨯⨯=m 2 管程流体流速43/36000.850.014v i i q u S ===m/ｓ 雷诺数2420.020.85992.2Re 260816.510i i i d u ρμ-⨯⨯===⨯ 普朗特数24224174 6.510Pr 4.30.635p c μλ-⨯⨯===0.80.40.65080.02326081 4.34577.10.02i α=⨯⨯⨯=Ｗ／（ｍ2·℃)壳程传热膜系数0.551/30.1400'0.36Re Pr ()ie wd λμαμ= 管子按正三角形排列,传热当量直径为：22220'0334()4(0.0320.7850.025)2420.023.140.025t e P d d d ππ-⨯⨯⨯⨯===⨯m壳程流通截面积0025(1)150400(1)0.01332t d S BD P =-=⨯⨯-=m 2 壳程流体流速00235981.9/(3600954.7) 5.20.013v q u S ⨯===ｍ／s 雷诺数010410.02 5.2954.7Re 3663792.7110du ρμ-⨯⨯===⨯普朗特数141014226 2.7110Pr 1.670.684p c μλ-⨯⨯===黏度校正 加热 0.14() 1.05wμμ≈ 0.551/300.6840.36366379 1.67 1.058265.60.02α=⨯⨯⨯⨯=W/(m ２·℃) 已知管壁厚度0.0025b =ｍ， 总传热系数K管外侧污垢热阻40 1.010R -=⨯(ｍ2·℃)/W ，管内侧污垢热阻41.010i R -=⨯(ｍ２·℃）／Ｗ。
碳钢在该条件下的热导率为５０W ／(m 2·℃)。
0000011i i i i m K d d bd R R d d d αλα=++++44115800.0250.0250.00250.02511.010 1.0104577.10.020.02500.02258265.6--==⨯+⨯++⨯+⨯⨯ Ｗ/(m 2·℃) 传热面积校核32770.16510'28.19158062.19T m Q S K t ⨯===∆⨯m 2 实际传热面积0 3.140.025313531.7925T S d lN π==⨯⨯⨯=m 2与原估计值基本相符换热器的面积裕度31.79251,128'28.19S S ==传热面积裕度＞１0%，所选换热器的规格可用总结我们所设计的浮头式换热器是单壳程,相对于单管程来说,当流量一定时,对流传热系数较大,对传热过程更有利。
但是,这样势必会导致一定流体阻力损失,即输送流体的动力费用增加。
工艺结构尺寸衡算时，我们所选的管内流速适中,若其流速很大,虽能增大对流传热系数,减小污垢在壁面上的沉积,即降低污垢热阻，使总传热系数增加，从而减小换热器的传热面积。
但流速增加，流动阻力增大,动力消耗增加,我们需要综合考虑经济费用。
我们采用逆流和折流方式进行传热，平均温差较大，有利于换热器的优化。
最终选取的换热器零部件型号尺寸都需要综合考虑实用价值和经济效益等一系列因素。
附录及图纸表1 计算结果汇总表项目结果 单位 管程流速(i u ） 0.8 ｍ/s管程表面传热系数a (i α) 45７７.１ W ／（m 2·℃) 管程阻力(i P ∆） 706６．２5 Pa 壳程流速(0u ） 5.2 m/s 壳程传热膜系数(0α） ８265.６ W/(m 2·℃） 壳程阻力（0P ∆） 927４09 Ｐa 热流量(T Q ) １６０2.22 k Ｗ 传热温差ｂ（m t ∆) 59.08 ℃ 总传热系数（K ) １5８0 W/(m ２·℃) 裕度c ('/S S ）1．１2８%a流体在圆形直管内作强制对流时的传热系数，本实验设计是对低黏度流体加热。
ｂ本实验采取逆流传热，传热温差较大。
c计算得传热面积与实际传热面积之比，需在1.1~2.5之间,这样才能保证留有10%~2５％的安全系数，换热器的设计才合理。
表２ 设备结构尺寸汇总表项目 结果 单位 换热器型式 浮头式 壳程数 1 管程数3管径φ２5×2．5 ｍm管子排列组合排列壳体内径4００mｍ管长３00０mｍ管心距4４mm管数目90 根折流板数1９个折流板间距1５0 mm管程接管内径90 mm壳程接管内径8０mm传热面积31.７9 ｍ2表３设备选型汇总表ﻩ代号型号材料尺寸厂家1 GB151-B 碳钢Q2３5-B DＮ400 海东不锈钢有限公司2 GB／T14976 碳钢φ25×2.5宝丰钢业3 GＢ95３-88 碳钢Q23５DＮ50 永年向东冷镦标准件厂4 JB/Ｔ4７37－９5 09MnNiD ＤＮ５00中石化北京石化工程公司5 402－101H-０2 09MnNiD DＮ3５０中石化北京石化工程公司6 GB/T 61７0 碳钢ＤＮ20 上海申商五金机电有限公司7 4０2-101H－11０9MnNiD ＤN40０兰州石油化工机器厂８４０2-101H-05 Q235－ＡDＮ4００淄博搪泰化工设备有限公司9 402-１01H-03Q235PTFE DＮ15０巩义市恒庆供水材料公司10 4０２-10１H-08 碳钢Q23５－BDＮ400 盐山亚星管件制造厂1１GＢ953-88 碳钢DＮ40 绍兴福全申力五金配件厂１２402-101H-０6碳钢Q235-B DN400 定襄县宇龙锻造有限公司5、。