列管式换热器设计资料

XXX学校

本科课程设计

题目：列管式换热器

专业：应用化学

学院： XX 学院

班级： XX级XX 班

姓名： X X X 学号：

指导教师： X X X

目录

1 概述 (3)

1.1 课程设计学习目的及其重要性 (3)

1.2 换热器设计的重要性及其步骤 (3)

2课程设计任务书 (3)

3 设计方案的确定 (4)

4 生产条件及其物料的物性参数 (5)

4.1 生产条件及工艺参数 (5)

4.2 主要物料的物性参数 (5)

5 工艺设计计算 (5)

5.1 传热面积估算 (5)

5.2 工艺结构尺寸计算及选型 (6)

5.3 换热器核算 (8)

6换热器主要结构尺寸和技术结果 (10)

7课程设计收获及建议 (11)

8设备工程图样 (12)

9 参考文献 (12)

化工原理课程设计说明书（化学化工系应用化学）

1概述

1.1课程设计学习目的及其重要性

①使学生初步掌握列管式换热器操作设计的基本方法和程序；

②训练学生的基本技能，如计算、绘图、运用设计资料（手册、标准和规范）；

③使用经验数据、进行经验估算和处理数据等；

④提高学生运用工程语言（简洁的文字、清晰的图表、正确的估算）表达设计

思想能力；

⑤培养学生理论联系实际的正确思想，训练综合运用已学过的理论和实际知识

去分析和解决工程能力的问题。

1.2换热器设计的重要性及其步骤

重要性：换热器是在具有不同温度的两种或两种以上流体之间传递热量的设备。在工业生产中，换热器的主要作用是使热量由温度较高的流体传给温度较低的流体，使流体温度达到工艺流程规定的目标，以满足工艺过程的需求。列管式换热器是一种通用的标准换热设备，它结构简单、坚固耐用、造价低廉、用材广泛等优点，也是目前化工及酒精生产上应用最广泛的一种换热器。步骤：

①换热器的类型及流体走向

②：确定定性温度、物性数据

③：估算传热面积

④：工艺结构尺寸的初步确定

⑤: 换热器核算

2课程设计任务书

现生产车间需要一台列管式换热器，用于油品回收柴油的热量。流量为36000kg/h的柴油从180℃降至130℃，油品从60℃升至110℃。

设计要求：

①设计该热量回收利用的原则流程；

②设计计算该主体设备换热器的主要尺寸及型号规格，并绘制出该

换热器的设备图；

③编制设计说明书。

3 设计方案的确定

否

是

4生产条件及其物料的物性参数

4.1生产条件及工艺参数

生产条件：

①操作压力常压（绝压）

②当地大气压 96 kPa（绝压）

③柴油流量为36000kg/h

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180℃，出口温度130℃;

冷流体进口温度60℃，出口温度110℃.

t m柴=2

130

180+

=155℃，t

m油品

=2

110

60+

=85℃

∴∆ t

m柴=t

m柴

-t

m油品

=155-85=70℃

因该换热器管壁温度与壳体温度差较大，故选用浮头式换热器。

（2）管程安排由于油品黏度大，为减少损失且充分利用柴油的热量、便于清洗，所以安排柴油走管程，油品走壳程。

4.2主要物料的物性参数

定性温度指流体进、出口温度的平均值。故

管程流体的定性温度T=2130

180+

=155℃,

壳程流体的定性温度t=2110

60+

=85℃，

依据定性温度，查取管程和壳程流体的有关物性数据如下：

柴油在155℃下的物性数据：ρ

1=715㎏/m³，C

P,1

=2.48kJ/㎏·℃，

λ

1=0.133w/m·℃,μ

1

=6.4×10-4Pa·S

油品在85℃下的物性数据：ρ

2=860㎏/m³, C

P,2

=2.2kJ/㎏·℃,

λ

2=2.2w/m·℃,μ

2

=5.2×10-3Pa·S

5工艺设计计算

5.1 传热面积估算

5.1.1热流量（忽略热损失）

Q T =q

m,1

·C

P,1

·∆T=36000×2.48×(180-130)=4.464×106 (kJ/h)=1240 (kw)

5.1.2油品用量（忽略热损失）

q m,2=Q T /C P,2∆t=1240×103/2.2×103×(110-60)=11.27(㎏/s)=40572(㎏/h)

5.1.3平均传热温差∆t m 先按纯逆流计算得

∆t 1=180-110=70℃ ， ∆t 2=130-60=70℃ ∆t 1/∆t 2=1≤2,可用算术平均值代替对数平均值

∆t m =∆t 1+∆t 2/2=70℃

5.1.4初算传热面积

假设K=280 (W/㎡·℃)，则估算的传热面积为 S 估=Q T /K ·∆t m = 1240×103/（280×70）=63.3 (㎡)

5.2 工艺结构尺寸计算及选型 5.2.1管径和管内流速

选用Φ25㎜×2.5㎜较高级冷拔传热管（碳钢），取管内流速u i =1.2m/s.

5.2.2管程数和传热管数 可依据传热管内径和流速确定单程传热管数

N S =q v /4∏d i 2u i =()2

02.02.1785.0715360036000⨯⨯⨯÷=37

按单程管计算，所需传热管长度为

L=S N d S

估∏=37

025.014.33

.63⨯⨯≈22(m)

按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。依据本设计实际情况，采

用非标设计，现取传热管长l=6m, 则该换热器的管程数为

N P =

l L =6

22≈4 传热管总根数 n= N S ·N P =37×4=148

5.2.3平均传热温差校正及壳程数

平

均

传

热

温

差

校

正

系

数

计

算

如

下

：

P=(t 2-t 1)/(T 1-T 1)=(110-60)/(180-60)=0.417 R=(T 1-T 2)/(t 2-t 1)=(180-130)/(110-60)=1

按单壳程、四管程结构，查温度差校正系数图得

Φ∆t =0.85, 平均传热温差∆t ′m =Φ∆t ·∆t m =0.85×70=59.5(℃)

∵Φ∆t >0.8 , ∴采用单壳程适宜.