列管式换热器设计(水蒸气加热水)要点
化工原理课程设计 列管式换热器
化工原理课程设计列管式换热器设计要求：设计一个列管式换热器，实现两种不同温度的流体之间的热量传递。
设计要求如下：1. 列管式换热器采用直管式结构，热传导介质为水和油；2. 设计流量分别为水流量 Q1 = 500 L/h，油流量 Q2 = 300 L/h；3. 设计温度分别为水的进口温度 T1i = 80℃，油的进口温度T2i = 120℃；4. 确定水的出口温度 T1o 和油的出口温度 T2o；5. 选择合适的换热器材料，确保换热效果良好；6. 根据设计参数计算所需的换热面积 A 和换热效率η。
设计方案：1. 确定管径和管长：首先根据水和油的流量和温度差，计算所需的换热面积。
然后确定换热器的尺寸，其中包括管径和管长。
2. 选择换热器材料：根据换热介质的性质和工作条件，选择合适的换热器材料，例如不锈钢。
3. 计算出口温度：根据热平衡原理，计算水和油的出口温度。
假设换热器满足热平衡条件，即水的热量损失等于油的热量增加。
4. 计算换热面积：根据换热器的尺寸和热传导方程，计算所需的换热面积。
5. 计算换热效率：根据热平衡原理和换热器的热传导性能，计算换热效率。
实施步骤：1. 根据设计流量和温度差，计算所需的换热面积。
假设水和油的传热系数均为常数，可以使用换热传导方程进行计算。
2. 根据所需的换热面积和理论计算值，选择合适的换热器尺寸。
3. 根据所选换热器材料，计算换热器的尺寸和管径。
假设管壁温度近似等于流体温度。
4. 根据热平衡原理，计算出口温度。
假设热平衡条件满足，即水的热量损失等于油的热量增加。
5. 根据所选材料和尺寸，计算换热效率。
假设换热器的热传导系数为常数，使用换热效率计算公式进行计算。
总结：本课程设计主要针对列管式换热器的设计，通过选择合适的换热器材料和计算换热器的尺寸，实现了水和油之间的热量传递。
根据设计要求，通过计算出口温度和换热效率，验证了设计方案的合理性。
设计过程需要考虑多方面的因素，如流体性质、流量和温度差等。
水蒸气加热苯列管式换热器的设计word文档
水蒸气加热苯列管式换热器的设计（6）一、工艺条件用150 KPa的饱和水蒸气将20 ℃的苯加热到75 ℃，苯的质量流量为30、35、40、45吨/小时，试设计一列管式换热器，要求其管程压降小于70 kPa。
二、设计内容1、合理的参数选择和结构设计；2、工艺计算，包括传热计算和压降计算等；3、主要设备工艺尺寸设计。
三、设计成果设计说明书一份。
A.设计方案简介我生产的主要工艺流程是苯进入换热器，饱和水蒸气走壳程，冷却剂苯走管程冷却饱和水蒸气。
B.列管式换热器的设计（一）.设计任务和操作条件;需要用150KPa的饱和水蒸气将常压下20℃的苯加热到75℃，苯的质量流量为45吨/h。
试设计一列管式换热器,要求换流器的管程压降小于30KPa，设计完成上述任务的列管式换热器。
（二）.确定设计方案;1. 选择换热器类型两流体温度变化情况,热流体进口温度为111℃,出口温度为111℃,冷流体进口温度为20℃,出口温度为75℃.该换热器用水蒸气加热,两流体的温差不是很大,故采用固定管板式换热器.2.由于水蒸气,易于排除冷凝液,故安排走管间(壳程),根据黏度等性质,苯安排走管内(管程).3.确定物性系数a.定性温度可取流体进出口温度平均值;壳程流体(苯)的定性温度: 47.5℃管程流体(饱和水蒸气)的定性温度:t=111℃b.根据定性温度查得管.壳程流体的物性数据;苯在47.5℃下的有关物性参数如下：密度ρ1＝856.11kg/m3定压比热容 Cp1＝1.763kJ/kg℃热导率λ1＝0.1407W/m?0C粘度μ1＝0.4412mPa?s饱和水蒸气在111℃下的物性参数如下：密度ρ2＝951.01kg/m3定压比热容 Cp2＝4.234kJ/kg℃热导率λ2＝0.6851W/m?0C粘度μ2＝0.259mPa?s(三). 估算传热面积;1.计算热负荷（忽略热损失）2. 饱和水蒸气用量（忽略热损失）3. 传热平均温度差先按逆流计算: 饱和水蒸气 : 111℃→ 111℃苯: 75℃← 20℃36℃ 91℃由于△T1/△T2<2;所以:℃(四)．初算传热面积;参照传热系数K的大致范围，取K=430W/（m²?0c）则估算传热面积:考虑15%的面积裕度,则实际面积:(五).工艺结构尺寸;1. 选管规格;选用Ф25mm×2.5mm的无缝废旧钢筋调直机，内径 , , 管长5 .2.总管数和管程数;总管子根数：单程时的流速：u单程时流速较低，为提高效果，考虑用多程，按管程流速的推荐范围，选管程的流速为U=0.75，所以管程数：Np= = 23. 确定管板布置；为便于排布，管的数目一般采取管程的倍数，即：n=128根，我们采用正三角形的排布方式，管与管板采用焊接的结构。
化工课程设计 水蒸气加热苯列管式换热器的设计.docx
学号0120920390131课程设计题目水蒸气加热苯列管式换热器的设计学院化学工程学院专业班级化工0901班姓名指导老师2010年9月课程设计任务书学生姓名：赵蓉专业班级：化工0901班指导教师：张光旭工作单位：化学工程学院题目: 水蒸气加热苯列管式换热器的设计一、工艺条件用150 KPa的饱和水蒸气将20 ℃的苯加热到75 ℃，苯的质量流量为45t/h，试设计一列管式换热器，要求其管程压降小于70 kPa。
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、合理的参数选择和结构设计；2、工艺计算，包括传热计算和压降计算等；3、主要设备工艺尺寸设计。
时间安排：设计内容所用时间1、根据换热任务和有关要求确定设计方案；1天2、初步确定换热器的结构和尺寸； 1天3、核算换热器的传热面积和流体阻力；1天4、确定换热器的工艺结构；1天5、写出设计说明书。
1天指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日前言在工业生产中，为了实现物料之间热量传递过程中的一种设备，统称为换热器，它是化工炼油，动力，原子能和其它许多工业部门广泛应用的一种通用工艺设备，对于迅速发展的化工，炼油等工业生产来说，换热器尤为重要，换热器随着使用目的的不同可以把它分为：热交换器，加热器，冷却器，冷凝器，蒸发器和再沸器等。
本设计的主要任务是完成满足某一生产要求的管壳式换热器，它是属于列管式换热器的一种，是利用间壁使高温流体和低温流体进行对流传热从而实现物料间的热量传递。
换热器的工艺设计计算有两种类型，即设计计算和校核计算，包括计算换热面积和造型两方面。
设计计算的目的是根据给定的工作条件及热负荷，选择一种适当的换热器类型，确定所需的换热面积，进而确定换热器的具体尺寸。
校核计算的目的则是对已有的换热器校核它是否满足预定要求，这是属于换热器性能计算问题。
无论是设计计算还是校核计算，所需的数据包括结构数据、工艺数据和物性数据三大类。
列管式换热器的设计
物性数据ρ２＝879 kg/m3
CP2＝1.813 kJ/kg·K
μ2＝4.4×10-4N·S/m2
λ2= =1.384×10-4kW/m·K
2、水蒸汽（下标1表示）的物性数据
定性温度 蒸汽压力200Kpa下的沸点为Ts＝119.6℃
物性数据ρ１＝1.1273 kg/m3
γ１＝2206.4 kJ/kg
蒸汽体积流量V＝Gν＝0.564×0.903＝0.510 m3/s
取蒸汽流速u’＝20 m/s
＝0.180m＝180mm
选用无缝热轧钢管（YB231-64）Φ194×6mm，长200mm。
3、冷凝水排出口
选用水煤气管 即Φ42.25×3.25mm，长100mm。
（七）、校核流体压力降
1、管程总压力降
1、列管式换热器是目前化工生产中应用最广泛的一种换热器，它的结构简单、坚固、容易制造、材料范围广泛，处理能力可以很大，适应性强。但在传热效率、设备紧凑性、单位传热面积的金属消耗量等方面还稍次于其他板式换热器。此次设计所采用的固定管板式换热器是其中最简单的一种。
2、由于水蒸汽的对流传热系数比苯侧的对流传热系数大得多，根据壁温总是趋近于对流传热系数较大的一侧流体的温度实际情况，壁温与流体温度相差无几，因此本次设计不采用热补偿装置。
实际管数n＝NT－NTb－n3＝169－23＝146根，每程73根排列管
实际流速
m/s
与初假设苯的流速u’2=0.55m/s相近，可行。
3、换热器长径比
符合要求（ ）
（五）、校核计算
1、校核总传热系数K值
（1）管内对流传热系数α2
W/m2·℃
（2）管外对流传热系数α1
式中：n为水平管束垂直列上的管数，n＝7；
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。
列管式换热器设计(水蒸气加热水)
食品工程原理课程设计设计书设计题目：列管式换热器的设计：学院班级：食品学院食科142班学号：：设计时间：2016.05.30~06.04目录一、换热器设计任务书 ............................................ 错误!未定义书签。
二、摘要 .................................................................... 错误!未定义书签。
三、初步选定换热器 ................................................ 错误!未定义书签。
四、设计计算 ............................................................ 错误!未定义书签。
五、收获 .................................................................... 错误!未定义书签。
六、参考文献 ............................................................ 错误!未定义书签。
附件一换热器主要结构尺寸和计算结果........ 错误!未定义书签。
附件二主要符号说明 ............................................................... - 15 -一、换热器设计任务书1、设计题目设计一台用饱和水蒸气加热水的列管式固定管板换热器2．设计任务及操作条件（1）处理能力130 t/h（2）设备型式列管式固定管板换热器（3）操作条件①水蒸气：入口温度147.7℃，出口温度147.7℃②冷却介质：自来水，入口温度10℃，出口温度80℃③允许压强降：管程10^4-10^5,壳程10^3-10^4（4）设计项目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。
列管式换热器设计(水蒸气加热水).
食品工程原理课程设计设计书设计题目：列管式换热器的设计姓名：胡硕学院班级：食品学院食科142班学号：753461153指导老师：张彬设计时间：2016.05.30~06.04目录一、换热器设计任务书 .......................................... 错误！未定义书签。
二、摘要 .................................................................. 错误！未定义书签。
三、初步选定换热器 .............................................. 错误！未定义书签。
四、设计计算 .......................................................... 错误！未定义书签。
五、收获 .................................................................. 错误！未定义书签。
六、参考文献 .......................................................... 错误！未定义书签。
附件一换热器主要结构尺寸和计算结果...... 错误！未定义书签。
附件二主要符号说明 ............................................................... - 15 -一、换热器设计任务书1、设计题目设计一台用饱和水蒸气加热水的列管式固定管板换热器2．设计任务及操作条件（1）处理能力130 t/h（2）设备型式列管式固定管板换热器（3）操作条件①水蒸气：入口温度147.7℃，出口温度147.7℃②冷却介质：自来水，入口温度10℃，出口温度80℃③允许压强降：管程10^4-10^5,壳程10^3-10^4（4）设计项目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。
列管式换热器的设计
列管式换热器的设计列管式换热器的应用已有很悠久的历史。
现在，它被当作一种传统的标准换热设备在很多工业部门中大量使用，尤其在化工、石油、能源设备等部门所使用的换热设备中，列管式换热器仍处于主导地位。
同时板式换热器也已成为高效、紧凑的换热设备，大量地应用于工业中。
为此本章对这两类换热器的工艺设计进行介绍。
列管式换热器的设计资料较完善，已有系列化标准。
目前我国列管式换热器的设计、制造、检验、验收按“钢制管壳式(即列管式)换热器”(GB151)标准执行。
列管式换热器的设计和分析包括热力设计、流动设计、结构设计以及强度设计。
其中以热力设计最为重要。
不仅在设计一台新的换热器时需要进行热力设计，而且对于已生产出来的，甚至已投人使用的换热器在检验它是否满足使用要求对，均需进行这方面的工作。
热力设计指的是根据使用单位提出的基本要求，合理地选择运行参数，并根据传热学的知识进行传热计算。
流动设计主要是计算压降，其目的就是为换热器的辅助设备——例如泵的选择做准备。
当然，热力设计和流动设计两者是密切关联的，特别是进行热力计算时常需从流动设计中获取某些参数。
结构设计指的是根据传热面积的大小计算其主要零部件的尺寸，例如管子的直径、长度、根数、壳体的直径、折流板的长度和数目、隔板的数目及布置以及连接管的尺寸，等等。
在某些情况下还需对换热器的主要零部件——特别是受压部件做应力计算，并校核其强度。
对于在高温高压下工作的换热器，更不能忽视这方面的工作。
这是保证安全生产的前提。
在做强度计算时，应尽量采用国产的标准材料和部件，根据我国压力容器安全技术规定进行计算或校核(该部分内容属设备计算，此处从略)。
列管式换热器的工艺设计主要包括以下内容：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。
1.1设计方案的确定1.1.1换热器类型的选择（1）固定管板式换热器这类换热器如图2-1(a)所示。
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（化⼯原理课程设计）⽬录§⼀.任务书 (2)1.1.化⼯原理课程设计的重要性1.2.课程设计的基本内容和程序1.3.列管式换热器设计内容1.4.设计任务和操作条件1.5.主要设备结构图1.6.设计进度1.7.设计成绩评分体系§⼆.概述及设计要求 (4)2.1.换热器概述2.2.固定管板式换热器2.3.设计要求§三.设计条件及主要物理参数 (5)3.1.初选换热器的类型3.2.确定物性参数3.3.计算热流量及平均温差3.4.管程安排(流动空间的选择)及流速确定3.5.计算总传热系数3.6.计算传热⾯积§四. ⼯艺设计计算 (9)4.1.管径和管内流速4.2.管程数和传热管数4.3.平均传热温差校正及壳程数4.4.换热管选型汇总4.5.换热管4.6.壳体内径4.7.折流板4.8.接管4.9.壁厚的确定、封头4.10.管板§五.换热器核算 (14)5.1.热量核算5.2.壁温核算5.3.流动阻⼒核算§六. 设计结果汇总 (18)§七. 设计评述 (19)§⼋. ⼯艺流程图 (19)§.九.符号说明 (21)§.⼗.参考资料 (22)§⼀.化⼯原理课程设计任务书1.1.化⼯原理课程设计的重要性化⼯原理课程设计是学⽣学完基础课程以及化⼯原理课程以后，进⼀步学习⼯程设计的基础知识，培养学⽣⼯程设计能⼒的重要教学环节，也是学⽣综合运⽤化⼯原理和相关选修课程的知识，联系⽣产实际，完成以单元操作为主的⼀次⼯程设计的实践。
通过这⼀环节，使学⽣掌握单元操作设计的基本程序和⽅法，熟悉查阅技术资料、国家技术标准，正确选⽤公式和数据，运⽤简洁⽂字和⼯程语⾔正确表述设计思想和结果；并在此过程中使学⽣养成尊重实际问题向实践学习，实事求是的科学态度，逐步树⽴正确的设计思想、经济观点和严谨、认真的⼯作作风，提⾼学⽣综合运⽤所学的知识，独⽴解决实际问题的能⼒。
列管式换热器设计总结
列管式换热器设计总结
列管式换热器是一种常用于工业领域的换热设备，主要用于液体与气体或液体之间的热交换。
在列管式换热器的设计过程中，需要考虑以下几个方面：
1. 热负荷计算：根据换热器需要处理的流体量及其温度、压力等参数，确定热负荷，以此为基础进行换热器的设计。
2. 材料选择：根据液体和气体之间的化学反应和腐蚀性，选择合适的材料，如碳钢、不锈钢、铜等。
3. 管束布置与设计：根据热负荷算出的传热面积和传热系数，确定管束数量和直径，以及管间距和管子的排列方式等。
4. 精确的流体流动分析：通过CFD 等流体力学分析工具，对流体在管道中的流动进行模拟和分析，为换热器的设计提供精确的数据。
5. 热损失计算及防护设计：考虑到换热器的使用环境和工艺要求，对热损失进行计算，并设计合适的绝热措施，以确保整个换热系统的高效运行。
6. 设计方案优化和成本控制：在换热器设计过程中，需要不断对设计方案进行优化，以达到最佳性能和最小成本的目标。
综上所述，列管式换热器的设计需要考虑多个方面，并进行精细的计算和分析，以保证其高效、稳定和可靠的运行。
列管式换热器设计
列管式换热器设计列管式换热器设计⼀、概述1.概述与设计⽅案简介1.1换热器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。
在⼯程实践中有时也会存在两种以上流体参加换热的换热器，但它的基本原理与上述情形并⽆本质上的差别。
换热器是化学⼯业、⽯油⼯业及其它⼀些⾏业中⼴泛使⽤的热量交换设备，它不仅可以单独作为加热器、冷却器等使⽤，⽽且是⼀些化⼯单元操作的重要附属设备，因此在化⼯⽣产中占有重要地位。
由于⽣产中的换热⽬的不同，换热器的类型很多，不同类型的换热器各有优缺点，性能各异。
特别是随着化⼯⼯艺的不断发展，新型换热器不断出现。
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。
虽然列管式换热器在传热效率、紧凑性和⾦属耗量等⽅⾯不及某些新型换热器，但它具有结构简单、坚固耐⽤、适应性强、制造材料⼴泛等独特的优点，因⽽在换热设备中仍占有重要的地位。
特别是在⾼温、⾼压和⼤型换热设备中仍占绝对优势。
1.2列管式换热器的选择列管式换热器的应⽤已有很悠久的历史，在化⼯⽣产中主要作为加热（冷却）器，冷凝器、蒸发器和再沸器使⽤。
现在，它被当作⼀种传统的标准换热设备在很多⼯业部门中⼤量使⽤，尤其在⽯油、化⼯、能源设备等部门所使⽤的换热设备中，列管式换热器仍处于主导地位。
按材质分为碳钢列管换热器，不锈钢列管换热器和碳钢与不锈钢混合列管换热器三种。
按结构分为单管程、双管程和多管程，传热⾯积1～500m2。
列管式换热器按结构特点，主要分为以下四种：①固定管板式换热器；②浮头式换热器；③U形管式换热器；④填料函式换热器。
列管换热器主要特点：1．耐腐蚀性：聚丙烯具有优良的耐化学品性，对于⽆机化合物，不论酸，碱、盐溶液，除强氧化性物料外，⼏乎直到100℃都对其⽆破坏作⽤，对⼏乎所有溶剂在室温下均不溶解，⼀般烷、径、醇、酚、醛、酮类等介质上均可使⽤。
列管式换热器的选用与设计原则
5.7.3 列管式换热器的选用与设计原则换热器的设计即是通过传热过程计算确定经济合理的传热面积以及换热器的结构尺寸，以完成生产工艺中所要求的传热任务。
换热器的选用也是根据生产任务，计算所需的传热面积，选择合适的换热器。
由于参与换热流体特性的不同，换热设备结构特点的差异，因此为了适应生产工艺的实际需要，设计或选用换热器时需要考虑多方面的因素，进行一系列的选择，并通过比较才能设计或选用出经济上合理和技术上可行的换热器。
本节将以列管式换热器为例，说明换热器选用或设计时需要考虑的问题。
一、流体通道的选择流体通道的选择可参考以下原则进行：1．不洁净和易结垢的流体宜走管程，以便于清洗管子；2．腐蚀性流体宜走管程，以免管束和壳体同时受腐蚀，而且管内也便于检修和清洗；3．高压流体宜走管程，以免壳体受压，并且可节省壳体金属的消耗量；4．饱和蒸汽宜走壳程，以便于及时排出冷凝液，且蒸汽较洁净，不易污染壳程；5．被冷却的流体宜走壳程，可利用壳体散热，增强冷却效果；6．有毒流体宜走管程，以减少流体泄漏；7．粘度较大或流量较小的流体宜走壳程，因流体在有折流板的壳程流动时，由于流体流向和流速不断改变，在很低的雷诺数（Re<100）下即可达到湍流，可提高对流传热系数。
但是有时在动力设备允许的条件下，将上述流体通入多管程中也可得到较高的对流传热系数。
在选择流体通道时，以上各点常常不能兼顾，在实际选择时应抓住主要矛盾。
如首先要考虑流体的压力、腐蚀性和清洗等要求，然后再校核对流传热系数和阻力系数等，以便作出合理的选择。
二、流体流速的选择换热器中流体流速的增加，可使对流传热系数增加，有利于减少污垢在管子表面沉积的可能性，即降低污垢热阻，使总传热系数增大。
然而流速的增加又使流体流动阻力增大，动力消耗增大。
因此，适宜的流体流速需通过技术经济核算来确定。
充分利用系统动力设备的允许压降来提高流速是换热器设计的一个重要原则。
在选择流体流速时，除了经济核算以外，还应考虑换热器结构上的要求。
列管式换热器设计(水蒸气加热水)
食品工程原理课程设计设计题目：列管式换热器的设计班级：食品101班设计者：邓同权学号：**********设计时间：2012年5月2日~5月8日********目录概述1.1.换热器设计任务书 ......................................................................... - 7 -1.2换热器的结构形式 ....................................................................... - 10 -2.蛇管式换热器 ................................................................................. - 11 -3.套管式换热器 ................................................................................. - 11 - 1.3换热器材质的选择 ....................................................................... - 11 - 1.4管板式换热器的优点 ................................................................... - 13 - 1.5列管式换热器的结构 ................................................................... - 14 - 1.6管板式换热器的类型及工作原理 ............................................... - 16 -1.7确定设计方案 ............................................................................... - 17 -2.1设计参数........................................................................................ - 18 - 2.2计算总传热系数 ........................................................................... - 19 - 2.3工艺结构尺寸 ............................................................................... - 20 - 2.4换热器核算.................................................................................... - 21 -2.4.1．换热器内流体的流动阻力 (21)2.4.2.热流量核算 (22)《食品工程原理及单元操作》课程设计任务班级：食品101班姓名：邓同权设计一台用饱和水蒸气（表压400～500kPa）加热水的列管式固定管板换热器，水流量为 65 （t/h），水温由 15 ℃加热到 75 ℃。
水蒸气加热苯列管式换热器的设计word文档
水蒸气加热苯列管式换热器的设计（6）一、工艺条件用150 KPa的饱和水蒸气将20 ℃的苯加热到75 ℃，苯的质量流量为30、35、40、45吨/小时，试设计一列管式换热器，要求其管程压降小于70 kPa。
二、设计内容1、合理的参数选择和结构设计；2、工艺计算，包括传热计算和压降计算等；3、主要设备工艺尺寸设计。
三、设计成果设计说明书一份。
A.设计方案简介我生产的主要工艺流程是苯进入换热器，饱和水蒸气走壳程，冷却剂苯走管程冷却饱和水蒸气。
B.列管式换热器的设计（一）.设计任务和操作条件;需要用150KPa的饱和水蒸气将常压下20℃的苯加热到75℃，苯的质量流量为45吨/h。
试设计一列管式换热器,要求换流器的管程压降小于30KPa，设计完成上述任务的列管式换热器。
（二）.确定设计方案;1. 选择换热器类型两流体温度变化情况,热流体进口温度为111℃,出口温度为111℃,冷流体进口温度为20℃,出口温度为75℃.该换热器用水蒸气加热,两流体的温差不是很大,故采用固定管板式换热器.2.由于水蒸气,易于排除冷凝液,故安排走管间(壳程),根据黏度等性质,苯安排走管内(管程).3.确定物性系数a.定性温度可取流体进出口温度平均值;壳程流体(苯)的定性温度: 47.5℃管程流体(饱和水蒸气)的定性温度:t=111℃b.根据定性温度查得管.壳程流体的物性数据;苯在47.5℃下的有关物性参数如下：密度ρ1＝856.11kg/m3定压比热容 Cp1＝1.763kJ/kg℃热导率λ1＝0.1407W/m?0C粘度μ1＝0.4412mPa?s饱和水蒸气在111℃下的物性参数如下：密度ρ2＝951.01kg/m3定压比热容 Cp2＝4.234kJ/kg℃热导率λ2＝0.6851W/m?0C粘度μ2＝0.259mPa?s(三). 估算传热面积;1.计算热负荷（忽略热损失）2. 饱和水蒸气用量（忽略热损失）3. 传热平均温度差先按逆流计算: 饱和水蒸气 : 111℃→ 111℃苯: 75℃← 20℃36℃ 91℃由于△T1/△T2<2;所以:℃(四)．初算传热面积;参照传热系数K的大致范围，取K=430W/（m²?0c）则估算传热面积:考虑15%的面积裕度,则实际面积:(五).工艺结构尺寸;1. 选管规格;选用Ф25mm×2.5mm的无缝废旧钢筋调直机，内径 , , 管长5 .2.总管数和管程数;总管子根数：单程时的流速：u单程时流速较低，为提高效果，考虑用多程，按管程流速的推荐范围，选管程的流速为U=0.75，所以管程数：Np= = 23. 确定管板布置；为便于排布，管的数目一般采取管程的倍数，即：n=128根，我们采用正三角形的排布方式，管与管板采用焊接的结构。
列管式换热器设计(水蒸气加热水)
食品工程原理课程设计设计题目：列管式换热器的设计班级：食品卓越111班设计者：张萌学号：**********设计时间：2013年5月13日~5月17日*******目录概述1.1.换热器设计任务书 ......................................................................... - 7 -1.2换热器的结构形式 ....................................................................... - 10 -2.蛇管式换热器 ................................................................................. - 11 -3.套管式换热器 ................................................................................. - 11 - 1.3换热器材质的选择 ....................................................................... - 11 - 1.4管板式换热器的优点 ................................................................... - 13 - 1.5列管式换热器的结构 ................................................................... - 14 - 1.6管板式换热器的类型及工作原理 ............................................... - 16 -1.7确定设计方案 ............................................................................... - 17 -2.1设计参数........................................................................................ - 18 - 2.2计算总传热系数 ........................................................................... - 19 - 2.3工艺结构尺寸 ............................................................................... - 20 - 2.4换热器核算.................................................................................... - 21 -2.4.1．换热器内流体的流动阻力 (21)2.4.2.热流量核算 (22)《食品工程原理及单元操作》课程设计任务班级：食品卓越111班姓名：张萌设计一台用饱和水蒸气（表压400～500kPa）加热水的列管式固定管板换热器，水流量为 85 （t/h），水温由 30 ℃加热到 65 ℃。
列管式换热器设计水蒸气加热水
食品工程原理课程设计设计书设计题目：列管式换热器的设计姓名：胡硕学院班级：食品学院食科142班学号： 753461153指导老师：张彬设计时间： 2016.05.30~06.04一、换热器设计任务书............................................ 错误!未定义书签。
目录一、换热器设计任务书1、设计题目设计一台用饱和水蒸气加热水的列管式固定管板换热器2．设计任务及操作条件（1）处理能力130 t/h二、摘要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。
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。
列管式换热器又称为三、初步选定换热器1、选择换热器的类型两流体温的变化情况：热流体进口温度147.7℃出口温度147.7℃；冷流体进口温度10℃，出口温度为80℃，该换热器用设计参数四、设计计算与说明 （一）计算总传热系数 1、热流量T mC p ∆=1Q =130/3600×1000×4.174×(80-10)=10550 kJ/s水蒸气流速23面积为:由 t KA =Q m △得:m t K Q A ∆=103.97110059.98100010550=⨯⨯= (㎡)考虑安全系数5%-15%，取10%，则A=97.3×(100+10）%≈107（㎡）（二）工艺结构尺寸 1、管程数和传热管数设所需单程管数为n ，从管内流量体积可依据传热管内径和流速确定单程传热管数3.1310.9901000130=⨯==ρsm V （m 3·h -1） n=775.1025.0785.03600/3.1314221=⨯⨯=u d Vi π按单程管计算，所需的单程传热管长度为 ：L=m n d A o 7.1777025.014.3107π0≈⨯⨯= 按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。
列管式换热器的设计和选用
ft :
管程结垢校正系数，对三角形排列取1.5， 正方形排列取1.4
Pt
N
3 P
改变管程数，应兼顾传热与流体压降两方面 的损失
Pt P允 必须调整管程数目重新计算
实例
② 壳程阻力损失
Ps
Ff0 NTC N B
1
N
B
3.5
2B D
fs
u02 2
NB : 折流板数目 NTC : 横过管束中心线的管子数 B: 折流板间距 D: 壳体内径
一、列管式换热器的选用原则
1. 冷、热流体流动通道的选择的一般原则 a) 不洁净或易结垢的液体宜在管程，因管内清洗方便。 b) 腐蚀性流体宜在管程，以免管束和壳体同时受到腐蚀。 c) 压力高的流体宜在管内，以免壳体承受压力。 d) 饱和蒸汽宜走壳程，因饱和蒸汽比较清洁，表面传热系数与 流速无关，而且冷凝液容易排出。 e) 流量小而粘度大（）的流体一般以壳程为宜，因在壳程 Re>100即可达到湍流。但这不是绝对的，如流动阻力损失允许， 将这类流体通入管内并采用多管程结构，亦可得到较高的表面 传热系数。 f) 若两流体温差较大，对于刚性结构的换热器，宜将表面传热 系数大的流体通入壳程，以减小热应力。 g) 需要被冷却物料一般选壳程，便于散热。
二.设计步骤
1.计算换热器的热通量
2.作出适当的选择并计算 t m 3.根据经验估计传热系数K估 ，计算传热面积 A
4.计算冷、热流体与管壁的
5.压降校核 6.计算传热系数，校核传热面积
1.计算换热器的热通量
根据已知条件 T1 、T2 、Cp1 、Cp2、qm1 ， 求Q
Q qm1C p1 T1 T2
R2
λ－管壁导热系数，W/m.℃；
列管式换热器设计
第一章 列管式换热器的设计1.1概述列管式换热器是一种较早发展起来的型式，设计资料和数据比较完善，目前在许多国家中已有系列化标准。
列管式换热器在换热效率，紧凑性和金属消耗量等方面不及其他新型换热器，但是它具有结构牢固，适应性大 ，材料范围广泛等独特优点，因而在各种换热器的竞争发展中得以继续应用下去。
目前仍是化工、石油和石油化工中换热器的主要类型，在高温高压和大型换热器中，仍占绝对优势。
例如在炼油厂中作为加热或冷却用的换热器、蒸馏操作中蒸馏釜（或再沸器）和冷凝器、化工厂中蒸发设备的加热室等，大都采用列管式换热器[3]。
1.2列管换热器型式的选择列管式换热器种类很多，目前广泛使用的按其温度差补偿结构来分，主要有以下几种：（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。
通常在管外装置一系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，当管壁与壳壁温度相差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以致管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏整个换热器。
为了克服温差应力必须有温度补偿装置，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。
（2）浮头换热器：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，以便管子受热或冷却时可以自由伸缩，但在这块管板上来连接有一个顶盖，称之为“浮头”，所以这种换热器叫做浮头式换热器。
这种型式的优点为：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨胀不受壳体的约束，因而当两种换热介质的温差大时，不会因管束与壳体的热膨胀量的不同而产生温差应力。
其缺点为结构复杂，造价高。
（3）填料函式换热器：这类换热器管束一端可以自由膨胀，结构与比浮头式简单，造价也比浮头式低。
但壳程内介质有外漏的可能，壳程终不应处理易挥发、易爆、易燃和有毒的介质。
列管式换热器设计正文.doc
列管式换热器设计正文.doc
列管式换热器是一种常用于热力工程中的热交换设备，其主要由管束、衬里、支撑板、固定钢架、法兰等组成，其结构类似于管壳式换热器，但其管子呈列装式。
其主要原理是
通过两种流体之间的热量传递，使得热量从高温一侧传递到低温一侧，从而实现热量的平衡。
列管式换热器的设计需要考虑多种因素，包括流体的性质、换热器的尺寸、传热面积、传热系数等，以下为具体介绍：
（1）流体的性质
设计列管式换热器时，需要考虑管子内外的流体性质，主要包括流速、密度、热容、
粘度、导热系数等因素。
这些性质会影响到传热效果和运行效率，因此需要进行合理的计
算和分析。
（3）传热面积
设计列管式换热器时，需要确定其传热面积，主要与管子的数量、长度、直径等因素
有关。
传热面积越大，传热效果越好，但同时也增加了换热器的体积和成本，因此需要进
行合理的选择和设计。
（5）法兰和支撑板
列管式换热器的设计还需要考虑法兰和支撑板的大小和数量，这些因素会影响到换热
器的安装和使用效果。
法兰应选择合适的材质和规格，以确保其在高温、高压情况下的安
全性能；支撑板应合理安排间距和数量，以确保管束的稳定性和安全性。
列管式换热器设计
列管式换热器设计在列管式换热器的设计过程中，需要考虑以下几个方面：1.热量传递需求：首先要确定需要传递的热量负荷，即决定了换热器的尺寸和规格。
热量传递需求可以通过计算或实验测量来获得。
2.流体性质：了解待处理流体的性质十分重要，包括密度、粘度、热导率、比热容等。
这些参数会影响到流体在管子内的流动速度和换热效率。
3.流体通道布局：列管式换热器可以采用不同的管子布局方式，包括并联和串联。
并联布局可以增加换热面积，提高热量传递效率。
而串联布局可以实现多段换热，适用于流体温度差较大的情况。
4.材料选择：列管式换热器的材料应具有良好的耐腐蚀性能，能够承受高温高压的工作条件。
常用的材料有不锈钢、碳钢、铜合金等。
5.清洁和维护：为了保持换热器的高效运行，需要设计合理的清洁和维护方式。
例如，可以考虑设置清洗孔、冲洗管道等。
在具体的设计过程中，可以参考以下步骤：1.确定换热器类型：根据实际需求选择合适的换热器类型，如壳管式、管壳式、织物式等。
2.热传导计算：根据流体流经管内壁的热导率以及管外壁的热导率，计算热传导的功率。
3.速度计算：根据流体性质、管子尺寸和流量，计算流体在管子内的速度。
速度过高会增加压降，而速度过低则会影响换热效果。
4.热阻计算：考虑流体的传热方式，计算传热过程中的热阻，包括对流热阻、传导热阻和辐射热阻。
5.热传递面积计算：根据传热功率、待处理流体的流量和热阻，计算所需的换热面积。
6.压降计算：通过对流动余压的计算，确定流体的流速和换热器的压降情况。
7.材料选择：根据待处理流体的性质选择合适的材料，考虑到耐腐蚀性、热传导性以及成本等方面的因素。
8.安装和维护：根据实际情况确定合适的安装方式，设计清洁和维护的方案，以保持换热器的高效运行。
综上所述，列管式换热器的设计过程需要综合考虑热量传递需求、流体性质、流体通道布局、材料选择等多个因素。
通过合理的计算和分析，可以设计出满足需求的高效换热器，并确保安装和维护的便捷性。
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食品工程原理课程设计设计题目：列管式换热器的设计班级：食品卓越111班设计者：张萌学号：5603110006设计时间：2013年5月13日~5月17日指导老师：刘蓉目录概述1.1.换热器设计任务书 ......................................................................... - 7 -1.2换热器的结构形式 ....................................................................... - 10 -2.蛇管式换热器 ................................................................................. - 11 -3.套管式换热器 ................................................................................. - 11 - 1.3换热器材质的选择 ....................................................................... - 11 - 1.4管板式换热器的优点 ................................................................... - 13 - 1.5列管式换热器的结构 ................................................................... - 14 - 1.6管板式换热器的类型及工作原理 ............................................... - 16 -1.7确定设计方案 ............................................................................... - 17 -2.1设计参数........................................................................................ - 18 - 2.2计算总传热系数 ........................................................................... - 19 - 2.3工艺结构尺寸 ............................................................................... - 20 - 2.4换热器核算.................................................................................... - 21 -2.4.1．换热器内流体的流动阻力 (21)2.4.2.热流量核算 (22)《食品工程原理及单元操作》课程设计任务班级：食品卓越111班姓名：张萌设计一台用饱和水蒸气（表压400～500kPa）加热水的列管式固定管板换热器，水流量为 85 （t/h），水温由 30 ℃加热到 65 ℃。
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 传热器的结构分类完善的换热器在设计或选型时应满足以下各项基本要求。
（1）合理地实现所规定的工艺条件传热量、流体的热力学参数（温度、压力、流量、相态等）与物理化学性质（密度、粘度、腐蚀性等）是工艺过程所规定的条件。
设计者应根据这些条件进行热力学和流体力学的计算，经过反复比较，使所设计的换热器具有尽可能小的传热面积，在单位时间内传递尽可能多的热量。
其具体做法如下。
①增大传热系数? 在综合考虑流体阻力及不发生流体诱发振动的前提下，尽量选择高的流速。
②提高平均温差? 对于无相变的流体，尽量采用接近逆流的传热方式。
因为这样不仅可提高平均温差，还有助于减少结构中的温差应力。
在允许的条件时，可提高热流体的进口温度或降低冷流体的进口温度。
③妥善布置传热面? 例如在管壳式换热器中，采用合适的管间距或排列方式，不仅可以加大单位空间内的传热面积，还可以改善流体的流动特性。
错列管束的传热方式比并列管束的好。
如果换热器中的一侧有相变，另一侧流体为气相，可在气相一侧的传热面上加翅片以增大传热面积，更有利于热量的传递。
（2）安全可靠换热器是压力容器，在进行强度、刚度、温差应力以及疲劳寿命计算时，应遵照我国《钢制石油化工压力容器设计规定》与《钢制管壳式换热器设计规定》等有关规定与标准。
这对保证设备的安全可靠起着重要的作用。
（3）有利于安装、操作与维修直立设备的安装费往往低于水平或倾斜的设备。
设备与部件应便于运输与装拆，在厂房移动时不会受到楼梯、梁、柱的妨碍，根据需要可添置气、液排放口，检查孔与敷设保温层。
（4）经济合理评价换热器的最终指标是：在一定的时间内（通常为1年）固定费用（设备的购置费、安装费等）与操作费（动力费、清洗费、维修费等）的总和为最小。
在设计或选型时，如果有几种换热器都能完成生产任务的需要，这一指标尤为重要。
动力消耗与流速的平方成正比，而流速的提高又有利于传热，因此存在一最适宜的流速。
传热面上垢层的产生和增厚，使传热系数不断降低，传热量随之而减少，故有必要停止操作进行清洗。
在清洗时不仅无法传递热量，还要支付清洗费，这部分费用必须从清洗后传热条件的改善得到补偿，因此存在一最适宜的运行周期。
严格地讲，如果孤立地仅从换热器本身来进行经济核算以确定适宜的操作条件与适宜的尺寸是不够全面的，应以整个系统中全部设备为对象进行经济核算或设备的优化。
但要解决这样的问题难度很大，当影响换热器的各项因素改变后对整个系统的效益关系影响不大时，按照上述观点单独地对换热器进行经济核算仍然是可行的。
1.1.换热器设计任务书1．设计题目设计一台用饱和水蒸气加热水的列管式固定管板换热器2．设计任务及操作条件（1）处理能力85吨水/ 小时（2）设备型式列管式换热器（3）操作条件①水蒸气：入口温度158.7℃，出口温度158.7℃②冷却介质：自来水，入口温度30℃，出口温度65℃③允许压强降：管程10^4-10^5,壳程10^3-10^4.（4）设计项目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。
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。
3．设计说明书的内容（1）目录；（2）设计题目及原始数据(任务书)；（3）论述换热器总体结构(换热器型式、主要结构)的选择；（4）换热器加热过程有关计算(物料衡算、热量衡算、传热面积、换热管型号、壳体直径等)；（5）设计结果概要(主要设备尺寸、衡算结果等)；（6）主体设备设计计算及说明；（7）主要零件的强度计算（选做）；（8）附属设备的选择（选做）；（9）参考文献；（10）后记及其它。
4．设计图要求用A1图纸绘制换热器一张：一主视图，一左视图，部分局部放大图,剖面图.5．设计思考题（1）设计列管式换热器时，通常都应选用标准型号的换热器，为什么？（2）为什么在化工厂使用列管式换热最广泛？（3）在列管式换热器中，壳程有挡板和没有挡板时，其对流传热系数的计算方法有何不同？（4）说明列管式换热器的选型计算步骤？（5）在换热过程中，冷却剂的进出口温度是按什么原则确定的？（6）说明常用换热管的标准规格（批管径和管长）。
（7）列管式换热器中，两流体的流动方向是如何确定的？比较其优缺点？6. 部分设计问题指导（1）列管式换热器基本型式的选择（2）冷却剂的进出口温度的确定原则（3）流体流向的选择（4）流体流速的选择（5）管子的规格及排列方法（6）管程数和壳程数的确定（7）挡板的型式1.2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。
带有膨胀节的固定管板式换热器，其膨胀节的弹性变形可减小温差应力，这种补偿方法适用于两流体温差小于70℃且壳方流体压强不高于600Kpa的情况。
（2）浮头式换热器浮头式换热器的管板有一个不与外壳连接，该端被称为浮头，管束连同浮头可以自由伸缩，而与外壳的膨胀无关。
浮头式换热器的管束可以拉出，便于清洗和检修，适用于两流体温差较大的各种物料的换热，应用极为普遍，但结构复杂，造价高。
（3）填料涵式换热器填料涵式换热器管束一端可以自由膨胀，与浮头式换热器相比，结构简单，造价低，但壳程流体有外漏的可能性，因此壳程不能处理易燃，易爆的流体。
2.蛇管式换热器蛇管式换热器是管式换热器中结构最简单，操作最方便的一种换热设备，通常按照换热方式不同，将蛇管式换热器分为沉浸式和喷淋式两类。
3.套管式换热器套管式换热器是由两种不同直径的直管套在一起组成同心套管，其内管用U型时管顺次连接，外管与外管互相连接而成，其优点是结构简单，能耐高压，传热面积可根据需要增减，适当地选择管内、外径，可使流体的流速增大，两种流体呈逆流流动，有利于传热。
此换热器适用于高温，高压及小流量流体间的换热。
1.3换热器材质的选择在进行换热器设计时，换热器各种零、部件的材料，应根据设备的操作压力、操作温度。