11 管壳式换热器数据表
管壳式换热器的设计及计算
第一章换热器简介及发展趋势1.1 概述在化工生产中，为了工艺流程的需要，常常把低温流体加热或把高温流体冷却，把液态汽化或把蒸汽冷凝程液体，这些工艺过程都是通过热量传递来实现的。
进行热量传递的设备称为换热设备或换热器。
换热器是通用的一种工艺设备，他不仅可以单独使用，同时又是很多化工装置的组成部分。
在化工厂中，换热器的投资约占总投资的10%——20%，质量约为设备总质量的40%左右，检修工作量可达总检修工作量的60%以上。
由此可见，换热器在化工生产中的应用是十分广泛的，任何化工生产工艺几乎都离不开它。
在其他方面如动力、原子能、冶金、轻工、制造、食品、交通、家电等行业也有着广泛的应用。
70年代的世界能源危机，有力地促进了传热强化技术的发展，为了节能降耗，提高工业生产经济效益，要求开发适用于不同工业过程要求的高效能换热设备[1]。
这是因为，随着能源的短缺(从长远来看，这是世界的总趋势)，可利用热源的温度越来越低，换热允许温差将变得更小，当然，对换热技术的发展和换热器性能的要求也就更高[2]。
所以，这些年来，换热器的开发与研究成为人们关注的课题，最近，随着工艺装置的大型化和高效率化，换热器也趋于大型化，向低温差设计和低压力损失设计的方向发展。
同时，对其一方面要求成本适宜，另一方面要求高精度的设计技术。
当今换热器技术的发展以CFD(Computational Fluid Dynamics)、模型化技术、强化传热技术及新型换热器开发等形成了一个高技术体系[3]。
当前换热器发展的基本趋势是：继续提高设备的传热效率，促进设备结构的紧凑性，加强生产制造的标准化系列化和专业化，并在广泛的范围内继续向大型化的方向发展。
各种新型高效紧凑式换热器的应用范围将得到进一步扩大。
在压力、温度和流量的许可范围内，尤其是处理强腐蚀性介质而需要使用贵重金属材料的场合下，新型紧凑式换热器将进一步取代管壳式换热器。
总之，为了适应工艺发展的需要，今后在强化传热过程和换热设备方面，还将继续探索新的途径。
换热器
3.3 换热器选择3.3.1 换热器的类型换热器种类很多，按热量交换原理和方式，可分为混合式、蓄热式和间壁式三类。
其中间壁式换热器按传热面的形状和结构可分为：管壳式、板式、管式、液膜式、板壳式与热管。
目前，在换热设备中，使用量最大的是管壳式换热器。
管壳式换热器又称列管式换热器，该类换热器具有可靠性高、适应性广等优点，在各工业领域中得到最广泛的应用。
近年来，尽管受到了其他新型换热器的挑战，但反过来也促进其自身的发展。
在换热器向高参数、大型化发展的今天，管壳式换热器仍占主导地位。
列管式换热器可根据其结构特点，分为固定管板式、浮头式、U形管式、填料函式和釜式重沸器五类。
各类换热器特性如下表。
表3-1 各类换热器特性3.3.2 换热器选型原则换热器选型时需要考虑的因素很多，主要是流体的性质；压力、温度及允许压力降得范围；对清洗、维修的要求；材料价格；使用寿命等。
本项目选用目前应用最广泛的列管式换热器。
列管式换热器中常用的是固定管板式和浮头式两种。
一般要根据物流的性质、流量、腐蚀性、允许压降、操作温度与压力、结垢情况和检修清洗等要素决定选用列管换热器的型式。
从经济角度看，只要工艺条件允许，应该优先选用固定管板式换热器。
但遇到以下两种情况时，应选用浮头式换热器。
①壳壁与管壁的温差超过70℃；壁温相差50～70℃。
而壳程流体压力大于0.6MPa时，不宜采用有波形膨胀节的固定管板式换热器。
②壳程流体易结垢或腐蚀性强时不能采用固定管板式换热器。
综合考虑本次设计任务及制造、经济等个方面，本次设计主要采用浮头式和固定管板式换热器。
3.3.3换热管规格选择①管子的外形：列管换热器的管子外形有光滑管和螺纹管两种。
一般按光滑管设计。
当壳程膜系数低，采取其他措施效果不显著时，可选用螺纹管，它能强化壳程的传热效果，减少结垢的影响。
②管子的排列方式：相同壳径时，采用正三角形排列要比正方形排列可多排布管子，使单位传热面积的金属耗量降低。
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。
管壳式换热器数据表
容器类别
修改
Pa 度 类 m3
结构材料 浮头法兰 钩圈 浮头盖封头 螺栓/螺柱—壳体
—浮头 螺母 —壳体
—浮头 接管 —壳程
—管程 接管法兰 —壳程
—管程 补强圈 —壳程
—管程 复合层/衬里—壳程
—管程 —管板 —浮头盖封头
mm
垫片—壳程侧/外头盖 —浮头 —管程侧/管箱头盖
折流板/支持板 旁路挡板 定距管 拉杆/螺母 滑板 堰板 支座/支座垫板 防腐涂料—壳程侧
MPa (g) 总传热系数:－结垢状态
MPa (g) 热虹吸式重沸器 －从塔 m2. K/W 液位到底管板的静压头
m/s
釜式换热器的最小持液量
MPa (g) 总壳体台数:
℃ 串联/并联台数:
℃ 换热器总有效面积
MPa (g) 每台换热器有效面积
MPa (g) 换热面积余量
每台换热器操作介质重
修改
单位 kW/h
44
45
46
1
47
48
49
50
51
项目文件号
专业文件号
管壳式换热器数据表
LPEC 顾客要求
30-01/D3n
管程 水平 30°
结构参数 壳程
垂直
其它
60° 90° 45°
设计阶段
第
页共
页
管子形式: 光管 翅片管 mm 折流板形式: 单弓形 双弓形 mm 折流板切口方位: 横向 竖向
折流板切口尺寸: 折流板中心间距
oC W/m2.k W/m2.k
m 液柱 m３
m2 m2 % kg
壳程流体物性数据
气相
密度 比热
粘度 导热系数 密度
管壳式换热器数据表最终版
无损 检测
-射线(RT)(比例/级别) -超声(UT)(比例/级别) -其它(比例/级别)
热处理
壳程
管程
管子与管板连接型式
检验机构
批准机构 使用语言-图纸
-铭牌
结构图
说明书
附件要求
强度焊加贴胀
环首螺栓 带阳极牺牲保护板否？ 鞍座/支座 带重叠鞍座否？ 带鞍座滑板否？
管壳式换热器数据表
碳四预热器（E-4001） 开口数据表
档案号 10Q-W22-艺 1/E01（1） 设计阶段：详细设计 共 3页 第3页
编号
数量
开口名称
PN DN 伸出长度 (MPa) (mm) (mm)
法兰 结构型式
密封面 接管 型式 等级
备注
a
1 碳四烯烃入口 4.0 100
200 HG/T20592-2009B FM
气体入口/出口 潜热
壳程 1.0Mpa 蒸汽
385 /385 385/ 184.1 184.1 1.0/1.2 0.12/50 0.60/ 8737.6 0.00017 2.254/822
0.016/0.145
18 2.254/5.045
0.675/0.675
管程
单位
名称
醋酸
总热负荷
11998
kg/h 有效温差
325
2 76 1 19 2.0 3000 25 正三角形
mm
管子形式：
mm
折流板形式：
折流板切口方位：
折流板切口尺寸：
折流板中心间距
mm
第一块折流板间距
mm
折流板厚度
换热器
3.3 换热器选择3.3.1 换热器的类型换热器种类很多，按热量交换原理和方式，可分为混合式、蓄热式和间壁式三类。
其中间壁式换热器按传热面的形状和结构可分为：管壳式、板式、管式、液膜式、板壳式与热管。
目前，在换热设备中，使用量最大的是管壳式换热器。
管壳式换热器又称列管式换热器，该类换热器具有可靠性高、适应性广等优点，在各工业领域中得到最广泛的应用。
近年来，尽管受到了其他新型换热器的挑战，但反过来也促进其自身的发展。
在换热器向高参数、大型化发展的今天，管壳式换热器仍占主导地位。
列管式换热器可根据其结构特点，分为固定管板式、浮头式、U形管式、填料函式和釜式重沸器五类。
各类换热器特性如下表。
表3-1 各类换热器特性3.3.2 换热器选型原则换热器选型时需要考虑的因素很多，主要是流体的性质；压力、温度及允许压力降得范围；对清洗、维修的要求；材料价格；使用寿命等。
本项目选用目前应用最广泛的列管式换热器。
列管式换热器中常用的是固定管板式和浮头式两种。
一般要根据物流的性质、流量、腐蚀性、允许压降、操作温度与压力、结垢情况和检修清洗等要素决定选用列管换热器的型式。
从经济角度看，只要工艺条件允许，应该优先选用固定管板式换热器。
但遇到以下两种情况时，应选用浮头式换热器。
①壳壁与管壁的温差超过70℃；壁温相差50～70℃。
而壳程流体压力大于0.6MPa时，不宜采用有波形膨胀节的固定管板式换热器。
②壳程流体易结垢或腐蚀性强时不能采用固定管板式换热器。
综合考虑本次设计任务及制造、经济等个方面，本次设计主要采用浮头式和固定管板式换热器。
3.3.3换热管规格选择①管子的外形：列管换热器的管子外形有光滑管和螺纹管两种。
一般按光滑管设计。
当壳程膜系数低，采取其他措施效果不显著时，可选用螺纹管，它能强化壳程的传热效果，减少结垢的影响。
②管子的排列方式：相同壳径时，采用正三角形排列要比正方形排列可多排布管子，使单位传热面积的金属耗量降低。
换热器的工艺参数参考表
换热器的工艺参数参考表一.总传热系数表3-1 原油总传热系数参考表表 3-2 油品换热器的经验总传热系数参考表表3-3 加氢、重整和润滑油换热器的经验总传热系数参考值表3-4 馏分油油气冷凝器经验总传热系数参考值表 3-5 塔顶油气等冷凝器的总传热系数参考值管壳式换热器（1）用作冷凝器表3-6-1（2）用作加热器表3-6-2（3）用作换热器表3-6-3（4）用作蒸发器表3-6-4（5）用作冷凝器表3-6-5续表蛇管式换热器（1）用作冷凝器表3-7-1续表（2）用作加热器表3-7-2（3）用作换热器表3-7-3（4）用作蒸发器表3-7-4（5）用作冷凝器表3-7-5夹套式换热器（1）用作冷却器表3-8-1、（2）用作加热器表3-8-2（3）用作蒸发器表3-8-3续表套管式换热器（1）用作冷却器表3-9-1（2）用作加热器表3-9-2（3）用作热交换器表3-9-3（4）用作冷凝器表3-9-4空冷器（1）用作冷却器表3-10-1（2）用作冷凝器表3-10-2喷淋式换热器（1）用作冷凝器表3-11-1（2）用作冷却器表3-11-2螺旋板式换热器表3-12其他形式换热器表3-13续表二.结垢热阻表3-14 水结垢热阻参考数据表单位：（m2.K）／W表 3-15原油结垢热阻参考数据表单位：（m2.K）／W表3-16 工业物流结垢热阻参考数据表三.金属导热系数λ表3-17有色金属的导热系数λ表3-18 铝和铝合金导热系数W／(m.℃)表3-19 纯铜导热系数W／(m.℃)表3-20 铜合金导热系数W／(m.℃)表3-21 钛和钛合金导热系数W／(m.℃)GB151—1999 壁温计算F1 符号K ——以换热管外表面积为基准计算的总传热系数，W/（m 2·℃）； q ——热强度，W/m 2； γd ——污垢热阻，m 2·℃/W ；T m 、t m ——分别为热、冷流体的平均温度，℃； T i 、t o ——分别为热流体的进、出口温度，℃； t i 、t o ——分别为冷流体的进、出口温度，℃； t t ——管壁温度，℃； t s ——壳壁温度，℃；△t M ——流体的有效平均温差，℃；α——以换热管外表面积为基准计算的给热系数，W/（m 2·℃）。
管壳式换热器的主要技术参数
低温管壳式换热器的主要技术参数
作者：Qijian 73 更新时间：2009-11-23 16:49:04
低温管壳式换热器的主要技术参数,传热面积为60 m2。
换热器壳体规格为DN 600mm,材质为16MnDR;管子规格为Φ19×2.5,材质为16Mn(正火);管板材质为16MnDⅡ。
文献[1]附录A中对主要受压元件的要求为:壳体、封头、管板等钢板及换热管、接管用管材在正火状态下使用,并宜采用冷成形或回火温度以下的温成形,须避开钢材的回火脆性区。
若在回火温度以上热成形时,应根据需要进行与母材相同或相类同的热处理。
管壳式换热器是目前应用较广泛的一种换热器。
文献[1]附录A规定,设计温度低于或等于-20℃钢制管壳式换热器为低温管壳式换热器。
管板与管子、管板与壳体的连接是管壳式换热器质量控制的关键。
如果连接处发生泄漏,将导致两种工作介质混合,轻者损失热量与产品,重者将危及设备与人身安全。
本文以唐山化工机械有限公司设计制造的固定管板低温管壳式换热器为例,探讨受压元件连接方式及焊接工艺。
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管壳式换热器机械设计参考资料
管壳式换热器机械设计参考资料1前⾔ (1)1.1概述 (1)1.1.1换热器的类型 (1)1.1.2换热器 (1)1.2设计的⽬的与意义 (2)1.3管壳式换热器的发展史 (2)1.4管壳式换热器的国内外概况 (3)1.5壳层强化传热 (3)1.6管层强化传热 (3)1.7提⾼管壳式换热器传热能⼒的措施 (4)1.8设计思路、⽅法 (5)1.8.1换热器管形的设计 (5)1.8.2换热器管径的设计 (5)1.8.3换热管排列⽅式的设计 (5)1.8.4 管、壳程分程设计 (5)1.8.5折流板的结构设计 (5)1.8.6管、壳程进、出⼝的设计 (6)1.9 选材⽅法 (6)1.9.1 管壳式换热器的选型 (6)1.9.2 流径的选择 (8)1.9.3流速的选择 (9)1.9.4材质的选择 (9)1.9.5 管程结构 (9)2壳体直径的确定与壳体壁厚的计算 (11)2.1 管径 (11)2.2管⼦数n (11)2.3 管⼦排列⽅式，管间距的确定 (11)2.4换热器壳体直径的确定 (11)2.5换热器壳体壁厚计算及校核 (11)3换热器封头的选择及校核 (14)4容器法兰的选择 (15)5管板 (16)5.1管板结构尺⼨ (16)5.2管板与壳体的连接 (16)5.3管板厚度 (16)6管⼦拉脱⼒的计算 (18)7计算是否安装膨胀节 (20)8折流板设计 (22)9开孔补强 (25)10⽀座 (27)10.1群座的设计 (27)10.2基础环设计 (29)10.3地⾓圈的设计 (30)符号说明 (32)参考⽂献 (34)⼩结 (35)2 壳体直径的确定与壳体壁厚的计算2.1 管径换热器中最常⽤的管径有φ19mm ×2mm 和φ25mm ×2.5mm 。
⼩直径的管⼦可以承受更⼤的压⼒，⽽且管壁较薄；同时，对于相同的壳径，可排列较多的管⼦，因此单位体积的传热⾯积更⼤，单位传热⾯积的⾦属耗量更少。
GB151-1999《管壳式换热器》第1号修改单
7
H112
>12.5~25.0 60
25 15 15 14 14 13 11 10 8
6
>25.0~80.0 55
15 10 10 10 10 9 8 7 6
5
O
60
20 13 13 13 13 12 11 10 8
6
10.0(80.0)
>4.5~6.5 85
45 21 21 20 20 18 16 13 12
钛管在下列设计温度( )下的许用应力 MPa
-269 ~
b
r0.2
40 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 20
280 170 93 93 81 75 69 62 55 48 43 38 35 31
370 250 123 123 113 105 97 89 83 77 70 62 55 51
表 D2
标准
牌号
厚度 mm
TA0 10
TA1, TA9
GB/T3621 TA2
25
TA3
10 TA10
注:
常温强度指标 MPa
钛板在下列设计温度( )下的许用应力 MPa
-269 ~
b
r0.2
40 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 20
280 170 93 93 81 75 69 62 55 48 43 38 35 31
370 250 123 123 113 105 97 89 83 77 70 62 55 51
440 320 147 147 132 121 111 100 92 83 76 69 65 60
540 410 180 180 161 148 135 122 112 102 94 85 80 74
单壳程双管程管壳式换热器设计
本科生通用题目：单壳程双管程管壳式换热器设计（立式）专业：应用化学班级：0703班姓名：肖黎鸿成绩：导师签字：2010年7月11日题目:单壳程双管程管壳式换热器设计（立式）参数:要求要求每位学生在设计的过程中，充分发挥自己的独立工作能力及创造能力，在设计过程中必须做到：（1）及时了解有关资料，做好准备工作，充分发挥自己的主观能动性和创造性。
（2）认真计算和制图，保证计算正确和图纸质量。
（3）按预定计划循序完成任务。
日程安排：1.准备阶段（1天）2.设计计算阶段（3天）3.绘图阶段（4天）4.编写设计说明书（2天）目录1.绪论 (1)2．设计计算 (2)2.1管子数n的计算 (2)2.2管子排列方式，管间距的确定 (2)2.3壳体直径的确定 (2)2.4壳体厚度的计算 (2)2.5壳体液压试验应力校核 (3)2.6分程隔板的选择 (3)2.7封头的选择 (3)2.8法兰,管板的选择 (4)2.9垫片尺寸的确定 (5)2.10管子拉脱力的计算 (5)2.11是否安装膨胀节的计算 (6)2.12折流板设计 (7)2.13拉杆设计 (8)2.14开孔补强 (8)2.15支座 (9)3．设计评述 (10)4.参考文献 (11)附:设计结果一览表 (12)1.绪论热交换器，通常又称作换热器，是化工﹑炼油和食品及其他工业部门的通用设备，在生产中占有重要作用。
化工生产中，换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用甚为广泛。
换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可以分为三大类，及间壁式、混合式和蓄热式。
三类换热器中，间壁式换热器应用最多。
本次设计的管壳式换热器就属于间壁式换热器的一种。
立式固定管板式换热器示意图2．设计计算2.1管子数n 的计算选25 ×2.5的无缝钢管，材质20号钢，管长1.5m 。
因为F =πd 均Ln ，所以根均1045.10225.011=⨯⨯==ππL d F n2.2管子排列方式，管间距的确定本设计物料：管程氮气，壳程水，循环水工作温度90℃较高，不易结垢。
管壳式换热器换热管与管板胀管率的确定
按式 ( 1) 及表 1 初定换热管胀后的内径值 。查 表 1 铜或铜合金与钢制管板的胀管率 H = 5 % ～ 8 % ,取平均值 H = 615 % ,圆整 H = 7 % ,代入式 ( 1) , 求换热管胀后直径 。
H = d12 - d11 - b
其中 b = D - dw = 1913 - 19104 = 0126 mm 则 d12 = H + d11 + b = 16178 mm
d
表 2 为日本常见的胀管率 , 表 3 为按日本公式 ( 式 ( 2) ) 核算的胀管率 。
表2 日本胀管率 换热管材料 铜及铜合金 碳钢 ,低合金钢 不锈钢 换热管胀 前内径 d11 ( mm)
16～19 19～38 19～38
换热管 胀前壁厚 σ( mm)
015～210 2～415 116～312
D
无论采用哪种计算方法所得到的胀管率其根本 都是对换热管壁厚减薄量的控制 , 以下采用内径控 制法对强度胀及贴胀的胀管率的确定进行验证 。式 ( 8) 为内径控制法胀管率的计算公式 :
Hn = ( d1 + 2 t - 1) × 100 % d ( 8)
式中 Hn — — — 胀管率 , % d1 — — — 胀完后的换热管实测内径 ,mm t — — — 未胀时的换热管实测壁厚 ,mm d — — — 未胀时的管板孔实测直径 ,mm
・5 9 ・
CPVT 管壳式换热器换热管与管板胀管率的确定 Vol24. No6 2007
mm
b — — — 胀前换热管与管板孔的双边间隙量 ,
mm , b = D - dw
胀管率是以胀紧度对换热管内径 、 管板孔直径 或换热管壁厚的百分率来表示 。 2. 2 常见材料的胀管率 表 1 为常见材料的胀管率参考值 ,利用公式 ( 1) 可以换算出换热管胀后的内径范围 。
HTRI设计实例-最实用的初学者入门教材
HTRI设计实例-最实用的初学者入门教材目录第1章前言 (1)1.1 课题研究背景及意义 (1)1.2 换热器简介 (2)1.2.1 换热器分类 (2)1.2.2 管壳式换热器的结构和使用特点 (3)第2章冷凝器设计 (8)2.1 冷凝器选型 (8)2.1.1 饱和蒸汽冷凝 (8)2.1.2 含不凝气的冷凝冷却过程 (8)2.1.3 安装注意事项 (9)2.2 冷凝器设计依据 (9)2.2.1 管壳式冷凝器类型的选择 (9)2.2.2 换热器合理压降的选择 (10)2.2.3 工艺条件经验温度的选择 (10)2.2.4 管长 (10)2.2.5 管径与管壁 (11)2.2.6 折流板圆缺高度 (11)2.2.7 折流板间距 (11)2.2.8 密封条 (11)2.3 HTRI设计判据 (12)2.3.1 管壳侧流速(velocity) (12)2.3.2 设计余量(overdesign) (12)2.3.3热阻(thermal resistance) (12)2.3.4流型(flow fraction) (13)2.3.5 Window and crossflow (13)2.3.6 常见warning message及解决方法 (13)2.4 HTRI设计实例（HTRI6.0计算） (15)2.4.1 饱和蒸汽的冷凝 (15)2.4.2 含有不凝气的气体冷凝 (29)2.4.3 油气冷凝冷却 (39)第3章结论 (59)3.1 饱和蒸汽冷凝冷凝器数据 (59)3.1.1 饱和蒸汽冷凝器结构数据 (59)3.1.2 饱和蒸汽冷凝器工艺数据 (59)3.2 含不凝气的蒸汽冷凝冷凝器数据 (60)3.2.1 含不凝气的蒸汽冷凝器结构数据 (60)3.2.2 含不凝气的蒸汽冷凝器工艺数据 (60)3.3 油气冷凝冷却冷凝器数据 (61)3.3.1 油气冷凝冷却冷凝器结构数据 (61)3.3.2 油气冷凝冷却冷凝器工艺数据 (61)致谢错误!未定义书签。
管壳式换热器 比例
管壳式换热器比例
管壳式换热器是一种常见的热交换设备，用于在两种流体之间传递热量。
它通常由一个管束（管子）和一个外壳组成。
管壳式换热器的比例可以从多个角度来讨论：
1. 效率比例，管壳式换热器的效率是指它实际传递的热量与理论上可以传递的最大热量之间的比率。
提高管壳式换热器的效率可以通过优化设计、改进材料和增加换热面积等方式来实现。
2. 尺寸比例，管壳式换热器的尺寸比例可以指外壳和管束之间的尺寸比例，以及换热面积和整体尺寸之间的比例。
合理的尺寸比例可以影响换热器的性能和成本。
3. 流体比例，在管壳式换热器中，流体的流量比例和流速比例对换热效果有重要影响。
合理的流体比例可以确保充分的热交换，同时避免流体过速或过慢导致的问题。
4. 材料比例，管壳式换热器的材料比例指的是外壳、管束以及密封件等部件的材料选择比例。
选择合适的材料可以确保换热器在不同工况下具有良好的耐腐蚀性和耐高温性能。
综上所述，管壳式换热器的比例涉及到多个方面，包括效率、尺寸、流体和材料等。
在实际应用中，根据具体的工艺要求和换热条件，需要综合考虑这些因素来确定合适的比例关系，以确保换热器的性能和可靠性。
管壳式换热器设计说明书
E112 冷却器设计
2
换热器和喷淋式蛇管换热器。喷淋式蛇管换热器和沉侵式蛇管换热器相比，具有便于检 修、清洗和传热效果较好等优点。其缺点是喷淋不均匀。
图 1-1 蛇管的形状
套管式换热器是由两种不同直径的标准管子组装成同心圆的套筒， 然后由多段这种 套管连接而成。每一段套筒称为一程，每程的内管用 U 形弯管顺次连接，而外管则以支 管与下一程外管相连接。 由此组成多段同心圆套管换热器， 程数可根据传热要求而增减。 图 1-2 是套管式换热器的结构简图。它的优点是：1、结构简单 2、耐高压 3、传热面积 可根据需要增减 4、适当地选择内管和外管的直径，可使流速大增 5、冷、热流体可作 严格的逆流，传热效果好。缺点是单位传热面金属消耗量太大，检修、清洗和拆卸都比 较麻烦，在可拆连接处容易造成泄露。该类换热设备通常用于高温、高压、小流量流体 和所需传热面积不大的场合。
1
1.前言
1.1 常用换热器 换热器是实现热量传递过程的一种设备。在化工、炼油、动力、食品、轻工、原子 能、制药、机械以及航空航天等许多部门广泛应用。在电子产品领域，通过高效换热器 及时将产生的热量散发出去的研究，已经得到许多研究者的关注。在工业生产中，换热 器的主要作用是使热量有温度高的流体传递给温度低的流体， 使流体温度达到工艺过程 所需。此外，比如热管换热器，也是吸收利用低位热能的有效装置。 通常，在某些化工厂建设中，换热设备约占全部工艺设备投资 40%左右，而在炼油 厂的建设中换热设备所占投资比例更高[1]。 由此可见， 换热设备的设计， 选型在技术上， 经济上都是非常重要的问题。 换热器的按作用原理和传热方式可分为直接接触式，蓄热式，间壁式，中间载热体 式四种。间壁式换热器是在工业应用领域中应用最为广泛的，其形式多种多样，如管壳 式换热器和板式换热器。本设计所设计的固定管板式换热器就是间壁式换热器。 工程上对换热器的具体分类是将间壁式换热器分为管式换热器， 板面式换热器和其 他形式换热器。管式换热器是通过管子壁面进行传热的换热设备，按传热管的结构形式 不同大致可分为蛇管式换热器，套管式换热器，缠绕式换热器和管壳式换热器。板面式 换热器通过板面进行传热， 按传热板面的结构形式可分为螺旋板式换热器， 板式换热器， 板翅式换热器，板壳式换热器和伞板式换热器。 管壳式换热器又称列管式换热器，是目前应用最为广泛的换热设备，再设计、制造 和选用方面，许多国家都有相应的规范和标准。管壳式换热器是通过管子壁面进行传热 的换热设备， 换热设备中应用最为广泛。虽然在换热效率、结构紧凑和金属消耗量方 面不及其他类型的换热器，但它具有结构坚固，可靠性高，选材范围广，耐压，耐温， 操作弹性大等独特的优点。 管壳式换热器是目前应用最为广泛的一种换热器。 它包括:固定管板式换热器、 U 型 管壳式换热器、带膨胀节式换热器、浮头式换热器、分段式换热器、套管式换热器等。 管壳式换热器由管箱、壳体、管束等主要元件构成。管束是管壳式换热器的核心，其中 换热管作为导热元件，决定换热器的热力性能。另一个对换热器热力性能有较大影响的 基本元件是折流板（或折流杆） 。管箱和壳体主要决定管壳式换热器的承压能力及操作 运行的安全可靠性。 下面介绍几种常用的换热器，用以与管壳式换热器作比较。 蛇管式换热器是把换热管（金属或非金属）按需要弯曲成所需的形状，如圆盘形、 螺旋形和长蛇形等。蛇管的形状如图 1-1 所示。其特点是结构简单、造价低廉、检修清 洗方便。对所需传热面积不大的场合比较适用，同时，因管子能承受高压而不易泄漏， 常被高压流体的加热或冷却所采用。按使用状态不同，蛇管式换热器又分为沉侵式蛇管
换热器数据表
最高温度
(℃)
进口压力
[MPa(G)]
压降 计算/允许 (MPa)
流速
计算/允许 (m/s)
膜系数*
(W/m2K)
平均垢阻* (m2K/W)
密度
进口/出口 (kg/m3)
粘度
进口/出口 (mPa*s)
比热
进口/出口 (kJ/kg*K)
导热系数
进口/出口 (W/m*K)
保温(保冷)材料
壳程
管程
名称
1.0MPa蒸汽 C4~C6馏分 总热负荷
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淄博伟创石油化工设计有限公司
项目号 用户
地
址
管壳式换热器数据表
山东临沂
编号 LY1006-301
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第
1页
共 3页
项目名称
临沂金誉石化有限公司
主 项 8万吨/年液化气深加工项目
设计阶段
施工图
设备名称 设备编号 设备台数
重叠鞍座 1带 2不带
鞍座滑板 1带 2不带
垫片-壳程侧/外头盖
鞍座滑板说明
-封头
地脚螺栓 1带 2不带
-管程侧/管箱头盖
地脚螺栓规格
地脚螺栓说明
螺柱/螺母(外)
机械设计数据
浮头用螺柱/螺母
名称
壳程侧
管程侧
管板
浮头封头
复合层/衬里 (mm)
换热管子
碳钢 腐蚀裕量 (mm)
最高操作压力[MPa(G)]
改修
淄博伟创石油化工设计有限公司
编号
管壳式换热器数据表
LY1006-301
[工学]润滑油冷却器管壳式换热器毕业设计
![[工学]润滑油冷却器管壳式换热器毕业设计](https://img.taocdn.com/s3/m/df4d01f849649b6648d747f5.png)
分类号 TH117.2+1 单位代码密级公开学号学生毕业设计（论文）题目润滑油冷却器的设计作者院 (系)专业机械设计制造及其自动化指导教师答辩日期年月日毕业设计（论文）诚信责任书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文），是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。
毕业设计（论文）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。
尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人毕业设计（论文）与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。
论文作者签名:年月日榆林学院本科毕业设计（论文）摘要润滑油冷却器是大型运转设备中一个重要组成部分。
它主要用于冷却吸收了磨擦热的润滑油，从而保证润滑油的使用寿命和机组安全可靠地运行。
文中的润滑油冷却器在结构上采用了1-6型，即壳侧一程，管侧六程，并按照设计要求对其进行了整体的设计。
首先，通过换热计算确定换热面积与管子根数，进而初步选定换热器的结构类型。
然后按照设计要求以及一系列国家标准进行结构设计，之后又给出了水压试验要求，在设计的同时还进行了相关的校核。
最后整理数据绘制了零件图和装配图。
设计完成的润滑油冷却器能够及时有效的对流经轴承等处的润滑油进行冷却，使整个设备始终处于良好的运行状态。
关键词：润滑油；冷却器；管壳式I榆林学院本科毕业设计（论文）Design of Lubricating Oil Heat ExchangerABSTRACTLubricating oil heat exchanger is an important part of the large Scale Rotating equipment. It is mainly used for cooling lubricating oil which absorbed the friction heat, so as to ensure the service life of lubricating oil and the unit operated safely and reliably.In this paper, using a 1-6 type, i.e. a process in shell side, and another six process in pipes side, the overall design for lubricating oil cooler is made in accordance with the design requirements. First of all, the transfer area and the number of pipes are calculated, and then the type of heat exchanger is selected. Then, the structure of lubricating oil heat exchanger was designed in accordance with the design requirements and a series of national standards, after that the hydraulic pressure test is carried out, and the strength check is made. Finally, the data is collected to draw the part drawing and assembly drawing, so as to the entire design is completed.The lubricating oil cooler designed in this paper can cool oil that flowed through a bearing timely and effectively, so that the whole equipment is always in good working condition.Key words：Lubricating oil; Heat exchanger; Fixed pipes and platII榆林学院本科毕业设计（论文）目录摘要 (I)ABSTRACT ..................................................................................................................... I I 1 绪论 . (1)1.1 设计内容 (1)1.2 换热器的国内外状况 (1)1.3 管壳式换热器的结构 (2)2 管壳式换热器选型及设计思路 (5)2.1 设计参数 (5)2.2 换热器选型原则 (5)2.3 换热器的设计思路 (6)3 热工设计 (9)3.1 计算总传热系数 (9)3.2 核算总传热系数K值 (12)3.3 核算压力降 (14)4 结构设计 (17)4.1 壳体设计 (17)4.2 封头设计 (18)4.3 管板设计 (18)4.4 换热管设计 (20)4.5 接管设计 (24)4.6 壳体与管板、管板与法兰及换热管的连接设计 (27)5 水压试验要求 (35)5.1 试验基本原则 (35)5.2 试验步骤 (35)6 总结 (37)参考文献 (39)致谢 (40)III榆林学院本科毕业设计（论文）1 绪论1.1 设计内容润滑油用在各种类型机械上以减少摩擦，保护机械及加工件，主要起润滑、冷却、防锈、清洁、密封和缓冲等作用。
毕业设计(论文)-U型管式换热器设计(全套图纸)
毕业设计(论文)-U型管式换热器设计(全套图纸)优质资料U型管式换热器设计摘要本文介绍了U型管换热器的整体结构设计计算。
U型管换热器仅有一个管板，管子两端均固定于同一管板上，管子可以自由伸缩，无热应力，热补偿性能好；管程采用双管程，流程较长，流速较高，传热性能较好，承压能力强，管束可从壳体内抽出，便于检修和清洗，且结构简单，造价便宜。
U型管式换热器的主要结构包括管箱、筒体、封头、换热管、接管、折流板、防冲板和导流筒、防短路结构、支座及管壳程的其他附件等。
本次设计为二类压力容器，设计温度和设计压力都较高，因而设计要求高。
换热器采用双管程，不锈钢换热管制造。
设计中主要进行了换热器的结构设计，强度设计以及零部件的选型和工艺设计。
关键词：U型管换热器，结构，强度，设计计算目录中文摘要....................................错误！未定义书签。
英文摘要....................................错误！未定义书签。
绪论 (1)1管壳式换热器的类型、结构与型号 (1)1.1 换热器的零部件名称 (1)1.2 换热器的主要组合部件 (2)2换热器材料选择 (3)2.1 选材原则 (4)3换热器结构设计 (5)3.1 壁厚的确定 (6)3.2 管箱圆筒短节设计 (6)3.3 壳体圆筒设计 (7)3.4 封头设计 (8)3.4.1 后封头计算 (9)3.4.2 管箱封头计算 (10)3.5 换热管设计 (11)3.5.1 换热管的规格和尺寸偏差 (14)3.5.2 U形管的尺寸 (14)3.5.3 管子的排列型式 (15)3.5.4 换热管中心距 (16)3.5.5 布管限定圆 (16)3.5.6 换热管的排列原则 (18)3.6 管板设计 (18)3.6.1 管板连接设计 (21)3.6.2 管板设计计算 (19)3.7 管箱结构设计 (25)3.7.1 管箱的最小内侧深度 (25)3.7.2 分程隔板 (26)4 换热器其他各部件结构 (26)4.1 进出口接管设计 (26)4.1.1 接管法兰设计 (27)4.1.2 接管外伸长度 (29)4.1.3 接管与筒体、管箱壳体的连接 (29)4.1.4 接管开孔补强的设计计算 (30)4.1.5 接管最小位置 (29)4.1.6 壳程接管位置的最小尺寸 (34)4.1.7 管箱接管位置的最小尺寸 (35)4.2 管板法兰设计 (35)4.2.1 垫片的设计 (33)4.2.2 螺栓设计 (34)4.2.3 法兰设计 (40)4.3 折流板 (38)4.3.1 折流板尺寸 (39)4.3.2折流板的布置 (39)4.3.3折流板的固定 (36)4.4 拉杆与定距管 (38)4.4.1 拉杆的结构型式 (39)4.4.2 拉杆的直径和数量 (39)4.4.3 拉杆的尺寸 (46)4.4.4 拉杆的布置 (47)4.4.5 定距管尺寸 (47)4.5 防冲与导流 (47)4.5.1 防冲板的形式 (47)4.5.2 防冲板的位置和尺寸 (47)4.5.3 导流筒 (48)4.6 双壳程结构 (48)4.7 防短路结构 (44)4.7.1 旁路挡板的结构尺寸 (49)4.7.2 挡管 (49)4.7.3 中间挡板 (49)4.8 鞍座 (45)结论 (46)参考文献 (47)致谢 (48)附录英文文摘及翻译 (49)绪论能源是当前人类面临的重要问题之一，能源开发及转换利用已成为各国的重要课题，而换热器是能源利用过程中必不可少的设备，几乎一切工业领域都要使用，化工、冶金、动力、交通、航空与航天等部门应用尤为广泛。
管壳式换热器数据表
设备名 称
改
1 形式
2
换热面 积
A=
3
制造 厂：
4
5
6
介质名 称
7 总流量
8 气体 9 液体 10 水蒸气
11 不凝气
12
13 密度 14 粘度 15 比热
16 潜热
17
导热系 数
18
气体分 子量
19
操作温 服
20
操作压 力
21 压力降
22 流速
23
污垢系 数
冷凝/
24 蒸发温
度
管壳 式换 热器
工程号 文件号 第页
K
℃
入口
出口
入口
管子规格：
管子数： 管间距： 壳体： 折流板/支撑
板
出口 型式：
数量：
纵向隔板：
外径 mm
内径
单弓形 □
间距 mm
双程□
壁厚 mm 管子长度： 管子排列方式
双弓形□ 环盘型 □
切口 % 分流□
换热管与管 板连接形式
焊接□
套管：
胀接□
外观规 格
结构设 计参数
焊接+胀接 内管规格
Mpa
设计压力 Mpa
共页
位号
用户
规格
尺
寸：
m2
安装 方式
单台设 备性能
壳程
台数
立式 □
容器 类别
2 mm 卧式□
厂址
装置名 称
设备净 水压重试 验时重 量
管 程 设计规范：
单台设备设计数 据表
管子种类： 光管□ 翅片管□
kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h
管壳式换热器数据表
设 管程
不设 壳程
开口说明 编号 1 2 3 4 5 名 管程入口 管程出口 壳程入口 壳程出口 称 数量 压力 PN（Mpa) 公称直径 DN（mm) 接管等级 开口外伸高度 （mm) 法兰型式 备注
2
3
6000
1
φ1600
4
格式编号：LF-Ch-30D.1-04-2004
项目文件号
专业文件号
管壳式换热器数据表
备注：
格式编号：LF-Ch-30D.1-04-20换热器数据表
LPEC 顾客要求 设计阶段 第
光管 单弓形 横向
页 共
翅片管 双弓形 竖向
页
1 2 热流体位置 3 壳体内径 4 管束布管限定圆直径 5 管程数/壳程数 6 壳体方位 7 管子数/台 8 管子外径(光管) 9 管壁厚度 10 管子长度(直管段) 11 管间距 12 管子排列形式 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51
22 外头盖—壳体
25 固定管板 26 浮头管板 27 换热管 28 膨胀节 29 30 31 32 无损 33 检测 34 36 37 38 39 环首螺栓 40 带阳极牺牲保护板否？ 41 鞍座/支座 42 带重叠鞍座否？ 43 带鞍座滑板否？ 44 45 设备总质量（单台重） 46 47 备注： 备注： 48 49 50 51
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设备名称 设备规格 工艺操作数据 单 位 kg/h 进口/出口
o
名 总热负荷 有效传热温差
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设备数据表 管壳式换热器
编制 校核 审核 工程名称 工程号
设计项目 文件编号 设计阶段 版次 第 适用于 页 共 页
询价 由制造厂填写
订货 双方共同填写
位号 名称 工作用途 介质名称 工作压力（Mpa） 介质特性 介质入口/出口温度（℃） 冷媒/热媒介质
设备型号 数量 台
注：
由买方填写
生产厂家 介质流量（m3/h） 介质密度（kg/m3） 介质PH
TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》 JB4730.2-2005体、封头、管板、换热管等 出口配对法兰及螺栓、螺母、垫片 阳极牺牲保护板 备注： 压力仪表 工艺计算书、强度计算书 2年备品备件（另附清单） 地脚螺栓及紧固件 鞍座、支座 随机备件（另附清单）
操作条件
轻腐蚀性
腐蚀性
磨蚀性 固体颗粒名称和含量(mg/L) 操作方式 冷媒/热媒出口温度（℃） 安装方式 环境温度 冬季/夏季 ℃ 立式 卧式 连续 间歇 小时/天
冷媒/热媒温度（℃）/压力（MPa） 安装位置 1室内 2露天 3顶棚
2
设备参数
计算传热面积（m ) 设计压力(Mpa) 冷媒/热媒消耗量 直径×/壁厚（mm） 外表面防腐 筒体/封头材质 壳 体 内表面防腐 壳程流速 腐蚀余量（mm) 设计压力（Mpa） 壳程数 管口 冷却水进口 冷却水出口 介质进口 介质出口 壳程压力表口 排净口 空载重量（kg)/运行荷载（kg） 工厂检查 GB151-1999《管壳式换热器》 JB/T4709-2000《钢制压力容器焊接规程》 JB/T4730.5-2005承压设备无损检测-渗透检测 / 水压试验 方位 公称尺寸 压力等级 法兰标准 管 板 及 折 流 板 换 热 管 选型换热面积（m2) 试压压力(Mpa) 保温及外边面防腐
结构参数
外径×壁厚(mm) 材质 数量(根） 管内流速（m/s） 长度/间距(mm) 管程数/单程管数 设计压力（MPa） 换热管型式 腐蚀余量 管板材质 折流板材质 紧固件材质 管子与管板连接形式 折流板厚度(mm) 管板总厚度mm
外型尺寸（LxWxH,mm)
试验和检验
性能试验 试验后拆卸与检查
设计.制造与检验的主要标准