热交换器设计计算教案资料

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1 热交换器的热基本计算

Q-热负荷，W; M1,M2- 分别为热流体与冷流体的质量流量，kg/s； h1，h2-分别为冷热流体的焓，J/kg； 1代表热流体，2代表冷流体；
代表流体的进口状态，代表流体的出口状态。
热计算基本方程式
热平衡方程式
Q M1 h1 h1 M 2 h2 h2
当流体无相变时，热负荷也可用下式表示：
为修正系数
其它流动方式时的平均温差
tm tlm,c
若令
t2 t2 冷流体的加热度 P t2 两流体的进口温差 t1 t1 热流体的冷却度 t1 R t2 冷流体的加热度 t2
P的数值代表了冷流体的实际吸热量与最大可能的吸热量的比率，称为温度效率，恒小于1。 R是冷流体的热容量与热流体的热容量之比，可以大于1、等于1或小于1。
t t e
μkA
t x t e
-μ kAx
t ln μ kA t
t t t t tm ( 1) t t t ln ln t t
由于式中出现了对数，故常把tm称为对数平均温差。
d dt1 qm1c1 d dt2 qm 2c2
由于qm1c1和qm2c2 不变，则d↓ ， dt1、dt2↓
故沿着流体流动方向，冷热流体温度变化渐趋平缓，温度分布曲线形状的凹向不可能反向。
逆流情况下的平均温差
逆流换热器中冷、热流体温度的沿程变化如下图。
d k[t1 ( x) t2 ( x)]dA kt ( x)dA
d[t ( x)] k t ( x)dAx
顺流情况下的平均温差
1 1 d[t ( x)] dt1 ( x) dt2 ( x) qm1c1 qm2c2 d d

换热器课程设计文档

换热器课程设计文档一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握换热器的基本原理、类型、结构和计算方法，能够运用所学知识分析和解决实际工程问题。

具体分为以下三个部分：1.知识目标：（1）掌握换热器的基本原理和作用；（2）了解不同类型的换热器及其特点；（3）熟悉换热器的结构组成和计算方法。

2.技能目标：（1）能够分析实际工程中的换热问题，并选择合适的换热器；（2）能够运用换热器计算方法，准确计算换热器的性能参数；（3）具备一定的创新能力和解决问题的能力。

3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对能源工程领域的兴趣和热情；（2）培养学生严谨的科学态度和团队协作精神；（3）培养学生关注环保、节能和可持续发展意识。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.换热器的基本原理：介绍换热器的工作原理、热传递方式及换热效果的影响因素。

2.换热器的类型：分类介绍不同类型的换热器，如管式换热器、板式换热器、壳管式换热器等，并分析其优缺点。

3.换热器的结构组成：详细讲解换热器的主要组成部分，如壳体、管束、换热管、支架等，以及它们的作用和选型依据。

4.换热器计算方法：介绍换热器的传热计算、阻力计算和面积计算等方面的方法。

5.换热器在实际工程中的应用：分析换热器在能源、化工、环保等领域的应用案例，培养学生解决实际问题的能力。

三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用以下几种教学方法：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握换热器的基本原理、类型和计算方法。

2.案例分析法：分析实际工程中的换热器应用案例，使学生能够将理论知识应用于实际问题。

3.实验法：安排实验课程，让学生亲自动手操作，加深对换热器结构和工作原理的理解。

4.讨论法：学生进行小组讨论，培养学生的团队协作能力和创新思维。

四、教学资源为实现教学目标，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的换热器教材，为学生提供系统、全面的学习资料。

2.参考书：推荐学生阅读相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。

2024版板式换热器教案

板式换热器教案目录CONTENCT •引言•板式换热器基本原理•板式换热器性能分析•板式换热器设计计算•板式换热器安装与调试•板式换热器运行维护与故障排除•实验操作与数据分析•课程总结与拓展延伸01引言目的和背景了解板式换热器的基本原理、结构特点和工作过程掌握板式换热器的设计、选型、安装和维护等方面的知识培养学生运用所学知识解决实际问题的能力，提高学生的实践能力和创新能力教学内容与目标教学内容板式换热器的基本原理、结构特点、工作过程、设计选型、安装维护等方面的知识教学目标通过本课程的学习，使学生掌握板式换热器的基本原理和工作过程，了解板式换热器的结构特点和应用范围，能够运用所学知识进行板式换热器的设计、选型、安装和维护等工作，提高学生的实践能力和创新能力。

同时，培养学生的团队协作精神和创新意识，提高学生的综合素质。

02板式换热器基本原理换热器概述换热器的定义换热器是一种将热量从一种流体传递到另一种流体的设备，广泛应用于化工、石油、动力、食品等工业领域。

换热器的分类根据传热原理和结构形式，换热器可分为间壁式、混合式和蓄热式三大类。

其中，板式换热器属于间壁式换热器的一种。

板式换热器工作原理传热过程板式换热器通过板片之间的薄矩形通道内的热传导和流体在通道内的对流换热来实现热量的传递。

热量从热流体传递到板片内侧，再通过板片传导到板片外侧，最后传递给冷流体。

流动方式板式换热器中的流体流动方式可分为顺流、逆流和错流三种。

不同的流动方式对换热器的传热效率和压降有不同的影响。

板式换热器结构特点板片结构01板式换热器的核心部件是板片，其结构形式有波纹板、人字板、平直板等。

不同结构的板片具有不同的传热性能和承压能力。

密封结构02板式换热器的密封结构是保证其正常运行的关键。

常见的密封结构有垫片密封、胶条密封和焊接密封等。

不同的密封结构具有不同的泄漏率和耐温耐压性能。

框架结构03板式换热器的框架结构用于支撑和固定板片，同时承受流体的压力和温度载荷。

《热交换器原理与设计》管壳式热交换器设计资料

0.14
1.05
f
0.14
w
0.95
气体
f
w
0.14
1.0
同时存在对流换热与辐射换热的处理
具有辐射能力的气体
辐射
温度较高
对流《热交换器原理与设计》管壳式热
交换器设计资料
总换热系数
7
c r
辐射
T1 4 T2 4
r
nC0100T1
100 T2
式中： C0——黑体辐射常数，其值为5.67W/(m2k4)
二、流体温度和终温的确定
流动方式传热面积
已知
平均温差传热单元数法
《热交换器原理与设计》管壳式热
交换器设计资料
28
可以参考数据选择流体度和换热终温:
热端温差不小于20℃
冷端温差不小于5℃
冷却器冷流体的初温应高于热流体的凝固点冷凝器含有不凝结气体冷凝，冷流体的终温要求
低于被冷凝气体的露点以下5℃
管长与管径的比例《热关交系换器：原理与设计》管壳式热
交换器设计资料
30
单管程
流速一定，流通截面积At，管子数为
n
4 At
d i 2
传热面积F,管长L应为
L
F
dn
略去内径与计算直径的差别
L
F 4 At
di
《热交换器原理与设计》管壳式热
交换器设计资料
Байду номын сангаас
31
四、流体流动速度的选择
流体的流动速度要尽量使流体呈湍流状态避免产生过大压降考虑机械条件与结构要求
第二章管壳式热交换器
《热交换器原理与设计》管壳式热
交换器设计资料

课程设计换热器的设计

课程设计换热器的设计一、教学目标本课程的设计目标是使学生掌握换热器的基本原理、设计方法和计算技巧。

知识目标要求学生了解换热器的类型、工作原理及其在工程中的应用；技能目标要求学生能够运用传热学的基本原理，进行换热器的设计和计算；情感态度价值观目标则在于培养学生的创新意识和解决实际问题的能力。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括换热器的基本原理、类型及其设计方法。

具体内容包括：换热器的基本概念、传热基本方程、对流传热、换热器类型（包括空气冷却器、水冷却器、热交换器等）、换热器的设计方法及计算技巧。

三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、案例分析法、实验法等。

在讲授基本原理和设计方法的同时，通过案例分析让学生了解换热器在实际工程中的应用，通过实验操作让学生亲手实践，加深对换热器原理的理解。

四、教学资源为了支持教学内容的实施，我们将准备丰富的教学资源，包括教材、参考书、多媒体资料、实验设备等。

教材和参考书将用于理论知识的讲解和拓展，多媒体资料将用于形象地展示换热器的工作原理和设计方法，实验设备则用于学生的实践操作。

五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等多个方面，以全面、客观、公正地评价学生的学习成果。

平时表现主要考察学生的课堂参与度、提问回答等情况；作业则是对学生学习进度的实时跟踪，要求学生在规定时间内完成；考试则是检验学生对课程知识的掌握程度，包括期中和期末考试。

通过这些评估方式，教师能够全面了解学生的学习情况，为后续教学提供依据。

六、教学安排本课程的教学安排将根据课程内容和学生的实际情况进行设计。

教学进度将确保在有限的时间内完成所有教学任务，教学时间将合理安排，既不过于紧张，也不过于宽松。

教学地点将选择适合进行课程教学的环境，如教室、实验室等。

同时，教学安排还将考虑学生的作息时间、兴趣爱好等因素，以提高学生的学习效果。

七、差异化教学为了满足不同学生的学习需求，本课程将根据学生的不同学习风格、兴趣和能力水平进行差异化教学。

课程设计模板换热器

课程设计模板换热器一、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换热器的原理、类型和应用；技能目标要求学生能够运用换热器的基本原理进行热交换计算和设计；情感态度价值观目标要求学生培养对换热器技术和节能减排的认识，提高学生的环保意识和社会责任感。

通过本课程的学习，学生将能够：1.描述换热器的基本原理和类型；2.分析换热器的工作过程和性能指标；3.应用换热器的基本原理进行热交换计算和设计；4.探讨换热器技术在节能减排中的应用；5.培养对换热器技术和节能减排的认识，提高环保意识和社会责任感。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括换热器的原理、类型和应用。

具体包括以下几个方面的内容：1.换热器的基本原理：热传递方式、换热器的工作过程和性能指标；2.换热器的类型：板式换热器、壳管式换热器、空气冷却器等；3.换热器的应用：热交换计算、设计方法和实例分析；4.换热器技术在节能减排中的应用：热泵技术、余热回收等。

三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。

1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握换热器的基本原理和应用；2.讨论法：引导学生进行思考和交流，提高学生的理解和分析能力；3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生更好地理解和应用换热器技术；4.实验法：通过实验操作，使学生直观地了解换热器的工作过程和性能。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：《换热器技术》等相关教材；2.参考书：国内外相关论文、技术手册等；3.多媒体资料：PPT课件、视频资料、图片等；4.实验设备：换热器实验装置、热流量计等。

通过以上教学资源的选择和准备，我们将为学生提供全面、丰富的学习资源，帮助学生更好地理解和掌握换热器技术。

五、教学评估本课程的教学评估将采用多种方式，包括平时表现、作业、考试等，以全面、客观、公正地评估学生的学习成果。

(完整word版)换热器设计计算.doc

换热器设计计算步骤1.管外自然对流换热2.管外强制对流换热3.管外凝结换热3已知：管程油水混合物流量 G ( m/d) ，管程管道长度 L (m) ，管子外径 do (m)，管子内径 di (m)，热水温度 t ℃，油水混合物进口温度 t1’, 油水混合物出口温度 t2”℃。

1.管外自然对流换热1.1 壁面温度设定首先设定壁面温度，一般取热水温度和油水混合物出口温度的平均值， t w℃，热水温度为 t ℃，油水混合进口温度为t1'℃，油水混合物出口温度为t1"℃。

t w 1(t t1" ) 21.2 定性温度和物性参数计算管程外为水，其定性温度为( K 1 ) ℃t2 1(t t w ) 2管程外为油水混合物，定性温度为t2'℃t2 '1(t1' t1" ) 2根据表 1 油水物性参数表，可以查得对应温度下的油水物性参数值一般需要查出的为密度( kg / m3 ), 导热系数(W /(m K )) ，运动粘度 ( m2 / s) ，体积膨胀系数 a ( K1)，普朗特数 Pr 。

表 1 油水物性参数表水t ρλv a Pr10 999.7 0.574 0.000001306 0.000087 9.5220 998.2 0.599 0.000001006 0.000209 7.0230 995.6 0.618 0.000000805 0.000305 5.4240 992.2 0.635 0.000000659 0.000386 4.3150 998 0.648 0.000000556 0.000457 3.5460 983.2 0.659 0.000000478 0.000522 2.9970 997.7 0.668 0.000000415 0.000583 2.5580 971.8 0.674 0.000000365 0.00064 2.2190 965.3 0.68 0.000000326 0.000696 1.95100 958.4 0.683 0.000000295 0.00075 1.75油t ρλv a Pr10 898.8 0.1441 0.000564 659120 892.7 0.1432 0.00028 0.00069 333530 886.6 0.1423 0.000153 185940 880.6 0.1414 9.07E-05 112150 874.6 0.1405 5.74E-05 72360 868.8 0.1396 3.84E-05 49370 863.1 0.1387 0.000027 35480 857.4 0.1379 1.97E-05 26390 851.8 0.137 1.49E-05 203100 846.2 0.1361 1.15E-05 1601.3设计总传热量和实际换热量计算Q0Cq m t Cq v t C油 q v油t C水 q v水tC 为比热容j /( kg K )，q v为总体积流量m3/ s，分别为在油水混合物中油和水所占的百分比，t 油水混合物温差，q m为总的质量流量 kg / s。

化工原理课程设计——换热器的设计

化工原理课程设计——换热器的设计1000字
该课程设计的目标是设计一个换热器，用于从一种热流体中传递热量到另一种热流体。

设计过程中需要考虑到热传递的效率和换热器的成本。

设计要求：
1.设定两种热流体的流量和进出口温度。

2.根据流量和温差计算出所需的传热量。

3.选择一种合适的换热器类型并计算出尺寸和效率。

4.根据选择的换热器类型确定换热管的材料，并计算出所需的管道长度。

5.确定换热器外壳材料和绝缘材料，并计算出所需的壁厚度。

在设计过程中，需要进行以下计算：
1.计算热传递量：
热传递量 = 流量 x 热容 x 温差
流量：两种热流体的流量
热容：热流体的比热容
温差：两种热流体的进出口温度差
2.选择换热器类型：
常见的换热器类型包括：管式热交换器、板式热交换器和壳管式热交换器。

在选择时需要考虑到传热效率、材料成本以及维护难度等因素。

3.计算换热管尺寸：
换热管的长度和直径需要根据流量和传热效率来计算，同时需要考虑到管壁的热传递系数和管壁的厚度。

4.确定换热器外壳材料和绝缘材料：
外壳的材料需要考虑到其耐腐蚀性和强度，同时需要计算出所需的壁厚度。

绝缘材料需要选用热传导系数较小的材料，以提高传热效率。

5.总体设计方案：
根据上述计算和选择，得到符合要求的换热器总体设计方案，并进行设计图纸和工艺流程图的绘制。

结论：
在设计过程中，需要考虑到换热器的热传递效率、成本、材料选用和维护难度等因素，从而得出符合要求的总体设计方案。

热交换器计算示例【《热交换器原理与设计》课件】

《热交换器计算示例》2.6 管壳式热交换器[例2.2]试对固定管板的管壳式煤油冷却器进行传热计算、结构计算和阻力计算。

在该热交换器中，要求将14 t/h的T-1煤油由140 ℃冷却到40 ℃，冷却水的进、出口水温为30 ℃和40 ℃，煤油的工作表压力为0.1 MPa，水的工作表压力为0.3 MPa。

[解]由已知条件，选用两台〈1－2〉型管壳式热交换器串联工作，水的结垢性强，工作压力也较高，故使其在管程流动，而煤油的温度、压力均不高，且较洁净，在壳程流动也是合适的，计算过程和结果列于表2.11中。

3.1 螺旋板式热交换器[例3.1] 试设计一台螺旋板式热交换器，将质量流量3 000kg/h 的煤油从t′1= 140℃冷却到t″1=40℃。

冷却水入口温度t′2=30 ℃，冷却水量为M 2=15 m 3/h 。

[解]① 煤油的热物性参数值煤油平均温度按卡路里温度计算，即t 1m ＝t″1＋F c (t′1－t″1)＝40＋0.3(140－40)＝70℃。

查得煤油在70℃时物性参数值：黏度 μ1＝10.0×10－4 kg /(m ·s )，导热系数 λ1＝0.14 W /(m ·℃)，比热 c p1＝2.22×103 J /(kg ·℃)，密度 ρ1＝825 kg /m 3。

② 传热量QQ ＝M 1 c p1 (t′1－t″1)＝3 000×2.22×103×(140－40)＝666 000×103 J /h ③ 冷却水出口温度t″2由 Q ＝M 2 c p2 (t″2－t′2)，得t″2＝Q M 2c p2＋t′2＝666 000×10315×994×4.18×103＋30＝40.6℃④ 冷却水的热物性参数值冷却水的平均温度 t 2m ＝t′2＋t″22＝35.3℃，冷却水在该温度下的热物性参数值为：黏度 μ2＝7.22×10－4 kg /(m ·s )，导热系数 λ2＝0.627 W /(m ·℃)，比热 c p2＝4.18×103 J /(kg ·℃)，密度 ρ2＝994 kg /m 3。

换热器的设计课程设计

换热器的设计课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握换热器的基本原理、设计方法和计算步骤，能够运用所学知识进行换热器的设计和分析。

具体包括：1.知识目标：（1）理解换热器的分类和基本原理；（2）掌握换热器的设计方法和计算步骤；（3）了解换热器在工程中的应用和前景。

2.技能目标：（1）能够运用所学知识进行换热器的设计和分析；（2）具备查阅相关资料和规范的能力；（3）具备一定的创新能力和团队协作能力。

3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对工程技术的热爱和敬业精神；（2）培养学生勇于探索、积极向上的精神风貌；（3）培养学生具备良好的职业道德和团队合作意识。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括换热器的基本原理、设计方法和计算步骤。

具体安排如下：1.第一章：换热器概述（1）换热器的分类和基本原理；（2）换热器的设计方法和计算步骤；（3）换热器在工程中的应用和前景。

2.第二章：换热器的设计（1）换热器设计的基本原理；（2）换热器设计的计算方法；（3）换热器设计的注意事项。

3.第三章：换热器的计算（1）换热器计算的基本公式；（2）换热器计算的案例分析；（3）换热器计算的软件应用。

4.第四章：换热器在工程中的应用（1）换热器在石油化工中的应用；（2）换热器在电力工业中的应用；（3）换热器在制冷空调中的应用。

三、教学方法本课程的教学方法主要包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法。

具体应用如下：1.讲授法：用于传授换热器的基本原理、设计方法和计算步骤；2.讨论法：用于探讨换热器设计中的问题和解决方法；3.案例分析法：用于分析换热器在工程中的应用案例；4.实验法：用于验证换热器的设计和计算结果。

四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。

具体准备如下：1.教材：选用国内权威出版的换热器设计教材；2.参考书：收集相关领域的学术论文和专著；3.多媒体资料：制作PPT、视频等教学课件；4.实验设备：准备换热器实验装置，用于实践教学。

河北工业大学热交换器课程设计

一、设计题目及参数1.1设计题目：管壳式热交换器。

1.2设计参数：流体流量（t/h) 进口温度（℃）出口温度（℃）运行压力（bar）R-12 75 0 25 10水- 40 25 2二：方案确定根据已知条件，暂定两台<1-2>型管壳式热交换器串联工作，采用逆流方式，由于R12压力高使其在管内流动。

三：设计计算3.1 原始数据1.水的进口温度：t1’=40℃2. 水的出口温度：t1’’=25℃3.R12的进口温度：t2’=0℃4.R12的出口温度：t2’’=25℃5.水的工作表压力：0.2Mpa6.R12的工作表压力：1.0Mpa7.R12的质量流量：20.83kg/ss kg t t C Q M P /83.2097.0)2540(174.48.496)('1''1112=⨯-⨯=-=ηKW t t C M Q p 8.496)025(9539.0360075000)('2''222=-⨯⨯=-= 3.2流体的物性参数8.水的定性温度：C t t t ︒=+=''+'=5.322254021119.水的比热：Cp1=4.174 kJ/kg ℃ 10.水的密度：ρ1=994.8 kg/m3 11.水的粘度：μ1=7.64×10-412.水的导热系数：λ1=0.622 W/m ℃ 13.水的普朗特数:Pr1=5.14 14.R12的定性温度：C t t t ︒=+=''+'=5.122250222215.R12的比热：Cp2=0.9539 kJ/kg ℃ 16.R12的密度：ρ2=1355.77 kg/m3 17.R12的粘度：μ2=2.74×10-418.R12的导热系数：λ2=0.0726 W/m ℃ 19.R12的普朗特数:Pr2=3.5753.3传热量及平均温差20.热量损失系数：η=0.97 21.传热量：22.冷却水流量：23.逆流时对数平均温差：C t t t t t c m ︒=-=∆∆∆-∆=∆6.191525ln 1525)ln(minmax min max ,1625.0040025'2''2''1'1=--=--=t t t t P 6.00252540'2''2''1'1=--=--=t t t t R24.参数P 及R ：25.温差修正系数：975.0=ϕ，由<2-4>型公式计算。

热交换器计算及设计资料

优点是结构简单、制造、修理、清洗方便，换热系数通常大于沉浸式，加上管外的蒸发气化及空气也能吸收部分热量，传热效果好
缺点是冷却水较少时下部的管子不能被润湿，而且几乎不参与热交换
喷淋式
管式热交换器类型－套管式热交换器
该类型热交换器将不同直径的两根管子做成同心套管作为元件，然后把多个元件加以连接而成。可以做到纯逆流或者纯顺流运行
校核性热力计算
针对现成的热交换器，目的在于确定流体的出口温度，并了解该换热器在各种工况下的性能变化，判断能否完成非设计工况下的换热任务
热交换器热力计算核心参数
传热面积＆传热量
热流体出冷流体入口温度口温度
热流体入口温度
冷流体出口温度
热力计算的核心在于寻找上面五个物理量之间的关系
换热器设计基本关系式
(以间壁式为例)
传热方程式
F
Q 0 ktdF
Q：热负荷w k：换热器换热面上任一微元处的传热系数w / m2 C t：微元处两种流体温差 C
简化计算：
Q KFtm Q：热负荷w K：整个换热面上平均传热系数w / m2 C tm：两种流体平均温差 C
备尤为重要）流动阻力低，热交换器的动力消耗小其他工艺要求的特殊能力
热交换器研究的背景科学
和传热学的密切联系和互动
热交换器发展为传热学提供日益深广的课题传热学为热交换器发展提供理论基础和设计方法
换热器的研究不局限于传热学研究，从换热器的原理、设计到测试构成了自己独特的内容体系，除了传热学，还包括流体力学、工程力学、化学、材料力学以及设计方法、设备结构、测试技术、计算和优化技术等方面的内容
热交换器计算及设计 (含锅炉设计计算)

换热器计算说明书6.22

一、设计题目与参数1.1设计题目：管壳式换热器 1.2设计参数：流体流量（t/h ）进口温度（℃）出口温度（℃）运行压力（bar ）水 50 110 90 4 氨153815二、热交换器型式/台数及流动的选择根据已知条件，选定一台<1-2>型管壳式固定管板上式热交换器工作，采用错流方式。

热流体为水，冷流体为氨，由于水比氨更易结垢，并且管侧和壳侧压力和温度都不是很高，因此综合考虑，宜采用管程走水，壳程走氨。

三、设计计算与数据3.1原始数据1.水进口温度：C t ︒=110'12.水出口温度:C t ︒=90"1：3.氨进口温度：C t ︒=15'24.氨出口温度：C t ︒=38"25.水工作表压力:MPa p 4.01=6.氨工作压力:MPa p 5.12=7.水的质量流量:13.89kg/s 50t/h M 1==：3.2流体的物性参数 8.水的定性温度：C t t o m 100)/2t'"(11=+=9.水的比热：1p C =4.220)/(C kg kJ o ⋅ 10.水的密度：1ρ=958.43/m kg11.水的粘度：1μ=s)kg/(m 10282.5-6⋅⨯12.水的导热系数：1λ=0.683)/(C m W o ⋅ 13.水的普朗特数:1r P =1.7514.氨的定性温度：C t t t m ︒=+=''+'=26.5238152222 15. 氨的比热：2p C =4.813)/(C kg kJ o ⋅ 16. 氨的密度：2ρ=600.73/m kg 17. 氨的粘度：2μ=)/(105.1326s m kg ⋅⨯- 18. 氨的导热系数：2λ=0.4656)/(C m W o ⋅19. 氨的普朗特数:2r P =1.37 3.3传热量及平均温差 20.热量损失系数：l η=0.9821.传热量：KW t t C M Q p 1148.8798.090)-(110220.489.13)"'(1111=⨯⨯⨯=-= 22.氨的流量：s kg t t C Q M p /0.38115)-(3810813.4101148.87)(33'1"222=⨯⨯⨯=-= 23.逆流时算数平均温差：C t t t ︒=-=-=∆751590'2''1maxC t t t ︒=-=-=∆7238110''2'1minC t t t c m ︒==∆-∆=∆73.497275ln 72-752min max ,124.参数P 及R ：242.015-10115-38'2'1'2''1==--=t t t t P0.870153890110'2''2''1'1=--=--=t t t t R25.温差修正系数：299.0=ϕ，由<1-2>型图查得26.有效平均温差：C C t tm c m 90.7249.37299.0,1=︒⨯=∆⋅=∆ϕ3.4以外径为准，估算传热面积及传热面结构27.初选传热系数：)/(11002'C m W K ⋅=28.估算传热面积：2''.334190.72011010008.87411m K Q F tm =⨯⨯=∆⋅=29.管子材料及规格：选用碳钢无缝钢管，5.225⨯φ30.管程内水的流速：s m /1.52=ω31.管程所需流通截面：2222009662.01.54.95898.13m M A t =⨯==ωρ32.每程管数：3130.7702.0009662.04422≈=⨯⨯==ππi t d A n ，取31根管子 33.每根管长：m d nZ F l o t 0.349.2025.0231.3341'≈=⨯⨯⨯==ππ,取标准管长3.0m34.管子的排列方式：等边三角形。

热交换器原理与设计课程设计参考资料

第一章绪论1.1 换热器基本概况使热量从热流体传递到冷流体的设备称为换热设备，它是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械及其他许多工业部门广泛使用的一种通用设备。

在这种设备内，至少有两种温度不同的流体参与传热。

一种流体温度较高，放出热量；一种流体温度较低，吸收热量。

换热器的应用广泛，日常生活中的取暖用的暖气散热片、汽轮机装置中的凝汽器和航天火箭上的油冷却器等，都是换热器。

它的主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。

对于迅速发展的化工、石油、和石油化学工业来说，换热器尤为重要。

例如常压、减压蒸馏装置中，换热器约占总投资的20%。

催化重整及加氢脱硫装置中约占15%。

通常，在化工厂的建设中，换热器约占总投资的11%。

换热器即可是一种单独的设备，如加热器、冷凝器和凝汽器等；也可是某一工艺设备的组成部分，如氨合成塔内的热交换器。

在制冷工业中，以食品冷藏业常用的以氨为制冷的蒸汽压缩制冷装置为例，进过压缩后的气态氨在冷凝器中被冷凝为液体；液化后的高压液态氨在膨胀机或节流阀中绝热膨胀，使温度下降到远低于周围环境的温度；这种低温氨流体在流经蒸发器时（布置在冷藏管中）吸热蒸发而回复到原先进入压缩机是的氨气状态，然后再重复心得循环。

在其他各种制冷装置中，都存在冷凝器和蒸发器等换热器。

在火力发电厂中装有空气预热器、燃油加热器、给水加热器、蒸汽冷凝器等一系列的换热器。

实际上蒸汽锅炉本身就可以看作是一个大型复杂的换热器。

燃料在炉膛中燃烧产生的热量，通过炉膛受热面、对流蒸发受热面、过热器及省煤器加热介质，使工质汽化、过热称为能输往蒸汽轮机的符合要求的过热蒸汽。

换热器在节能技术改造中具有很重要的作用。

表现在两个方面：一是在生产工艺流程中使用着大量的换热器，提高这些换热器的效率，显然可以减少能源的消耗；另一方面用换热器来回收工业余热，可以显著提高设备的热效率。

工业余热数量大，分布广，各国均已把余热回收列为节能工作的一个重要方面。

热交换器原理与设计第四版教学设计

热交换器原理与设计第四版教学设计课程目标本课程是针对工程专业的本科生开设的，旨在通过讲解热交换器的原理和设计方法，使学生掌握热交换器的基本原理、设计流程和性能评价等方面的知识。

本课程主要涉及的内容包括热交换器的分类、传热原理、设计流程、性能评价和工程应用案例等。

教学大纲1.热交换器基本概念和分类–热交换器的定义和基本原理–热交换器的分类和特点–热交换器的工作原理和传热特性2.热交换器传热原理–热传导、对流、辐射传热基本理论–热交换器传热特性和影响因素–热交换器传热计算和模拟3.热交换器的设计流程–热交换器设计要求和基本参数–热交换器设计流程和设计方法–热交换器设计过程中的注意事项4.热交换器的性能评价–热交换器的性能指标和评价方法–热交换器性能评价的实验方法和流程5.热交换器在工程应用中的实例–热交换器在工程中的应用领域–热交换器在工程中的设计和优化–热交换器在实际应用中的问题和解决方法教学方法本课程将采用讲授、案例分析和实验演示相结合的教学方法。

在讲授过程中，将通过理论分析和实际案例分析相结合的方式，帮助学生更好地理解热交换器的原理和应用。

在课后实验和作业中，学生将针对具体的热交换器模型进行设计、模拟、实验和评价，以增强对热交换器的理解和应用能力。

教学评价本课程将采用多种教学评价方法，包括课堂提问、课后作业、实验报告和期末考试等。

其中，实验报告将占总成绩的40%，期末考试将占总成绩的60%。

学生将根据实验成绩和期末考试成绩综合评定课程成绩，同时针对学生的作业和实验报告进行评价和点评，以帮助学生完善热交换器设计流程和提高实验能力。

参考教材1.马世骐，杨启铨，李培基. 热交换器原理与设计[M]. 第4版. 北京：化学工业出版社，2017.2.Kuppan T. Process Heat Transfer: Principles, Applicationsand Rules of Thumb[M]. Wiley, 2007.3.胡安华，李坚，高洪洲. 热流体分析与热交换器设计[M]. 清华大学出版社，2018.结语本课程旨在使学生掌握热交换器的基本原理和设计方法，帮助其在工程领域中灵活运用热交换器技术，同时提高其工程设计和实验能力。

热交换器设计计算

热交换器设计计算(总5页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除热交换器设计计算一、基本参数管板与管箱法兰、壳程圆筒纸之间的连接方式为e 型热交换器公称直径DN600，即D i =600mm 换热管规格φ38⨯2，L 0=3000mm 换热管根数n=92管箱法兰采用整体非标法兰管箱法兰/壳体法兰外直径D f =760mm 螺柱孔中心圆直径D b =715mm 壳体法兰密封面尺寸D 4=653mm二、受压元件材料及数据以下数据查自GB —2011；管板、法兰材料：16Mn 锻件 NB/T 47008—2010 管板设计温度取 10℃查表9，在设计温度100℃下管板材料的许用应力：=t r σ][178Mpa （δ≤100mm ）查表，在设计温度100℃壳体/管箱法兰/管板材料的弹性模量：Mpa 197000E E E p f f ===’’’壳程圆筒材料：Q345R GB 713壳程圆筒的设计温度为壳程设计温度查表2，在设计温度100℃下壳程圆筒材料的许用应力：=t c σ][189Mpa （3mm ＜δ≤16mm ）查表，在设计温度10℃下壳程圆筒材料的弹性模量Mpa 197000E s = 查表在金属温度20℃~80℃范围内，壳程圆筒材料平均线膨胀系数：℃）（α•⨯=mm /mm 10137.15-s 管程圆筒材料：Q345R GB 713管程圆筒的设计温度为壳程设计温度按GB/T 151—2014 中规定，管箱圆筒材料弹性模量，当管箱法兰采用长颈对焊法兰时，取管箱法兰的材料弹性模量，即Mpa 197000E h = 换热管材料：20号碳素钢管 GB 9948 换热管设计温度取100℃查表6，在设计温度100℃下换热管材料的许用应力Mpa 147σ][t t =（δ≤16mm ）查表，设计温度100℃下换热管材料的屈服强度Mpa 220R teL =（δ≤16mm ）查表，设计温度100℃下换热管材料的弹性模量Mpa 197000E t = 查表，换热管材料在沿长度平均的金属温度50℃下弹性模量：Mpa 199500E tm =查表，在金属温度20℃~50℃范围内，换热管材料平均线膨胀系数：℃）（α•⨯=mm /mm 10112.15-t 螺柱材料：35CrMoA查表12，室温下螺柱材料的许用应力Mpa 228σ][b =查表12，设计温度100℃下螺柱材料的许用应力Mpa 206σ][tb =三、管板计算 a.确定管板布管方式及各元件结构尺寸换热管为转角正三角形排列换热管中心距S=48mm 壳程圆筒计算厚度δ=mm 207.4632.211892600632.2p ]2[D p s tc i s =-⨯⨯⨯=-φσ 壳程圆筒设计厚度m m 2.512.4C 2=+=+δ按GB713—2014 钢板负偏差：C 1=按照GB/T 151 表7-1，对于不可抽管束的固定管板式热交换器，其壳程圆筒最小厚度（包含1mm 腐蚀裕量）为10mm ，取δs =16mmb. 计算α、A 、A 1、A s 、K t 、λ、Q 、β、∑s 、∑t 、t cr σ][、A t 、D t 、ρt 一根换热管管壁金属的横截面积α=2t 08.226)238(214.3)(mm d t =-⨯⨯=-δπδ壳程圆筒内径横截面积25221083.2460014.34mm D A i ⨯=⨯==π 管板开孔后的面积2525211079.143814.3921083.24mm d n A A ⨯=⨯⨯-⨯=-=π 圆筒壳壁金属横截面积()()241009.3166001614.3mm D A s i s s ⨯=+⨯⨯=+=δπδ设管板名义厚度mm n 56=δ，换热管伸出管板长度为换热管有效长度（两管板内侧间距）：()()mm L L n 28855.156230005.120=+⨯-=+-=δ管束模数Mpa LD na E K i t t 96.451009.3288508.226921970004=⨯⨯⨯⨯==系数6325.01083.21079.1551=⨯⨯==A A λ壳体不带波形膨胀节时，换热管束与圆筒刚度比：系数5240.90748.12/1154/==i l cri l C cr r /＞c.对于其延长部分兼作法兰的管板，计算M m ，按GB —2011第7章确定M p ，取p t 作为法兰计算压力。

热交换器课程设计-2010

（二）正方形和转角正方形排列
流体流动方向流体流
管间小桥形成一条直线通道，便于机械清洗。要经常清洗管子外表面上的污垢时，多用正方形排列。
（三）组合排列法
在多程换热器中多采用组合排列方法。即每一程中都采用三角形排列法，而在各程之间，为了便于安装隔板，则采用正方形排列法，如图7－20。
二、需注意的几个问题
1、冷、热流体流动通道的选择的一般原则： (1) 管程
a) 不洁净或易结垢的液体宜在管程，因管内清洗方便。 b) 腐蚀性流体宜在管程，以免管束和壳体同时受到腐蚀。 c) 压力高的流体宜在管内，以免壳体承受压力。
(2) 壳程
1) 饱和蒸汽宜走壳程，因饱和蒸汽比较清洁，表面传热系数与流速无关，而且冷凝液容易排出。 2) 流量小而粘度大的流体一般以壳程为宜。 3) 若两流体温差较大，对于刚性结构的换热器，宜将表面传热系数大的流体通入壳程，以减小热应力。 4) 需要被冷却的流体一般选壳程，便于散热。
壳程总阻力：ps (po pip ) F s N s
管束阻力： po Ff o N（N B 1 ） C
折流板缺口阻力： pi p
N B ---折流板数 N C ---位于管束中心线上的管子数
2 uo
2
2 2B uo N （3.5 ） B D 2
6、管间距
管间距≥1.25d0，便于管子与管板间的连接，因为对于胀接或焊接来讲，管子间距离太近，那么都会影响连接质量。最外层管壁与壳壁之间的距离为10mm，主要是为折流板易于加工，不易损坏。
折流挡板作用：提高壳程流体湍动程度(Re>100 湍流),↑h0，强化传热。冲刷沉积物，减小污垢热阻；
2、流速的选择

热交换器原理与设计第四版课程设计

热交换器原理与设计第四版课程设计一、课程概述本课程是热交换器原理与设计的第四版课程设计，旨在让学生深入了解热交换器的工作原理及设计方法，培养学生的实践能力和创新思维。

本课程主要包括以下几个方面的内容：1.热交换器的基本原理和分类；2.热传导和流体力学基础；3.热交换器的设计计算方法；4.热交换器的模拟与优化；5.热交换器的材料选择和制造工艺。

通过本门课程的学习，学生将掌握热交换器的工作原理和设计方法，能够设计和优化不同类型的热交换器，并且能够熟练掌握热交换器的制造工艺。

二、课程教学大纲1. 热交换器的基本原理和分类1.1 热交换器的概述1.2 热交换器的分类1.3 热交换器的工作原理1.4 热交换器的性能参数2. 热传导和流体力学基础2.1 热传导基础2.2 流体力学基础2.3 热交换器的传热分析3. 热交换器的设计计算方法3.1 热交换器的换热面积计算3.2 热交换器的传热系数计算3.3 热交换器的压降计算4. 热交换器的模拟与优化4.1 热交换器的模拟方法4.2 热交换器的优化设计4.3 热交换器的性能评估5. 热交换器的材料选择和制造工艺5.1 热交换器材料的选择5.2 热交换器的制造工艺5.3 热交换器的维护和保养三、课程设计要求本次课程设计要求学生根据所学知识，设计一种新型的热交换器，并进行模拟和优化。

要求如下：1.设计一种结构简单、性能优良的新型热交换器；2.进行热传导和流体力学分析，并给出计算结果；3.进行热交换器的模拟，并对模拟数据进行评估；4.对设计结果进行优化，并给出优化方案；5.撰写设计报告，详细介绍热交换器的设计过程和结果。

四、参考资料1.热传导与传热学，裴乃正，高等教育出版社，2002年；2.热交换原理与工艺，吕光彪，清华大学出版社，2008年；3.热力学基础，黄思国，高等教育出版社，2010年；4.热交换过程强化，魏都督，清华大学出版社，2014年。

以上参考资料仅供参考，学生可以自行查找相关资料，并按照教师要求撰写设计报告。

热交换器课程设计

原始数据及物性确定壳体、管子材料选定流动方式、流动空间的选定计算平均温差
折流板数及间距尺寸管程换热及阻力计算 N
壁温核算 tw=t’w？ Y
N
αt>>K’且 Δpt<[Δpt]？ Y 壳程换热计算 N
壳程阻力计算
Δps<[Δps] ？ Y 热应力校核、热补偿及振动问题考虑
假定K’，初算F’ 管程结构设计确定传热面积F” 传热系数K和传热面积F计算
热交换器课程设计
任务书及设计过程
热交换器设计任务书
目的：学习热交换器设计的基本方法和步骤，掌握换热器的计算和结构设计步骤和方法。要求：根据给定的问题，提出设计方案，编写设计说明书，绘制装配图和管板、折流板的零件图。问题：下列两种流体欲通过换热器进行换热，为此设计出一种管壳式换热器，满足运行参数要求。时间：17周~19周。
设计过程及注意事项
定性参数选取流动方式、流动空间的选择结构设计：管子、折流板、分程隔板、排气管及排液管、是否进行热补偿？管板、法兰、支座具体结构压力校核、强度校核
设计步骤
(1)根据设计任务搜集有关的原始资料，并选定热交换器的型式等。原始资料应包括：流体的物理化学性质(如结垢性、腐蚀性、爆炸性、化学作用等)，流体的流量、压力、温度、热负荷，设备安装场所的限制，材质的限制，压降的限制等等。 (2)确定定性温度，并查取物性数据； (3)由热平衡计算热负荷及热流体或冷流体的流量； (4)选择壳体和管子的材料； (5)选定流动方式、确定流体的流动空间； (6)求出平均温差； (7)初选传热系数K，并初算传热面积F；初选传热系数应尽量选择准确，以减少计算的重复次数。传热系数的选择可参考课本中附录1。但需要注意的是：一定要注意推荐值的适用条件，注意流动空间和流态条件。