列管式换热器课程设计(含有CAD格式流程图和换热器图)
列管氏换热器课程设计图
列管氏换热器课程设计图一、教学目标本节课的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握列管式换热器的结构、工作原理和分类；技能目标要求学生能够运用所学知识分析和解决实际问题；情感态度价值观目标要求学生培养对化工工艺的兴趣，提高环保意识和安全意识。
结合课程性质、学生特点和教学要求，我们将目标分解为具体的学习成果：了解列管式换热器的结构及其组成部分，掌握其工作原理和分类；能运用所学知识分析实际问题，如换热器的选用和设计；培养环保意识和安全意识，关注化工工艺在生产中的应用和可持续发展。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括列管式换热器的结构、工作原理、分类和应用。
教学大纲安排如下：1.列管式换热器的结构：介绍换热器的基本结构，包括壳体、管束、管板、管盖等组成部分，以及各种类型换热器的结构特点。
2.列管式换热器的工作原理：讲解换热器的工作原理，包括热交换过程、流体流动状态、传热速率等。
3.列管式换热器的分类：介绍换热器的分类及各类换热器的适用范围和优缺点。
4.列管式换热器的应用：分析换热器在化工、石油、电力等领域的应用实例，探讨换热器在生产过程中的重要作用。
三、教学方法为激发学生的学习兴趣和主动性，本节课采用多种教学方法相结合：1.讲授法：讲解换热器的结构、工作原理、分类和应用，使学生掌握基本概念和理论知识。
2.案例分析法：分析实际生产中的换热器应用案例，帮助学生将理论知识与实际应用相结合。
3.实验法：安排实验室参观或动手实验，让学生直观地了解换热器的结构和操作原理。
4.讨论法：学生分组讨论，分享学习心得和观点，提高学生的合作能力和沟通能力。
四、教学资源为实现教学目标，本节课将采用以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的理论知识。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识储备。
3.多媒体资料：制作精美的PPT，直观地展示换热器的结构和操作原理。
4.实验设备：安排实验室参观或动手实验，让学生亲身体验换热器的运行过程。
列管式换热器课程设计
列管式换热器课程设计第1章⼯艺流程1.1 ARGG装置ARGG装置包括反应-再⽣、分馏、吸收塔、⽓压机、能量回收及余热锅炉、产品精制⼏部分租成，ARGG⼯艺以常压渣油等重油质油为原料，采⽤重油转化和抗⾦属能⼒强，选择性好的ARG催化剂，以⽣产富含丙烯、异丁烯、异丁烷的液化⽓、并⽣产⾼⾟烷只汽油。
1.2⼯艺原理1.2.1催化裂化部分催化裂化是炼油⼯业中最重要的⼆次加⼯过程，是重油轻质化的重要⼿段。
它是使原料油在适宜的温度、压⼒和催化剂存在的条件下，进⾏分解、异构化、氢转移、芳构化、缩和等⼀系列化学反应，原料油转化为⽓体、汽油、柴油等主要产品及油浆、焦炭的⽣产过程。
催化裂化的原料油来源⼴泛，主要是常减压的馏分油、常压渣油、减压渣油及丙烷脱沥青油、蜡膏、蜡下油等。
随着⽯油资源的短缺和原油的⽇趋变重，重油催化裂化有了较快发展，处理的原料可以是全常渣甚⾄是全减渣。
在硫含量较⾼时，则需⽤加氢脱硫装置进⾏处理，提供催化原料。
催化裂化过程具有轻质油收率⾼、汽油⾟烷值较⾼、⽓体产品中烯烃含量⾼等特点。
催化裂化⽣产过程的主要产品是⽓体、汽油和柴油,其中⽓体产品包括⼲⽓和液化⽯油⽓，⼲⽓作为本装置燃料⽓烧掉，液化⽯油⽓是宝贵的⽯油化⼯原料和民⽤燃料。
催化裂化的⽣产过程包括以下⼏个部分：反应再⽣部分：其主要任务是完成原料油的转化。
原料油通过反应器与催化剂接粗并反应，不断输出反应物，催化剂则在反应器和再⽣器之间不断循环，在再⽣器中通⼊空⽓烧去催化剂上的积灰，恢复催化剂的活性，使催化剂能够循环使⽤。
烧焦放出的热量⼜以催化剂为载体，不断带回反应器，供给反应所需的热量，过剩的热量由专门的取热设施取出并加以利⽤。
分馏部分：主要任务根据反应油⽓中各组分沸点的不同，将他们分离成富⽓、粗油⽓、轻柴油、回炼油、油浆，并保证油⽓⼲点、轻柴油的凝固点和闪点合格。
吸收稳定部分：利⽤各组分之间在液体中溶解度的不同把富⽓和粗油⽓分离成⼲⽓、液化⽓、稳定汽油。
列管式换热器设计_课程设计说明书 精品
化工原理课程设计说明书列管式换热器设计专业：过程装备与控制工程学院：机电工程学院化工原理课程设计任务书某生产过程的流程如图3-20所示。
反应器的混合气体经与进料物流换热后，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的可溶性组分。
已知混合气体的流量为220301kg h ，压力为6.9MPa ，循环冷却水的压力为0.4MPa ，循环水的入口温度为29℃，出口的温度为39℃，试设计一列管式换热器，完成生产任务。
已知：混合气体在85℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值） 密度 3190kg m ρ= 定压比热容1 3.297p c kj kg = ℃ 热导率10.0279w m λ= ℃ 粘度51 1.510Pa s μ-=⨯ 循环水在34℃下的物性数据： 密度 31994.3kg m ρ= 定压比热容1 4.174p c kj kg = K 热导率10.624w m λ= K 粘度310.74210Pa s μ-=⨯目录1、确定设计方案 ............................................................................................. - 5 -1.1选择换热器的类型 (5)1.2流程安排 (5)2、确定物性数据............................................................................................. - 5 -3、估算传热面积............................................................................................. - 6 -3.1热流量 (6)3.2平均传热温差 (6)3.3传热面积 (6)3.4冷却水用量 (6)4、工艺结构尺寸............................................................................................. - 6 -4.1管径和管内流速 (6)4.2管程数和传热管数 (6)4.3传热温差校平均正及壳程数 (7)4.4传热管排列和分程方法 (7)4.5壳体内径 (7)4.6折流挡板 (8)4.7其他附件 (8)4.8接管 (8)5、换热器核算 ................................................................................................ - 9 -5.1热流量核算 (9)5.1.1壳程表面传热系数.......................................................................................... - 9 -5.1.2管内表面传热系数.......................................................................................... - 9 -5.1.3污垢热阻和管壁热阻.................................................................................... - 10 -5.1.4传热系数........................................................................................................ - 10 -5.1.5传热面积裕度................................................................................................ - 10 -5.2壁温计算.. (10)5.3换热器内流体的流动阻力 (11)5.3.1管程流体阻力................................................................................................ - 11 -5.3.2壳程阻力........................................................................................................ - 12 -5.3.3换热器主要结构尺寸和计算结果................................................................ - 12 -6、结构设计 .................................................................................................. - 13 -6.1浮头管板及钩圈法兰结构设计 (13)6.2管箱法兰和管箱侧壳体法兰设计 (14)6.3管箱结构设计 (14)6.4固定端管板结构设计 (15)6.5外头盖法兰、外头盖侧法兰设计 (15)6.6外头盖结构设计 (15)6.7垫片选择 (15)6.8鞍座选用及安装位置确定 (15)6.9折流板布置 (16)6.10说明 (16)7、强度设计计算........................................................................................... - 16 -7.1筒体壁厚计算 (16)7.2外头盖短节、封头厚度计算 (17)7.3管箱短节、封头厚度计算 (17)7.4管箱短节开孔补强校核 (18)7.5壳体接管开孔补强校核 (19)7.6固定管板计算 (20)7.7浮头管板及钩圈 (21)7.8无折边球封头计算 (21)7.9浮头法兰计算 (22)参考文献 ....................................................................................................... - 23 -1、确定设计方案1.1选择换热器的类型两流体温的变化情况：热流体进口温度110℃ 出口温度60℃；冷流体进口温度29℃，出口温度为39℃，该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温度和壳体温度之差较大，因此初步确定选用浮头式换热器。
(完整版)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。
列管式换热器课程设计
列管式换热器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握列管式换热器的工作原理及其在工业中的应用。
2. 学生能够描述列管式换热器的结构特点，并解释其设计参数对换热效率的影响。
3. 学生能够运用基本的物理和数学原理分析换热器内的热量传递过程。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计简单的列管式换热器，并进行基本的性能分析。
2. 学生能够通过计算软件或手动计算，完成换热器换热面积的计算。
3. 学生能够运用图表和数据分析方法，评价不同设计参数对换热性能的影响。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对能源转换和利用中换热技术的兴趣，激发其探索热能工程领域的热情。
2. 通过团队合作完成换热器的设计，增强学生的团队合作意识和解决问题的能力。
3. 增进学生对工业节能和环境保护意识，培养其负责任的工程伦理观。
本课程针对高年级工程技术类专业的学生，结合学科特点，课程性质偏重于应用实践。
学生应具备一定的物理、数学基础及工程制图能力。
教学要求注重理论联系实际，通过课程学习，使学生不仅掌握换热器的基础知识，还能通过实际操作提高解决实际工程问题的能力，为未来从事相关领域工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 列管式换热器基础理论- 换热器概述：定义、分类及在工业中的应用。
- 工作原理：热量传递的基本方式，流体流动与传热的关系。
2. 列管式换热器结构及设计参数- 结构特点：管壳式换热器的构造，管程与壳程的设计。
- 设计参数：影响换热性能的主要参数，包括换热面积、流体流速、温差等。
3. 换热器内的热量传递计算- 热量传递方程：导热、对流和辐射的基本方程。
- 换热系数：不同流体和工况下的换热系数计算。
4. 列管式换热器的设计与性能分析- 设计步骤：换热器设计的基本流程，包括换热面积、管径、管长等计算。
- 性能分析：运用图表和数据分析方法，评价设计参数对换热性能的影响。
5. 案例分析与实操练习- 案例分析：实际工程中的换热器设计案例，分析其设计原理和优化方法。
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
列管式换热器课程设计书
前言在工业生产中，为了实现物料之间热量传递过程的一种设备，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。
在化工生产中，为了工艺流程的需要，往往进行着各种不同的换热过程：如加热、冷却、蒸发和冷凝等。
换热器就是用来进行这些热传递过程的设备，通过这种设备，以便使热量从温度较高的流体传递给温度较低的流体，以满足工艺上的需要。
在换热设备中，应用最广泛的是管壳式换热器。
目前这种换热器被当作为一种传统的标准换热器，在许多工业部门中被大量地使用。
尤其在化工生产中，无论是国内还是国外，它在所有的换热设备中，仍占主导地位。
管壳式换热器是把管子与管板连接，再用壳体固定。
它的形式大致分为固定管板式、釜式浮头式、形管式、滑动管板式、填料函式及套管式等几种。
根据介质的种类、压力、温度、污垢和其它条件，管板与壳体的连接，传热管的形状与传热条件，造价便宜，维修检查方便等情况，同时也需要了解各种结构形式的特点来选择设计制造各种管壳式换热器。
本设计根据设计要求，由于温差应力较大选用浮头式换热器。
浮头式换热器如图所示。
一端管板与壳体固定，而另一端的管板可以在壳体内自由浮动。
壳体和管束对热膨胀是自由的，故当两种介质的温差较大时，管束与壳体之间不产生温差应力。
浮头端设计成可拆结构，使管束可以容易地插入或抽出（也有设计成不可拆的），这样为检修、清洗提供了方便。
但结构较复杂，而且浮头端小盖在操作时无法知道泄漏情况，所以在安装时要特别注意其密封。
目录1.化工原理课程设计任务书 (1)2.流程图 (2)3.工艺流程图 (2)4.设计计算 (3)4.1设计任务与条件 (3)4.2设计计算 (3)4.2.1确定设计方案 (3)4.2.2确定物性参数 (3)4.2.3估算传热面积 (4)4.2.4管束计算 (5)4.2.6壳体设计 (8)4.2.7设备零部件设计 (9)5.设计结果评价 (11)6.总结 (12)参考文献 (12)7.设备装配图 (13)1.化工原理课程设计任务书一、设计题目：设计一煤油冷却器二、设计条件：1、处理能力160000吨/年2、设备型式列管式换热器3、操作条件流体名称入口温度/℃出口温度/℃物料煤油140 80 加热冷却介质自来水30 50允许压力降：0.02MPa 热损失：按传热量的10%计算每年按330天计，每天24小时连续运行三、设计内容4、前言5、确定设计方案（设备选型、冷却剂选择、换热器材质及载体流入空间的选择）6、确定物性参数7、工艺设计8、换热器计算（1）核算总传热系数（传热面积）（2）换热器内流体的流动阻力校核（计算压降）9、机械结构的选用（1）管板选用、管子在管板上的固定、管板与壳体连接结构（2）封头类型选用（3）温差补偿装置的选用（4）管法兰选用（5）管、壳程接管10、换热器主要结构尺寸和计算结果表11、结束语（包括对设计的自我评书及有关问题的分析讨论）12、换热器的结构和尺寸（4#图纸）13、参考资料目录2.流程图3.工艺流程图水（30℃）煤油（140℃）浮头式换热器水（50℃）可循环利用产品：煤油（80℃）4.设计计算4.1设计任务与条件某生产过程中，用自来水将煤油从140℃冷却至80℃。
列管式换热器课程设计(含有CAD格式流程图和换热器图)
X X X X 大学《材料工程原理B》课程设计设计题目: 5.5×104t/y热水冷却换热器设计专业： -—----———-——---—————-—-—---—-班级：—--——-——-—-—-学号: —--——-----—姓名： -—--日期：——-—-—-———-——--指导教师: —---—-----设计成绩: 日期：换热器设计任务书1.设计方案简介2.工艺流程简介3.工艺计算和主体设备设计4.设计结果概要5.附图6.参考文献1。
设计方案简介1.1列管式换热器的类型根据列管式换热器的结构特点，主要分为以下四种。
以下根据本次的设计要求,介绍几种常见的列管式换热器。
（1）固定管板式换热器这类换热器如图1—1所示。
固定管板式换热器的两端和壳体连为一体，管子则固定于管板上，它的结余构简单;在相同的壳体直径内，排管最多,比较紧凑;由于这种结构式壳测清洗困难，所以壳程宜用于不易结垢和清洁的流体。
当管束和壳体之间的温差太大而产生不同的热膨胀时，用使用管子于管板的接口脱开,从而发生介质的泄漏。
（2）U型管换热器U型管换热器结构特点是只有一块管板，换热管为U型，管子的两端固定在同一块管板上，其管程至少为两程。
管束可以自由伸缩,当壳体与U型环热管由温差时，不会产生温差应力.U型管式换热器的优点是结构简单，只有一块管板,密封面少，运行可靠;管束可以抽出，管间清洗方便。
其缺点是管内清洗困难；哟由于管子需要一定的弯曲半径，故管板的利用率较低；管束最内程管间距大,壳程易短路；内程管子坏了不能更换，因而报废率较高。
此外，其造价比管定管板式高10%左右.（3）浮头式换热器浮头式换热器的结构如下图1-3所示。
其结构特点是两端管板之一不与外科固定连接，可在壳体内沿轴向自由伸缩，该端称为浮头。
浮头式换热器的优点是党环热管与壳体间有温差存在，壳体或环热管膨胀时，互不约束，不会产生温差应力；管束可以从壳体内抽搐，便与管内管间的清洗。
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。
列管式换热器的设计(化工原理课程设计)
目录§一.任务书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§二.概述及设计要求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.计算传热系数k3.6.计算传热面积§四.设计结果汇总§五.设计评述§六.工艺流程图§七.符号说明§八.参考资料§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。
1.2.课程设计的基本内容和程序化工原理课程设计的基本内容有：1、设计方案简介：对给定或选定的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述。
2、主要设备的工艺计算：物料衡算、能量衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算。
3、辅助设备的选型：典型辅助设备主要工艺尺寸的计算，设备规格型号的选定。
4、工艺流程图：以单线图的形式描绘，标出主体设备与辅助设备的物料方向、物流量、主要测量点。
5、主要设备的工艺条件图：图面应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性表和接管表。
列管式换热器课程设计
2、教Байду номын сангаас内容
1.列管式换热器的类型及适用场合；
2.热力学第一定律和第二定律在列管式换热器中的应用；
3.列管式换热器中常见流动及换热问题的解决方法；
4.列管式换热器设计过程中需考虑的安全、经济和环保因素；
5.结合实际案例，分析列管式换热器的设计过程及注意事项。
3、教学内容
1.列管式换热器内流体流动的压降与流速的关系；
2.传热过程中的对数平均温差计算及应用；
3.列管式换热器设计中常用的换热系数关联式和选取方法；
4.列管式换热器的设计软件应用及模拟分析；
5.实验教学：列管式换热器性能测试实验，包括数据采集、处理与分析。
4、教学内容
1.列管式换热器的制造工艺及其对换热性能的影响；
2.列管式换热器的安装、维护及常见故障排除方法；
3.列管式换热器在工业应用中的节能技术与案例分析；
4.列管式换热器设计方案的评估与优化，包括成本分析、效能比较；
5.列管式换热器课程设计报告撰写要求及评价标准。
5、教学内容
1.列管式换热器在环保和可持续发展方面的考虑；
2.列管式换热器设计中的创新思维与案例分析；
列管式换热器课程设计
一、教学内容
本章节内容源自《热工学》教材第四章“换热器”，重点探讨列管式换热器的课程设计。内容包括：
1.列管式换热器的基本结构和工作原理；
2.列管式换热器的设计计算方法，包括换热面积、流体流动及传热系数的计算；
3.列管式换热器中壳程和管程的流动与换热特点；
4.列管式换热器的选材和结构设计；
3.学生分组讨论：探讨不同行业对列管式换热器性能要求及设计差异；
课程设计—列管式换热器
课程设计—列管式换热器课程设计设计题目：列管式换热器专业班级：应化1301班姓名：王伟学号： U201310289指导老师：王华军时间： 2016年8月目录1.课程设计任务书 (5)1.1 设计题目 (5)1.2 设计任务及操作条件 (5)1.3 技术参数 (5)2.设计方案简介 (5)3.课程设计说明书 (6)3．1确定设计方案 (6)3.1.1确定自来水进出口温度 (6)3.1.2确定换热器类型…………………………………63.1.3流程安排 (7)3.2确定物性数据 (7)3．3计算传热系数 (8)3.3.1热流量 (8)3.3.2 平均传热温度差 (8)3.3.3 传热面积 (8)3.3.4 冷却水用量 (8)4.工艺结构尺寸 (9)4.1 管径和管内流速 (9)4.2 管程数和传热管数 (9)4.3 传热管排列和分程方法 (9)4.4 壳体内径 (10)4.5 折流板 (10)4.6 接管 (11)4.6.1 壳程流体进出管时接管 (11)4.6.2 管程流体进出管时接管 (11)4.7 壁厚的确定和封头 (12)4.7.1 壁厚 (12)4.7.2 椭圆形封头 (12)4.8 管板 (12)4.8.1 管板的结构尺寸 (13)4.8.2 管板尺寸 (13)5.换热器核算 (13)5.1热流量衡算……………………………………………………135.1.1壳程表面传热系数………………………………………135.1.2 管程对流传热系数 (14)5.1.3 传热系数K………………………………………………155.1.4 传热面积裕度 (16)5.2 壁温衡算 (16)5.3 流动阻力衡算 (17)5.3.1 管程流动阻力衡算 (17)5.3.2 壳程流动阻力衡算 (17)6.设计结果汇总 (19)7．设计评述 (20)8.致谢 (21)9.工艺流程图 (22)10.符号说明 (22)11.参考资料 (24)§ 1.《化工原理课程设计》任务书1.1设计题目煤油冷却器设计1.2设计任务及操作条件设备型式：列管式换热器处理能力：15+0.1*1*89=23.9 万吨/年煤油操作条件：（1）煤油：入口温度140℃，出口40℃；（2）冷却介质：自来水，入口和出口温度由条件衡算；（3）允许压降：不大于105Pa（4）每年按360天算，每天运行24小时。
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
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X X X X 大学《材料工程原理B》课程设计设计题目： 5.5×104t/y热水冷却换热器设计专业： -----------------------------班级： -------------学号： ----------- 姓名： ---- 日期： ---------------指导教师： ----------设计成绩：日期：换热器设计任务书目录1.设计方案简介2.工艺流程简介3.工艺计算和主体设备设计4.设计结果概要5.附图6.参考文献1.设计方案简介1.1列管式换热器的类型根据列管式换热器的结构特点，主要分为以下四种。
以下根据本次的设计要求，介绍几种常见的列管式换热器。
（1）固定管板式换热器这类换热器如图1-1所示。
固定管板式换热器的两端和壳体连为一体，管子则固定于管板上，它的结余构简单；在相同的壳体直径内，排管最多，比较紧凑；由于这种结构式壳测清洗困难，所以壳程宜用于不易结垢和清洁的流体。
当管束和壳体之间的温差太大而产生不同的热膨胀时，用使用管子于管板的接口脱开，从而发生介质的泄漏。
（2）U型管换热器U型管换热器结构特点是只有一块管板，换热管为U型，管子的两端固定在同一块管板上，其管程至少为两程。
管束可以自由伸缩，当壳体与U型环热管由温差时，不会产生温差应力。
U型管式换热器的优点是结构简单，只有一块管板，密封面少，运行可靠；管束可以抽出，管间清洗方便。
其缺点是管内清洗困难；哟由于管子需要一定的弯曲半径，故管板的利用率较低；管束最内程管间距大，壳程易短路；内程管子坏了不能更换，因而报废率较高。
此外，其造价比管定管板式高10%左右。
（3）浮头式换热器浮头式换热器的结构如下图1-3所示。
其结构特点是两端管板之一不与外科固定连接，可在壳体内沿轴向自由伸缩，该端称为浮头。
浮头式换热器的优点是党环热管与壳体间有温差存在，壳体或环热管膨胀时，互不约束，不会产生温差应力；管束可以从壳体内抽搐，便与管内管间的清洗。
其缺点是结构较复杂，用材量大，造价高；浮头盖与浮动管板间若密封不严，易发生泄漏，造成两种介质的混合。
(4)填料函式换热器填料函式换热器的结构如图1-4所示。
其特点是管板只有一端与壳体固定连接，另一端采用填料函密封。
管束可以自由伸缩，不会产生因壳壁与管壁温差而引起的温差应力。
填料函式换热器的优点是结构较浮头式换热器简单，制造方便，耗材少，造价也比浮头式的低；管束可以从壳体内抽出，管内管间均能进行清洗，维修方便。
其缺点是填料函乃严不高，壳程介质可能通过填料函外楼，对于易燃、易爆、有度和贵重的介质不适用。
1.2换热器类型的选择以及流经的选择所设计的换热器用于冷却热水，水黏度较小，不易产生水垢，而且两流体的温差不大于50℃，所以选用固定管板式换热器，热水走壳程，循环水走管程。
1. 3流速的选择可能性，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。
故拟取循环水流速为1.0m/s。
1.4材质的选择列管换热器的材料应根据操作压强、温度及流体的腐蚀性等来选用。
在高温下一般材料的机械性能及耐腐蚀性能要下降。
同时具有耐热性、高强度及耐腐蚀性的材料是很少的。
目前常用的金属材料有碳钢、不锈钢、低合金钢、铜和铝等；非金属材料有石墨、聚四氟乙烯和玻璃等。
根据实际需要，可以选择使用碳钢材料。
1.5管程结构换热管管板上的排列方式有正方形直列、正方形错列、三角形直列、三角形错列和同心圆排列，如下图所示。
·(a) 正方形直列（b）正方形错列 (c) 三角形直列（d）三角形错列（e）同心圆排列由于正三角形排列较紧凑，对于相同壳体直径的换热器排的管子较多，传热效果也较好，而且这个换热器不易产生水垢，不需要考虑清洗问题。
所以综上所述，采用正三角形形错列排列2、工艺流程简介4工艺计算和主体设备设计 4.1初算换热器规格（1）确定流体进入空间：热水走壳程，循环水走管程 （2）确定流体的定性温度、物性数据定性温度： 冷却水℃℃℃3122240=+=t 热水℃℃℃7026080=+=T冷却水（31℃）)(1086.7)/(618.0)/(174.4)/(8.99443s Pa m w Kg KJ C m Kg p ⋅⨯=⋅=⋅==-μλρ℃℃热水（70℃） )(10061.4)/(668.0)/(187.4)/(8.97743s Pa m w Kg kJ C m kg p ⋅⨯=⋅=⋅==-μλρ℃℃（3）计算热负荷QW o =5.5×104×1000÷330÷24≈6945kg/hQ o =W o c po Δt o =6945×4.187×(80-60)=581760 kJ/h=161.6 kW循环水的流量h g Q W O /k 7.77402240174.4581760t c i pi i =-⨯=∆=）（ (4)计算平均温度差，并确定壳程数℃℃℃℃60T 80T 40222121====t t 111.1608022401112=--=--=t T t t P 3103.0224060801221=--=--=t t T T R查表知957.0=∆t ϕ 平均传热温差℃3.3739957.0=⨯=∆⋅=∆∆m t mt t ϕ由于平均传热温差校正系数大于0.8，同时壳程流体流量较大，故取单壳程合适1=s N 即（5） 初选换热器规格管内管外均为水，初选传热系数℃）⋅=20/(1000m W K 选用mm mm 5.225⨯φ（碳钢）m d m d 025.0,02.021==)(33.43.3710001016.16Q A 240m t K m ≈⨯⨯=∆=估考虑 15％的面积裕度，S=1.15×S''=4.98(m 2) 估算单程管的根数根788.60.102.0785.08.99436007.7740421211≈=⨯⨯⨯==u d q n v π单程管计算，所需的传热管长度为)(107025.014.398.42'm nd A L ≈⨯⨯==π估取管长为2.5m 则45.210==p N （管程数）mL 5.1=2874=⨯=N取管心距t=1.25 d0t=1.25×25≈32(mm) 壳体内径D=200mm采用弓形折流板，圆缺高度mm h 5020025.01=⨯=折流板间距mm h 150=折流板数15115025001=-=-=h L N p （7）接管壳程流体进出口接管：取接管内热水流速为 u ＝1.0 m/s ，则接管内径为m 05.00.114.38.9773600/69454u 4d 1≈⨯⨯⨯=⋅=）（πV 取标准管径为50mm 。
管程流体进出口接管：取接管内冷却水流速 u ＝1.5 m/s ，则接管内径为m 043.05.114.38.9943600/5817604d 2=⨯⨯⨯=）（取ф45mm 无缝钢管。
4.2核算总传热系数K（1）计算管程对流传热系数1α管内循环水流速：s m n d q u m /983.0702.0785.0)8.9943600/(7.77404)3600/(221111=⨯⨯⨯==πρ44111111049.210860.78.994983.002.0⨯=⨯⨯⨯==-μρu d R e30.5618.010860.710174.4431111=⨯⨯⨯==-λμp r c P )/(1.385230.5)1049.2(02.0618.0023.0023.023.08.043.018.01111℃⋅=⨯⨯⨯⨯==m W P R d r e λα（2）计算壳程对流传热系数2α换热器中心附近管排中流体流通横截面积：23011056.6)032.0025.01(2.015.0)1(m t d hD A -⨯=-⨯⨯=-= s m A q u m /3.01056.6)8.9773600/(6945)3600/(31220=⨯⨯==-ρ热水流速：三角形排列的当量直径：m 020.0025.014.3)025.04032.023(4)423(42222=⨯-⨯=-=πππo o e d d t d 1460810016.48.9773.002.042202=⨯⨯⨯==-μρu d R e e55.2668.010061.410187.4432222=⨯⨯⨯==-λμp r c P )/(6.304695.055.2)14608(02.0668.036.0)(36.023/155.014.03/1255.0222℃⋅=⨯⨯⨯⨯==m W P R d wr e eμμλα(3)确定污垢热阻R热水污垢热阻W m R W m R d d /1021.0/1009.0232231℃循环水污垢热阻℃⋅⨯=⋅⨯=--（4）总传热系数由总传热系数计算传热面积1.970201.3852252025109204525002.0101.26.30461111541121212220=⨯+⨯+⨯⨯+⨯+=++++=--d dd d R d bd R K d m d αλα 23047.43.371.970106.161m t K Q A m =⨯⨯=∆=2o m 28.5284.2025.014.3)1.0(d ≈⨯⨯⨯=-=N L S π%11%1.1847.447.428.5〉=-=-A A S 满足换热器的裕度要求4.3 计算压强降 (1)计算管程压强降t psiF NN P P P ∑∆+∆=∆)(21由411049.2Re ⨯=，传热管相对粗糙度005.0/=l ε参考图Re -λ双对数坐标图得033.0=λ 流速s m u /983.01=，31/8.994m kg =ρ)(6.19822983.08.99402.05.2033.02221111Pa u d l P =⨯⨯⨯=⨯=∆ρλ的压强降：直管中因摩擦阻力产生)(9.14412983.08.99432322112Pa u P =⨯⨯==∆ρ的压强降：回弯中因摩擦阻力产生114.1F ,4,1t ===p s N N)(10917.14.14)9.14411982(4Pa P i ⨯=⨯⨯+=管程流体阻力在允许范围之内（2）计算壳程压强降∑'∆+'∆=∆s t N F P P P )(210，其中：5.1,1==t s F N 结垢校正系数：561.0146080.5Re 0.5,5.0228.0228.020=⨯=⨯==--f F 壳程流体的摩擦系数：的校正系数：管子排列方法对压强降6281.11.1=⨯==n n c ：横过管束中心线的管数，15=B N 折流板数：按壳程流通横截面积：2000075.0)025.062.0(15.0)(m d n D h A c =⨯-=-=sm A q u m /263.00075.08.9773600694536000220=⨯⨯==ρ 则流体流经管束产生的压强降：2)1(2001u N n Ff P B c ρ+='∆)(62.9102263.08.977)115(6561.05.02Pa =⨯⨯+⨯⨯⨯=流体流过折流板缺口产生的压强降：2)25.3(202uD h N P B ρ-='∆，其中 m D m h 2.0,15.0==，则)(5.10142263.08.977)2.015.025.3(1522Pa P =⨯⨯⨯-⨯='∆ )(7..28875.1)5.101462.910()(210Pa N F P P P s t =⨯+='∆+'∆=∆∑壳程流体阻力在允许范围之内8、换热器的主要结构尺寸和计算结果表128、附图(见附页)9、参考文献[1]王志魁、刘丽英、刘伟编《化工原理》[M],.北京：化学工业出版社；2010.5[2]柴诚敬等.《化工原理课程设计》[M],.天津:天津科学技术出版社,200013制图审核材料比例数量共 2 页 第 2 页换热器离心泵离心泵换热器工作流程图碳钢11:10循环水回收热水来源1516。