列管式换热器 (化工原理课程设计)
化工原理课程设计 列管式换热器
化工原理课程设计列管式换热器设计要求：设计一个列管式换热器，实现两种不同温度的流体之间的热量传递。
设计要求如下：1. 列管式换热器采用直管式结构，热传导介质为水和油；2. 设计流量分别为水流量 Q1 = 500 L/h，油流量 Q2 = 300 L/h；3. 设计温度分别为水的进口温度 T1i = 80℃，油的进口温度T2i = 120℃；4. 确定水的出口温度 T1o 和油的出口温度 T2o；5. 选择合适的换热器材料，确保换热效果良好；6. 根据设计参数计算所需的换热面积 A 和换热效率η。
设计方案：1. 确定管径和管长：首先根据水和油的流量和温度差，计算所需的换热面积。
然后确定换热器的尺寸，其中包括管径和管长。
2. 选择换热器材料：根据换热介质的性质和工作条件，选择合适的换热器材料，例如不锈钢。
3. 计算出口温度：根据热平衡原理，计算水和油的出口温度。
假设换热器满足热平衡条件，即水的热量损失等于油的热量增加。
4. 计算换热面积：根据换热器的尺寸和热传导方程，计算所需的换热面积。
5. 计算换热效率：根据热平衡原理和换热器的热传导性能，计算换热效率。
实施步骤：1. 根据设计流量和温度差，计算所需的换热面积。
假设水和油的传热系数均为常数，可以使用换热传导方程进行计算。
2. 根据所需的换热面积和理论计算值，选择合适的换热器尺寸。
3. 根据所选换热器材料，计算换热器的尺寸和管径。
假设管壁温度近似等于流体温度。
4. 根据热平衡原理，计算出口温度。
假设热平衡条件满足，即水的热量损失等于油的热量增加。
5. 根据所选材料和尺寸，计算换热效率。
假设换热器的热传导系数为常数，使用换热效率计算公式进行计算。
总结：本课程设计主要针对列管式换热器的设计，通过选择合适的换热器材料和计算换热器的尺寸，实现了水和油之间的热量传递。
根据设计要求，通过计算出口温度和换热效率，验证了设计方案的合理性。
设计过程需要考虑多方面的因素，如流体性质、流量和温度差等。
化工原理课程设计1列管式换热器[1]
![化工原理课程设计1列管式换热器[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/91bc7a02a6c30c2259019ea6.png)
化工原理课程设计任务书材化学院专业班学生姓名学号：设计题目：列管式换热器设计设计时间：200 年月日——200 年月日指导老师：吴世彪设计任务：某炼油厂用柴油将原油预热。
柴油和原油的有关参数如下表, 两侧的污垢热阻均可取1.72×10-4m2·K/W，换热器热损失忽略不计，管程的绝对粗糙度ε=0.1mm，要求两侧的阻力损失均不5设计内容：(1) 设计方案的确定及流程说明(2) 换热面积的估算(3) 管子尺寸及数目计算(4) 管子在管板上的排列(5) 壳体内径的确定(6) 附件设计(选型)(7) 换热器校核（包括换热面积、压力降等）(8) 设计结果概要或设计一览表(9) 对本设计的评述或有关问题的分析讨论(10)参考文献图纸要求：1、换热器化工设备图（1＃图纸）安徽建筑工业学院材化学院化工系目录第一章文献综述 ···················································································································第一节概述··················································································································一、换热器的概念二、换热器的分类三、列管式换热器的标准简介四、列管式换热器选型的工艺计算步骤第二节换热器设备应满足的基本要求········································································一、合理的实现所规定的工艺条件二、安全可靠性三、安装、操作及维护方便四、经济合理第三节列管式换热器结构及基本参数········································································一、管束及壳程分程二、传热管三、管的排列及管心距四、折流板和支撑板五、旁路挡板和防冲挡板六、其他主要附件七、列管式换热器结构基本参数第四节设计计算的参数选择·······················································································一、冷却剂和加热剂的选择二、冷热流体通道的选择三、流速的选择四、流向的选择第二章列管式换热器的设计计算·························································································第一节换热面积的估算 ································································································一、计算热负荷二、估算传热面积第二节换热器及主要附件的试选 ·················································································一、试选管型号二、换热器结构一些基本参数的选择第三节换热器校核 ········································································································一、核算总传热系数二、核算压强降第四节设计结果一览表 ································································································第五节设计总结及感想 ································································································一、设计总结二、感想参考文献 ···························································································································第一章 文献综述(略)第二章 列管式换热器的设计计算 第一节 换热面积的估算一、计算热负荷(不考虑热损失)由于设计条件所给为无相变过程。
列管式换热器-(化工原理课程设计)
化工原理课程设计题目：列管式换热器设计班级：姓名：学号：指导教师：2015 年-2016 年学年第1 学期目录设计任务书 (3)前言 (4)一．工艺说明及流程示意图 (5)1. 工艺流程 (5)1.1酒精的工艺流程 (5)1.2 冷却流程图 (5)1.2.1白酒加工工艺流程 (5)1.2.2 冷却流程 (5)2. 工艺说明 (6)2.1 流体流入空间的选择 (6)2.2 出口温度的确定(含算法程序) (6)2.3 流速的选择 (7)2.4 计算平均温差 (8)二．流程及方案的论证与确定 (8)1. 设计方案的论证 (8)2. 确定设计方案及流程 (8)2.1 选择物料 (8)2.2 确定两流体的进出口温度 (9)2.3 确定流程 (9)2.4 换热器类型的选择 (9)三．设计计算及说明 (9)1. 流体物性的确定 (9)1.1 水的物性 (9)1.2无水乙醇的物性 (9)2. 初步确定换热器的类型和尺寸 (9)2.1计算两流体的平均温度差 (9)2.2计算热负荷和冷却水流量 (10)2.3 传热面积 (10)2.4 选择管子尺寸 (11)2.5 计算管子数和管长,对管子进行排列,确定壳体直径 (11)2.6 根据管长和壳体直径的比值,确定管程数 (12)3. 核算压强降 (12)3.1 管程压强降 (12)3.2 壳程压强降 (12)4. 核算总传热面积 (14)4.1 管程对流传热系数α0 (14)4.2 壳程对流传热系数αi (14)4.3 污垢热阻 (15)4.4 总传热系数K’ (15)4.5 传热面积安全系数 (15)4.6 壁温的计算 (15)4. 7 偏转角的计算 (15)四．设计结果概要表 (16)五．对设计的评价及问题的讨论 (17)1.对设计的评价.................................................................................. . (17)2.问题的讨论.................................................................................. .. (17)六．参考文献 (18)1七．致谢八．附录：固定管板式换热器的结构图、花板布置图设计任务书一、设计题目：列管式换热器设计。
化工原理课程设计-列管式换热器(热水冷却器)
化工原理课程设计-列管式换热器（热水冷却器）化工原理课程设计任务书课题名称列管式换热器(热水冷却器)课题性质工程设计类班级应用化学(一)班学生姓名 XXXXXX学号 20090810030117指导教师 XXXXXX目录目录 ------------------------------------------------------ 2 任务书---------------------------------------------------- 4一(设计题目 ------------------------------------------ 4二(设计的目的 ---------------------------------------- 4三(设计任务及操作条件 -------------------------------- 4四(设计内容 ------------------------------------------ 5 符号说明 -------------------------------------------------- 5 确定设计方案---------------------------------------------- 61.选择换热器类的 -------------------------------------- 62.流程的安排 ------------------------------------------ 6 确定物性数据---------------------------------------------- 6估算换热面积 ------------------------------------------ 81. 热流量 ----------------------------------------- 8 工艺结构尺寸---------------------------------------------- 91. 管径和管内流速 ------------------------------------ 92. 管程数和传热管数 ---------------------------------- 93.平均传热温差校正及壳程数 ---------------------------- 94.传热管排列和分程方法 ------------------------------- 105.壳体内径 ------------------------------------------- 106.折流板---------------------------------------------- 117.其它附件 ------------------------------------------- 118.接管------------------------------------------------ 11 换热器核算----------------------------------------------- 121.热流量核算 ----------------------------------------- 12(1)壳程表面传热系数 ----------------------------- 12(2)关内表面传热系数 ------------------------------- 13(3)污垢热阻和管壁热阻 --------------------------- 13(4)传热系数Kc ------------------------------------- 14(5) 传热面积裕度 -------------------------------- 142.壁温核算 ------------------------------------------- 15换热器内流体的流动阻力 ------------------------------- 16(1)管程流体阻力 --------------------------------- 16(2)壳程阻力 ------------------------------------- 17 换热器主要结构尺寸和计算结果表 -------------------------- 18 参考文献 ------------------------------------------------- 19 设计结果评价--------------------------------------------- 20 总结 ----------------------------------------------------- 22任务书一(设计题目热水冷却器的设计二(设计的目的通过对热水冷却器的列管式换热器设计，达到让学生了解该换热器的结构特点，并能根据工艺要求选择合适的类型，同时还能根据传热的基本原理，选择流程，确定换热器的基本尺寸，计算传热面积以及计算流体阻力。
化工原理课程设计列管式换热器
化工原理课程设计列管式换热器化工原理课程设计是化学工程学科的重要环节，其设计的目的是让学生在理论基础知识的基础上，能够熟练掌握工业化学反应装置和过程的设计方法，并能灵活运用各种装置和工艺条件来实现设备的最优化。
其中列管式换热器是常用于化工生产过程中的一种重要装置，本文将对其进行详细介绍。
一、列管式换热器的结构与原理列管式换热器是通过管壳型构造，由许多纵向的管子构成，管子两侧通过流体工质进行换热。
其主要结构包括壳体、管板、管束、进出口法兰等部分。
换热原理是将热量从高温的流体传给低温的流体，实现两种流体之间的热量交换。
二、列管式换热器的特点和应用列管式换热器具有结构简单、换热效率高、应用范围广、容易清洗维修等特点。
其在化工生产中广泛应用于热回收、冷却、加热等方面，如在石油、化工、冶金、食品、制药、造纸等行业的反应过程中都有重要的应用。
三、列管式换热器的设计方法在设计列管式换热器时，主要需考虑的参数有流体介质、流量、温度、压力等等，其中最核心的是确定热量传递系数与压降。
常用的设计方法有总热传系数法、等效径法、NTU法等。
其中总热传系数法是最常用的方法，其计算的公式为：1/U = 1/hi + Δx/k + Δy/ho其中U为总热传系数，hi、ho分别为热传分界面内的内、外热传系数，k为扩散系数（介质传热系数），Δx、Δy为介质的平均厚度与壁层厚度。
在设计时应根据具体情况选用合适的计算方法。
四、列管式换热器的操作和维护在使用列管式换热器时，应注意清洗维护工作。
由于该装置的结构特殊，应定期进行化学清洗，以避免沉积物和腐蚀物堵塞换热器内壁。
同时还应注意防止介质的过于浓缩，以免产生结晶、沉积、腐蚀等情况。
综上所述，列管式换热器是化工生产中不可缺少的一种装置，其结构特殊、应用范围广泛、换热效率高，并且容易维护操作，是值得研究和推广的一种装置。
在化工原理的课程设计中，学生能够通过对列管式换热器的深入理解和设计方案的完善，培养出创新思维和实际操作能力，为将来化工行业的发展奠定坚实的基础。
化工原理课程设计—列管式换热器.doc
设计任务书设计题目：设计一正丁醇冷却器设计条件⑴、处理能力：⑵、设备类型：列管式换热器（非定型式）⑶、操作条件：流体名称入口温度℃出口温度℃物料纯正丁醇冷却介质自来水允许压力降：热损失：按传热量的计算设计内容⑴、前言⑵、确定设计方案（设备选型、换热器材质）⑶、确定物性数据（冷却循环水的出口温度、纯正丁醇和水在物性温度下的物理性质）⑷、工艺设计初占换热面积、确定换热器基本尺寸（包括管径、管长、程数、每程管数、管子数排列、壁厚、换热器直径、流体进出管管径等计算）⑸、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）⑹、机械结构的选用①管板选用、管子在管板上的固定、管板和壳体连接结构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⑺、换热器主要结构尺寸和计算结果表⑻、结束语（包括对设计的自我评述及有关问题的分析讨论）⑼、换热器结构和尺寸（4#图纸）⑽、参考资料目录开始时期年月日结束时期年月日学生：牛俊健班级：73 学号：指导老师：冯伟流程图和工艺流程图冷却水出口管（温度：）纯正丁醇入口管（温度：）冷却水入口管（温度：）纯正丁醇出口管（温度：50℃）设计计算确定设计方案确定设备类型两流体的温度变化：①热流体的入口温度，出口温度；力体定性温度。
②冷流体的入口温度，出口温度；冷流体定性温度。
冷热流体的最大温差，因此，选用列管式换热器。
确定壳程流体和管程流体流体经过管程和壳程的选择原则：①不清洁或易结垢的流体，应走容易清洗的管道，可走管程。
②腐蚀性流体应走管程。
③压力高的流体应走管程。
④有毒流体应走管程。
⑤被冷却的流体应走管程。
⑥饱和蒸汽应走壳程。
⑦黏度大的流体或流量小的流体应走壳程。
两种流体的物理性质如下表：物性流体定性温度密度㎏比热容㎏黏度导热系数纯正丁醇 2.649水 4.178综上所述，纯正丁醇走壳程，水走管程；且采用逆流。
初算换热面积热流量（的热损失）若换热器无相变化，且流体的比热容可取平均温度下的比热容，则式中——换热器的热负荷，;、——分别为冷、热流体的质量流量，㎏；、——分别为冷、热流体的平均比热容，（㎏）；、——冷流体的进、出口温度，、——热流体的进、出口温度，有效传热量冷却水用量（平均传热温差①平均温差先算出逆流的对数平均温差，再乘以考虑流动方向的校正因子，即Δ逆逆——按逆流计算的对数平均温度差，；式中逆——温度差校正系数，量纲为其中，，。
化工原理课程设计列管式换热器
化工原理课程设计列管式换热器XXX学院本科课程设计题目：列管式换热器的设计专业： XXXXXXXX学院： XXXXXXXXXX学院班级：XXXXXXX姓名：XXXX学号：XXXXXXXXXX指导教师：XXXXXX浮头式换热器设计说明说书1概述1.1课程设计学习目的及其重要性设计是一项创造劳动，是设计者对许多构思加以综合，应用基础知识和专业知识去实现设计目标的一个过程。
化工原理课程设计是化工类相关专业的本科生运用化工原理及有关先修课程的基本知识去完成某一设计任务的一次较为全面的化工设计训练，可以增强我们独立学习，独立思考，独立分析的能力。
在设计中需要学生自己做出决策，即自己确定方案，选择流程，查取资料，进行过程和设备的计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。
所以，课程实践是培养学生解决实际工程问题能力的有益实践。
通过课程设计，我们应该注重以下几个能力的训练和培养：1.初步掌握化工单元操作设计的基本方法和程序。
2.查阅资料，选用公式和搜集数据的能力。
3.树立既考虑技术上的先进性和可行性，又考虑经济上的合理性，并注意操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力。
4.提高运用工程语言表达设计思想的能力。
5.提高正确的进行工程计算和利用Auto CAD画图的能力。
6.提高用简洁明了的文字，清晰的图表来表达自己设计思想和撰写设计报告的能力。
1.2列管式换热器设计的重要性及其步骤1.2.1重要性：换热设备是化工工业应用典型的工艺设备，主要用于实现热量传递，使热量由高温流体传给低温物体。
一般来说，换热设备在化工厂装置中所占的比例在建设费用方面高达10%~40%。
因此从能源节省以及工厂投资的角度来讲，合理地选择和使用换热设备，可节省投资，降低能耗，具有重要意义。
随着工业的迅速发展，能源消耗量不断增加，能源紧张已成为一个世界性问题。
列管式换热器的设计化工原理课程设计说明书
目录一、设计任务书 (1)二、设计方案简介 (2)1、选择换热器类型 (2)2、流径的选择 (3)3、流程安排 (4)4、流速的选择 (4)5、材质的选择 (4)6、管程结构 (4)7、壳程结构与相关公式 (5)三、工艺计算及主要设备计算 (6)1、确定物性参数 (6)2、估算传热面积 (7)3、工艺结构尺寸 (8)4、换热器核算 (11)四、设计结果汇总 (16)五、参考资料 (17)六、后记 (18)七、设计说明书评定 (19)八、答辩过程评定 (19)设计题目：列管式换热器的设计设计条件：某生产过程的流程如图所示，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 ℃进一步冷却至 ℃之后，进入吸收塔吸收其中的可溶组分。
已知混和气体的流量为227301㎏·h -1，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℃，出口温度为 ℃，要求设计一台列管式换热器，完成该生产任务。
已知该混和气体在80～100℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）：密度 31/90m kg =ρ定压比热容 1p c =3.297 kJ/(kg ·℃)热导率 1λ=0.0279 W/(m ·℃)粘度 Pas 51105.1-⨯=μ生产过程流程图1、选择换热器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。
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。
化工原理课程设计列管式换热器
可用旳场合:
1)管程走清洁流体;
2)管程压力尤其高;
3)管壳程金属温差很大,固定管板换热器连设置膨胀节都无法 满足要求旳场合.
2、流动空间旳选择
3、流速旳拟定
4、流动方式旳选择
除逆流和并流之外，在列管式换热器中冷、 热流体还能够作多种多管程多壳程旳复杂 流动。当流量一定时，管程或壳程越多， 表面传热系数越大，对传热过程越有利。 但是，采用多管程或多壳程必造成流体阻 力损失，即输送流体旳动力费用增长。所 以，在决定换热器旳程数时，需权衡传热 和流体输送两方面旳损失。
5、流体出口温度旳拟定
若换热器中冷、热流体旳温度都由工艺条件所要求，则不存在 拟定流体两端温度旳问题。若其中一流体仅已知进口温度，则 出口温度应由设计者来拟定。例如用冷水冷却一热流体，冷水 旳进口温度可根据本地旳气温条件作出估计，而其出口温度则 可根据经济核实来拟定：为了节省冷水量，可使出口温度提升 某些，但是传热面积就需要增长；为了减小传热面积，则需要 增长冷水量。两者是相互矛盾旳。一般来说，水源丰富旳地域 选用较小旳温差，缺水地域选用较大旳温差。但是，工业冷却 用水旳出口温度一般不宜高于45℃，因为工业用水中所含旳部 分盐类（如CaCO3、CaSO4、 MgCO3和MgSO4等）旳溶解度 随温度升高而减小，如出口温度过高，盐类析出，将形成传热 性能很差旳污垢，而使传热过程恶化。假如是用加热介质加热 冷流体，可按一样旳原则选择加热介质旳出口温度。
取管长应根据出厂旳钢管长度合理截用。 我国生产系列原则中管长有1.5m，2m， 3m，4.5m，6m和9m六种，其中以3m和 6m更为普遍。同步，管子旳长度又应与管 径相适应，一般管长与管径之比，即L/D约 为4～6
列管式换热器课程设计化工原理课程设计
目录一、化工原理课程设计任务书 (2)二、确定设计方案 (2)1.选择换热器的类型2.管程安排三、确定物性数据 (3)四、估算传热面积 (3)1.热流量2.平均传热温差.3.传热面4.冷却水五、工艺结构尺寸 (5)1.管径和管内流速2.管程数和传热管数3.传热温差校平均正及壳程数4.传热管排列和分程方法5.壳体内径6.折流挡板7.其他附件8.接管六、换热器核算 (7)1.热流量核算2.壁温计算3.换热器内流体的流动阻力七、结构设计 (14)1.固定管板结构设计2. 管箱法兰和管箱侧壳体法兰设计3. .管箱结构设计4. 固定端管板结构设计5. 外头盖法兰、外头盖侧法兰设计6. 外头盖结构设计7. 垫片选择8. 折流板布置9. 说明八、强度计算........................... .. (16)1.筒体壁厚计算2. 外头盖短节、封头厚度计算3. 管箱短节、封头厚度计算4. 管箱短节开孔补强校核.5. 壳体接管开孔补强校核九、设计心得........................... (21)十、参考文献 (22)一、化工原理课程设计任务书某生产过程中，需用循环冷却水将有机料液从102℃冷却至40℃。
已知有机料液的流量为（2.5－0.01×24）×104 =2.26×104 kg/h，循环冷却水入口温度为30℃，出口温度为40℃，并要求管程压降与壳程压降均不大于60kPa，试设计一台列管换热器，完成该生产任务。
已知：定性温度下流体物性数据有机化合液 986 0.54*10-3 4.19 0.662水 994 0.728*10-3 4.174 0.626注：若采用错流或折流流程，其平均传热温度差校正系数应大于0.8 。
二、确定设计方案1.选择换热器的类型两流体的温度变化情况：热流体进口温度102℃，出口温度40℃；冷流体进口温度30℃，出口温度40℃，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，故而初步确定选用带有膨胀节的管板式换热器。
化工原理课程设计—列管式换热器.doc
1设计任务书1.1设计题目:设计一正丁醇冷却器1.2设计条件⑴、处理能力：12721 kg/h⑵、设备类型：列管式换热器（非定型式)⑶、操作条件:允许压力降：0.1MPa热损失:按传热量的10%计算1.3设计内容⑴、前言⑵、确定设计方案（设备选型、换热器材质）⑶、确定物性数据(冷却循环水的出口温度、纯正丁醇和水在物性温度下的物理性质)⑷、工艺设计初占换热面积、确定换热器基本尺寸(包括管径、管长、程数、每程管数、管子数排列、壁厚、换热器直径、流体进出管管径等计算）⑸、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）⑹、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⑺、换热器主要结构尺寸和计算结果表⑻、结束语（包括对设计的自我评述及有关问题的分析讨论)⑼、换热器结构和尺寸（４＃图纸）⑽、参考资料目录开始时期 2013 年 6 月 19 日结束时期 2013 年 6 月22 日学生：牛俊健班级：1020473 学号:06指导老师：冯伟2流程图和工艺流程图冷却水出口管（温度：30℃）纯正丁醇入口管(温度：90℃）冷却水入口管(温度：20℃）纯正丁醇出口管（温度：50℃）3设计计算3.1确定设计方案3.1.1确定设备类型两流体的温度变化:①热流体的入口温度T1=90℃，出口温度T2=50℃；力体定性温度T=(90+50)/2=70℃。
②冷流体的入口温度t1=20℃,出口温度t2=30℃；冷流体定性温度t=(20+30)/2=25℃。
冷热流体的最大温差ΔT max=70−25=45℃，因此，选用列管式换热器。
3.1.2确定壳程流体与管程流体流体经过管程和壳程的选择原则：①不清洁或易结垢的流体，应走容易清洗的管道,可走管程。
②腐蚀性流体应走管程。
③压力高的流体应走管程。
④有毒流体应走管程。
⑤被冷却的流体应走管程。
化工原理课程设计—列管式换热器设计步骤
46
九江学院
由于水蒸汽的对流传热系数比苯侧的对
流传热系数大得多，根据壁温总是趋近
于对流传热系数较大的一侧流体的温度
实际情况，壁温与流体温度相差无几，
化 工
因此本次设计不采用热补偿装置。
教
研
室
2019年7月30日星期二
47
Thanks Attention
化 工 教 研 室
2019年7月30日星期二
1、热负荷即传热速率Q
化 2、平均温度差Δtm
工 教 研
3、选K值，估算传热面积A初
室
2019年7月30日星期二
8
九江学院
1、热负荷即传热速率Q
Q KAtm
化
工 教
Q mS 2cP2 t2 t1 mS1cP1 T1 T2
研
室 Q ms1r
2019年7月30日星期二
A A' 20% A
2019年7月30日星期二
32
九江学院
六、进出口管径
苯进口管、出口管
化 工
水蒸汽进口管径
教 研
冷凝水排出口
室
2019年7月30日星期二
33
九江学院
1、苯进口管、出口管
取进口流速u1＝1m/s 进口直径
化 工 教 研
d 4V
u
室
选用无缝热轧钢管（YB231-64）
4
d
2 0
2019年7月30日星期二
22
九江学院
3、换热器长径比
确定长径比的取值范围
化
工
教
L
研 室
4~6 D
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
化工原理课程设计列管式换热器设计
化工原理课程设计列管式换热器设计化工原理课程设计：列管式换热器设计换热器设计是化工工程中重要的一部分，其中列管式换热器是应用最为广泛且效果最好的一种换热器。
本文将介绍列管式换热器的基本原理和设计方法。
一、列管式换热器的基本原理列管式换热器是利用管内流体与管外流体之间的换热来完成加热或冷却的过程。
它由分别流动在管内和管外的两种不同的流体所组成，通过管壁进行热交换的装置。
列管式换热器可以分为三种形式：固定管板式、浮动管板式和无管板式。
固定管板式在热交换管束的入口和出口处，设有固定管板将管束分成两个区域，流体在这两个区域之间来回流动。
浮动管板式的管板装置可以向前、后或上、下运动，它可以不受流体压力之影响而可自行调节进、出口流通面积，并自动进行清洗。
无管板式换热器的壳内装有多层盘管结构，流体在壳内和盘管内循环流动。
二、列管式换热器的设计方法列管式换热器的设计方法主要包括壳体布置图的绘制、管程计算、管子长度和管板设计等。
1、壳体布置图的绘制壳体布置图是指将列管式换热器的单元示意图或设计结构图用图纸或软件绘制出来，是计算和设计的基础。
壳体布置图绘制需要考虑以下因素：（1）流体流向的选择（2）流体进出口的位置和数量（3）设备的布置和占地面积（4）流体阻力和压降的计算2、管程计算管程计算是指计算流体在管内的速度和所需管子直径的大小。
在进行管程计算时，需要考虑以下因素：（1）流体的流量和温度（2）管子的材质和直径（3）管子的长度和数量（4）流体的比热和密度（5）壳体内的换热面积3、管子长度的确定管子长度的确定需要考虑以下因素：（1）对流和传热的影响（2）流体的温度和流速（3）管子的外径和厚度（4）管子的材质和强度4、管板设计管板的设计需要考虑以下因素：（1）管板的开孔位置和大小（2）管板的强度和材质（3）管线和管板间的距离（4）管板的投影面积（5）管板的流阻系数三、总结列管式换热器是一种应用广泛的换热器，通过管内流体与管外流体之间的热交换来完成加热或冷却的过程。
化工原理课程设计--列管式换热器设计说明书(完整版)
东莞理工学院《化工原理》课程设计说明书题目：列管式换热器的设计学院：班级：学号：姓名：指导教师：时间：目录一．化工原理课程设计任务书 (4)1.1 设计题目：列管式换热器的设计 (4)1.2 前言 (4)1.3 合成氨工业概述 (5)1.3.1 合成氨工业重要性 (5)1.3.2 合成氨的原料及原则流程 (5)1.4 世界合成氨生产技术及进展 (6)1.4.1 国外合成氨技术现状及发展 (6)1.4.2 我国合成氨技术的基本状况 (6)1.5 概述 (7)1.5.1 换热器概述 (7)1.5.2 固定管板式 (8)1.5.3 列管换热器主要部件 (8)1.5.4 设计背景及设计要求 (10)二.热量设计 (11)2.1 设计条件： (11)2.2 初选换热器的类型 (11)2.3 管程安排(流动空间的选择)及流速确定 (12)2.4 初算换热器的传热面积SO (12)三.机械结构设计 (14)3.1 管径和管内流速 (14)3.2 管程数和传热管数 (14)3.3 换热器筒体尺寸与接管尺寸确定 (16)3.4换热器封头选择 (17)3.4.1 封头选型及尺寸确定 (17)3.4.2 封头厚度选取 (18)3.5 管板的确定 (19)3.5.1 管板尺寸 (19)3.5.2 管板与壳体的连接 (19)3.5.3 管板厚度 (20)3.6换热器支座及法兰选定 (20)3.7 换热器核算 (21)3.7.1管、壳程压强降计及校验 (21)3.7.2 总传热系数计算及校验 (23)四.设计结果表汇 (25)五.参考文献 (26)附：化工原理课程设计之心得体会 (26)一．化工原理课程设计任务书1.1 设计题目：列管式换热器的设计系（院）、专业、年级：学生姓名：学号：指导老师姓名：任务起止日期：1.2 前言换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。
热量交换中常有一些腐蚀性、氧化性很强的物料，因此，要求制造在换热器的材料具有抗强腐蚀性能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
化工原理课程设计题目：列管式换热器设计班级：姓名：学号：指导教师：2015 年-2016 年学年第1 学期目录设计任务书3前言4一．工艺说明及流程示意图51. 工艺流程5酒精的工艺流程5冷却流程图5白酒加工工艺流程5冷却流程52. 工艺说明6流体流入空间的选择6出口温度的确定(含算法程序)6流速的选择7计算平均温差8二．流程及方案的论证与确定81. 设计方案的论证82. 确定设计方案及流程 8选择物料8确定两流体的进出口温度9确定流程9换热器类型的选择 9三．设计计算及说明91. 流体物性的确定9水的物性9无水乙醇的物性92. 初步确定换热器的类型和尺寸9计算两流体的平均温度差9计算热负荷和冷却水流量10传热面积10选择管子尺寸11计算管子数和管长,对管子进行排列,确定壳体直径11根据管长和壳体直径的比值,确定管程数123. 核算压强降12管程压强降12壳程压强降124. 核算总传热面积14管程对流传热系数α014壳程对流传热系数αi14污垢热阻15总传热系数K’15传热面积安全系数 15壁温的计算154. 7 偏转角的计算 (15)四．设计结果概要表16五．对设计的评价及问题的讨论171.对设计的评价 (17)2.问题的讨论 (17)六．参考文献18七．致谢八．附录：固定管板式换热器的结构图、花板布置图设计任务书设计题目：列管式换热器设计。
设计任务：将自选物料用河水冷却或自选热源加热至生产工艺所要求的温度。
/d；三、设计条件：1．处理能力G = 学生学号最后2位数×300 t物料2．冷却器用河水为冷却介质，考虑广州地区可取进口水温度为20～30℃；加热器用热水或水蒸汽为热源，条件自选。
3．允许压降：不大于105Pa；4．传热面积安全系数5~15%；5．每年按330天计，每天24小时连续运行。
四、设计要求：1.对确定的设计方案进行简要论述；2.物料衡算、热量衡算；3.确定列管式冷却器的主要结构尺寸；4.计算阻力；5.选择适宜的列管换热器并进行核算；6.用Autocad绘制列管式换热器的结构图(3号图纸)、花板布置图(3号或4号图纸)；7.编写设计说明书(包括：①封面；②目录；③设计题目（任务书）；④流程示意图；⑤流程及方案的说明和论证；⑥设计计算及说明（包括校核）；⑦主体设备结构图；⑧设计结果概要表；⑨对设计的评价及问题讨论；⑩参考文献。
)备注：参考文献格式：期刊格式为：作者姓名.论文题目.刊物名称, 出版年,卷号(期号)：起止页码专著格式为：作者姓名.专著书名.出版社名,出版年,起止页码例：潘继红等. 管壳式换热器的分析与计算. 北京:科学出版社,1996,70~90陈之瑞,张志耘. 桦木科植物叶表皮的研究. 植物分类学报, 1991,29(2):127~135前言酒精工业是十分重要的有机基础化学工业之一,又是新兴的能源工业之一。
酒精在食品、医药、化工、燃料和国防工业等方面都有着广泛的用途。
在酒精生产中, 水的用量很大, 根据各厂的管理水平、生产工艺、设备选型及原料的不同, 每生产一吨酒精用水量从几十吨到一百多吨不等。
【1】在生产过程中,水除了部分用于工艺配料外,大部分是用于冷却物料,如:糖化醪的冷却;酒母、发酵醪的冷却;酒精蒸馏的冷凝、冷却等,可见在酒精生产中使用换热器的工序、部位很多,在设计过程中,换热器选型和设计将对酒精厂节约用水产生重要的影响。
乙醇是一种重要的基础化工原料，用于合成乙醛、乙醚、醋酸乙酯等基本有机原料，还是配制饮用酒和医药上的杀菌剂的原料。
工业生产乙醇的主要原料是玉米、小麦或木薯等淀粉质，通过催化分解为可发酵的糖类，然后发酵转化为乙醇。
燃料乙醇的关键生产技术是乙醇脱水。
乙醇脱水传统技术主要包括分子筛吸附工艺、环烷酸恒沸蒸馏技术，比较先进的技术包括溶盐精馏技术和乙二醇萃取精馏技术等。
乙醇的工业生产方法主要有两种，即以糖类、淀粉和水解纤维素等碳水化合物为原料的发酵法和乙烯为原料的水化法。
本工艺为以淀粉为原料的发酵法，经过一系列的生产工艺后得到的乙醇液体温度还接近于其沸点，且乙醇是易挥发液体。
在相对高温下不利于白酒的装罐贮存，所以在蒸馏后冷凝和冷却必不可少。
又因为是流体的大生产量冷却，故使用列管式换热器将其进行冷却以达到一定的贮存温度。
化工原理课程设计是化工类专业学生运用自己已学课程的知识来解决常规化工设计中的问题的一次很好地、全面地锻炼过程。
通过设计可以不断增强学生运用综合知识的能力,解决工程实际问题的能力和全面分析问题的能力。
换热器是进行热量传递的通用工艺设备，它在炼油、轻化工及其他一般化学工业中广泛应用着，例如冷却、加热、蒸发和废热回收等。
随着化学工业的迅速发展，各种换热器发展很快，新型结构不断出现，以满足各工业部门的需要。
列管式换热器是目前生产上应用最广泛的一种传热设备，由于不断的改进，其结构也较完善。
换热器按传热方式的不同可分为：混合式、蓄热式和间壁式。
其中间壁式换热器传热量大、应用最为广泛。
本设计选用的是间壁式换热器中传热面积大，结构紧凑、坚固、传热效果好的列管式换热器。
列管式换热器是化工生产中常用的一种换热设备，结构简单，适应性强；单位体积所具有的传热面积大并传热效果好；且种类多，型号全。
【2】一. 工艺说明及流程示意图1.工艺流程图酒精的工艺流程酒精制造的传统工艺【3】我国酒精制造的传统工艺分别是酿造工艺和水合工艺。
酿造工艺的主要原料是以大米、小麦、红薯等淀粉质，主要方法是利用稻、麦、豆及红薯、土豆等高淀粉含量的植物对其淀粉里的酶在水溶作用下经过一系列的化学反应化合成为葡萄糖，对葡萄糖进一步进行化学反应生成酒精。
整个过程的实质就是将原料粉碎、蒸煮、葡萄糖化和酵母发酵及蒸馏形成一个有机的整体。
其具体的生产流程为:淀粉→调浆→蒸煮→糖化酶→糖化→发酵→酒精冷却流程图白酒加工工艺流程淀粉原料——粉碎——拌料——蒸煮（糊化）——糖化（加糖化酶）——冷却——发酵（加酵母菌种）——蒸馏塔（蒸馏）——精馏塔（精馏）——95%乙醇——淡化——过滤——白酒冷却流程图1乙醇冷却示意图2.工艺说明流体流入空间的选择固定管板式换热器要求不洁净和易结垢的流体宜走管程，易于清洁；腐蚀性流体宜走管程，以免壳体和管外空间的其他零件受腐蚀；根据冷热流体的特性，本设计选择让酒精走壳程而让冷河水走管程。
这是因为相比而言河水更易结垢而管内便于清洗，走管程有助提高流速减少水垢；而作为热流体让白酒走壳程能增大与管壁接触面积，易于散热。
进出口温度的确定及成本计算酒精将由85℃冷却到45℃ ，取冷却河水入口温度为25℃。
对于列管换热器的优化设计,可以认为目标函数是指包括设备费用和操作费用在内的总费用,其最少值就是所求。
本实验以河水为冷却介质，且河水的进口温度一定，有传热速率方程可知，冷却河水的出口温度将影响热温差，从而影响传热器的传热面积和投资费用，存在一个使设备费用和操作费用之和为最小的最优冷却河水出口温度。
换热器年总费用和水的出口温度有以下函数关系：)(3600)]()[(ln1221122112t t c QH C t T t T t T t T K Q K C C pc yU F A T -+-----=Q=GpiC (T 1–T 2)式中G ———换热器热介质处理量,21×300×1000/24/2＝×105 kg/h;piC ———热流体介质比热容, (kg•℃);T 1，T 2———热流体的进出口温度,℃。
2/4200m C A 元投资费用，换热器单位传热面积的---- Q ―――-换热器的热负荷，×107kJ/h=×106WhH K K kgC y F F u 7920330241.010/4.0=⨯----=--------年工作小时年，则使用年限为换热器的年折旧率，设元单位质量冷却水费用，根据流体物性确定总传热系数经验值290~698 w/(m2·℃),并结合本工艺实际可取K=450w/(m2·℃)。
把C t C T C T ︒︒==︒=25,45,85121代入，结合工艺实际计算可得：优化后的河水的出口温度为35℃ 所以，无水乙醇的进出口温度分别为850C 、45℃；河水的进出口温度分别是250C 、35℃。
源程序如下: #include <> main(){int Q,t2,tm,km;long double a,b,c,d,e,f,g,h,total=000;for (t2=25; t2<=35; t2++) {a=(long double)t2; b=15/(90-a); c=log(b); d=a-75; e=4200**1221000*c/(1100*d); /*换热器的年固定费用*/ f=3600**24*330*1221000/(4187*(a-20)); /*换热器的操作费用*/ g=e+f; /*换热器的年总费用*/if (g<total) {total=g; tm=t2; } /*比较各个总费用之间大小*/ }printf("goodoneis %d %d",tm,km); }流速的选择换热器内的流速增加，传热膜系数增大，同时亦减小了污垢在管子表面沉积的可能性，降低了垢层阻力，从而使总传热系数提高，所需传热面积减少，设备投资费减少。
但随着流速的增加，流动阻力也相应增加，动力消耗增大，使操作费用增加。
因此，选择适宜的流速是十分重要的。
经查阅相关资料，经过经济核算，可设定河水在管内的流速为s 。
计算平均温差按逆流计算时的平均温度差为： 无水乙醇 85℃ 45℃ 河水 35℃ 25℃ △t （85-35） （45-25）1t ∆=85-35=50℃ 2t ∆=45-25=20℃74.322050ln 2050ln '2121=-=∆∆∆-∆=∆t t t t t m ℃二、流程及方案的论证与确定设计方案的论证确定流程；计算定性温度以确定物性数据； 计算热负荷；按纯逆流计算平均传热温差，然后按单壳程多管程计算温度校正，如果温差校正系数小于，应增加壳程数；选择适当的总传热系数K 以估算传热面积； 计算冷却水用量；确定两流体流经管程或壳程，选定管程流体速度，由流速和流量估算单程管的管子根数，由管子根数和估算的传热面积，估算管子长度和直径，再由系列标准选用适当型号换热器。
传热管排列和分程方法；计算壳体内径和折流板间距、折流板数； 计算壳程流体传热膜系数；计算管程流体流速，若结果与前面设定的流速不接近，则要从头在设定一个速度，再开始算过，直到两者相互接近； 计算管内传热膜系数；确定污垢热阻，计算总传热系数，如果相差较多，应重新估算；壁温核算，结果如果大于50℃，要设置温差补偿装置；如果超过105Pa ，则要从头开始再设数据算，直到结果不大于105Pa 为止。