课程设计管壳式换热器的选型
管壳式换热器的课程设计
避免选用不合适的材料导致设备损坏 或安全事故；注意材料的兼容性和与 其他材料的接触情况；考虑材料的可 加工性和安装维护的便利性。
04
管壳式换热器的优化设计
传热效率优化
01
传热效率
通过选择合适的材料、优化管程和壳程流体的流速和温度，以及采用强
化传热技术，如增加翅片、改进管子形状等，提高换热器的传热效率。
管件与结构
优化换热器内部的管件和 结构，减少流体流动过程 中的局部阻力，降低压力 损失。
结构强度优化
1 2
应力分析
对换热器进行详细的应力分析，确保其在正常操 作条件下具有足够的结构强度和稳定性。
材料选择
根据使用条件和要求，选择合适的材料和厚度， 以提高换热器的结构强度和耐腐蚀性。
3
支撑与固定
合理设计换热器的支撑和固定结构，以减小应力 集中和振动，提高其结构强度和使用寿命。
新材料与新技术的应用
新型材料
采用高导热性能的复合材料、纳米材料等，提高换热器的传热效率。
新型涂层
利用先进的涂层技术，如陶瓷涂层、金属氧化物涂层等，增强换热器的抗腐蚀和 耐磨性能。
节能减排与环保要求
高效节能
研发低能耗的换热器，优化换热器结构，降低运行过程中的能源消耗。
环保设计
采用无毒、无害的材料，减少换热器对环境的影响，同时对换热器产生的废弃物进行环保处理。
能源与动力工程领域的应用
发电厂
管壳式换热器可用于加热和冷却发电厂中的各种 流体，如锅炉给水、凝结水和冷却水等。
船舶工程
在船舶工程中，管壳式换热器可用于船舶发动机 的冷却和加热，以及生活用水的加热和冷却。
采暖系统
在供暖系统中，管壳式换热器可用于将热量从热 源传递到水中，为建筑物提供热水供暖。
管壳式换热器设计内容选型
管壳式换热器设计内容选型1.热负荷计算：首先需要确定换热器需要处理的热负荷，即需要传递的热量。
这可以通过分析工艺流程和温度要求来确定。
2.流体选择：根据热负荷计算结果，选择合适的流体作为热源和冷却剂。
常见的流体包括水、空气、油等。
3.材料选择：根据流体的性质和工作条件，选择合适的材料用于制造换热器。
常见的材料包括不锈钢、碳钢、铜等。
4.管子和壳体的设计：确定管子和壳体的尺寸和布局，以最大程度地增加传热面积，并确保流体在换热过程中能够充分接触。
通常，换热面积越大，传热效果越好。
5.流体流量计算：根据热负荷和流体性质，计算出换热器的流体流量。
流体流量的选择需要考虑热负荷和流体压降之间的平衡。
6.管子和壳体的布局：根据工艺要求和空间限制，确定管子和壳体的布局。
在设计过程中，需要考虑流体的流动路径，以确保换热器的效率和可靠性。
7.管束和管板的设计：根据流体的特点，确定管束和管板的形式和结构。
管束和管板的设计主要是为了增加流体的混合，从而提高传热效果。
8.密封设计：保证换热器的密封性能，防止流体泄漏。
密封设计需要考虑材料的选择和密封结构的设计。
9.清洗和维护：确保换热器易于清洗和维护，以保持其良好的运行状态。
清洗和维护的设计需要考虑换热器的结构和布局。
总之，管壳式换热器的设计内容包括热负荷计算、流体选择、材料选择、管子和壳体的设计、流体流量计算、管子和壳体的布局、管束和管板的设计、密封设计以及清洗和维护等方面。
正确的设计和选型能够提高换热器的效率和可靠性，降低能源消耗和维护成本。
管壳式换热器设计和选型
管壳式换热器设计和选型首先，管壳式换热器的设计需要根据具体的换热要求来确定，主要包括换热量、换热介质、流体流量和温度等参数。
根据设计要求，可以确定壳程和管程的尺寸、管道布置、换热面积等参数。
在设计过程中，需要考虑以下几个方面：1.热力计算：根据热源和热负荷的温度和流量要求，进行热力计算，确定所需的换热面积。
2.材料选择：根据工作介质的性质和工作条件，选择合适的材料，如不锈钢、铜合金等，以确保换热器的耐腐蚀性和耐高温性。
3.管道布置：根据介质的流态和流速等因素，确定管道的布置方式，如串流、并流、交叉流等，以实现最佳的换热效果。
4.换热面积：根据设计要求和换热性能，确定所需的换热面积，以满足换热要求。
5.清洗和维护：在设计过程中，要考虑到换热器的清洗和维护，选择合适的结构和材料，以方便换热器的维护和清洗。
在选型过程中，需要考虑以下几个因素：1.流体性质：选型时需要考虑流体的性质，包括流体的物理性质、压力和温度范围、粘度等。
不同的流体对换热器的要求不同，需要选择适合的换热器类型和材料。
2.温度和压力：根据工作条件确定换热器的温度和压力范围，选择符合要求的换热器。
3.环境限制：考虑到环境因素，如空间限制、气候条件等，选择适合的换热器尺寸和类型。
4.经济效益：综合考虑设备造价、运行费用、维护保养成本等因素，选择经济、高效的换热器。
5.供应商选择：选择有经验和信誉良好的供应商，确保提供优质的产品和服务。
总之，管壳式换热器的设计和选型需要根据具体的应用要求和工艺条件来确定，需要综合考虑热力计算、材料选择、管道布置、换热面积、清洗和维护等因素，并在选型过程中考虑流体性质、温度和压力、环境限制、经济效益和供应商选择等因素，以确保设计符合要求，选型合理可靠，并能够实现高效换热。
管壳式换热器设计 课程设计
管壳式换热器设计课程设计XXX课程设计：管壳式换热器设计学院：机械与XXX专业：热能与动力工程专业班级：11-02班指导老师：小组成员：目录第一章：设计任务书第二章：管壳式换热器简介第三章：设计方法及设计步骤第四章：工艺计算4.1 物性参数的确定4.2 核算换热器传热面积4.2.1 传热量及平均温差4.2.2 估算传热面积第五章：管壳式换热器结构计算管壳式换热器是常用的热交换设备，广泛应用于化工、石油、制药、食品等行业。
本次课程设计旨在设计一台管壳式换热器，以满足特定工艺条件下的换热需求。
在设计之前，需要了解管壳式换热器的基本结构和工作原理。
管壳式换热器由外壳、管束、管板、管箱、管夹等部分组成。
热量通过内置于管束中的流体在管内传递，再通过管壳间的流体传递到外壳中，从而实现热交换。
设计过程中，需要确定流体的物性参数，包括密度、比热、导热系数等。
同时，还需要核算换热器传热面积，以满足特定的传热需求。
传热量和平均温差是计算传热面积的重要参数，而估算传热面积则需要考虑流体的流动状态、管束的排布方式等因素。
最终，我们将根据设计要求进行管壳式换热器的结构计算，确定外壳、管束等部分的尺寸和数量，以满足特定工艺条件下的换热需求。
第一章设计任务书本项目旨在设计一台管壳式换热器，用于将煤油由140℃冷却至40℃。
处理能力为10t/h，压强降不得超过100kPa。
具体操作条件为：煤油的入口温度为140℃，出口温度为40℃，冷却水的入口温度为26℃，出口温度为40℃。
2.第二章管壳式换热器简介管壳式换热器是石油化工行业中应用最广泛的换热器。
尽管各种板式换热器的竞争力不断上升，但管壳式换热器仍然占据着换热器市场的主导地位。
目前，各国为提高这类换热器性能进行的研究主要集中在强化传热、提高对苛刻工艺条件的适应性以及开发适用于各类腐蚀介质的材料。
此外，结构改进也是向着高温、高压、大型化方向发展的必然趋势。
5.1 换热管计算及排布方式在设计管壳式换热器时，需要计算并确定换热管的数量、直径和排布方式。
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。
管壳换热器课程设计
管壳换热器课程设计一、教学目标本课程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管壳换热器的基本原理、结构类型、设计计算方法和应用范围。
技能目标要求学生能够运用所学知识进行管壳换热器的选型、设计和分析。
情感态度价值观目标培养学生对热能工程领域的兴趣，提高学生解决实际工程问题的责任感和使命感。
通过分析课程性质、学生特点和教学要求，明确课程目标，将目标分解为具体的学习成果，以便后续的教学设计和评估。
二、教学内容根据课程目标，选择和教学内容，确保内容的科学性和系统性。
制定详细的教学大纲，明确教学内容的安排和进度。
1.管壳换热器的基本原理：包括热传递过程、传热速率、对数平均温度差等。
2.管壳换热器的结构类型：光管换热器、壳管换热器、板式换热器等。
3.管壳换热器的设计计算方法：包括换热面积计算、壳程压力降计算、管程压力降计算等。
4.管壳换热器的应用范围：石油、化工、电力、制冷等领域的实际应用案例。
三、教学方法选择合适的教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。
通过教学方法应多样化，以激发学生的学习兴趣和主动性。
1.讲授法：系统地传授管壳换热器的基本原理、设计方法和应用案例。
2.讨论法：学生针对实际工程问题进行讨论，培养学生的思辨能力和团队协作精神。
3.案例分析法：分析石油、化工、电力、制冷等领域的实际应用案例，加深学生对管壳换热器的理解。
4.实验法：安排实验课程，让学生动手操作，培养学生的实践能力和实验技能。
四、教学资源选择和准备适当的教学资源，包括教材、参考书、多媒体资料、实验设备等。
教学资源应该能够支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验。
1.教材：选用权威、实用的教材，如《管壳换热器设计与应用》。
2.参考书：推荐学生阅读相关领域的经典著作和最新研究成果。
3.多媒体资料：制作课件、教学视频等，以图文并茂的形式呈现教学内容。
4.实验设备：配置相应的实验设备，为学生提供实践操作的机会。
化工原理课程设计管壳式换热器的设计
西北大学化工学院列管式换热器的工艺设计说明书题目: 列管式换热器的工艺设计和选用课程名称: 化工原理课程设计专业: 化学工程与工艺班级: 09级学生姓名: 李哲学号: 2009115057指导教师: 吴峰设计起止时间：2012 年1月1日至2012 年 1月13日设计题目：列管式换热器的工艺设计和选用一、设计条件炼油厂用循环水将煤油油从230℃冷却到120℃。
柴油流量位28700kg/h；循环水初温为22℃，经换热后升温到46℃。
换热器的热损失可忽略。
管、壳程阻力压降不大于100kPa。
试设计能完成上述任务的列管式换换热器。
二、设计说明书的内容1、设计题目及原始数据；2、目录；3、设计方案的确定；4、工艺计算及主体设备设计；5、辅助设备的计算及选型；（主要设备尺寸、衡算结果等）；6、设计结果概要或设计结果汇总表；7、参考资料、参考文献；目录一．设计任务及设计条件 (3)二．设计方案 (3)1.换热器类型选择 (3)2.流程选择 (3)3.流向选择 (3)三．确定物性数据 (3)四．估算传热面积 (3)五．工艺结构尺寸计算 (3)1.管径及管内流速选择 (3)2.传热管数和传热管程数 (4)3.平均传热温差校正及壳程数 (5)4.传热管排列和分程方法 (5)5.壳体内径 (5)6.折流板 (5)7.其他主要附件 (6)8.接管 (6)9.壁厚的确定、封头 (7)六．换热器核算 (7)（一）.热流量核算 (7)1.壳程表面传热系数核算 (8)2.管程表面传热系数核算 (8)3.污垢热阻 (9)4.传热面裕度 (9)（二）传热管壁温及壳体壁温计算 (9)（三）阻力计算 (10)1.管程流体阻力计算 (10)2.壳程流体阻力计算 (10)七．换热器主要计算结果汇表 (11)八．主要符号说明 (11)九．换热器主要结构尺寸图和管子布置图 (12)十．参考文献 (15)一．设计任务及设计条件：用循环冷却水将流量为28700Kg/h 的煤油从230℃降至120℃，冷却水为清净河水，进口温度22℃，选定冷却水出口温度46℃，设计一台列管换热器完成冷却任务。
化工原理课程设计之管壳式换热器选型
化工原理课程设计之管壳式换热器选型管壳式换热器是化工行业中一种常见的设备，用于进行热能转移。
在化工原理课程设计中，学生需要进行管壳式换热器的选型，以达到最佳的热能转移效果，同时保证安全和经济性。
本文将探讨化工原理课程设计之管壳式换热器选型。
一、管壳式换热器的原理和结构管壳式换热器是一种常见的热交换器，由壳体、管束、管板、导流板、管箱、堵头等部分组成。
壳体与管束之间形成机械密封，壳体内外分别为热源侧和冷却侧。
当热源流经壳体内部，热量会通过管壁传递到管子内部的冷却液；当冷却液流经壳体的外部，管子内部的冷却液会释放热量，从而实现热能的转移。
管壳式换热器具有传热效率高、适用范围广、耐腐蚀性好等优点。
二、管壳式换热器的选型方法选择合适的管壳式换热器是化工原理课程设计的关键，以下是一些选择管壳式换热器的要点。
1.计算热量传递量在选型时，需要计算出热量传递量，以此来进行匹配。
热负荷是指单位时间内传递的热量，通常以热量流通的单位时间的百分比表示。
2.计算传热系数传热系数是指达到热量传递所需的热传导度、传热表面积、传热温度差、传热介质之间热传导特性等因素综合影响下的综合因素。
在选型时，需要计算出传热系数，以此来判断热量传递的效果。
传热系数越高，则热量传递效果越好。
3.计算换热面积在计算传热系数和热量传递量的基础上，可以计算出所需的换热面积。
换热面积要考虑到热传载体的流量、热传载体的温度差、传热介质之间的传热系数等因素。
4.考虑设备材质、耐压、操作温度等因素在选型时，还需要考虑设备材质、耐压和操作温度等因素。
这些因素在不同的工艺流程中都有可能影响热能转移的效果。
在选择管壳式换热器的时候，需要根据具体的工艺流程来判断哪些因素是需要考虑的。
三、工程实践应用在工程实践中，化工原理课程设计之管壳式换热器选型是非常重要的。
适当的设计可以提高生产效率和质量、减少能源消耗和资源浪费，从而实现经济效益和社会效益的双赢。
在实际操作中，我们可以根据具体的工艺流程，选择合适的管壳式换热器，进行换热的工作。
管壳式换热器设计选型
管壳式换热器设计选型
一、换热器选型的基础
在管壳式换热器结构形式中，设计和选型的主要因素有：换热器的负
荷率、传热效率、凝结物沉积、对管壳换热器热性能的影响因素、管壳型
号和规格、在换热器抗冲击性能的影响、铭牌设计性能和管壳强度要求等。
1.关于管壳式换热器的负荷率
在计算换热器的负荷率时，需要考虑换热器的负荷率与介质流量温度
有关，当流量温度越大，换热器的负荷率越大，但流量温度比较低时，换
热器的负荷率就较低。
在负荷率计算中，还需要考虑其他因素如液体的粘度、流体压力、换热面积、单位传热面积等。
2.关于管壳式换热器的传热效率
换热器的传热效率主要取决于换热器的几何结构，以及内、外管壳间
的接触面积大小，而内、外管壳间的接触面积的大小，又是由管壳结构型
号和规格参数决定的，所以，选择管壳型号和规格参数时，必须考虑到换
热器的传热效率。
3.凝结物沉积
凝结物沉积是管壳式换热器热性能的一个重要因素，它包括水铁、水铝、水锡等，这些凝结物会影响换热器的传热效率，严重影响换热器的使
用寿命。
管壳式换热器的设计及选型指导
管壳式换热器的设计及选型指导
首先，设计管壳式换热器时需要确定换热器的传热负荷。
传热负荷是
根据换热介质的热容、进出口温度差以及流量等参数计算得出的。
对于不
同的工况和换热介质，传热负荷不同，因此需要根据具体情况进行计算。
其次，设计时需要确定管道的结构形式。
常见的管壳式换热器结构形
式有单通道、多通道和多分流型。
单通道结构适用于流量较小的换热介质，多通道和多分流型适用于流量较大的换热介质。
在确定结构形式时，需要
考虑换热效果、流体流动状态以及材料成本等因素。
然后，设计时需要选择合适的材料和密封方式。
管壳式换热器常用的
材料有碳钢、不锈钢、铜合金等。
材料的选择需要考虑介质的特性，如酸
碱性、腐蚀性等。
密封方式有悬挂式、焊接式、密封垫等，需要根据具体
工况选择合适的密封方式。
最后，进行选型时需要综合考虑换热器的性能和经济性。
性能指的是
换热器的传热效率、耐压能力、防腐性等。
经济性则包括材料成本、维护
费用等因素。
在选型时，需要根据实际情况进行权衡，选择最合适的换热器。
总之，管壳式换热器的设计和选型需要考虑传热负荷、结构形式、材
料选择、密封方式以及性能和经济性等因素。
通过合理的设计和选型，可
以使换热器的性能得到最大发挥。
同时，还需要注意换热器的安装、调试
和维护等工作，以确保其安全、可靠地运行。
化工原理课程之管壳式换热器课程设计
化工原理课程之管壳式换热器课程设计管壳式换热器作为一种常见的换热设备，广泛应用于化工、能源、食品、医药等领域。
在化工工程中，管壳式换热器的设计、选型和运行参数对工艺流程的稳定性、产品质量和能耗等方面都有重要影响。
因此，在化工原理课程中，管壳式换热器的教学内容也显得尤为重要。
本文将结合一次化工原理课程中的管壳式换热器课程设计，探讨如何提高学生的学习效果和实践能力。
一、课程设计的背景和目的化工原理课程是化工专业学生必修的一门基础课程，涵盖了化工过程、化学动力学、热力学、传质等多个领域，是化工专业学生理解化工基本原理、掌握化工基础知识的重要途径之一。
管壳式换热器作为化工工艺流程中常见的换热设备之一，也是化工原理课程中的重要内容之一。
课程设计的目的是通过针对管壳式换热器的课程设计，提高学生的学习兴趣和实践能力，让学生深入了解管壳式换热器的结构、工作原理和应用领域，掌握换热器的设计、选型和运行参数等知识，为学生今后的工程实践打下基础。
二、课程设计的内容1. 管壳式换热器的结构和工作原理通过课堂讲授、教材阅读和案例分析，让学生了解管壳式换热器的结构、工作原理、换热方式和换热原理等基本知识。
2. 管壳式换热器的设计通过理论计算和实践操作，让学生了解管壳式换热器的设计流程和计算方法，包括传热面积的计算、传热系数的估算、压降的计算和材料的选择等方面。
3. 管壳式换热器的选型通过实际案例和市场分析，让学生了解管壳式换热器的选型方法和注意事项，包括流体性质、换热系数、温度和压力等因素的综合考虑。
4. 管壳式换热器的运行参数通过实验操作和数据分析，让学生了解管壳式换热器的运行参数调节方法和对工艺流程的影响，包括进出口温度、压力差和流量的调控等方面。
5. 综合实践案例结合实际工程案例，让学生进行多种型号管壳式换热器的设计、选型和运行参数优化，从而让学生在实践中提高问题解决的能力和工程实践的技能。
三、教学方法和评估方式1. 教学方法采取多种教学方法，包括案例分析、实验操作、讲授和讨论等方式，让学生在实践与理论中不断学习、掌握和深入理解。
化工原理课程设计管壳式换热器选型
化工原理课程设计管壳式换热器选型————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：一、 前言热交换器是进行热交换操作的通用工艺设备，被广泛应用于各个工业部门，尤其在石油、化工生产中应用更为广泛.换热器分类方式多样，按照其工作原理可分为：直接接触式换热器、蓄能式换热器和间壁式换热器三大类,其中间壁式换热器用量最大，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，其设计资料比较齐全，在许多国家都有了系列化标准。
近年来尽管管壳式换热器也受到了新型换热器的挑战，但由于管壳式热交换器具有结构简单、牢固、操作弹性大、应用材料广等优点,管壳式换热器目前仍是化工、石油和石化行业中使用的主要类型换热器，尤其在高温、高压和大型换热设备中仍占有绝对优势。
如何确定最佳的换热器，是换热器优化的问题。
本说明书对指定有机物进行冷却选择合适的换热器，并且合理安排操作管路以及选择合适的离心泵作出详细的计算说明。
二、设计任务班级: 精细优090 姓名:李登峰 学号：10092660 任课老师：袁苹选择一个合适的换热器，冷却78ºC 的某液态有机物至60ºC ，此有机物的流量为9。
3kg/s ；（1）合理安排操作管路； （2）选择一台合适的离心泵； （3）有机物69ºC 的物理性质：C.W/m 6.10;C kJ/kg 2.22C ;s mPa 6.0;kg/m 997p 3︒⋅=︒⋅=⋅==λμρ（4）冷却水：进口温度t 1=20ºC;（5）操作条件：换热器管壳两侧的压降皆不应超过0。
1MPa。
三、目录一前言。
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管壳式换热器的设计和选用的计算步骤
管壳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 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管壳式换热器。
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。
平均温度℃分别查得乙醇、水的物性为：以上表中混合物的各物性分别由下式求得：混合物：Cp混合物热导率：W/(m℃)混合物密度：kg/m3混合物比热容：kJ/(kg℃)式中为组成为i的摩尔分率，为组分i的质量分率。
管壳式换热器的设计和选型
管壳式换热器的设计和选型(R# f( Q/ ?2 |2 |/ R7 O管壳式换热器是一种传统的标准换热设备，它具有制造方便、选材面广、适应性强、处理量大、清洗方便、运行可靠、能承受高温、高压等优点，在许多工业部门中大量使用，尤其是在石油、化工、热能、动力等工业部门所使用的换热器中，管壳式换热器居主导地位。
为此,本节将对管壳式换热器的设计和选型予以讨论。
(一)管壳式换热器的型号与系列标准鉴于管壳式换热器应用极广，为便于设计、制造、安装和使用，有关部门已制定了管壳式换热器系列标准。
& [* M u( r7 K5——公称换热面积SN, m2。
例如800mm、0.6MPa的单管程、换热面积为110m2的固定管板式换热器的型号为：G800 1-0.6-110 - G! [3 t9 x- d2 rG——固定管板式换热器的代号。
2 •管壳式换热器的系列标准固定管板式换热器及浮头式换热器的系列标准列于附录中，其它形式的管壳式换热器的系列标准可参考有关手册。
/ V% C+ a# ~+ X4 c$ X2 e(二)管壳式换热器的设计与选型换热器的设计是通过计算，确定经济合理的传热面积及换热器的其它有关尺寸，以完成生产中所要求的传热任务。
1 .设计的基本原则0 b7 x# K/〜-N/ M9R1 Y v4 R- h5 q⑥有毒易污染的流体宜走管程，以减少泄漏量。
：d0 Z' r%叶/ V8 V⑦流量小或粘度大的流体宜走壳程，因流体在有折流挡板的壳程中流动，由于流速和流向的不断改变，在低Re (Re>100 )下即可达到湍流，以提高传热系数。
⑧若两流体温差较大，宜使对流传热系数大的流体走壳程，因壁面温度与a大的流体接近，以减小管壁与壳壁的温差，减小温差应力。
以上讨论的原则并不是绝对的，对具体的流体来说，上述原则可能是相互矛盾的。
因此，在选择流体的流径时，必须根据具体的情况，抓住主要矛盾进行确定。
（2）流体流速的选择流体流速的选择涉及到传热系数、流动阻力及换热器结构等方面。
管壳式换热器课程设计
管壳式换热器课程设计管壳式换热器课程设计⼀、管壳式换热器的介绍管壳式换热器是⽬前应⽤最为⼴泛的换热设备，它的特点是结构坚固、可靠⾼、适应性⼴、易于制造、处理能⼒⼤、⽣产成本低、选⽤的材料范围⼴、换热⾯的清洗⽐较⽅便、⾼温和⾼压下亦能应⽤。
但从传热效率、结构的紧凑性以及位换热⾯积所需⾦属的消耗量等⽅⾯均不如⼀些新型⾼效率紧凑式换热器。
管壳式换热器结构组成：管⼦、封头、壳体、接管、管板、折流板；如图1－1所⽰。
根据它的结构特点，可分为固定管板式、浮头式、U形管式、填料函和釜式重沸器五类。
⼆、换热器的设计2.1设计参数参数名称壳程管程设计压⼒（MPa） 2.6 1.7操作压⼒（MPa） 2.2 1.0/0.9（进⼝/出⼝）设计温度（℃） 250 75操作温度（℃） 220/175(进⼝、出⼝) 25/45(进⼝/出⼝)流量（Kg/h） 40000 选定物料（-）⽯脑油冷却⽔程数（个） 1 2腐蚀余度（mm） 3 -2.2设计任务1. 根据传热参数进⾏换热器的选型和校核2.对换热器主要受压原件进⾏结构设计和强度校核，包括筒体、前端封头管箱、外头盖、封头、法兰、管板、⽀座等。
3.设计装配图和重要的零件图。
2.3热⼯设计2.3.1基本参数计算2.3.1.1估算传热⾯积-=220-45=175-=175-25=150因为,所以采⽤对数平均温度差算术平均温度差：=P=R=查温差修正系数表得因此平均有效温差为0.82放热量考虑换热器对外界环境的散热损失,则热流体放出的热量将⼤于冷流体吸收的热量，即：取热损失系数,则冷流体吸收的热量：由可的⽔流量：==31372.8这⾥初估K=340W/(),由稳态传热基本⽅程得传热⾯积：=16.552.3.1.2由及换热器系列标准，初选型号及主要结构参数选取管径卧式固定管板式换热器，其参数见上表。
从⽽查《换热器设计⼿册》表1-2-7，即下表公称直径管程数管⼦根数中⼼排管管程流通换热⾯积换热管长换热管排列规格及排列形式：换热管外径壁厚：d=50mm排列形式：正三⾓形管间距： =32mm折流板间距：2.1.1.3实际换热⾯积计算实际换热⾯积按下式计算2.2计算总传热系数，校核传热⾯积总传热系数的计算式中：——管外流体传热膜系数，W/(m2·K)；——管内流体传热膜系数，W/(m2·K)；,——分别为管外、管内流体污垢热阻，(m2·K) /W；—管壁厚度，m；——管壁材料的导热系数，W/(m2·K) oαiαiorr,δwλ2.2.1管内传热膜系数管内未冷却⽔流⼊，其速度为：雷诺数：对于湍流，由Dittus –Boelter关系式，有传热膜系数：其中，普朗特数： =4.87由于冷却⽔要被加热,故取n=0.4,即管内传热膜系数为：=927.4W/()2.2.1管外传热膜系数因换热管呈正三⾓形排列，根据Kern法当量直径：=故0.55流体流过管间最⼤截⾯积是其中壳体内径估算为=0.37因此，=0.216.7=雷诺数：普朗特数：壁温可视为流体平均温度，即：2.2.3总传热系数因为有污垢热阻，因此查看表《GB151-1999管壳式换热器》可有管外有机物污垢热阻：/W 管内冷却⽔污垢热阻：/W插⼊法得到=因此得到故2.2.4总换热⾯积由稳态传热基本⽅程：=8.5（1+25%）=10.62.3计算管程压⼒降管程压⼒降有三部分组成，可按照如下公式进⾏计算—流体流过直管因摩擦阻⼒引起的压⼒降，Pa;--流体流经回弯管中因摩擦阻⼒引起的压⼒降，Pa;—流体流经管箱进出⼝的压⼒降，Pa;—结构矫正因素，⽆因次，对Φ25×2.5mm，取为1.4；--管程数，取2；--串联的壳程数，取1其中：对光滑管，Re=3时，由伯拉修斯式，得：因此，因此，管程压⼒降在允许范围内1.3.2壳程压⼒降采⽤埃索法计算公式：式中：--流体横过管束的压⼒降，Pa;--流体通过折流板缺⼝的压⼒降，Pa;—壳程压⼒降的结垢修正系数，⽆因此，对液体取1.15;其中：式中：F—管⼦排列⽅法对压⼒降的修正系数，对三⾓形F=0.5;—壳程流体摩擦系数，当Re>500时，;--横过管束中⼼线的管⼦数，对三⾓形排列;--按壳程流通截⾯积计算的流速，。
管壳式换热器选用和设计
在选用和设计管壳式换热器时必须考虑以下问题：（1）冷、热流体流动通道的选择在管壳式换热器内，冷、热流体流动通道可根据以下原则进行选择。
①不洁净和易结垢的流体宜在管程，因管内清洗方便。
②腐蚀性流体宜在管程，以免管束和壳体同时受到腐蚀；③压强高的流体宜在管内，以免壳体承受压力；④饱和蒸气宜走壳程，因饱和蒸汽比较清净，给热系数与流速无关而且冷凝液容易排出；⑤被冷却的流体宜走壳程，便于散热；⑥若两流体温差较大，对于刚性结构的换热器，宜将给热系数大的流体通入壳程，以减小热应力；⑦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，将这种流体通入管内并采用多管程结构，反而能得到更高的给热系数。
（2）流动方式的选择除逆流和并流之外，在管壳式换热器中冷、热流体还可作各种多管程多壳程的复杂流动。
当流量一定时，管程数或壳程数越多，给热系数越大，对传热过程有利。
但是，采用多管程或多壳程必导致流体阻力损失即输送流体的动力费用增加。
因此，在决定换热器的程数时，需权衡传热和流体输送两方面的得失。
（3）换热管规格和排列的选择换热管直径越小，换热器单位容积的传热面积越大。
因此，对于洁净的流体管径可取得小些。
但对于不洁净或易结垢的流体，管径应取得大些，以免堵塞。
考虑到制造和维修的方便，加热管的规格不宜过多。
目前，我国实行的系列标准规定采用φ25mm×2.5mm的管子，管中心距为32mm和φ19×2mm的管子，管中心距为25mm两种规格，对一般流体是适应的。
管长的选择是以清洗方便和合理使用为准。
我国生产的钢管长多为6m、9m，故系列标准中管长有1.5m、2m、3m、4.5m、6m和9m 六种，其中以3m和6m更为普通。
管子的排列方式有等边三角形和正方形两种。
与正方形相比，等边三角形排列比较紧凑，管外流体湍流程度高，给热系数大。
正方形排列虽比较松散，给热效果比较差，但管外清洗方便，对易结垢流体更为适用。