化工原理课程设计——换热器

化工原理课程设计管壳式换热器选型

姓名：

学号：10091693

班级：工092

指导老师：袁萍

前言

1.换热器的设备简介

传热是热能从热流体间接或直接传向冷流体的过程。其性质复杂，不但要考虑经过间壁的热传导，而且要考虑到间壁两边流体的对流传热，有时还须考虑到辐射传热。在化学工业中常遇到的热交换问题，根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。其中间壁式换热器詹用量最大，据统计，这类换热器占总用量的99%。间壁式换热器又可分为管壳式和板壳式换热器两类，其中管壳式换热器以其高度的可靠性和广泛的适应性，在长期的操作过程中积累了丰富的经验，其设计资料基本齐全，在许多国家都有了系列化的标准。因此，作为广泛应用于各个领域的工业设备，它在国民经济中具有非常重要的作用。

换热器（英语翻译：heat exchanger），是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。管壳式换热器按结构特点分为固定管板式换热器、浮头式换热器、U型管式换热器、双重管式换热器、填料函式换热器和双管板换热器等。前3种应用比较普遍。

固定管板式换热器的结构：主要有外壳、管板、管束、顶盖（又称封头）等部件构成。它的特点是结构简单，没有壳

侧密封连接，相同的壳体内径排管

最多，在有折流板的流动中旁路最

小，管程可以分成任何管程数，因

两个管板由管子互相支撑，故在各

种管壳式换热器中它的管板最薄，

造价最低，因而得到广泛应用。这

种换热器的缺点是：壳程清洗困难，

有温差应力存在。。这种换热器适用

于两种介质温差不大，或温差较大但壳程压力不高及壳程介质清洁，不易结垢的场合。

在满足工艺过程要求的前提下，换热器应达到安全与经济的目标。换热器设计的主要任务是参数选择和结构设计、传热计算及压降计算等。设计主要包括壳体形式、管程数、换热管类型、管长、管子排列、管子支承结构、冷热流体的流动通道等工艺设计和封头、壳体、管板等零部件的结构、强度设计计算。

换热器的工艺设计计算，依据设计任务的不同可分为设计计算和校核计算两种，包括计算换热面积和选型两个方面。一般已知冷、热流体的处理量和它们的物性。进出口温度、压力由工艺要求确定。设计中需选择或确定的数据有三大类，即物性数据、结构数据和工艺数据。具体来说，可以通过一下步骤来进行：初选换热器的尺寸规格，计算管程的压降和给热系数，计算壳程压降和给热系数，计算传热系数、校核传热面积。考虑到所用传热计算是的准确程度及其他未可预料因素，保持传热面积上的裕度，应使最，否则就要重新估计、选择，重复计算。

后A/A

计=1.15~1.25

2.泵的选用与评价

泵指改变容积内流体的压力或输送流体的机器，主要用来输送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等，也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。化工生产设计的流体可能是强腐蚀性、有毒、易燃易爆、高温或低温以及含有固体悬浮物等，其性质千差万别。为适应各种不同的需要，研制了多种形式的输送机械，依作用原理不同，可将其分为：动力式（叶轮式）：包括离心式、轴流式等；容积式（正

正位移式）：包括往复式、旋转式等；其他类型：如喷射式等。其中离心泵由于其效率高，性能范围和适用领域广，因此是现代应用最广、产量最大的泵。

离心泵的性能,是指离心泵在标准工

况下的流量、扬程、效率、功率、转度、必需汽蚀余量等性能参数。流量是指单位时间内通过泵出口输出的液体量，一般采用体积流量；扬程是单位重量输送液体从泵入口至出口的能量增量，对于容积式泵，能量增量主要体现在压力能增加上，所以通常以压力增量代替扬程来表示。泵的效率不是一个独立性能参数，它可以由别的性能参数通过公式

22

()

22e l l P u u H Z g g d g λρ+Σ∆∆=∆+++计算求得。在实际选泵的过程中，还要合理配置，安

全运行，这样才能做到优质输送。

泵选型的原则是：使所选泵的型式和性能符合装置流量、扬程、压力、温度、汽蚀流量、吸程等工艺参数的要求；机械方面可靠性高、噪声低、振动小；经济上要综合考虑到设备费、运转费、维修费和管理费的总成本最低。根据工艺流程,、专业要求,，应将下面五个方面加以考虑,既液体输送量、装置扬程、液体性质、管路布置以及操作运转条件等。水泵的选取并不难，只要做到经验与理论计算相结合，充分利用各台水泵的特性，就能做到使用最少的功率达到水泵的最大出水量，做到安全、优质、低耗输送。

目录

1.设计任务 (3)

1.1工艺与要求.........................................................31.2流程与管路图 (3)

2.计算结果明细表................................................33.计算过程 (4)

3.1换热器的选型 (4)

3.1.1换热器的选择......................................................43.1.2换热器管程的计算.............................................53.1.3换热器壳程的计算.............................................63.1.4换热器的验证与说明 (6)

3.2管路的铺设与泵的选型 (7)

3.2.1管道的选用 (7)

3.2.2泵的选型与计算说明 (7)

4.附录 (8)

4.1物性明细表 (8)

4.2符号说明 (8)

5.参考文献 (9)

1.设计任务

1.1工艺要求

要将温度为78°C的某液态有机物冷却至60°C，此有机物的流量为6.55kg/s。先拟用温度为t1=°C的冷水进行冷却。要求换热器管壳两侧的压降皆不应超过0.1MPa。一直有机物在69°C时的物性数据如下：

ρ=997kg/m3μ=0.6mPa·s

Cp=2.22kJ/kg·°Cλ=0.16W/m·°C

要求：1.选用合适的换热器；2.合理安排管路；3.选用一台合适的离心泵。

1.2流程与管路图

管路布置如右图，已知泵进口段管

米，泵出口段管长L出=15米

长L

进=5

（均不包括局部阻力损失）。

2.计算结果明细表

物理量数值

换热器选型BES273-1.6-11.1-4.5/25-2换热器

热流量Q（kW）261.74