化工原理课程设计报告(换热器)
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-固定管板式换热器
化工原理课程设计-固定管板式换热器
固定管板式换热器课程设计
一、固定管板式换热器介绍
固定管板式换热器是由一系列密封的管子和管板组成的固定式换热器，它是一种高效的传热设备。
固定管板式换热器由管头、管板、管和膨胀节
组成，管板被以阶梯形式安装在壳体内，壳体无特殊要求，可以是钢料或
不锈钢料。
在制造过程中，在管头和管板之间要有一个膨胀节，可以在换
热器的两端安装膨胀节，用于调节管头的压力。
固定管板式换热器的管头有支架结构，管头上的管可以直接在管头上
安装，无需特殊设备，且安装费用便宜。
另外，固定管板式换热器的支架
结构为有利回转，可以一次性安装比较多的管。
换热器的传热面积大，且
不会有结垢的烦恼，这使得固定管板式换热器备受客户青睐。
二、固定管板式换热器实验
1.实验准备
在实验准备阶段，首先要做的就是对实验装置进行检查，在检查过程中，要检查铡管的弯曲度是否符合要求，对膨胀节是否无异常进行检查；
其次把准备好的介质进行油温测试；最后根据测得的油温，调节管头的压力。
2.实验步骤
（1）首先将介质压入换热器，并使用电动泵将介质压入管内，介质
被。
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。
化工原理课程设计之换热器
（一）设计任务和设计条件：某生产过程的流程如图所示，出混合器的混合气体经过与进料物流换热后，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可溶组分。
已知混合气体的流量为227801kg/h,压力为6.9Mpa,循环冷却水的压力为0.4Mpa ，循环水入口温度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。
已知混合气体在85℃下的物性数据如下：))3590105.10279.0297.3mkg sPa C m W C kg kJ C o o o po =⋅⨯=︒⋅=︒⋅=-ρηλ（二）确定设计方案：1.选择换热器的类型：该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时，进口温度会降低，考虑这一因素，估计该换热器的管壁温与壳体壁温之差较大，因此初步确定选用浮头式换热器。
(原因：固定管板式换热器适用于壳程流体清洁，不易结垢，或者管外侧污垢能用化学处理方法除掉的场合，同时要求壳体壁温与管子壁温温差不能太大。
) 浮头式换热器能在较高的压力下工作，适用于壳体壁温与管壁温差较大或壳程流体易结垢的场合。
U 型管式换热器适用于壳程易结垢，或壳体壁温与管壁温差较大的场合，但要求管程流体较为清洁，不易结垢。
) 2.流程安排：从物流操作压力上来看，应使混合气体走管程，循环冷却水走壳程。
但由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使传热器的传热能力下降，从总体上来看，应使循环水走管程，混合气体走壳程。
（三）确定物性参数：定性温度：对于一般气体和水等低粘度流体，其定性温度可取进出口温度平均值。
故混合气体的定性温度为C T ︒=+=85260110 管程流体的定性温度为C t ︒=+=3422939 查表确定冷却水在34℃下的物性数据：()()333.99410742.0624.0174.4mkg sPa K m W K kg kJ C i i i pi =⋅⨯=⋅=⋅=-ρηλ（四）估算传热面积：1.热流量：2.平均传热温差：先按纯逆流计算（一般逆流优于并流，在工程上若无特殊需要，均按逆流考虑）()()()())(3.48296039110ln 296039110ln 12211221K t T t T t T t T t m =-----=-----=∆逆3.传热面积：由于壳程气体压力较高，故选取较大的K 值。
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。
化工原理课程设计换热器
化工原理课程设计 换热器一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解并掌握换热器的基本工作原理，包括热传导、对流和辐射在换热过程中的作用。
2. 学生能够掌握换热器类型及适用范围，了解各类换热器的结构特点及优缺点。
3. 学生能够运用热量平衡原理，进行换热器的热力计算，掌握换热器设计的基本方法。
技能目标：1. 学生能够运用相关公式，对换热器进行选型和计算，提高解决实际工程问题的能力。
2. 学生能够通过查阅资料，了解并掌握换热器材料的选用原则，提高材料应用能力。
3. 学生能够运用CAD等软件绘制换热器简图，提高绘图技能。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱化学工程，关注化工设备，具备良好的职业素养。
2. 培养学生严谨的科学态度，提高团队合作意识，培养沟通与协作能力。
3. 培养学生节能环保意识，关注换热器在化工生产过程中的节能减排作用。
课程性质：本课程为化工原理课程的一部分，侧重于换热器的原理、计算和应用。
学生特点：学生为高中二年级学生，具有一定的物理和化学知识基础，对工程问题有一定的好奇心。
教学要求：结合学生特点，通过实例分析、计算练习和小组讨论等形式，使学生掌握换热器相关知识，提高解决实际问题的能力。
教学过程中注重启发式教学，引导学生主动探究和思考。
在教学评估中，关注学生的学习成果，及时调整教学策略，确保教学目标的有效实现。
二、教学内容1. 换热器原理：包括热传导、对流和辐射的基本概念，换热器的基本工作原理及热量传递过程。
相关教材章节：第二章第四节《热量传递的基本原理》2. 换热器类型与结构：介绍各类换热器（如管壳式、板式、空气冷却式等）的结构、特点、应用范围及优缺点。
相关教材章节：第三章第一节《换热器的类型与结构》3. 换热器选型与计算：讲解换热器选型原则，热量平衡原理，换热器热力计算方法及步骤。
相关教材章节：第三章第二节《换热器的选型与计算》4. 换热器材料：介绍换热器常用材料及其选用原则，分析不同材料的性能和适用场合。
化工原理课程设计换热器
设计示例
年处理量：6000kg/h， 煤油从140℃－40 ℃
循环水入口温度：30 ℃－40 ℃ 煤油压力：0.3MPa 循环水压力：0.4MPa
1.选择换热器类型
考虑季节操作，选用带有膨胀节的固定管 板式换热器。
2.流动空间及流速的确定
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，油走壳程，选用 Ф25×2.5的碳钢管，管内流速取0.5m/s。
化工原理课程设计
• 换热器的设计
• 换热器， 在不同温度的流体间传递热能的
装置称为换热器。
• 在化工、石油、动力、制冷、食品等行业
中广泛使用各种换热器，且它们是上述行 业的通用设备，占有十分重要的地位。
• 列管式换热器的设计
• 1、热力设计 • 2、流动设计 • 3、结构设计 • 4、强度热器的工艺设计
• 1、根据换热任务和有关要求确定设计方案 • 2、初步确定换热器的结构和尺寸 • 3、核算换热器的传热面积和流体阻力 • 4、确定换热器的工艺结构
• 设计方案的设计
• 1、换热器类型的选择 • 固定管板式换热器 • 浮头式换热器 • U型管换热器 • 填料函式换热器
• 2、流动空间的选择
速0.5m/s 2.管程数和传热管数 单程传热管数：
V
ns
4
d
u2
i
58
按单管程设计， 所需的传热管长度为：
L S 10.8m
dons
现取传热管长为6m，
• 则管程数：
NP
L l
2
• 总管数58×2＝116
换热器核算
1.热量衡算 由于采用圆缺形折流板，可采用克恩公式
化工原理课程设计换热器《化工原理课程设计》报告换热器的设计
化工原理课程设计换热器《化工原理课程设计》报告换热器的设计《化工原理课程设计》报告换热器的设计目录概述1.1.换热器设计任务书 - 4 -1.2换热器的结构形式 - 7 -2.蛇管式换热器 - 7 -3.套管式换热器 - 7 -1.3换热器材质的选择 - 8 -1.4管板式换热器的优点 - 9 -1.5列管式换热器的结构 -10 -1.6管板式换热器的类型及工作原理 -11 -1.7确定设计方案 -12 -2.1设计参数 -12 -2.2计算总传热系数 -13 -2.3工艺结构尺寸 -14 -2.4换热器核算 -15 -2.4.1.热流量核算 -16 -2.4.2.壁温计算 -18 -2.4.3．换热器内流体的流动阻力-19 -概述在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称为换热器。
在换热器中至少要有两种温度不同的流体，一种流体温度较高，放出热量；另一种流体则温度较低，吸收热量。
35％～40％。
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。
换热器的设计、制造、结构改进及传热机理的研究十分活跃，一些新型高效换热器相继问世。
随着换热器在工业生产中的地位和作用不同，换热器的类型也多种多样，不同类型的换热器各有优缺点，性能各异。
在换热器设计中，首先应根据工艺要求选择适用的类型，然后计算换热所需传热面积，并确定换热器的结构尺寸。
换热器按用途不同可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再沸器、深冷器、过热器等。
换热器按传热方式的不同可分为：混合式、蓄热式和间壁式。
其中间壁式换热器应用最广泛，按照传热面的形状和结构特点又可分为管壳式换热器、板面式换热器和扩展表面式换热器（板翅式、管翅式等），如表2-1所示。
表2-1 传热器的结构分类类型特点间壁式管壳式列管式固定管板式刚性结构用于管壳温差较小的情况（一般≤50℃），管间不能清洗带膨胀节有一定的温度补偿能力，壳程只能承受低压力浮头式管内外均能承受高压，可用于高温高压场合 U型管式管内外均能承受高压，管内清洗及检修困难填料函式外填料函管间容易泄漏，不宜处理易挥发、易爆炸及压力较高的介质内填料函密封性能差，只能用于压差较小的场合釜式壳体上部有个蒸发空间用于再沸、蒸煮双套管式结构比较复杂，主要用于高温高压场合和固定床反应器中套管式能逆流操作，用于传热面较小的冷却器、冷凝器或预热器螺旋管式沉浸式用于管内流体的冷却、冷凝或管外流体的加热喷淋式只用于管内流体的冷却或冷凝板面式板式拆洗方便，传热面能调整，主要用于粘性较大的液体间换热螺旋板式可进行严格的逆流操作，有自洁的作用，可用作回收低温热能平板式结构紧凑，拆洗方便，通道较小、易堵，要求流体干净板壳式板束类似于管束，可抽出清洗检修，压力不能太高混合式适用于允许换热流体之间直接接触蓄热式换热过程分阶段交替进行，适用于从高温炉气中回收热能的场合完善的换热器在设计或选型时应满足以下各项基本要求。
化工原理课程设计报告换热器的设计
摘要换热器的应用贯彻化工生产过程的始终，换热器换热效果的好坏直接影响化工生产的质量和生产效益。
所以换热器是非常重要的化工生产设备,在化工领域中，它扮演着主力军的身份，它是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备，在化工设备中占大约50%以上的比重。
既然换热器在化工生产中扮演如此重要的角色，那么如何设计出换热效果好，设备健全合理，三废排放量更低，能源利用率更高，经济效益高的换热器是我们从事化工行业工作人员刻不容缓的职责。
为了完成年产2.8万吨酒精的生产任务，设计换热器的总体思路：在正常的生产过程中，利用塔底的釜残液作为加热介质在塔底冷却器中进行第一次预热，然后用少量的水蒸汽便可在预热器中使原料液达到预期的温度进入精馏塔中。
塔顶酒精蒸汽经过全凝器，利用循环冷却水作为冷却介质使酒精蒸汽转为液体。
最后，在塔顶冷却器中再次用冷却水使其降到25。
C输送到储装罐中。
关键词：冷却器；再沸器；全凝器；对流传热系数；压降；列管式换热器；离心泵。
目录第一章换热器的设计 (2)1.1概述 (2)1.1.1流程方案的确定................................................... 错误！未定义书签。
1.1.2 加热介质、冷却介质的选择 (2)1.1.3 换热器类型的选择 (2)1.1.4 流体流动空间的选择 (2)1.1.5 流体流速的确定 (2)1.1.6换热器材质的选择 (2)1.1.7换热器壁厚的确定 (2)1.2.固定管板式换热器的结构 (2)1.2.1管程结构 (2)1.2.2壳程结构 (2)1.3 列管换热器的设计计算 (2)1.3.1 换热器的设计步骤 (2)1.3.2 计算所涉及的主要公式 (2)第二章设计的工艺计算 (2)2.1 全塔物料恒算 (2)2.2 原料预热器的设计和计算 (2)2.2.1 确定设计方案 (2)2.2.2 根据定性温度确定物性参数 (2)2.2.3换热器的选择 (2)2.3塔顶全凝器的设计和计算.............................................. 错误！未定义书签。
化工原理课程设计换热器
化工原理课程设计换热器
本文设计一个换热器，实现化工过程中的能量传递。
换热器是一种常见的设备，用于将热量从一个介质传递到另一个介质。
首先，我们确定了换热器的工作原理和基本要求。
换热器采用了壳程和管程的设计，分别由外壳和管束组成。
热量通过管道中的热媒体流经管程，然后从外壳中的流体中吸收或释放热量。
接下来，我们选择了适用于该化工过程的换热介质。
在这个设计中，我们选择了水作为热媒体，因为水具有良好的热传导性能和可用性。
基于化工过程的热量需求，我们确定了换热器的热负荷。
热负荷是指单位时间内所需传递的热量。
我们计算了化工过程中的热负荷，并据此确定了设计换热器所需的换热面积。
为了提高换热效率，我们设计了合理的流体流动方式。
流体在外壳和管道中的流动方式可以影响换热器的传热性能。
我们通过合理设计管程和外壳的结构，以及选择合适的流道形式，来确保流体在换热器中的流动均匀且高效。
此外，我们还考虑了换热器的传热方式。
换热器可以通过对流、传导和辐射等方式进行传热。
根据化工过程的要求，我们选择了对流传热作为主要的传热方式。
最后，我们综合考虑了换热器的选材、工艺要求和安全性能。
我们选择了具有良好耐腐蚀性和导热性能的材料，并按照化工
过程的要求进行工艺设计。
在设计过程中，我们还充分考虑了换热器的安全性能，包括压力、温度和材料的选择等因素。
综上所述，本文设计了一个换热器，包括工作原理、基本要求、换热介质、热负荷、流体流动方式、传热方式、材料选材和安全性能等内容。
该设计旨在满足化工过程中的能量传递需求，并提高传热效率和安全性能。
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5～30m·s-1；冷却水的流速范围为0.2～1.5m·s-1。
本设计中，假设热空气的流速为8m·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：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。
化工原理课程设计换热器设计
化工原理课程设计换热器设计化工原理课程设计是化工专业学生必修的一门课程。
在该课程中，学生需要了解化工生产过程中涉及到的各种原理和技术，并根据所学知识进行实际的工程设计。
其中，换热器设计是该课程中的一个重要组成部分。
换热器是化工生产过程中常用的一种装置，它能够将热量从一种流体传递到另一种流体中，实现热能的转移和利用。
化工生产中的换热器种类繁多，包括壳管式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器等。
而在换热器的设计中，需要考虑的关键因素包括传热面积、流体流量、温度差等。
设计一个换热器需要经过多个步骤，其中的关键步骤包括：确定热传递系数、计算换热面积、选择换热器类型、确定流体流量及温度等。
这些计算都需要基于化工原理这门学科的知识来进行。
具体来说，需要掌握传热原理和传热换热器的设计原理，以及流体动力学知识等。
在进行换热器的设计时，需要衡量各个指标的优先级。
例如，在流体流量和温度差的确定中，需要根据具体的工程需求来确定优先顺序。
若流量需要更精确的控制，则需要首先计算出所需的最小流量。
而若温度差更为关键，则需要考虑在设计中增加换热面积来加强热能传递效果。
此外，在设计过程中还需要考虑到实际操作中的各种特殊条件。
例如，在实际工厂中，换热器需要面临腐蚀、结垢等问题。
因此，在进行设计时需要在材料选择、清洗方式等方面进行综合考虑，以确保换热器的使用寿命和效能。
在完成换热器设计的过程中，需要采用计算机辅助设计软件，如HTRI软件、CHEMCAD软件，对设计结果进行验证和优化。
这些软件能够帮助工程师快速计算出各项关键参数，并进行实时计算和模拟，以确保设计的合理性和可行性。
总的来说，换热器设计是化工原理课程中的重要课程之一，同时也是化工生产中不可或缺的一部分。
在学习和掌握相关知识时，需要注重对理论知识的建立，并注重实践经验和操作技能的培养。
只有进行全面的学习和实践，才能更好的掌握换热器设计的技巧，提高设计的合理性和效率，为化工生产工艺的改进和优化做出贡献。
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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《化工原理课程设计任务书》（1）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35℃。
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：1. 99000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。
一、选定管壳式换热器的种类和工艺流程1.选定管壳式换热器的种类管壳式换热器是目前化工生产中应用最广泛的传热设备。
与其他种类的换热器相比，其主要优点是：单位体积具有的传热面积较大以及传热效果较好；此外，结构简单，制造的材料范围较广，操作弹性也较大等。
因此在高压高温和大型装置上多采用管壳式换热器。
管壳式换热器中，由于两流体的温度不同，管束和壳体的温度也不相同，因此他们的热膨胀程度也有差别。
若两流体的温度差较大（50℃以上）时，就可能由于热应力而引起设备变形，甚至弯曲或破裂，因此必须考虑这种热膨胀的影响。
根据热补偿方法的不同，管壳式换热器有下面几种形式。
（1）固定管板式换热器这类换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。
此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。
通常在管外装置一些列垂直于管束的挡板。
同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，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，产生了很大的温差应力，以致管子扭弯或是管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。
为了克服温差应力必须有温差补偿装置，一般在管壁与壳壁温度相差50℃以上时，为安全起见，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况下。
一般壳程压强超过0.6MPa时，补偿圈过厚，难以伸缩，失去温差补偿作用，就要考虑其他结构。
其结果如下图所示：（2）浮头式换热器换热器的一块管板用法兰与外壳相连接，另一块管板不与外壳连接，以使管子受热或冷却时可以自由伸缩，但在这块管板上连接一个顶盖，称之为“浮头”,所以这种换热器称为浮头式换热器。
其优点是：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨胀不受壳体约束，因此当两种换热器介质的温差大时，不会因管束与壳体的热膨胀量的不同而产生温差应力。
其缺点是结构复杂，造价高。
其结构如下：（3） U型管换热器这类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。
其缺点是管子内壁清洗困难，管子更换困难，管板上排列的管子少。
其结构如下图所示：（4）填料函式换热器这类换热器管束一端可以自由膨胀，结构比浮头式简单，造价也比浮头式低廉。
但壳程内介质有外漏的可能，壳程中不应处理一易挥发、易燃易爆和有毒的介质。
其结构如下：由设计书的要求进行分析:一般来说，设计时冷却水两端温度差可取为5℃~10℃。
缺水地区选用较大的温度差，水资源丰富地区选用较小的温度差。
青海是“中华水塔”，水资源相对丰富，故选择冷却水较小的温度差6℃，即冷却水的出口温度为31℃。
Tm -tm=80+4025+31-=3222℃<50℃，且允许压强降不大于50kPa，可选择固定管板式换热器。
2.工艺流程图主要说明：由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，所以选定循环水走管程，苯走壳程。
如图所示，苯经泵抽上来，经加水器加热后，再经管道从接管C进入换热器壳程；冷却水则由泵抽上来经管道从接管A进入换热器管程。
两物质在换热器中进行换热，苯从80℃被冷却至40℃之后，由接管D流出；循环冷却水则从25℃变为31℃，由接管B流出。
二、管壳式换热器的工艺计算和主要工艺尺寸的设计1.估算传热面积，初选换热器型号（1）基本物理性质数据的查取冷却介质为循环水，取入口温度为：35 ℃，出口温度为：40 ℃ 苯的定性温度： 6024080=+=m T ℃ 水的定性温度： 5.3724035=+=m t ℃ 两流体的温差： 5.225.3760=-=+m m t T ℃根据《化学工程手册》.化工基础数据.化学工业出版社 分别查得在此条冷却水流量（3）确定流体的流径该设计任务的热流体是苯，冷流体为水，本换热器处理的是两流体均不发生相变的传热过程，为使苯通过壳壁面向空气中散热，提高冷却效果，且水易结垢，令苯走壳程，水走管程。
（4）计算平均温差暂按单壳双管程考虑，先求逆流时平均温差。
苯： 80 40 冷却水： 40 35 △t 40 5 计算R 和P ：由R 、P 值，查教材图4-19（a ），85.0=Φ∆t 所以C t t m t m 28.148.1685.0，=⨯=∆Φ=∆∆又因为0.85>8.0，故可选用单壳程的列管换热器 （5）选K 值，估计传热面积。
参考附录相关资料，对于黏度低于0.5x10-3 Pa ·s 和水体系，可取K=480)/(C m W ⋅，则24428.14480301736m t K Q S m =⨯=∆=。
初选换热器型号由于两流体温差<50℃，可选固定管板式换热器。
由固定管板式换热器的系实际传热面积()26.461.05.4025.014.3135m L d n S =-⨯⨯⨯==π 采用此换热器，则要求过程的总传热系数为 2.核算压强（1）管程压强降其中 Ft= 1.4， Ns=1，Np=1。
管程流通面积2220424.0113502.044m N n d A P ii =⨯⨯==ππ管程流速: s m A V u i s i /343.00424.02.99346.14=⨯== 管内雷诺数取管壁粗糙度mm 1.0=ε，005.0201.0==i d ε，查（夏清等.化工原理（上册）.天津：天津大学出版社，2005 ）[2]图1-27,由Re -λ关系图中查得：λ=0.036；所以管程压强降：()Pa Pa P i 100000907114.1175473<=⨯⨯⨯+=∆∑ 符合工艺要求； （2）壳程压强降其中，15.1=t F ，1=s N ，2)1(2'1u N n Ff P B c ρ+=∆管子为正三角形排列，4.0=F 取折流挡板间距 m h 70.0=壳程流通面积： 2070.0)025.01445.0(07.0)(m d n D h A c =⨯-=-= 壳程流速： s m A V u s /52.0070.03.829819.3=⨯==壳内雷诺数： 2374610454.03.82952.0025.0Re 3=⨯⨯⨯==-μρ u d ﹥500（湍流）壳程流体摩擦因数 5.0237460.5Re 0.5228.0228.000=⨯==--f所以计算表明，管程和壳程的压强降都能满足设计的要求。
3.核算总传热系数（1） 管程对流传热系数i α)/(2067)4.69()9664(02.0628.0023.0Pr Re 023.024.08.04.08.0C m W d i i i i ︒⋅=⨯⨯==λα （2）壳程对流传热系数 α由式 14.03/155.0)()())((36.0wp e e c u d d μμλμμρλα =计算 取换热器列管之中心距mm t 32=。
则流体通过管间最大截面积为 壳程中的苯被冷却，取99.0)(14.0=wμμ。
所以 参考教材附录管内、外侧污垢热阻分别取为（3）总传热系数。
忽略管壁热阻时，由前面的计算可知，选用该型号换热器时要求过程的总传热系数为()C m W ⋅2/4.453，在规定的流动条件下，计算出的K e 为513.5)(2C m W ⋅，故所选择的换热器是合适的。
安全系数为: %3.31%1004.4534.4533.551≈⨯-（满足要求，即在范围之内：10%～25%） 三、设计结果一览表()Cm W d d d d R R K ii i si so ⋅=⨯+⨯++=+++=20000/3.55102.02067025.002.0025.00002.000017.084101111αα五、对本设计的评述及有关问题的讨论经过连续一周的奋战，化工原理课程设计终于告一段落。
对这次化工原理课程设计，我充分认识到实践来自理论，又高于理论。
这次专业性较强的课程设计，让我认识到：课堂上理论知识掌握的再好，没有落实到实处，是远远不够的。
换热器的设计，从课本上简单的理论计算，到根据需求满足一定条件的切实地进行设计，不再仅仅包括呆板单调的计算，还要根据具体要求选择、区分和确定所设计的换热器的每一个细节，我觉得这是最大的一个挑战。
我对换热器的结构、性能都有了一定的了解，同时，在设计过程中，我也掌握了一定的工艺计算方法。
换热器是化工厂中重要的化工设备之一，而且种类繁多，特点不一，因此，选择合适的换热器是相当重要的。
在本次设计中，我发现进行换热器的选择和设计是要通过反复计算，对各项结果进行比较后，从中确定出比较合适的或最优的设计，为此，设计时应考虑很多方面的因素。
首先要满足传热的要求，本次设计时，由于初选总传热系数的计算结果与初设值的比值不在要求范围内，因此，经过多次计算，才选择到合适的K值为C m W ⋅2/4。
453，计算结果为C m W ⋅2/5.513，安全系数为13.3%，满足要求。
其次，在满足工艺条件的前提下选择合适的换热器类型，通过分析操作要求及计算，本次设计选用换热器为上述计算结果。
再次，从压强降来看，管程约为907Pa ，壳程约为77166Pa ，都低于要求值（50kPa ），因此，可适当加大流速，从而加大对流传热系数，减少污垢在管子表面上沉积的可能性，即降低污垢热阻，然而，流速增加，流动阻力也会随之增大，动力消耗就增多，因此，作出经济衡算在确定流速时是相当重要的。
此外，其他因素（如加热和冷却介质用量，换热器的检修和操作等），在设计时也是不可忽略的。
根据操作要求。
在检修和操作方面，固定管板式换热器由于两端管板和壳体连接成一体，因此不便于清洗和检修。
本次设计中，在满足传热要求的前提下，考虑了其他各项问题，但它们之间是相互矛盾的。
如：若设计换热器的总传热系数较大，将导致流体通过换热器的压强降（阻力）增大，相应地增加了动力费用；若增加换热器的表面积，可能使总传热系数或压强降减小，但却又受到换热器所能允许的尺寸限制，且换热器的造价也提高了。
因此，只能综合考虑来选择相对合适的换热器。
然而在本次设计中由于经验不足，知识有限，还是存在着很多问题。
比如在设计中未考虑对成本进行核算，仅在满足操作要求下进行设计，在经济上是否合理还有待分析。