固定管板式列管换热器设计
(完整word版)固定管板式换热器课程设计
一 列管换热器工艺设计1、根据已知条件，确定换热管数目和管程数： 选用.5225⨯φ的换热管 则换热管数目：5.737019.014.35.2110A 0≈⨯⨯==d l n p π根 故738=n 根管程数：对于固定板式换热器，可选单管程或双管程，为成本计，本设计采用单管程。
2、管子排列方式的选择（1）采用正三角形排列（2）选择强度焊接,由表1.1查的管心距t=25mm 。
（3）采用正三角形排列，当传热管数超过127根，即正六边形的个数a>6时，最外层六边形和壳体间的弓形部分空间较大，也应该配置传热管。
不同的a 值时，可排的管数目见表1.2。
具体排列方式如图1，管子总数为779根。
30111 23 397 7 42 43912 25 469 8 48 51713 27 547 9 2 66 61314 29 631 10 5 90 72115 31 721 11 6 102 82316 33 817 12 7 114 93117 35 919 13 8 126 104518 37 1027 14 9 138 116519 39 1411 15 12 162 130320 41 1261 16 13 4 198 145921 43 1387 17 14 7 228 161622 45 1519 18 15 8 246 176523 47 1657 19 16 9 264 1921图1.1折流板的管孔及换热管及拉杆分布3、壳程选择壳程的选择：简单起见，采用单壳程。
4、壳体内径的确定换热器壳体内径与传热管数目、管心距和传热管的排列方式有关。
壳体的内径需要圆整成标准尺寸。
以400mm为基数，以100mm为进级档，必要时可以50mm为进级档。
对于单管程换热器，壳体内径公式0bt+-D d=~)32()1(式中，t 为管心距，单位mm ；0d 为传热管外径，单位mm 。
对于正三角形排列 n b 1.1= 将779=n 代入，得到 7.30≈b 取31，5.7975.2)1(D 0=+-=d b t结合换热管的排布图稍加圆整可选定mm 800D =二 列管换热器零部件的工艺机构设计1、折流板的设计（1）、折流板切口高度的确定 经验证明，20%的切口最为适宜： 因此可取mm D h 1608002.02.0=⨯== 切口高度h 确定后，还用考虑折流板制造中，可能产生的管控变形而影响换热管的穿入，故应将该尺寸调整到使被切除管孔保留到小于1/2孔位。
固定管板式换热器设计
固定管板式换热器设计摘要固定管板式换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、能源、冶金等行业。
本文将介绍固定管板式换热器的基本原理、设计方法以及注意事项，以帮助工程师们更好地进行换热器的设计。
1. 引言换热器是工业生产中常见的设备之一，用于在不同流体之间进行热交换。
固定管板式换热器由许多平行管道和固定的平板组成，流体通过管道与平板交换热量。
固定管板式换热器具有结构简单、换热效率高的优点，因此在工程实践中被广泛采用。
2. 基本原理固定管板式换热器的基本原理是将两种不同温度的流体分别通过管道和平板，使其在接触的过程中进行热量传递。
其中，管道中的流体称为管侧流体，平板上的流体称为壳侧流体。
管侧流体和壳侧流体之间的热量传递通过壳管之间的壁薄传导、对流传热和辐射传热三种方式进行。
3. 设计方法固定管板式换热器的设计需要考虑多个因素，包括流体特性、传热系数、温差、压降等。
下面将介绍设计固定管板式换热器的基本步骤：3.1 确定换热面积换热面积是固定管板式换热器设计中的重要参数，一般需要根据具体的工况来确定。
常用的方法包括热负荷法、流体物性法等。
3.2 确定壳体和管子的尺寸壳体和管子的尺寸设计需要考虑流体的流速、壳体和管子材料、压力等因素。
在设计过程中需要保证壳体和管子的强度和密封性。
3.3 确定流体的流量流体的流量是固定管板式换热器设计过程中的另一个重要参数，可以通过工况和传热系数来确定。
流体的流量决定了换热器的尺寸和性能。
3.4 计算传热系数传热系数是固定管板式换热器性能的关键参数。
传热系数的计算需要考虑流体的性质、流速、壳侧和管侧的传热方式等。
3.5 设计壳侧和管侧流体的流动方式壳侧和管侧流体的流动方式直接影响换热效果。
常见的流动方式包括并流、逆流和交叉流，选择合适的流动方式需要考虑流体的性质、压降等因素。
4. 注意事项设计固定管板式换热器时需要注意以下几点：•确保换热器的结构强度和密封性，避免泄漏和破裂的情况发生；•流体的选择和流量的确定需结合具体工况，合理选择流量和流速；•传热系数的计算需考虑流体的性质、壳侧和管侧的传热方式等因素；•确定壳侧和管侧的流动方式时，需综合考虑流体的性质、压降等因素。
固定管板式换热器课程设计
固定管板式换热器课程设计课程设计名称：固定管板式换热器课程设计课程设计目标：1. 了解固定管板式换热器的基本原理和工作原理；2. 掌握固定管板式换热器的设计计算方法和参数选择；3. 能够应用所学知识进行固定管板式换热器的设计与改进；4. 锻炼学生的团队合作能力、实际操作能力和问题解决能力。
课程设计内容：1. 换热器设计基础知识1.1 换热器的分类和基本工作原理；1.2 换热器的热传导基本原理；1.3 换热器的换热系数与传热面积关系；1.4 换热器设计的目的和要求。
2. 固定管板式换热器的结构和工作原理2.1 固定管板式换热器的主要构件和组成；2.2 固定管板式换热器的流体流动方式；2.3 固定管板式换热器的热传导过程。
3. 固定管板式换热器的设计计算3.1 换热器需求参数的确定；3.2 固定管板式换热器的传热面积计算；3.3 固定管板式换热器的管束设计；3.4 固定管板式换热器的板设计；3.5 固定管板式换热器的布置方式选择。
4. 固定管板式换热器的优化改进4.1 基于性能参数的优化改进；4.2 基于结构参数的优化改进；4.3 换热器系统的综合优化。
课程设计流程：1. 学生团队选定特定的换热器设计目标；2. 学生团队进行文献调研，了解固定管板式换热器的基本知识；3. 学生团队进行设计计算，根据选定的设计目标确定换热器参数；4. 学生团队进行换热器结构设计，包括管束设计和板设计；5. 学生团队根据设计结果进行性能和结构优化改进；6. 学生团队进行设计方案的整理和总结，并撰写设计报告。
课程设计评价指标：1. 设计报告的完整性和规范性；2. 设计计算的准确性和合理性；3. 设计结果的优化改进程度；4. 学生团队的合作能力和实践操作能力；5. 学生团队对于课程设计所学知识的应用能力。
固定管板式换热器设计
固定管板式换热器设计固定管板式换热器（Fixed Tube-sheet Heat Exchanger）是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、石油、制药、食品等行业。
本文将介绍固定管板式换热器的设计原理、结构特点，并对其设计流程进行详细阐述。
一、设计原理在换热过程中，热量从高温流体通过管壁传递到低温流体。
高温流体进入管束，从管壁流过，将热量传递给管内的低温流体。
通过多个管束的交叉布置，可以实现大面积的热交换，提高换热效率。
二、结构特点1.管束结构合理：固定管板式换热器采用纵向布置的管束结构，利于流体流动，减小流体的阻力，提高换热效率。
2.管板紧密连接：管板与管束通过焊接或膨胀连接，保证流体不会泄漏或混合。
3.固定件的设计：固定件采用螺栓连接，可以方便地拆卸和维修换热器。
4.壳体结构合理：壳体采用圆筒形状，能够承受较大的内部压力，提供稳定的工作环境。
三、设计流程1.确定设计参数：根据工艺要求和流体性质，确定换热器的设计参数，包括换热面积、热交换系数、流体流量等。
2.确定管子布置方式：根据流体性质和布置空间，确定管子的布置方式，包括并列式、对流式、六边形等。
3.确定壳体尺寸和材质：根据管子的布置方式和流体流量，确定壳体的尺寸和材质，包括内径、壳体长度和壳体材质等。
4.选择管板和固定件：根据壳体尺寸和管子布置方式，选择合适的管板和固定件，包括管板和壳体的连接方式、固定件的材料等。
5.进行换热计算：根据流体性质和换热参数，进行换热计算，计算出换热器的换热效率和流体的出口温度等。
6.进行强度计算：根据壳体结构和管道布置，进行强度计算，确保换热器在正常工作条件下的安全可靠性。
7.绘制制图：根据设计参数和计算结果，绘制出换热器的制图，包括总装图、管束图、壳体图和焊接图等。
8.进行工艺设计：根据设计图纸和工艺要求，进行工艺设计，确定制造工艺和生产工序。
9.进行质量检验：对制造的换热器进行检验，包括外观质量、尺寸精度和焊接质量等。
课程设计报告-固定管板式换热器
课程设计报告-固定管板式换热器一、引言：固定管板式换热器是一种常用的热交换设备，广泛应用于化工、能源、石油、食品、制药等行业。
本文将对固定管板式换热器进行详细介绍和设计，并分析其工作原理、热力学性能以及设计参数的选择。
二、固定管板式换热器的工作原理：固定管板式换热器由壳体、管板和换热管组成。
冷却流体和加热流体通过换热管流动，并通过管壁传递热量。
热量的传递过程是通过流体流动、壳体与管壁的传热、对流以及传递到另一侧流体的传热等多个过程完成的。
三、固定管板式换热器的热力学性能分析：1.效能：固定管板式换热器的效能是指实际换热量与理论换热量之比，是衡量换热器性能的重要指标。
通过对固定管板式换热器材料、结构、流体流动状态等因素的优化设计，可以提高换热器的效能。
2.压降：固定管板式换热器在流体流动过程中会产生压降，压降的大小会影响流体的流速和能耗。
设计过程中需要根据具体要求和条件，选择合适的换热器材料和结构，合理控制压降。
3.温差：固定管板式换热器的冷却流体和加热流体在换热过程中温度会有一定的变化。
设计时需要根据使用要求，合理选择流体的进口温度和出口温度，以获得最佳的换热效果。
四、固定管板式换热器的设计参数选择：1.材料选择：固定管板式换热器的材料应具有良好的耐腐蚀性和导热性能，常用材料有不锈钢、碳钢、钛合金等。
根据要处理的介质和工作条件选择合适的材料。
2.流动方式选择：固定管板式换热器的流体可以采用单相流动、二相流动或多相流动。
根据介质的物理性质和换热要求选择合适的流动方式。
3.传热和传质系数计算：根据换热器各部分的材料和结构参数，计算传热和传质系数，以确定设计参数。
4.尺寸和布置设计：根据换热器的换热量和节流率，确定管子的尺寸和长度，以及板式换热器的布置方式。
五、实验设计和结果分析：为验证固定管板式换热器的性能和设计参数的选择，设计了一组实验，以测量换热器的效能、压降和温差等指标。
通过实验数据的分析，可以得出换热器的实际性能与设计参数的相关性，并对设计参数进行优化。
固定管板式换热器结构设计
固定管板式换热器结构设计固定管板式换热器由管束、壳体和管板三部分构成。
管束由多根直管组成，其中一端焊接或固定在固定管板上，另一端焊接或固定在流体分配器上。
壳体则是一个密封的容器，用于包围管束。
壳体内部设有进出口管道和流体分配器。
管板则是将管束固定在壳体内部的关键部件，其结构设计直接影响到换热器的性能。
在固定管板式换热器的结构设计中，需要考虑以下几个方面。
首先是管束的选型和布置。
根据实际的换热需求和流体的性质，选择合适的管材和管径。
同时，根据流体的流动方式和换热效果的要求，设计合适的管束布置方式，如平行流、逆流或混流等。
管束的布置方式也会影响到管板的结构设计。
其次是管板的材料选择和制造工艺。
管板需要具备足够的强度和密封性能，以保证换热器的正常运行。
一般来说，管板可以采用碳钢、不锈钢、铜合金等材料制造。
制造管板时，一般采用焊接、螺栓连接等工艺。
焊接连接具有强度高、密封性好的优点，但需要保证焊接质量，以免出现焊接缺陷导致泄漏。
再次是管板的结构设计。
管板中需要开设进出口管道和流体分配器，以保证流体的正常进出和分配。
进出口管道通常位于管板的两侧，而流体分配器则位于管板的上部。
流体分配器需要保证均匀分配流体到各个管束，以提高换热效率。
在结构设计中，需要考虑到进出口管道和流体分配器的尺寸、位置和连接方式等因素。
最后是管束和壳体的固定方式。
管束需要牢固地固定在壳体内部，以免发生振动和冲击，影响换热器的安全性和性能。
一般来说，管束可以通过焊接、螺纹连接、悬挂支架等方式固定在壳体内部。
固定方式的选择需要考虑到实际的工作条件和安全要求。
综上所述，固定管板式换热器的结构设计涉及到管束选型和布置、管板材料选择和制造工艺、管板结构设计、进出口管道和流体分配器的设计、管束和壳体的固定方式等多个方面。
在进行结构设计时，需要考虑到实际的换热需求和工作条件，以保证换热器的性能和安全性。
固定管板式换热器的设计
固定管板式换热器的设计
在设计固定管板式换热器时，需要考虑以下几个关键因素：
1.材料选择：根据介质的物理、化学性质选择合适的材料。
一般情况下，介质与管束之间的温差越大，所选用的材料强度要求越高。
常用的材
料有不锈钢、铜合金等。
2.物料平衡：需要对热交换系统的物料平衡进行计算和分析。
通过确
定供热介质和被加热介质的流量、温度差等参数，来确定换热面积与传热
系数。
3.传热面积计算：传热面积是固定管板式换热器设计的重要参数。
可
以根据传热方程进行计算，考虑到介质两侧的温度差、传热系数等因素。
4.流体流动计算：固定管板式换热器的流体流动模式一般有并流和逆
流两种。
通过计算两侧介质的速度分布、压降等参数，来确定换热器的尺
寸和设计。
5.压降计算：换热器的压降是影响流体流动和热交换效果的重要因素。
在设计中需要考虑介质流经管束时的阻力损失，并根据需要确定压降是否
符合要求。
6.管板结构设计：管板的结构应考虑到管夹的固定和密封效果。
可以
采用焊接、螺栓连接等方式，确保管束与管板之间有良好的接触和密封。
7.清洗和维护：在设计固定管板式换热器时，应考虑到清洗和维护的
便捷性。
合理设计管束和管板的间隙，便于清除可能堵塞的杂质。
8.安全性考虑：在设计中需要充分考虑换热器的安全性。
可以通过设
置泄漏检测器、冗余设计等手段，确保设备在运行中的安全性。
以上是固定管板式换热器设计的一些重要方面。
在实际设计中，还需要结合具体的工艺要求和实际情况进行综合考虑，以确保换热器的性能和可靠性。
固定管板式换热器的设计
固定管板式换热器的设计固定管板式换热器是一种常用的换热设备，常用于化工、石油、制药、食品等行业。
它由一组固定的平行管道（管板）组成，介质在管道内流动，实现热量的传递。
下面将从设备的选择、设计要点、计算、材料选用等方面介绍固定管板式换热器的设计。
设备选择在选择固定管板式换热器时，需根据工艺要求确定换热器的类型、规格和数量。
常见的固定管板式换热器有单通道、多通道和多联通道等，其中多联通道换热器适用于多介质间进行热交换的场合。
根据流体的物理性质和换热效果要求，选择合适的换热器材质。
设计要点1.流量计算：根据工艺要求，确定流体的流量，以及设计压力、温度差等参数。
2.温度差计算：根据传热区域的温度差和传热系数，计算设计的热负荷。
3.传热面积估算：根据热负荷和换热系数，估算换热器的传热面积。
4.换热器的形式：根据工艺要求、介质性质和换热面积，选择合适的固定管板式换热器形式。
5.材料选用：根据介质性质、工艺要求和经济性等因素，选择合适的材质。
计算方法1.热负荷计算：根据流体的流量、温度差和物性参数，计算热负荷。
2.传热系数计算：根据不同的传热机理（对流、传导或辐射），采用不同的计算方法计算传热系数。
3.传热面积计算：根据热负荷和传热系数，计算换热器的传热面积。
4.尺寸计算：根据传热面积、管子的数量和布局，计算出换热器的尺寸。
材料选用根据介质的性质，选择耐腐蚀性能良好的材料。
常见的材料有不锈钢、碳钢、铜、钛等。
同时，还需考虑经济性和可焊性等因素，选择合适的材料。
在设计固定管板式换热器时，需要综合考虑流体流动特性、传热效率和设备的经济性等因素。
合理的设计能够提高换热器的效率，降低能耗；同时，合适的材料选用和良好的制造工艺能够保证设备的可靠性和安全性。
因此，在设计固定管板式换热器时，需进行充分的热力学计算和工艺分析，确保设计的合理性和可行性。
固定管板式换热器设计
固定管板式换热器设计
设计步骤如下：
1.确定设计参数：首先确定流体的流量，温度和物理性质，包括流体
的导热系数，比热容和粘度等。
2.确定传热面积：根据需要传热的量和流体的物性参数，计算换热器
的传热面积。
通常，传热面积与流体流量成正比。
3.确定传热模型：根据流体的特性和换热器的结构，选择合适的传热
模型。
常见的传热模型有平行流、逆流和交叉流。
4.选择管板类型：根据流体流动的要求和换热效果的要求，选择合适
的管板类型。
常见的管板类型有单通道管板、多通道管板和蜗杆式管板等。
5.计算和选择换热器的尺寸：根据传热面积和流体流量，计算出换热
器的尺寸，包括管长度，管径和管板间距等。
6.计算并分析换热器的性能：根据设计参数和尺寸，计算换热器的传
热效能和传质效能，评估换热器的性能。
7.优化设计：根据换热器的性能和使用要求，对设计进行优化。
可以
调整管子的长度、管子的密度、管子的材质等参数，以提高换热器的性能。
8.制定设计文件：根据设计结果，制定设计文件，包括换热器的尺寸
图纸、材料清单和施工工艺等。
在设计过程中，需要考虑一些特殊情况，如换热介质的腐蚀性、高温
高压条件下的安全性等。
此外，还应遵守相关的设计规范和标准，确保换
热器的设计符合要求。
总之，固定管板式换热器的设计是一个复杂而关键的过程，需要考虑各种因素。
只有通过科学合理的设计，才能保证换热器的高效运行和安全可靠。
固定管板式换热器的设计
固定管板式换热器的设计固定管板式换热器是一种常用的换热器类型，可广泛应用于化工、化肥、石油、制药等工业领域中。
其主要优点是结构简单，易于维护和清洗，能够有效地实现流体间的热量传递。
因此，在进行固定管板式换热器的设计时，需要考虑以下几个方面。
一、换热面积的计算换热面积是固定管板式换热器设计中最为重要的参数之一，其大小直接影响到换热器的换热效率。
换热面积的计算需要考虑到流体的流量、温度、物性参数等因素，可以采用传热学的方法进行计算。
具体来讲，可以通过热传导方程、对流方程和辐射方程等数学模型来预估换热器的换热能力，以便为后续的换热器设计提供参考。
二、传热系数的计算传热系数是固定管板式换热器换热效率的另一重要参数，它反映了流体间热量传递的速度和强度。
在固定管板式换热器设计中，传热系数的计算通常涉及到热流密度、流体性质、壁面材质以及流体流动状态等因素。
有些情况下，为了提高传热系数，还可以采用增大流速、增加流体紊流程度或降低流体粘度等措施来进行优化。
三、流路设计流路设计是固定管板式换热器设计过程中的又一重要环节，它决定了流体在换热器内部的运动轨迹和流动状态。
合理的流路设计能够最大限度地利用换热面积，提高流体的传热效率。
在固定管板式换热器的流路设计中，需要考虑的因素包括：管板形式、管子排列方式、流体进出口的位置和尺寸、低速段和高速段的设置以及防堵结等措施。
四、板型选择固定管板式换热器的板型选择直接影响到换热器的热传递效果和抗堵塞能力，是固定管板式换热器设计中不可忽视的因素之一。
在板型选择时，需要综合考虑流体的物性参数、结垢和堵塞的倾向、板间距和面积以及清洗和维护难易程度等因素。
常见的板型有单板、双板和三板式等。
综上所述，固定管板式换热器设计需要综合考虑各种因素，充分利用流体的物理特性和热传导规律，以获得更高的换热效果。
在实际设计中，还需要结合具体的工艺要求、流体的使用环境等特定因素进行优化。
换热器设计固定管板式
换热器设计固定管板式换热器是一种常见的热交换设备，用于将热量从一个介质传递到另一个介质中。
换热器的设计是非常重要的，不仅要满足传热效率的要求，还要具备可靠性、经济性和安全性等方面的考虑。
本文将介绍一种常用的换热器设计，固定管板式换热器，并从设计原则、结构特点、材料选择以及性能优势等方面进行详细阐述。
1.设计原则：固定管板式换热器的设计原则是在满足传热效率和流体阻力的基础上，尽量降低构造成本。
设计时应根据传热介质的性质、流体流动状态、流体温度和压力等因素进行综合考虑。
2.结构特点：固定管板式换热器由壳体、管板、管束和支承构件等组成。
壳体一般采用无缝钢管制成，具有良好的密封性和强度。
管板作为连接壳体和管束的组件，一般由很多孔洞组成，用于支撑管束和分开流体。
管束由很多平行排列的管子组成，用于传递热量。
支承构件一般由支座和支撑脚等组成，用于支持整个换热器。
3.材料选择：固定管板式换热器的材料选择需要考虑介质的化学性质、温度和压力等因素。
常用的材料有碳钢、不锈钢、铜合金等。
碳钢具有良好的强度和耐腐蚀性，在一般工况下使用较为广泛。
不锈钢具有良好的抗腐蚀性，适用于一些特殊介质的传热。
铜合金具有良好的导热性能和抗腐蚀性能，适用于一些高温高压的工况。
4.性能优势：固定管板式换热器具有以下几个性能优势：(1)传热效率高：由于管子与壳体内壁接触面积大，传热效率高，能够有效地实现热量的传递。
(2)结构紧凑：固定管板式换热器采用垂直布管，占地面积小，适用于空间有限的场所。
(3)易于维护：由于固定管板式换热器的结构相对简单，维护和清洁相对容易。
(4)适应性广：固定管板式换热器适用于不同的工况，可以满足各种介质的传热要求。
总之，固定管板式换热器是一种常用的热交换设备，设计时需要综合考虑传热效率、流体阻力、成本和可靠性等因素。
通过合理的结构设计和材料选择，可以提高换热器的性能，并满足不同工况下的需求。
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
课程设计报告-固定管板式换热器
课程设计报告-固定管板式换热器一、引言固定管板式换热器是一种常用的热交换设备，广泛应用于化工、石油、冶金、电力、制药等行业。
它主要由管束、壳体和管板组成，通过管板上的管束和壳体内的流体进行传热。
本报告旨在设计并分析一台固定管板式换热器的性能。
首先，我们将描述换热器的结构和工作原理，然后详细介绍设计过程中的关键步骤和计算方法，最后分析设计结果并提出改进措施。
二、换热器结构和工作原理固定管板式换热器由壳体、管束和管板组成。
壳体是固定管板式换热器的外部结构，通过壳体两侧的进出口与管板上的管束连接。
管束是由许多平行管子组成，通常采用平行排列的方式，以增加热交换面积。
管板则用于固定管束，并将流体引导到正确的通道。
换热器的工作原理是通过管板上的管束和壳腔中的流体进行传热。
冷流体通过管束的外壁流动，而热流体则通过管束内部流动。
在过程中，热量从热流体传递到冷流体，使得冷流体温度升高，而热流体温度降低。
三、设计过程和计算方法1.确定换热器的工作参数：包括流体的流量、进出口温度和压力等。
2.根据流体的物性参数，计算流体的传热和流动特性：如传热系数、摩擦因子、雷诺数等。
3.根据传热和流动特性，确定管束和壳体的尺寸：包括管外径、管长、管板孔径和壳体尺寸等。
4.根据换热器尺寸，计算热交换面积和压降。
5.根据热交换面积和温度差，计算换热器的传热效率。
四、分析设计结果通过以上的设计过程，我们可以得到固定管板式换热器的性能参数。
根据实际应用需求，我们需要评估换热器的传热效率、压降和可靠性。
传热效率是评估换热器性能的重要指标。
根据设计参数和计算结果，我们可以比较传热效率与设计目标的差距，从而评估换热器的传热性能。
压降是衡量换热器运行能力的指标之一、较大的压降会导致流体流速增加，增加管壁与流体之间的摩擦，从而降低传热效率。
因此，在设计过程中需要考虑压降的大小，并在合理范围内进行控制。
可靠性是评估换热器使用寿命和运行稳定性的指标之一、设计合理的固定管板式换热器应具有较好的抗腐蚀性、耐久性和维修性。
固定管板式换热器设计-过程设备设计课程设计
横过管束中心线管数（正三角形排列）
1.3.3
多管程结构取管板利用率 ，则壳体内径为
=
取D=600mm
1.3.4折流板
由于壳程有水蒸气冷凝，所以选用垂直切口的弓形（圆缺形）折流板。
a.圆缺高度h=25%D=25%x600=150mm
b.折流板间距 ，取B=300mm
则 ,取 。
防冲板边长W、L（上图（f））应大于接管外径50mm,即为139mm。取W=160mm,L=140mm。
防冲板最小厚度 碳钢,低合金钢为4.5mm。为取材方便，取防冲挡板材料为Q245R。
取防冲板厚度为5mm。
2.
2.8.1
为方便选材，可选折流板的材料选为Q245R，由前可知，弓形缺口高度为150mm，折流板间距为300mm，数量为19块，查GB151-2014表6-21可知折流板的最小厚度为4mm，故此时可选其厚度为6mm。同时查GB151-2014表6-20可知折流板名义外直径为 。
80
190
150
18
M16
4
18
91
2.4
2.4.1
B型封头管箱型,用于单程或多程管箱,结构简单,便与制造,适于高压清洁的介质,可省掉一块造价高的盲板、法兰和几十对螺栓，椭圆型封头受力情况比平端盖好得多。故选用此结构管箱。
管箱结构尺寸确定
2.4.2
前端管箱
由于换热器为二管程，其最小管箱长度可按相邻焊缝间距计算
c.折流板数 传热管长度/折流板间距-1=6000/300-1=19块
2
2.1
2.1
管板是管壳式换热器最重要的零部件之一，用来排布换热管，将管程和壳程的流体分隔开来，避免冷、热流体混合，并同时受管程、壳程压力和温度的作用。管板的设计合理与否直接关系到换热器的制造成本的高低及综合性能的优劣。由于本设计中的流体只具有轻微的腐蚀性，故采用工程上常用的Q2454R板材。固定管板式换热器常采用管板兼作法兰，故采用兼作法兰的管板。
固定管板式换热器课程设计
固定管板式换热器课程设计
设计要求：
1.设计一台固定管板式换热器，工作流体为液体A和液体B，A的流量为1000m3/h，B的流量为800m3/h。
2.液体A的入口温度为120°C，出口温度为80°C；液体B的入口温度为50°C，出口温度为70°C。
3. 换热器的管子和板的材料为不锈钢，厚度为2 mm，管子直径为25 mm，板的间距为35 mm。
4.液体A和液体B之间的换热系数为1800W/(m2·°C)。
5.计算换热器的传热面积、换热面积密度和热负荷。
设计步骤：
1.确定换热器的传热面积：根据液体A和液体B的流量和温度差计算平均传热面积，公式为：
A=Q/(U×ΔΤ)，其中Q为传热量，U为换热系数，ΔΤ为温度差。
Q=m×Cp×ΔΤ，其中m为质量流量，Cp为比热容，ΔΤ为温度差。
将上述公式代入第一公式中，即可得到传热面积A。
2.计算换热器的传热面积密度：换热面积密度为传热面积与设备有效体积的比值，公式为：
AD=A/V，其中V为设备有效体积。
3.计算换热器的热负荷：热负荷为单位面积的传热量，公式为：
Q/A。
4.优化设计：根据所得的热负荷和传热面积密度，结合实际需求和经验，对设计进行优化，调整管子和板的数量、尺寸等参数。
以上为固定管板式换热器的课程设计步骤，通过计算和优化设计，可以得到符合实际应用要求的换热器。
希望本设计能帮助你更好地理解和应用固定管板式换热器。
固定管板式换热器设计说明书
固定管板式换热器设计说明书一、设计背景与要求二、设计原理固定管板式换热器由固定的管束和管板组成，通过管束内的流体和管板外的流体之间的传热，实现热能转移。
其主要设计原理为热量的对流传递和热量的传导传递。
设计时需要根据流体的性质和要求确定换热系数和传导热阻，并通过计算和优化得出合理的设计。
三、操作参数1.温度：设计时需要确定换热器的设计工作温度范围，包括入口和出口温度，以及最大温度差。
2.压力：设计时需要确定换热器的设计工作压力范围，包括入口和出口压力，以及最大压力差。
3.流量：设计时需要确定流体的流量和流速，以便计算换热器的传热能力。
4.材料：选择合适的材料以满足操作参数和流体性质的要求。
四、结构特点1.管束：固定管束的结构形式多种多样，包括普通绕管式、螺旋绕管式、折流板绕管式等。
设计时需要根据传热效果和结构特点选择合适的管束类型。
2.管板：固定管束通过管板支撑和固定，管板的结构形式多样，包括单管板和多管板。
设计时需要考虑流体的流动和换热效果，选择合适的管板形式。
3.密封：固定管板式换热器的密封性能直接影响其工作效果，设计时需要充分考虑密封结构和材料，确保换热器的可靠性和密封性。
4.清洗：固定管板式换热器的管束和管板之间的间隙较小，难以进行清洗和维护。
设计时需要充分考虑清洗装置和维护便利性，保证换热器的正常运行。
五、设计方案1.确定操作参数：根据实际应用需求和流体性质，确定换热器的操作参数，包括温度、压力、流量等。
2.选择管束类型：根据传热效果和结构特点，选择合适的管束类型，包括普通绕管式、螺旋绕管式、折流板绕管式等。
3.设计管板形式：根据流体的流动和换热效果，选择合适的管板形式，包括单管板和多管板。
4.确定密封结构：根据换热器的工作要求，选择合适的密封结构和材料，确保换热器的可靠性和密封性。
5.考虑清洗装置：充分考虑清洗装置和维护便利性，确保换热器的清洗和维护工作能够顺利进行。
六、施工与使用1.施工流程：根据设计方案，进行换热器的制造和安装，确保施工质量和进度。
固定管板式换热器的设计
化工原理课程设计设计题目：固定管板式换热器的设计学院：生命科学与技术学院班级：生物工程13-1班姓名：张锦玉学号：20131106004指导老师：阿不都吾甫尔·肉孜时间：2015年12月23日精选资料设计任务书一、设计题目：有机物冷却器的设计（第1组）二、设计任务及操作条件1.处理能力：0.6万吨/年2.设备形式：列管式换热器3.操作条件：（1）有机物：入口温度86°C出口温度30°C（2）冷却介质：自来水入口温度18°C出口温度26°C （3）允许压降:不大于100Kpa（4）有机物定性温度下的物性数据：密度815kg/m3,粘度7.0*10-4pa.s比热容2.15kj/(kg.°C)导热系数0.140W/m.°C(5)每年按310天计，每天24h连续运行三、设计适宜的列管换热器1.传热计算2.管，壳程流体阻力的计算3.计算结果表4.总结目录1.概述 (1)2.设计标准 (1)3.方案设计和拟定 (1)4.设计计算 (2)4.1确定设计方案 (2)4.1.1流动空间选择 (2)4.2确定物性数据 (3)4.3设计总传热系数 (3)4.3.1热流量 (4)4.3.2平均传热温差 (4)4.3.3冷却水用量 (5)4.3.4总传热系数K (5)4.4计算传热面积 (5)4.5工艺结构尺寸 (5)4.5.1管径和管内流速 (5)4.5.2管程数和传热管数 (6)4.5.3传热管排列和分程方法 (6)4.5.4壳体内径 (6)4.5.5折流板 (6)4.6换热器核算 (7)4.6.1热量核算 (7)4.6.1.1壳程对流传热系数 (7)4.6.1.2管程对流传热系数 (8)4.6.1.3传热系数K (9)4.6.1.4传热面积A (9)4.6.2换热器内流体的流动阻力 (9)4.6.2.1管程流动阻力 (9)4.6.2.2壳程阻力 (10)4.6.2.3换热器主要结构尺寸和计算结果 (11)5.设计小结 (12)6.参考文献 (12)7.附图表 (13)8.符号说明 (14)1．概述换热器是实现将热能从一种流体传至另一种流体的设备，在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用，并占有十分重要的地位。
(完整word版)固定管板式换热器课程设计
列管换热器工艺设计1、根据已知条件，确定换热管数目和管程数：选用25 2.5 的换热管则换热管数目：n Ap 110737.5根l d0 2.5 3.14 0.019故n 738 根管程数：对于固定板式换热器，可选单管程或双管程，为成本计，本设计采用单管程。
2、管子排列方式的选择（1）采用正三角形排列（2）选择强度焊接,由表1.1 查的管心距t=25mm。
（3）采用正三角形排列，当传热管数超过127 根，即正六边形的个数a>6时，最外层六边形和壳体间的弓形部分空间较大，也应该配置传热管。
不同的a值时，可排的管数目见表1.2。
具体排列方式如图1，管子总数为779 根。
图1.1 折流板的管孔及换热管及拉杆分布3、壳程选择壳程的选择：简单起见，采用单壳程。
4、壳体内径的确定换热器壳体内径与传热管数目、管心距和传热管的排列方式有关。
壳体的内径需要圆整成标准尺寸。
以400mm 为基数，以100mm 为进级档，必要时可以50mm 为进级档。
对于单管程换热器，壳体内径公式 D t(b 1) (2~ 3)d0式中，t 为管心距，单位mm；d0 为传热管外径，单位mm 对于正三角形排列b 1.1 n将n 779 代入，得到b 30.7 取31，D t(b 1) 2.5d 0 797.5结合换热管的排布图稍加圆整可选定D 800mm列管换热器零部件的工艺机构设计1、折流板的设计（1）、折流板切口高度的确定经验证明，20%的切口最为适宜：因此可取h 0.2D 0.2 800 160mm 切口高度h 确定后，还用考虑折流板制造中，可能产生的管控变形而影响换热管的穿入，故应将该尺寸调整到使被切除管孔保留到小于1/2 孔位。
验证：h （t 32） 11.08不合适，调整为h 165mm2）、确定折流板间距初步取B D5 160mm圆整取B 200mm 板数结合后边甲醇蒸汽进口管的位置，数目取10 块（3）、折流板的排列方式水平切口用得最普遍，这种排列可造成流体激烈扰动，增大传热系数，甲醇流体也是清洁的，因此本设计采用水平缺口排列方式。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
固定管板式列管换热器
16
五、管子在管板上的排列
设计中之所以选择正三角形排列，是因为正三角形排列较紧凑、 对相同壳体直径的换热器排的管子较多，传热效果也较好，且所使用 的两种液体污垢热阻均很小，可以忽略不易清洗的因素。
固定管板式列管换热器
17
六、壳体内径的确定
四中已通过一种方法计算得的 Ds=0.229m，选定的一个内经标准为 0.325。下面选择另一种方法来确定壳 体的内径——
11
②计算对数平均温差
为了增加传热的有效性，设计时采用逆流的方式。
根据计算式△tm逆=（ △t1- △t2）/ln（ △t1/△t2 ）
其中， △t1 =80-40.5（ ℃ ）=39.5 ℃ △t2 =55-20（ ℃ ）=35 ℃
求得△tm逆=37.20 ℃
假设所选择的流程为单壳程、双管程，则流动的形式为折流，需对对
③水入口温度的选定
笔者假定换热器的常年平均工作温度为20℃，亦即室外温度基本恒定在 20℃。符合这样条件的地区分布在大陆的低纬度地区，以广州地区为宜。所 以，水入口的温度选择为20℃。
固定管板式列管换热器
7
④水出口温度的设计思路
笔者是通过选择泵来确定水的出口温度的。下面即为设计的思路：
一般情况下，水的流速在1~2.5m/s之间取。 取TR32-160型离心式液下泵（《化工设备设计手册》P1530），已知其 体积流量qV=9m³/h,出口直径d为32mm，由u=qV/A解得出口流速为2.07m/s， 正好符合上述的流速范围内；由③的选定，得到20℃条件下水的密度为
固定管板式列管换热器
6
由此，笔者选定让水走壳程，苯走管程。
②对水的假定
假设所用水的水源来自于清河水，在使用它作为冷却介质前，需对其做 一定的化学处理：先通过一净水池将较大的颗粒除去；再通过另一净水池， 使用絮凝剂，将钙离子和镁离子沉淀，这样得到的水可近似认为是污垢热阻 很小的蒸馏水。同样的，考虑到设备是长期工作的，难免保证水不蒸发、泄 露而损耗，需进行定期的补给。
固定管板式列管换热器
9
（3）设计安排
本次设计首先通过换热面积的计算以及校核值确定所选 用的换热器是否合适，一旦选择好换热器后，其内部总管 子的数目以及换热面积都是确定的值。根据管子的尺寸和 数目即可进行相应的排列。当壁温和压力降的校核结果满 足后，即可进行附件的设计。当计算和校核的部分完成后， 即可进行作图。笔者作为组长，负责协调每一个人的分工， 从而为后续的设计扫除障碍。
选择依据：1）有毒的流体走管程，减少泄漏的机会，而苯是一种可至白血病 有毒液体；2）粘性大的或流量小的液体宜走壳程，因流体在有折流板的壳程 流动时，在较小的雷诺数（Re<100）下，即可达到湍流，有利于提高传热系 数，而一般正常温度下，苯的粘性小，水的粘性大；3）苯是高温液体，在管 内热膨胀，水是低温流体，在壳内冷缩，从而使管子不会从管板上脱落。
固定管板式列管换热器
10
三、换热面积的估算
①计算定性温度，确定物理常数
管程
壳程
T=67.5℃
t=30.25℃
ρ1 =831kg/m^3 μ1 =0.000358Pa*s Cp1=1909J/(kg*k) λ1 =0.1315W/(m*k)
固定管板式列管换热器
ρ2=995.7kg/m^3 μ2=0.0008015Pa*s Cp2=4174J/(kg*k) λ2=0.618W/(m*k)
管总数为88根，管长L=3m的参数列，
对应的传热面积A选=15.2㎡。
选择管的排列方式为正三角形
排列。（后面有解释，详见五）
根据工具书，参考壳径Ds=
0.637 *
d CL * PR *
CTP LS o
其中，CL是指传热管配置角度对换 热器直径的影响系数，这里 CL=1；
CTP是指传热管程数对换热 管直径的影响系数，双程时， CTP=0.9
α2
=
0.36
*
λ2 de
*
(Re2
)
0.55
*
(Pr2
)1/3
(
μ2 μw
)0.14
固定管板式列管换热器
22
设 ，其中， ( μ2 )0.14 =1.03
μ2 =0.0008015Pa*s
壁温、压力降）
• 九、设计结果概要或设计一览表
固定管板式列管换热器
1
目录
• 十、对本设计的评述或有关问题的 分析讨论
• 十一、参考文献 • 十二、工作总结 • 十三、设计创新点
固定管板式列管换热器
2
摘要
• 本次课程设计属于化工课程设计的一个重要方面，在工业生产中有着广泛的 应用。目的在于考察我们对相关化工原理基本理论知识的掌握程度，提高对 化工设备的认知以及培养分工与独立工作的能力。我们的课题为“固定管板 式列管换热器的设计”，通过已知的苯进口温度，管程壳程的压力降要求， 水的常温温度等条件设计一符合实际工作要求的换热器，并且通过一工艺流 程图展现其在某种特定用途下的操作流程。由于水的出口温度并不已知，笔 者通过选择合理的泵来推算出其出口温度，进而对后续的计算问题迎刃而解。 后期的校核计算中，所得的换热面积、压力降及壁温均符合要求，标明所设 计的换热器是满足一定生产负荷下正常工作要求的。
=0.000358Pa*s<0.5mpa*s。 由于纯苯可近似看做无污垢，而水也是经过处理的，因此总的影响传热系数
的值不大，因而K值可取大一些，这里，取K估=500W/（ ㎡*k ）。
固定管板式列管换热器
13
④由K估和△tm逆计算换热面积
由A=Q/（ K估*△tm逆） 解得A=12.22㎡
⑤管根数NT估的计算
选择换热管为正三角排列，排列管 的中心距为t=25mm。横过管束中心线的
管数n＝c 1.1* n
由n=88解得n＝c 10.3≈11 最外层换热管中心线距壳体内
壁距离：b ' ＝（1～1.5）d。，此处 b' 取一倍d。，即b'＝0.019m
壳体内径：Ds=（nc-1）*t+2* b' 解得Ds=0.288m
流速 u1=4*qm1/(ρ1*π *n*d1*d1)=0.693m/s
Re1=d1*u1*ρ1/μ1 =214120 Pr1=Cp1*μ1/ λ1=5.197 Α = λ 1 0.023* 1 *(Re1)0.8(Pr1)0.3
d1
=1060W/(㎡*k)
②壳程的对流传热系数α2 壳程最大的流通截面积公式： S=h*D*(1-d。/t) 解得S=0.0156㎡
固定管板式列管换热器
21
水的流量：qm2=Q/Cp2*(t2t1)=2.496kg/s
水的流速：u2=qm2/(ρ2*S)=0.161m/s
三角形排列的当量直径：
de=
=0.041*7( 33
2
*
t
2
-
π 4
*
d
2 o
)
/
(π
*
do
)
同理，Re2=3460
当Re2的取值介于2000与2000000之 间时，可用下式计算α2：
目录
• 一、固定管板式换热器的介绍 1、固定管板式换热器的结构特点 2、固定管板式换热器的性能优点 3、固定管板式换热器的性能缺点
• 二、设计方案的确定及流程说明 1、确定设计方案 2、流程说明
• 三、换热面积的估算 • 四、管子尺寸及数目计算 • 五、管子在管板上的排列 • 六、壳体内径的确定 • 七、附件设计 • 八、换热器校核（包括换热面积、
998.2kg/m³，知道质量流量qm=qV*ρ=998.2*9kg/h=2.4955kg/s；
在根据热负荷计算式 Q=ω1Cp1(T1-T2)= ω2Cp2(t2-t1)
可计算得水的出口温度 t2=40.505℃≈40.50℃
因此，水的出口温度设定为40.5℃。 其中，热负荷Q=213580J
固定管板式列管换热器
数平均温度差△tm逆乘以校正系数，而校正系数是辅助量R与P的函数。
固定管板式列管换热器
12
其中，R=（T1-T2）/（t2-t1）=1.22 P= (t2-t1)/(T1-t1)=0.342
由《化工原理》图4-52（α）得出温差校正系数为0.94。
解得△tm逆=34.97℃
③估算总传热系数K值
由《化工原理》表4-4可知，有机物—水组合中，当有机物黏度 μ<0.5mpa*s时，K的取值范围为300～800W/（㎡*k），而苯的μ1
固定管板式列管换热器
15
PR=PT/d。，其中，PT为管间距，这里一般取得是25mm。 解得Ds=0.229m 选取Ds正好对应于0.325m,也较满足。 在一般情况下，取挡板间距为壳体内径的0.2～1.0倍，且一般为50mm 的倍数。 壳体内径D=0.325m 对应的挡板间距取值范围为0.065～0.325m 这里取200mm的间距，即h=200mm。 由折流板数目的计算式NB=L/h-1，得 NB=14（块） 即折流板的数目设计为14块。
假设管长Ls=3m，根据NT估=A/（π * d。*Ls） 其中， A=12.22㎡，d。=19mm（标准的管有19*2和25*2.5两种规格，这
里取得是前者）， 解得NT估=68.24（根）
固定管板式列管换热器
14
四、管子尺寸及数目的计算
上面最后解得NT估=68.24
（根），参照工具书上φ 19*2管的 标准参数，选择壳程为1，管程为2，
两种方法所得结果不同，但都可圆整 为最接近于他们的标准内径0.325m。
固定管板式列管换热器
18
七、附件设计
1、接管及法兰的选择
六个管口（两对进出口，一个排气口，一个排污口）及相应法兰 的选择（设计中均用凸面法兰），确定其尺寸（厚度、直径、高度）、 材料、重量，相应法兰的配备螺孔等。具体见设计任务书。