列管式换热器课程设计计算过程的参考
列管式换热器设计方案计算过程参考
列管式换热器设计方案计算过程参考
设计换热器的过程一般包括以下几个步骤：确定换热器类型、选择换
热器材质、计算换热面积、计算换热器尺寸、计算流体流量和温度等。
1.确定换热器类型：根据具体的工艺要求、流体性质和换热效率要求，确定使用的换热器类型，如管壳式换热器、管板式换热器、板式换热器等。
2.选择换热器材质：根据流体性质和工艺要求，选择合适的换热器材质，如不锈钢、碳钢、镍及其合金等。
考虑耐腐蚀性、强度和成本等因素。
3.计算换热面积：根据流体的流量、温度和换热传热系数，计算所需
的换热面积。
换热面积的计算可以通过换热器设计软件进行，也可以通过
数学公式计算，例如Q=U*A*(ΔTm)式中的A即为换热面积。
4.计算换热器尺寸：根据换热面积、管子直径和管排布方式，计算换
热器的尺寸，包括换热器的长度、宽度和高度等。
根据需要还可以进行结
构强度校核和模态分析等。
5.计算流体流量和温度：根据工艺要求和热力学计算，确定流体的流
量和温度。
通过质量守恒和能量守恒等原理进行计算，例如根据流体的流
量和温度差，计算冷却液的质量流率和冷却液的温度变化等。
总结起来，设计换热器的过程包括确定换热器类型和材质、计算换热
面积和尺寸，以及计算流体流量和温度等。
根据具体的工艺要求和流体性质，选择合适的设计参数，通过数学计算和换热器设计软件进行计算，最
终得到满足工艺要求的换热器设计方案。
列管式换热器的设计与计算
列管式换热器的设计与计算设计步骤如下：第一步：确定换热器的需求首先需要明确换热器的设计参数，包括流体的性质、流量、进出口温度、压力等。
这些参数将在后续的计算中使用。
第二步：选择合适的换热器型号根据设计参数和换热需求，选择合适的列管式换热器型号。
常见的型号包括固定管板式、弹性管板式、钢套铜管式等。
第三步：计算表面积根据流体的热传导计算表面积。
换热器的表面积是根据热传导定律计算得到的，公式为：Q=U×A×ΔT，其中Q为换热量，U为传热系数，A为表面积，ΔT为温差。
根据这个公式，可以计算出所需的表面积。
第四步：确定管子数量和尺寸根据所需的表面积和型号，确定换热器中管子的数量和尺寸。
根据流体的流速和换热需求，计算出每根管子的长度和直径。
第五步：确定管板和管夹的尺寸根据管子的尺寸，确定管板和管夹的尺寸。
管板和管夹是固定管子的重要部分，负责把管子固定在换热器中，保证流体的正常流动。
第六步：确定换热器的材质和厚度根据流体的性质和工作条件，确定换热器的材质和厚度。
常见的材质有不锈钢、碳钢、铜等。
通过计算流体的温度、压力和腐蚀性等参数，选择合适的材质和厚度。
第七步：校核换热器的强度对换热器的强度进行校核。
根据国家相关标准和规范，对换热器的强度进行计算和验证，确保其能够承受工作条件下的压力和温度。
第八步：制定施工方案和图纸根据设计结果，制定换热器的施工方案和详细图纸。
包括换热器的总体布置，管子的连接方式，焊接和安装步骤等。
上述是列管式换热器的设计步骤，下面将介绍列管式换热器的计算方法。
首先，需要计算流体的传热系数。
传热系数的计算包括对流传热系数和管内传热系数两部分。
对于对流传热系数，可以使用已有的经验公式或经验图表进行估算。
对于管内传热系数，可以使用流体的性质和流速等参数进行计算。
其次，根据传热系数和管子的尺寸，计算管子的传热面积。
管子的传热面积可以根据管子的长度和直径进行计算。
然后，根据热传导定律，计算换热器的传热量。
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。
列管式换热器的设计方案计算
列管式换热器的设计方案计算设计方案计算是列管式换热器设计的关键步骤之一，它能够帮助工程师选择适当的列管式换热器类型、尺寸和工作参数。
以下是一个1200字以上的列管式换热器设计方案计算的例子，供参考：1.确定换热器类型：首先需要确定所需的列管式换热器类型。
常见的列管式换热器类型有直流式、逆流式和交叉式。
根据实际应用需求和换热效果等因素选择适合的类型。
2.确定管束尺寸：根据换热介质的流量、温度和压力等参数，计算所需的列管式换热器的管束尺寸。
例如，可以根据热传导方程和设计参数等计算出所需的管束长度、直径和数量等。
3.计算流体参数：根据提供的流体性质数据，例如流体的温度、密度、粘度和热传导系数等，计算出流体的物性参数以及相应的流体换热参数。
这些参数是设计换热器的重要基础。
4.计算传热面积：传热面积是设计换热器的重要参数之一、根据热传导方程和传热区域的形状等计算出所需的传热面积。
通常，传热面积的计算可以根据传热系数、温差和传热介质流量等因素进行。
5.计算传热系数：传热系数是换热器设计中的另一个重要参数。
通过合适的实验或经验公式，计算出传热系数，并考虑到局部传热系数不均匀的因素。
这一步骤将有助于准确地估算传热过程。
6.确定换热器的管材和流体分配：根据所需的换热效果和介质性质等，选择适当的管材和流体分配方案。
例如，可以选择不锈钢、铜或铁等耐腐蚀性好的材料，并确定合适的管道连接方式。
7.计算换热器的压降和泄漏等：换热过程中会产生一定的压降和泄漏。
根据设计参数和所选的换热器类型、尺寸等，计算出合适的压降和泄漏。
这将有助于保证换热器的正常运行和工作效果。
8.最后的设计优化和评估：根据以上计算结果，对设计方案进行优化和评估。
可以借助计算机辅助设计软件或其他工程设计工具，优化换热器的结构、材料和工作参数等，以达到更好的换热效果和经济性。
需要注意的是，以上只是列管式换热器设计方案计算的一个简单示例，具体的设计计算过程和方法将根据具体的应用需求和设计要求而有所不同。
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。
换热器设计计算范例
管壳式换热器又称列管式换热器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0.8，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 设计条件数据试设计选择适宜的列管换热器。
解：（1） 传热量Q 及釜液出口温度a. 传热量Q以原料液为基准亦计入5%的热损失，按以下步骤求得传热量Q 。
.列管式换热器的计算
四、列管式换热器的工艺计算4.1、确定物性参数：定性温度：可取流体进口温度的平均值壳程油的定性温度为T=(140+40)/2=90℃管程流体的定性温度为t=(30+40)/2=35℃根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据煤油在定性温度下的物性数据：ρo=825kg/m3μo=7.15×10-4Pa•Sc po=2.22KJ/(Kg•℃)λo=0.14W/(m•℃)循环冷却水在35℃下的物性数据：ρi=994kg/m3C pi=4.08KJ/(kg.℃)λi=0.626W/(m.℃)μi=0.000725Pa.s4.2、计算总传热系数：4.2.1、热流量m o=［（15.8×104）×103］/(300×24)=21944Kg/hQ o=m o c po t o=21944×2.22×(140-40)=4.87×106KJ/h=1353KW 4.2.1.2、平均传热温差4.2.1.3、冷却水用量W i=Q o/C piΔt=4.87×106/(4.08×(40-30))=119362 Kg/h4.2.2、总传热系数K=0.023×××=4759W/(.℃﹚壳程传热系数：假设壳程的传热系数污垢热阻管壁的导热系数λ=45W/﹙m.℃﹚则总传热系数K为：4.3、计算传热面积S’=Q/(KΔt)= (1353×103)/(310×39)=111.9m2考虑15%的面积裕度，S=1.15×S’=128.7 m24.4、工艺结构尺寸4.4.1、管径和管内流速选用φ25×2.5传热管（碳钢），取管内流速μi=1m/s 4.4.2、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=(119362/(994×3600)0.785×0.022×1=106.2≈107根按单程管计算，所需的传热管长度为=128.7/(3.14×0.025×107)=15.32m按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。
设计步骤及计算(列管式)
管壳（列管）式换热器设计步骤及计算一、列管式换热器设计步骤及计算1.工艺计算——列管式换热器的设计，首先要根据生产工艺条件的要求，通过化工工艺计算，确定换热的传热面积，同时选择管径、管长、决定管数、管程数和壳程数。
1.1换热器初步设计①传热量：Q=W.C p.(T1-T2)②有效传热温差：△T、对数平均温差△tm假定换热器的壳程数为1，管程数为NB，计算并查取其温差修正系数F t，则：△T=F t.△tm③根据换热剂性质和工艺条件，设总传热系数K′，所需的换热面积A1.2传热管——因为换热管的换热是依靠传热管构成传热面来进行.所以管子的尺寸、形状对传热有很大影响.同时，管子的大小，管子的排列对清洁污垢非常重要.①通常采用光管或低翅片管，规格为Φ19×2和Φ25×2.5.②传热管根数③确定管子排列方式和管间距a④管子材料由流体化学性质和工艺设计条件如压力、温度等确定1.2 换热器的机械设计1.2.1 壳体直径Di和厚度S的计算1.2.2 壳体材料可根据物料性质、操作压力、温度来确定.#1.2.3 换热器封头的选择采用标准封头，根据JB1154—73选择1.2.4 容器法兰选择根据JB1160—82标准选择1.2.5 管板尺寸由《钢制列管式固定管板换热器结构设计手册》计算、选定. 1.2.6 管子拉脱力的计算对于胀接接头，由于流体压力，及管壳壁温差应力的联合作用，使得在接头处产生使管子与管板有脱离倾向的拉脱力q.若管子与管板为焊接接头，则C不需校核拉脱力.1.2.7 温差应力的计算对于固定管板式换热器，因为温差应力较大，通常需要计算、校核温差应力，进而判断是否需要设置膨胀节.①温差轴向力②温差应力/ σt=F／Atσs=F／As1.2.8 折流板在换热器中设置折流板，可提高壳程内流体的流速和加强湍流强度，从而提高传热效率，是强化传热的一种结构. 常用圆缺形折流板.根据经验，折流板间的间隔不大于壳体内径，最小为壳内径的板间距太大湍流强度会不够，太小则增加了流动阻力.1.3 管、壳程压降的计算根据初定的换热器，计算管、壳程的压降、检验其结果是否合理，否则需要重新调整管程数和折流板间距.1.3.1 壳程压降△Po1.3.2 管程压降△Pi1.4 总传热系数在初步确定换热器的结构和尺寸后，要计算总传热系数K，比较初设的总传热系数K′，当K／K′＝1.5～1.25，则初选的换热器合适，否则需要重复设计.①管程对流传热系数αi可根据管内流体的流型选择相应的计算公式αi=f(Re,Pr)②壳程对流传系数αo. Donohue法: \#③总传热系数对于间壁、污垢层热阻，可视它们对K的影响占5%，所以 2 实例设计2.1 欲用水将流量为60m3／h的苯液从80℃冷至35℃，水入口温度为25℃，若出口温度分别为30℃、35℃、40℃设计相应适宜的换热器.(壳程走苯，管程走水)物性：ρ(kg/m3) Cp(KJ／Kg℃) μ(mPa．s) λ(KJ/m2．℃) 苯：880 1.60 1.15 0.148 水：994 4.187 0.727 0.626设计结果均采用固定管扳式换热器(无需膨胀节)出口温度(℃) 30 35 40Dg(mm) 700 800900S(mm) 7 8 9A(m2)133.6 160 217.9'L(m) 6 6 6N(根) 284 340 463NB(块) 12 17 243 V$ n- d. _9 T) O板间距(m) 0.5 0.35 0.25! e) g7 ]a; z2 O$ ]# I管子(mm) Φ25×2.5 Φ25×2.5 Φ25×2.5; b0 u7 U1 j( u: V9 y& H* J+ C u# ]管子排列正三角正三角正三角管子中心矩(mm) 32 32 32总传热系数(w/m2.t 421 423 4040 k- A3M& ]( w3 }壳程压降(Pa) 4.43×103 2.07×103 1.2×1048 y; V# e+ q: n6 Z管程压降(Pa) 1.55×103 8.45×103 0.41×1033 |( U8 I6 e" ~$ R2.2 讨论从设计结果可看出，冷却水出口温度不同，若要保持总传热系数，温度越大、换热管数越多，折流板数越多、壳径越大，这主要是因为水出口温度增高，总的传热温差下降，所以换热面积要增大，才能保证Q和K.因此，换热器尺寸增大，金属材料消耗量相应增大.通过这个设计，我们可以知道，为提高传热效率，降低经济投入，设计参数的选择十分重要.3 结论本文提出的换热器的设计，在工艺设计上考虑了传热系数、管壳程压降等对换热器设计的影响，同时在机械设计上进行了部分筒化计算.虽然所列公式繁多，但运用计算机编程计算，将简便易行，能满足设计要求。
列管式换热器设计方案计算过程参考
列管式换热器设计方案计算过程参考一、引言换热器是工业生产过程中常用的设备之一，而列管式换热器是其中一种常见的换热器类型。
本文旨在介绍列管式换热器设计方案的计算过程，并提供参考。
换热器设计的过程是复杂的，需要考虑多个因素，包括流体特性、传热和流体力学等方面。
因此，本文将重点讨论设计过程中的计算方法，以供读者参考。
二、设计要求在进行列管式换热器设计方案的计算之前，首先需要了解设计要求。
设计要求通常包括换热量、流体温度和流量等方面的参数。
根据设计要求，我们可以选择合适的换热器类型和规格。
三、换热面积计算换热面积是换热器设计过程中的一个重要参数，它直接关系到换热效率的高低。
换热面积的计算方法通常根据传热方程来确定。
传热方程可以根据流体的特性和传热过程的需求来确定，对于不同的流体和传热方式，传热方程也会有所变化。
四、估算传热系数传热系数是换热器设计中另一个重要的参数，它直接影响到换热器的性能。
传热系数的估算可以使用经验公式或者理论计算的方法。
经验公式通常是基于实验数据得出的，适用于一定范围内的换热器设计。
而理论计算方法通常基于传热理论，结合流体的性质和传热过程的需求来计算传热系数。
五、管程设计管程设计是列管式换热器中的关键环节。
在进行管程设计时，需要考虑到多个因素，包括流体流量、压降和流速等。
正确的管程设计可以确保流体在换热器中的均匀分布和充分接触，从而提高换热效率。
在进行管程设计时，可以使用一些经验公式或者计算方法来优化设计。
六、换热器的选型在进行换热器选型时，需要综合考虑多个因素，包括换热器类型、规格和材料等。
根据设计要求和计算结果，可以选择合适的换热器进行使用。
七、结论通过以上的设计过程计算，我们可以得到列管式换热器的设计方案。
当然，在实际的设计过程中，还需要进行更加详细和精确的计算，并结合实际情况进行调整。
然而，本文提供的参考计算过程可以作为设计者进行列管式换热器设计时的初始参考，有助于提高换热器的设计效果。
列管式换热器课程设计
组装：将管子和管板组装成换热器
焊接：将换热器焊接成一体
检验：对换热器进行压力试验、泄漏试验等检验，确保其 质量和性能符合要求
焊接工艺和要求
焊接方法：采用电弧焊、气焊或激光焊等方法
焊接材料：选用耐腐蚀、耐高温、高强度的合金材料
焊接工艺参数：控制焊接电流、电压、速度等参数，保证焊接质量 焊接检验：进行无损检测，如X射线、超声波等，确保焊接质量符合要 求
Part Four
列管式换热器的传 热计算
传热系数的计算
传热系数的影响因素：包括 流体的性质、流速、温度、 压力等
传热系数的定义：表示单位 时间内单位面积上的传热量
传热系数的计算方法：包括 实验法、理论法和数值法
传热系数的应用：用于计算 换热器的传热量、传热面积
等参数
传热面积的计算
传热面积的定 义：换热器中 流体与壁面接
触的面积
计算公式： A=πD*L，其 中A为传热面 积，D为管径，
L为管长
影响因素：流 体的种类、温 度、流速、压
力等
计算方法：根 据流体的种类、 温度、流速、 压力等参数， 选择合适的计 算公式进行计
算
流体阻力的计算
流体阻力的定义：流体在流动 过程中产生的阻力
流体阻力的计算公式： f=1/2*ρ*v^2*A
检验和试验要求
压力试验：进行压力试验， 检查换热器是否泄漏
尺寸检查：检查换热器尺寸 是否符合设计要求
外观检查：检查换热器外观 是否完好，有无破损、变形 等
热工性能试验：进行热工性 能试验，检查换热器传热效
率是否符合设计要求
耐腐蚀试验：进行耐腐蚀试 验，检查换热器是否耐腐蚀
列管式换热器的设计方案计算
2.4 列管换热器设计示例某生产过程中，需将6000 kg/h的油从140℃冷却至40℃，压力为0.3MPa；冷却介质采用循环水，循环冷却水的压力为0.4MPa，循环水入口温度30℃，出口温度为40℃。
试设计一台列管式换热器，完成该生产任务。
1．确定设计方案（1）选择换热器的类型两流体温度变化情况：热流体进口温度140℃，出口温度40℃冷流体(循环水)进口温度30℃，出口温度40℃。
该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较大，因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式式换热器。
（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，油品走壳程。
选用ф25×2.5的碳钢管，管内流速取u i=0.5m/ｓ。
2．确定物性数据定性温度：可取流体进口温度的平均值。
壳程油的定性温度为(℃)管程流体的定性温度为(℃) 根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。
油在90℃下的有关物性数据如下：密度ρo=825 kg/m3定压比热容c po=2.22 kJ/(kg·℃) 导热系数λo=0.140 W/(m·℃) 粘度μo=0.000715 Pa·s 循环冷却水在35℃下的物性数据：密度ρi=994 kg/m3定压比热容c pi=4.08 kJ/(kg·℃)导热系数λi=0.626 W/(m·℃) 粘度μi=0.000725 Pa·s 3．计算总传热系数（1）热流量Q o=W o c poΔt o=6000×2.22×(140-40)=1.32×106kJ/h=366.7(kW)（2）平均传热温差(℃)（3）冷却水用量(kg/h)（4）总传热系数K管程传热系数W/(m·℃) 壳程传热系数假设壳程的传热系数αo=290 W/(m2·℃)；污垢热阻R si=0.000344 m2·℃/W , R so=0.000172 m2·℃/W管壁的导热系数λ=45 W/(m·℃)=219.5 W/(m·℃)4．计算传热面积(m2) 考虑15％的面积裕度，S=1.15×S′=1.15×42.8=49.2(m2)。
列管式换热器-课程设计
列管式换热器-课程设计一、概述列管式换热器是一种将多个平行管道嵌入到圆柱形壳体中、同时将流体分别流过内、外两侧实现热量传递的设备。
本次课程设计将要探讨的是该设备的设计过程。
二、设计过程1. 确定设计参数设计前需要先确定所需的设计参数，如换热器的设计热负荷、流量、压力等，这些参数将决定换热器的尺寸和布局，为后续设计提供基础。
2. 换热器类型选择根据设计参数、使用场景、材料成本等因素选择适合的换热器类型，如单相流、双相流、冷凝器、蒸发器等。
3. 确定材料和尺寸选择适合的材料和尺寸以满足设计参数，同时考虑生产和运输的成本和实际情况。
4. 确定管束参数确定管束长度、管束密度、管道直径和布局等参数，保证管束的压力和流速符合设计要求，并达到最佳热传导效果。
5. 热传导计算进行热传导计算，以确定管束长度和直径，根据流动状态和温度场计算出换热系数、平均温差和热效率等参数。
6. 设计壳体结构设计壳体的结构和尺寸，确定支撑方式和绝热方式，同时考虑安全和易于维护的因素。
7. 流体力学分析进行流体力学分析，确定流体在管道中的流动状态，以保证衬里的材料和厚度设计得足够坚固，以避免漏泄和磨损。
8. 设计精度分析进行精度分析和优化，以确定设备的运行效率和稳定性，并满足设计和生产的要求。
9. 制造和安装根据设计图纸制造和安装换热器，并进行预试运行和调试，最终达到设计要求。
三、总结以上是列管式换热器的设计过程，该过程需要深入掌握流体力学、热传导学、结构力学等知识，同时也需要掌握计算机辅助设计软件的使用，以提高效率和质量。
设计合理的列管式换热器能够提高生产效率，降低能耗，并为工业生产的可持续发展提供支持。
列管式换热器的设计计算
列管式换热器的设计计算
设计计算列管式换热器需要考虑多个因素，包括热负荷、传热系数、
综合热传导系数、管壁温度、传热面积等。
下面将介绍列管式换热器的设
计计算方法。
1.确定热负荷：首先需要确定需要换热的流体的温度差，以及流体的
流量。
根据热传导方程和换热面积乘以传热系数，可以计算出热负荷。
2.确定传热系数：传热系数是判断换热器传热效果的重要参数。
根据
换热器内外壁传热面积、内外壁综合热传导系数以及传热面积乘以壁面传
热系数，可以计算出传热系数。
3.确定综合热传导系数：综合热传导系数可以通过考虑换热器材料的
导热系数和传热面与环境之间的热传导路径来计算。
4.确定管壁温度：根据热传导方程和壁面传热系数，可以计算出管壁
温度。
5.确定传热面积：传热面积是换热器设计的重要参数之一、传热面积
的大小直接影响到换热器的传热效果。
传热面积可以通过测量换热器的长度、管道内径和管板数量来计算。
综上所述，列管式换热器的设计计算主要包括确定热负荷、传热系数、综合热传导系数、管壁温度和传热面积等参数。
根据这些参数可以得到换
热器的设计方案，以满足实际的换热需求。
化工原理课程设计1列管式换热器[1]
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化⼯原理课程设计1列管式换热器[1]化⼯原理课程设计任务书材化学院专业班学⽣姓名学号：设计题⽬：列管式换热器设计设计时间：200 年⽉⽇——200 年⽉⽇指导⽼师：吴世彪设计任务：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1.72×10-4m2·K/W，换热器热损失忽略不计，管程的绝对粗糙度ε=0.1mm，要求两侧的阻⼒损失均不5设计内容：(1) 设计⽅案的确定及流程说明(2) 换热⾯积的估算(3) 管⼦尺⼨及数⽬计算(4) 管⼦在管板上的排列(5) 壳体内径的确定(6) 附件设计(选型)(7) 换热器校核（包括换热⾯积、压⼒降等）(8) 设计结果概要或设计⼀览表(9) 对本设计的评述或有关问题的分析讨论(10)参考⽂献图纸要求：1、换热器化⼯设备图（1＃图纸）安徽建筑⼯业学院材化学院化⼯系⽬录第⼀章⽂献综述 ···················································································································第⼀节概述··················································································································⼀、换热器的概念⼆、换热器的分类三、列管式换热器的标准简介四、列管式换热器选型的⼯艺计算步骤第⼆节换热器设备应满⾜的基本要求········································································⼀、合理的实现所规定的⼯艺条件⼆、安全可靠性三、安装、操作及维护⽅便四、经济合理第三节列管式换热器结构及基本参数········································································⼀、管束及壳程分程⼆、传热管三、管的排列及管⼼距四、折流板和⽀撑板五、旁路挡板和防冲挡板六、其他主要附件七、列管式换热器结构基本参数第四节设计计算的参数选择·······················································································⼀、冷却剂和加热剂的选择⼆、冷热流体通道的选择三、流速的选择四、流向的选择第⼆章列管式换热器的设计计算·························································································第⼀节换热⾯积的估算································································································⼀、计算热负荷⼆、估算传热⾯积第⼆节换热器及主要附件的试选 ·················································································⼀、试选管型号⼆、换热器结构⼀些基本参数的选择第三节换热器校核 ········································································································⼀、核算总传热系数⼆、核算压强降第四节设计结果⼀览表 ································································································第五节设计总结及感想································································································⼀、设计总结⼆、感想参考⽂献 ···························································································································第⼀章⽂献综述(略)第⼆章列管式换热器的设计计算第⼀节换热⾯积的估算⼀、计算热负荷(不考虑热损失)由于设计条件所给为⽆相变过程。
列管式换热器课程设计
列管式换热器 课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握列管式换热器的基本结构和工作原理，理解换热过程中的热量传递机制。
2. 使学生了解列管式换热器的类型、特点及应用场景，能够区分不同类型的换热器。
3. 引导学生掌握换热器设计的基本原则和步骤，学会运用相关公式计算换热器的传热系数和换热面积。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析实际换热问题，具备解决换热器设计问题的能力。
2. 提高学生运用计算工具（如Excel、计算器等）进行换热器相关计算的速度和准确性。
3. 培养学生团队合作意识，提高沟通与协作能力，通过小组讨论、汇报等形式，共同完成换热器设计任务。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对换热器设计及工程应用的兴趣，激发创新意识和探索精神。
2. 引导学生关注换热器在能源、环保等领域的重要性，培养节能环保意识和社会责任感。
3. 培养学生严谨、踏实的科学态度，养成认真负责的工作作风。
本课程针对高年级学生，结合学科特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果。
课程注重理论与实践相结合，以实际工程案例为载体，引导学生通过自主学习、小组合作等方式，掌握换热器设计的基本知识和技能。
在教学过程中，关注学生的个体差异，鼓励提问和讨论，以提高学生的思维能力和解决问题的能力。
通过本课程的学习，使学生能够具备独立设计换热器的能力，为未来从事相关工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 列管式换热器的基本概念：介绍换热器的作用、分类及其在工业中的应用。
教材章节：第二章 换热器的基本概念与分类2. 列管式换热器的工作原理：讲解列管式换热器中的热量传递过程，包括对流传热和导热。
教材章节：第三章 列管式换热器的工作原理与热量传递3. 列管式换热器的设计原则与步骤：阐述换热器设计的基本原则，介绍设计步骤及注意事项。
教材章节：第四章 列管式换热器的设计原则与步骤4. 列管式换热器传热系数的计算：分析影响换热器传热系数的因素，介绍相关计算公式。
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
列管式换热器课程设计(含有CAD格式流程图和换热器图)
检查并调整图纸中的线条、颜色、字体等细节，确保图纸清晰易读， 符合规范要求。
关键节点参数设置与调整
设备参数设置
根据换热器、泵等设备的性能参 数，设置相应的CAD图纸中的属 性，如设备尺寸、处理能力、扬 程等。
管道参数调整
根据工艺流程需求和管道设计规 范，调整管道的直径、壁厚、材 质等参数，确保管道系统的安全 性和经济性。
阀门与控制点设置
在关键位置设置阀门以控制物料 流动，并根据控制需求设置相应 的控制点，如温度传感器、压力 传感器等。
流程图在课程设计中的作用
明确工艺流程
通过流程图可以清晰地展示物料在换热器中的流动过程， 帮助学生理解工艺流程和设备的相互关系。
指导设备布局与管道设计
流程图可以作为设备布局和管道设计的依据，有助于优化 设备布局和减少管道长度，提高系统的效率。
方式和换热器图纸中的局部结构。
建议措施
03
加强CAD制图技能的训练，提高图纸的准确性和规范
性。
经验教训分享与未来展望
经验教训
在课程设计过程中，应注重团队协作，合理分配任务，及时沟通交流，确保设计进度和 质量。
未来展望
随着CAD技术的不断发展，应积极探索新的设计理念和方法，提高课程设计的创新性 和实用性。同时，鼓励学生参与实际工程项目，将理论知识与实践相结合，提升综合素
流程图绘制步骤及规范
确定流程图的类型和范围
根据课程设计需求，明确要绘制的流程图类型（如工艺流程图、控制 流程图等）和所涵盖的范围。
绘制主要设备和管道
使用CAD软件中的绘图工具，按照比例和规范要求，绘制出换热器、 泵、阀门等主要设备以及连接它们的管道。
添加流向箭头和标注
列管式换热器的设计计算
列管式换热器的设计计算1．流体流径的选择哪一种流体流经换热器的管程，哪一种流体流经壳程，下列各点可供选择时参考(以固定管板式换热器为例)(1) 不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子。
(2) 腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。
(3) 压强高的流体宜走管内，以免壳体受压。
(4) 饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。
(5) 被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。
(6) 需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。
(7) 粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re(Re>100)下即可达到湍流，以提高对流传热系数。
在选择流体流径时，上述各点常不能同时兼顾，应视具体情况抓住主要矛盾，例如首先考虑流体的压强、防腐蚀及清洗等要求，然后再校核对流传热系数和压强降，以便作出较恰当的选择。
2. 流体流速的选择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。
所以适宜的流速要通过经济衡算才能定出。
此外，在选择流速时，还需考虑结构上的要求。
例如，选择高的流速，使管子的数目减少，对一定的传热面积，不得不采用较长的管子或增加程数。
管子太长不易清洗，且一般管长都有一定的标准；单程变为多程使平均温度差下降。
这些也是选择流速时应予考虑的问题。
3. 流体两端温度的确定若换热器中冷、热流体的温度都由工艺条件所规定，就不存在确定流体两端温度的问题。
若其中一个流体仅已知进口温度，则出口温度应由设计者来确定。
例如用冷水冷却某热流体，冷水的进口温度可以根据当地的气温条件作出估计，而换热器出口的冷水温度，便需要根据经济衡算来决定。
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根据给定的原始条件，确定各股物料的进出口温度，计算换热器所需的传热面积，设计换热器的结构和尺寸，并要求核对换热器压强降是否符合小于30 kPa的要求。
各项设计均可参照国家标准或是行业标准来完成。
具体项目如下：
设计要求：
1.某工厂的苯车间，需将苯从其正常沸点被冷却到40℃；使用的冷
却剂为冷却水，其进口温度为30℃，出口温度自定。
2.物料（苯）的处理量为1000 吨/日。
3.要求管程、壳程的压力降均小于30 kPa。
1、换热器类型的选择。
列管式换热器
2、管程、壳程流体的安排。
水走管程，苯走壳程，原因有以下几点：
1.苯的温度比较高，水的温度比较低，高温的适合走管程，低温适合走壳程
2.传热系数比较大的适合走壳程，水传热系数比苯大
3.干净的物流宜走壳程。
而易产生堵、结垢的物流宜走管程。
3、热负荷及冷却剂的消耗量。
冷却介质的选用及其物性。
按已知条件给出，冷却介质为水，根进口温度t1=30℃，冷却水出口温度设计为t2=38℃，因此平均温度下冷却水物性如下：
密度ρ=994kg/m3粘度μ2=0.727Χ10-3Pa.s
导热系数λ=62.6Χ10-2 W/(m.K) 比热容Cpc=4.184 kJ/(kg.K)
苯的物性如下：
进口温度：80.1℃出口温度：40℃
密度ρ=880kg/m3粘度μ2=1.15Χ10-3Pa.s
导热系数λ=14.8Χ10-2 W/(m.K) 比热容Cpc=1.6 kJ/(kg.K)
苯处理量：1000t/day=41667kg/h=11.57kg/s
热负荷：Q=WhCph（T2-T1）=11.57×1.6×1000×(80.1-40)=7.4×105W
冷却水用量：Wc=Q/[c pc(t2-t1)]=7.4×105/[4.184×1000×(38-30)]=22.1kg/s
4、传热面积的计算。
平均温度差
确定R和P值
查阅《化工原理》上册203页得出温度校正系数为0.8，适合单壳程换热器，平均温度差为
△tm=△t’m×0.9=27.2×0.9=24.5
由《化工原理》上册表4-1估算总传热系数K（估计）为400W/（m²·℃）
估算所需要的传热面积：
S0==75m²
5、换热器结构尺寸的确定，包括：
（1）传热管的直径、管长及管子根数；
由于苯属于不易结垢的流体，采用常用的管子规格Φ19mm×2mm
管内流体流速暂定为0.7m/s
所需要的管子数目：，取n为123
管长：=12.9m
按商品管长系列规格，取管长L=4.5m，选用三管程
管子的排列方式及管子与管板的连接方式:
管子的排列方式，采用正三角形排列；管子与管板的连接，采用焊接法。
（2）壳体直径；
e取1.5d0，即e=28.5mm
D i=t(n c—1)+2e=19×(—1)+2×28.5=537.0mm，按照标准尺寸进行整圆，壳体直径为600mm。
此时长径比为7.5，符合6-10的范围。
壳体壁厚的计算
C
p
pD
i
+-=
ψσδ2
选取设计压力p=0.6MPa ，壳体材料为Q235，查的相应的许用应力[]MPa 113=σ；焊接系数65.0=ψ（单面焊），腐蚀裕度mm 4C =，所以
mm
mm 88.274.6
05.601132900
.60==+-⨯⨯⨯=
δδ
排管方式：
横过中心的管子数目：n c =
=21.1，取整21根
有排管图得出，中心有21根管道时，按照正三角形排列，可排331根，每边各加8根，总共可以排列379根，除去6根拉杆，总共可以排出373，与上述计算相差不大，所以实际管子数目为373根。
实际传热面积S 0=N πd o （L-0.1）=373×3.14×0.019×（4.5-0.1）=97.9m ² 实际传热系数K=
W/(m ²·K)
（3）折流板尺寸和板间距；
选取折流板与壳体间的间隙为3.5mm ，因此，折流板直径 Dc=600-2Χ3.5=593mm 切去弓形高度 h=0.25D=0.25Χ600=150mm 取折流板间距h o =300mm
那么N B =（4.5-0.1）/0.3=14.6 ,取整得N B =15块
实际折流板间距 h=（L-0.1）/(N+1)=（4500-100）/（15+1）=275mm 拉杆的直径和数量与定距管的选定。
选用Φ12mm 钢拉杆，数量6条。
定距管采用与换热管相同的管子，即Φ19mm Χ2mm 钢管。
温度补偿圈的选用。
由于（80.1+40）/2-(30+38)/2=26.05＜50℃，故需不虑设置温度补偿圈。
（4）流体进出口接管直径等。
苯的进出口管道直径：
=0.15m
经圆整采用Φ159mm ×10mm 热轧无缝钢管，实际苯的进出口管内流速为
=0.867m ²
水的进出口管道直径：=0.106m
经圆整采用Φ108mm ×5mm 热轧无缝钢管，实际水的进出口管内流速为
=2.5m
6、管、壳程流体的压力降计算。
管程压降：ΣΔp i =（Δp 1+Δp 2）F t N s N p
管程数N p =3，串联壳程数N s =1，对于Φ19mm Χ2mm 的换热管，结构校正系数为F t =1.5。
Re=
,取ε=0.2mm ，即ε/d i =0.2/14=0.015
查表，得到λ
=0.044
=5066.6Pa
△p 2=3
/2=3X880X0.72/2=58.8Pa
ΣΔp i =5066.6×3×1.5+58.8=22849.7Pa ＜30Kpa ，满足条件
壳程压降：ΣΔp o =（Δp 1’+Δp 2’）F s N s ,由于管子排列方式对压强降的校正因子：F=0.5（正三角形排列） d e =
=0.0136m
u o =
)
1(t d hD V o s
-
=)
(o c s
d n D h V -==0.401m/s
Re=
=7456.5, f o =5×Re -0.228=0.13
Δp 1’=Ff o N c (N B +1)
2
2
uo ρ=0.5×0.128×21X （15+1）×994×0.4012/2=1718.5Pa
Δp 2’=N B （3.5-D
h 2）
2
2
o
u ρ=15×(3.5-2×0.275/0.6)×994×0.4012/2=3096.8Pa
ΣΔp i =（Δp 1+Δp 2）F t N s =(1718.5+3096.8)×1.15=5537.6Pa ＜30Kpa 传热系数校正
总传热系数由下式计算：
计）(1
o K =
o
α1
+R so +
m
o
d bd λ+
i
o si d d R +
i
i o
d d α
其中，管内苯的传热系数αi 的计算 αi =0.023
i
i
d λR ei
8
.03
.0Pr
=0.023×
=570.8W/( m 2.K)
管间水的传热系数α
o 的计算 αo
=0.3614
.03
/155.0Pr
Re
w
d o
e
o
Φλ
由于水被加热，取粘度校正系数Φw 14.0=1.05 α
o
=0.36×
4147.5( m 2.K)
取水与苯的污垢热阻均为 1.7197Χ104-( m 2.K)/W ，钢管导热系数λ=51 W/( m.K)。
故计）
(1o K ==2.89
×10-3
Ko （计）=346 W/(m 2.K)
所以，
,一般Ko （计）/ Ko （选）应在1.15-1.25之间。
本设计的换热器可适用
7、设计过程的评价及自我体会。