化工原理——浮头式列管式换热器设计
浮头式换热器设计简介
浮头式换热器设计（PN1.3/0.9; W=41T/h）过程装备与控制工程姓名学号指导老师 XX 工程师摘要管壳式换热器是化学、石油化学及石油炼制工业中以及其它一些行业中广泛使用的热交换设备。
它不仅可以单独作为加热器、冷却器等使用，而且是化工单元的重要附属设备，因此在化工生产中占有重要地位。
浮头式换热器是釜壳式换热器的一种，其优点是：管束可以从壳体里面抽出来，便于清洗；管壳的变形不会受到壳体的约束，消除热应力。
浮头式的设计内容有：换热器的热力学计算；换热器的零部件材料选定；换热器的结构设计；换热器的强度校核。
关键字：管壳式换热器浮头式换热器设计内容AbstractShell and tube heat exchange is widely used in the heat exchanger of chemical. It can’t only used for heater and cooler individually etc. But also for some important accessory equipment of the chemical units. So it occupies an place in chemical production.The floating head exchange is one of the shell and tude heat exchange.Tube bundle can be pumping out from the inside of the shell for easy to cheaning;The themcal deformation of the tube bundle will not be constraint of the shell by elimination of heat stress.The design of a floating head exchanger typically includes:The thermodynatic cacnlationof the heat exchanger;The components’ materials selection of the heat exchanger;Structural design of the heat exchanger;The components thickness colcnlation and strength checking of the heat exchange.Keywords:shell and tube exchanger; Floating head heat exchanger; Components of the design一、前言换热器是将热流体的部分能量传递给冷流体的设备，又称热交换器。
浮头式换热器设计（1）
浮头式换热器设计（1）目录一、引言1.1列管式换热器设计任务书 (2)1.2设计题目的目的、意义、内容、主要任务 (3)二、正文2.1确定设计方案 (4)2.2确定物性数据 (4)2.3估算传热面积 (5)2.4工艺结构尺寸 (6)2.4.1管径和管内流速 (6)2.4.2管程数和传热管数 (6)2.4.3 平均温差校正及壳程数 (6)2.4.4 传热管排列和分程方法 (7)2.4.5壳体直径 (7)2.4.6折流板 (7)2.4.7接管 (7)2.5换热器核算 (8)2.5.1.传热面积校核 (8)2.5.2换热器内压降的核算 (10)三、结论 (12)四、参考文献 (13)一、引言1.1 列管式换热器设计任务书1.1.1.设计题目：1，3-丁二烯气体换热器设计1.1.2.设计任务及操作条件1．设计任务：工作能力（进料量q=120000+51×1000=171000㎏/h）2．操作条件：1，3-丁二烯气体的压力：6.9MPa 进口110℃，出口60℃循环冷却水的压力：0.4MPa进口30℃，出口40℃1.1.3.设备型式：浮头式换热器1.1.4.物性参数1，3-丁二烯气体在定性温度（85℃）下的有关物性数据如下：密度ρ1=527㎏/m3定压比热容c p1=2.756kJ/（㎏·℃）热导率λ1=0.0999W/（m·℃）粘度μ1=9.108×10-5Pa·s循环水在定性温度（34℃）下的物性数据如下：密度ρ2=994.4kg/m3定压比热容c p2=4.08kJ/（kg·℃）热导率λ2=0.624W/（m·℃）粘度μ2=0.725×10-3Pa·s1.1.5.设计内容：1.设计方案的选择及流程说明2．工艺计算3．主要设备工艺尺寸（1）冷凝器结构尺寸的确定（2）传热面积，两侧流体压降校核（3）接管尺寸的确定4．换热器设备图和说明书1.2设计题目的目的、意义、内容、主要任务1.2.1. 课程设计的目的:(1) 使学生掌握化工设计的基本程序与方法；(2) 结合设计课题培养学生查阅有关技术资料及物性参数的能力；(3) 通过查阅技术资料，选用设计计算公式，搜集数据，分析工艺参数与结构尺寸间的相互影响，增强学生分析问题、解决问题的能力；(4) 对学生进行化工工程设计的基本训练，使学生了解一般化工工程设计的基本内容与要求；(5) 通过编写设计说明书，提高学生文字表达能力，掌握撰写技术文件的有关要求；(6) 了解一般化工设备图基本要求，对学生进行绘图基本技能训练1.2.2. 课程设计内容:(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。
化工原理课程设计——列管式换热器的设计
XX大学XX学院化工原理课程设计班级姓名学号指导教师 ____二零一X年X月X日化工原理课程设计任务书皖西学院生物与制药工程学院课程设计说明书题目：水冷却煤油列管式换热器的设计课程：化工原理系（部）：专业：班级：学生姓名：学号：指导教师：完成日期：课程设计说明书目录第一章设计资料一、设计简介 (5)二、设计任务、参数和质量标准 (7)第二章工艺设计与说明一、工艺流程图 (8)二、工艺说明 (8)第三章物料衡算、能量衡算与设备选型一、物料衡算 (9)二、能量衡算 (11)三、主要设备选型 (13)第四章结论与分析结论与分析 (15)第五章设计总结设计总结 (17)参考文献 (17)第一章设计资料一、设计简介换热器是许多工业生产部门的通用工艺设备，尤其是石油、化工生产应用更为广泛。
在化工厂中换热器可用作加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。
进行换热器的设计，首先是根据工艺要求选用适当的类型，同时计算完成给定生产任务所需的传热面积，并确定换热器的工艺尺寸。
根据操作条件设计出符合条件的换热器，设计方案的确定包括换热器形式的选择，加热剂或冷却剂的选择，流体流入换热器的空间以及流体速度的选择。
本课程设计是根据任务给出的操作目的及条件、任务，合理设计适当的换热器类型，以满足生产要求。
1、固定板式换热器（代号G）设备型号内容有：壳体公称直径（mm），管程数，公称压力(×9.81×104 Pa)，公称换热面积（m2），如G800I-6-100型换热器，G表示固定板式列管换热器，壳体公称直径为800mm，管程数为1，公称压力为6×9.81×104 Pa，换热面积为100m22、浮头式列管换热器（代号F）设备型号内容有：壳体公称直径（mm），传热面积（m2），承受压力（×9.81×104 Pa），管程数，如F A600-13-16-2型换热器，F代表浮头是列管换热器，B表示换热器为管径错误!未找到引用源。
化工原理--课程设计--浮头式换热器的设计
课程名称化工原理课程设计学院专业年级班别学号学生姓名指导教师2008年1月19日设计目的：培养学生综合运用本门课程及有关选修课程基础理论和基本知识去完成某项单元操作设备设计任务的实践能力设计目标：设计的设备必须在技术上是可行的，经济上是合理的，操作上是安全的，环境上是友好的设计条件：管程和壳程的压力均不大于1.0MPa，管程和壳程的压力降均不大于30kPa。
物料：乙苯，w＝2000t/d ，室温t＝30℃；1冷却剂：水（30～100℃），进口温度C t ︒=301；方案设计：1、冷却剂的选用：水；2、换热器型式的选择：浮头管板式；3、流体管壳程的选择：乙苯走管程，水走壳程；4、流体流动方向的选择：四管程+单壳程；1. 查出物料的正常沸点：甲苯，C T ︒=1.13612. 选定物料出口温度：C T ︒=4823. 选定冷却剂出口温度：C t ︒=3924. 计算逆流传热平均温度差：C C t t t t t m ︒=︒-----=∆∆∆-∆=∆93.46391.1363048ln )391.136()3048(ln2121逆 5. 校正传热平均温度差[1]：789.93039481.1361221=--=--=t t T T R ，085.0301.13630371112=--=--=t T t t P 查表得),(P R f =ϕ=0.9，则ϕ=0.85~0.95满足要求C t t m m ︒=⨯=∆⋅=∆24.42933.469.0逆折ϕ6. 计算定性温度：C C T T T m ︒=︒+⨯=+=05.92)481.136(21)(2121 (物料) C C t t t m ︒=︒+⨯=+=5.34)3930(21)(2121 （冷却剂）C C t T t m m sm ︒=︒+⨯=+=275.63)50.3405.92(21)(21 （管壁）7. 查出物料和冷却剂的物性参数[2]ρ、c p 、μ、λ：8. 计算热负荷：W t t C q Q p m 323.3696255360024)3039(4329.0102000)(3121=⨯-⨯⨯⨯=-=9. 初选总传热系数[3]：0K =435W/(2m ﹒K ) 10.初算传热面积0S ：200163.20124.42435323.3696255m t K Q S m =⨯=∆=折11. 根据工艺条件，选定公称压力：PN=1.0MPa.12. 根据流体物性及管程阻力选换热管材查出管壁导热系数λ[4]：13.由初算传热面积0S 和选定的公称压力PN ，初定换热器的工艺尺寸[5]：14.计算冷却剂流量：s kg t t C T T C q T T C Q qm p p m p /394.98)3039(00.4174323.3696255)()()(1212112112=-⨯=--=-=15. 计算管程流速：s m A W A V u i i i i i /833.00343.081036002410002000=⨯⨯⨯⨯===ρ i u =0.5~3m/s ，则满足要求。
浮头式换热器
大学《化工原理》课程设计学院：河南城建学院班级：1024091学号：姓名：程少龙指导教师：李鹰时间：2011 年 12月28 日1.设计任务书2.概述与设计方案简介换热器的类型列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用，主要有壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。
一种流体在关内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。
管束的壁面即为传热面。
其主要优点是单位体积所具有的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，因此在高温、高压和大型装置上多采用列管式换热器。
为提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。
折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍流程度大为增加。
列管式换热器中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不相同，因此它们的热膨胀程度也有差别。
若两流体温差较大（50℃以上）时，就可能由于热应力而引起设备的变形，甚至弯曲或破裂，因此必须考虑这种热膨胀的影响。
2.1换热器换热器是化工、石油、食品及其他许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。
由于生产规模、物料的性质、传热的要求等各不相同，故换热器的类型也是多种多样。
按用途它可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。
根据冷、热流体热量交换的原理和方式可分为三大类：混合式、蓄热式、间壁式。
间壁式换热器又称表面式换热器或间接式换热器。
在这类换热器中，冷、热流体被固体壁面隔开，互不接触，热量从热流体穿过壁面传给冷流体。
该类换热器适用于冷、热流体不允许直接接触的场合。
间壁式换热器的应用广泛，形式繁多。
将在后面做重点介绍。
直接接触式换热器又称混合式换热器。
在此类换热器中，冷、热流体相互接触，相互混合传递热量。
该类换热器结构简单，传热效率高，适用于冷、热流体允许直接接触和混合的场合。
常见的设备有凉水塔、洗涤塔、文氏管及喷射冷凝器等。
化工原理课程设计---列管式换热器的设计
化工原理课程设计---列管式换热器的设计列管式换热器是一种常用的换热器类型，其结构简单、传热效率高、维修方便等优点使其在工业生产中得到广泛应用。
该换热器由多个平行排列的管子组成，热流体和冷流体分别流过管内外，通过管壁传递热量，实现热量交换。
根据不同的流体流动方式，列管式换热器又可分为纵向流式和横向流式两种形式。
其中，横向流式换热器传热效率更高，但结构较为复杂，维修难度较大，因此在实际应用中需要根据具体情况进行选择。
浮头式换热器的特点是管板和壳体之间没有固定连接，只有一个浮头，管束和浮头相连。
浮头可以在壳体内自由移动，以适应管子和壳体的热膨胀。
这种结构适用于温差较大或壳程压力较高的情况。
但是，由于管束和浮头的连接是松散的，因此需要注意防止泄漏。
U型管式换热器：U型管式换热器的管子呈U形，两端分别焊接在管板上，形成一个U型管束。
壳体内的流体从一端进入，从另一端流出，管内的流体也是如此。
这种结构适用于流体腐蚀性较强的情况，因为管子可以很容易地更换。
多管程换热器：多管程换热器是将管束分成多个组，每组管子单独连接到管板上，形成多个管程。
这种结构可以提高传热效率，但也会增加流体阻力。
因此，需要根据具体情况来选择多管程的数量。
总之，列管式换热器是一种广泛应用于化工及酒精生产的换热器。
不同的结构适用于不同的工艺条件，需要根据具体情况来选择合适的换热器。
在使用过程中，需要注意保养和维护，及时清洗和更换损坏的部件，以保证换热器的正常运行。
换热器的一块管板与外壳用法兰连接，另一块管板不与外壳连接，这种结构称为浮头式换热器。
浮头式换热器的优点是管束可以拉出以便清洗，管束的膨胀不受壳体约束，因此在两种介质温差大的情况下，不会因管束与壳体的热膨胀量不同而产生温差应力。
但其缺点是结构复杂，造价高。
填料式换热器的管束一端可以自由膨胀，结构比浮头式简单，造价也较低。
但壳程内介质有外漏的可能，因此不应处理易挥发、易燃、易爆和有毒的介质。
化工原理课程设计1列管式换热器[1]
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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。
化工原理课程设计——列管式换热器设计
课 程 设 计列管式换热器的设计高分子材料与工程09-1班 何兵2012年6月29日设计题目 学 号 专业班级 学生姓名指导教师课程设计任务设计题目：列管式换热器设计设计时间： 指导老师：何兵设计任务：年处理41050 吨40%乙醇水溶液的精馏塔预热器1．设备型式 卧式列管式换热器。
2．操作条件（1）原料温度20℃，进料热状况参数q=;（2）加热蒸汽采用绝压的饱和蒸汽;（3）允许压强降：不大于510Pa;（4）每年按330天计算，每天24小时连续运行;（5）设备最大承受压力：P=;设计报告：1．设计说明书一份2．主体设备总装图（1#图纸）一张，带控制点工艺流程图（3#图纸）目录1 前言 ................................... 错误!未定义书签。
乙醇简介 ......................................................错误!未定义书签。
换热器概述 ....................................................错误!未定义书签。
换热器的应用 .............................................错误!未定义书签。
换热器的主要分类 .........................................错误!未定义书签。
管壳式换热器特殊结构 .....................................错误!未定义书签。
换热管简介 ...............................................错误!未定义书签。
2.工艺流程设计的基本原则 ................. 错误!未定义书签。
3. 设计方案及设计计算 .................... 错误!未定义书签。
初选型号 ......................................................错误!未定义书签。
浮头式换热器的设计
一．设计内容（1）设计计算列管式换热器的热负荷，传热面积，换热管，壳体，管板，隔板及等。
（2）绘制列管式换热器的装配图。
（3）编写课程设计说明书确定设计方案1.选择换热器类型两流体温度变化情况：热流体(混合物料）进口温度170.25℃，出口温度85℃；冷流体（冷水）进口温度35℃，出口温度43℃，该换热器用循环冷却水冷却，因两流体的温度之差较大，（>50℃）因此初步确定选用浮头式换热器。
2.流程的安排为使混合物料通过壳壁面向空气散热，提高冷却效果，应使冷却水走管程，混合物料走壳程。
确定物性数据定性温度：对于水等低粘度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。
故管程冷水的定性温度为T=(T1+T2)/2=(35+43）/2=39(℃)混合物料的定性温度T=(T1+T2)/2=(85.00+170.35）/2=127.68(℃)壳程混合物料在127.68℃下的有关物性数据如下密度ρo=847.25㎏/m3定压比热容c po=2.13K J/(㎏·℃)热导率 k o=0.108W/(m·℃）黏度μo=0.301×10-3Pa·s估算换热面积1.热流量依据公式Q=Wh*Cph(T1-T2)计算可得：Wh=23.3943*(92.14*0.0457+106.17*0.0256+0.380+0.157+0.256)+1 04.14*0.106)=2390㎏/hQ=2390/3600*2.13*1000*(170.35-85.00)=1.207*10^5W2.平均传热温差先按纯逆流计算，依据下式得：△t m’=△t1-△t2ln(△t1/△t2)=(127.35-50)/ln(127.35/50)=82.73℃3.计算R与PR=（T1-T2）/(t2-t1)=(170.35-85)/(43-35)=10.67P=(t2-t1)/(T1-t1)=(43-35)/(170.35-35)=0.059查表￠△t=0.83△t m=￠△t△t m’=0.83×82.73=68.67（℃）由于平均传热温差校正系数大于0.8，同时壳程流体流量较大，故取单壳程合适。
浮头式换热器设计简介
浮头式换热器设计（PN 1.4/1.2;W=45T/h）过程装备与控制工程 10150324 李扬王文江、吴健工程师摘要列管式换热器在化工、石油等行业中广泛应用。
本设计是关于浮头式换热器的设计，主要进行了换热器的工艺计算、换热器的结构和强度设计。
设计前半部分是工艺计算：主要有设计条件估算换热面积，从而进行选型、校核传热系数，计算出实际换热面积，最后压力降和壁温的计算。
设计后半部分是关于结构和强度的设计：主要是根据已经选定的换热器形式进行设备内个零件部件的设计，包括：材料选择、具体尺寸确定、具体位置确定、管板厚度计算、开孔补强、计算拉脱力、震动计算等等。
最后设计结果通过35张图纸表现出来。
关键词：浮头式换热器；工艺设计；结构设计；AbstractTube type heat exchanger is widely used in chemical industy petrochemical industy and so on.This design work is floating head heat exchanger design calculation ,which include technology calculate of heat exchange ,the struclure and intensity of heat exchanger.The first part of design is the technology calculationprocess .Mainly ,the process of technology calculate is according to the given conditions to extimate the heat exchanger area,and then,select a suitable heat transfer area.The secondhalf of the design is about the structure and intensity of the degign,This part is just on the selecttype of heat exanger to design the heat ehchanger is components and part. T his part design mainly include,the choice of materials identify specifics size.identify specific location ,the thickeness calculate of tube sheet,the thickness .In the end,the finalresults through 35 maps to display.Key Words: floating head heat exchanger; total design; structural design. floating head planting一、浮头式换热器基本理论（一）工作原理浮头式换热器属于间壁式换热器，其换热管内构成的流体通道称为管程，换热管外构成的流体通道称为壳程。
列管式换热器的设计---浮头式换热器
列管式换热器的设计---浮头式换热器浮头式换热器是一种常见的列管式换热器，它由壳体、管束、浮头、支撑件、密封件、进出口管道等组成。
浮头式换热器的特点是浮头可以随着管束的膨胀和收缩自由移动，从而保证管束间的间隙与浮头间隙都处于有效状态，不仅可以避免管束的卡塞和挤压，同时也可以保证了热交换效果。
浮头式换热器的设计，需要考虑以下几个因素：1. 热力计算换热器的热力计算是设计的首要考虑因素，它主要是通过计算换热器的传热面积、传热系数、温度差、流量等参数，来确定热量传递的效率，并选定合适的管径和间距。
在浮头式换热器设计中，还需要考虑管束结构的变化和浮头活动范围，以满足热传递的要求。
2. 浮头设计浮头是浮头式换热器的核心，它需要具备一定的自由度，以应对管束的变化和热胀冷缩所带来的影响。
在浮头设计时，需要考虑到流体的入口角度、出口角度、流速、压降等因素，同时尽量减小反向流的影响，确保热传递效率。
3. 管束结构设计管束是浮头式换热器中的传热元件，它的结构设计直接影响到换热器的传热效率。
在设计时需要考虑管径、材料、管道密度、孔网大小等因素，同时还需要考虑管束的抗震性和伸缩性，以保证安全稳定运行。
4. 流体动力学设计流体动力学设计主要关注流体的流动形态、速度分布、压力分布等参数，这些参数在浮头式换热器设计中十分重要。
通过计算流体的速度、方向和压降，可以选择合适的管径和间距，以提高热传递效率。
同时还需要考虑到流体的物理特性，如密度、黏度、比热等。
浮头式换热器的设计需要考虑多方面的因素，如热力计算、浮头设计、管束结构设计和流体动力学设计等，而且还需要充分考虑到安全稳定运行的要求。
当然，具体的设计方案还要根据具体的使用情况和客户需求，进行个性化设计和调整。
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。
为缓和能源紧张的状况，世界各国竞相采取节能措施，大力发展节能技术，已成为当前工业生产和人民生活中一个重要课题。
浮头式列管换热器讲解
目录一、设计方案简介 (3)1.1换热器的概述 (3)1.1.1换热器的分类 (3)1.2列管式换热器的概述 (3)1.2.1列管式换热器的分类 (3)1.2.1.1固定管板式换热器 (3)1.2.1.2浮头式换热器 (4)1.2.1.3填料函式换热器 (5)1.2.1.4 U型管式换热器 (5)1.3换热器类型的选择 (5)1.3.1流径的选择 (5)1.3.2流速的选择 (6) (7)材质的选择1.3.3 1.3.4管程结构……………………………………………………………7二、工艺流程简图 (7)三、工艺计算及主体设备设计 (8)3.1试算并初选换热器规格 (8)3.1.1确定流体通入空间 (8)3.1.2确定流体的定性温度、物性数据，并选择列管换热器的形式 (8)3.1.3计算热负荷Q (9)3.1.4计算平均温差，并确定壳程数 (9)3.1.5初选换热器规格 (9)3.2核算总传热系数K............................................................ 10 0 3.2.1计算管程对流换热系数 (10)3.2.2计算壳程对流换热系数 (11)3.2.3确定污垢热阻 (11)3.2.4总传热系数 (12)3.3 计算压强降 (12)13.3.1 计算管程压强降 (12)3.3.2 计算壳程压强降 (13)3.4校核壁温 (14)四、换热器主要结构尺寸和计算结果 (14)五、设计感悟 (15)六、参考文献 (16)七、符号说明 (16)附图：工艺流程图以及设备主体图2设计方案简介1.换热器的概述1.1，是将热流体的部分热量传递给冷流）换热器（英语翻译：heat exchanger体的设备，又称热交换器。
换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。
1.1.1换热器的分类按用途它可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。
列管式换热器的设计书
目录1.设计方案 (1)2.衡算 (1)2.1确定设计方案 (1)2.1.1选择换热器类型 (1)2.1.2管程安排 (1)2.1.3流体流速的安排 (2)2.2确定物性数据 (2)2.3估算传热面积 (2)2.3.1冷流量 (2)2.3.2热负荷 (2)2.3.3热废水用量 (2)2.3.4平均传热温差 (2)2.3.5初算传热面积 (3)2.4换热器工艺结构尺寸 (3)2.4.1管径和管内流速 (3)2.4.2传热管长 (4)2.4.3平均传热温差校正及壳程数 (4)2.4.4传热管排列和分程方法 (5)2.4.5壳体直径 (5)2.4.6折流板 (5)2.4.7接管 (5)3.换热器衡核算 (6)3.1传热面积校核 (6)3.1.1管程传热膜系数 (6)3.1.2壳程传热膜系数 (6)3.1.3总传热系数 (7)3.1.4传热面积校核 (7)3.2换热器内压降的核算 (8)3.2.1管程阻力 (8)3.2.2壳程阻力 (8)4.设备选型 (9)4.1换热管 (9)4.1.1换热管规格的选择 (9)4.1.2管子排列方式的选择 (9)4.2折流挡板 (9)4.3材料选用 (10)5.附录及图纸 (11)6.总结 (12)7.参考文献 (12)1.设计方案设计条件：反应器的工业污水经与进料物流换热后，用循环冷却水将其从112℃进一步冷却至70℃之后，进入吸收塔吸收其中的可溶组分。
已知液体的流量为6m 3·h -1,循环水的入口温度为38℃,出口温度为75℃,要求设计一台列管式换热器，完成该生产任务。
已知工业废水在112～70℃下的有关物性数据如下：密度330.987010/kg m ×，定压比热容()℃⋅kg kJ /1885.2，热导率℃⋅⋅−11755.0m W ，粘度s Pa ⋅×3103891.0．2.衡算2.1确定设计方案2.1.1选择换热器类型两流体温的变化情况：热流体进口温度112℃，出口温度70℃；冷流体进口温度38℃，出口温度为75℃；管束可以抽出，以方便清洗馆、可以用于结垢比较严重的场合；可用于管程易腐蚀场合。
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
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。
列管式换热器的设计---浮头式换热器讲解
化工原理课程设计设计题目：列管式换热器的设计选型班级：生物工程专业2010级本科班指导教师：蒋玉梅李霁晰学生：贾滔设计时间：2012.05.25~2012.06.02甘肃农业大学食品科学与工程学院二O一二年五月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。
6、编写设计说明书：可按照以下几步进行：⒈课程设计准备工作①有关生产过程的资料；②设计所涉及物料的物性参数；③在设计中所涉及工艺设计计算的数学模型及计算方法；④设备设计的规范及实际参考图等。
⒉确定设计方案⒊工艺设计计算⒋结构设计⒌工艺设计说明书⑴封面：课程设计题目、学生班级及姓名、指导教师、时间。
⑵目录⑶设计任务书⑷概述与设计方案的简介⑸设计条件及主要物性参数表⑹工艺设计计算⑺辅助设备的计算及选型⑻设计结果汇总表⑼设计评述⑽工艺流程图及设备工艺条件图⑾参考资料⑿主要符号说明以上即为我们在课程设计中所涉及的主要内容。
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化工原理课程设计任务书设计题目：列管式换热器的设计选型班级：生物工程专业2010级本科班指导教师：蒋玉梅李霁昕设计时间：2012.05.25~2012.06.02甘肃农业大学食品科学与工程学院二O一二年五月目录任务书 (3)1. 设计题目 (3)2. 设计条件 (3)3. 设计任务 (3)设计方案简介 (3)设计原则 (3)1. 满足工艺和操作要求 (3)2. 满足经济上的要求 (3)3. 保证安全生产 (4)工艺计算及主体设备设计计算选型 (4)1. 流体定性温度的确定 (4)2. 估算传热面积 (4)3. 选定换热器的概略尺寸 (5)4. 折流板 (5)5. 总传热系数 (6)（1）管侧传热系数 (6)（2）壳侧传热系数 (7)（3）污垢系数 (7)（4）总传热系数 (8)化工原理课程设计任务书甘肃农业大学食品科学与工程学院一、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。
二、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。
6、编写设计说明书：可按照以下几步进行：⒈课程设计准备工作①有关生产过程的资料；②设计所涉及物料的物性参数；③在设计中所涉及工艺设计计算的数学模型及计算方法；④设备设计的规范及实际参考图等。
⒉确定设计方案⒊工艺设计计算⒋结构设计⒌工艺设计说明书⑴封面：课程设计题目、学生班级及姓名、指导教师、时间。
⑵目录⑶设计任务书⑷概述与设计方案的简介⑸设计条件及主要物性参数表⑹工艺设计计算⑺辅助设备的计算及选型⑻设计结果汇总表⑼设计评述⑽工艺流程图及设备工艺条件图⑾参考资料⑿主要符号说明以上即为我们在课程设计中所涉及的主要内容。
三、列管式换热器设计内容1、确定设计方案（1）选择换热器的类型；（2）流程安排2、确定物性参数（1）定性温度；（2）定性温度下的物性参数3、估算传热面积（1）热负荷；（2）平均传热温度差；（3）传热面积；（4）冷却水用量4、工艺结构尺寸（1）管径和管内流速；（2）管程数；（3）平均传热温度差校正及壳程数；（4）传热管排列和分程方法；（5）壳体内径；（6）折流板；（7）其它附件；（8）接管5、换热器核算（1）传热能力核算；（2）壁温核算；（3）换热器内流体的流动阻力四、设计任务和操作条件某厂用井水冷却从反应器出来的循环使用的有机液。
欲将6000kg/h的植物油从140℃冷却到40℃，井水进、出口温度分别为20℃和40℃。
若要求换热器的管程和壳程压强降均不大于35kPa，试选择合适型号的列管式换热器。
定性温度下有机液的物性参数列于附表中。
附表项目密度，kg/m3 比热，KJ/(k g·℃)粘度，P a·s热导率，kJ/(m·℃)植物油950 2.261 0.7420.172五、主要设备结构图（示例）根据设计结果，可选择其它形式的列管换热器。
六、设计进度1. 设计动员，下达设计任务书；搜集资料，阅读教材，拟定设计进度 1天；2. 设计计算（包括电算，编写说明书草稿）2-3天；3. 绘图2天；5. 整理，抄写说明书 1天；6. 设计小结及答辩 1天。
七、设计成绩评分体系考核成绩分为五档：优秀（90-100分）、良好（80-89分）、中等（70-79分）、及格（60-69分）、不及格（＜60分）。
三．列管式换热器设计内容1.确定设计方案(1).由于T m−t m=(140−40)20−(40−20)20=60>50℃，两流体间的温差较大，需要温度补偿，同时便于污垢清洗。
所以采用浮头式换热器。
(2).流程安排与植物油相比，水易结垢且给流体的给热系数一般较大，而且植物油的粘度大。
所以，井水走换热器的管程，植物油走换热器的壳程。
2.确定物性参数（1）.定性温度井水的定性温度为（20+40）/2=30℃，植物油的定性温度为（140+40）/2=90℃.（2）.定性温度下的物性参数3.估算传热面积（1）.热负荷Q=m s2c p2(T1-T2)=6000*2.216*10−3*(140-40)/3600=376833w井水用量W=Qc p∗(t2−t1)=376833∗36004.174∗20∗10−3=16250.6kg h⁄（2）.计算两流体的平均温差先计算逆流平均温差△t m逆=△t2−△t1ln△t2△t1=(140−40)−(40−20)ln(140−40)40−20=49.7℃再按照单壳程，多管程进行计算，对逆流传热温差进行校正P=t2−t1T1−t1=40−20140−20=0.167,R=T1−T2t2−t1=140−4040−20=5由P,R得校正系数φ=0.88>0.80，可行所以校正后的传热温度为△t m=φ△t m=0.88∗49.7=43.7℃（3）.估算传热面积并初选换热器型号参照列管式换热器中K值大致范围，根据两流体的具体情况。
初选总传导系数K=350w(m2·k)⁄,于是，换热器的传热面积便可初步确定A=QK△t m =376833350∗43.7=24.6m2取管内井水流速u=1.1m s⁄换热器选用普通无缝钢管∅25mm∗2.5mm,管内径d=0.025-0.0025*2=0.02.于是单程管数N=16250.6995.7π4∗0.022∗1.1∗3600=13.2取n=14根，又由传热面积A=nπd0l,=24.6m2可以求得单程管长l,=24.614∗3.14∗0.025=22.4m若选用6m长的管，4管程。
则一台换热器的总管程为4*14=56根。
则查表可得初选换热器的主要参数4.工艺尺寸结构（1）.管径与管内流速选用普通无缝钢管∅25mm∗2.5mm,管内径d=0.025-0.0025*2=0.02m.取管内流速u1=1.1m s⁄.(2).管程数该换热器管程数为4（3）.平均传热温差校正及壳程数P=t2−t1T1−t1=40−20140−20=0.167,R=T1−T2t2−t1=140−4040−20=5由查表得平均传热温差系数φ=0.88>0.80.同时壳程流体流量大，取单壳程。
（4）.传热管排列和分程方法采用组合排列法，即每程内安正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。
取管心距t=1.25d0,则t=1.25*25=32mm.隔板中心离其最近一排的中心距离S=t2⁄+6=22mm各程相邻管心距为44mm。
（5）.壳体内径估算，取利用率η=0.65 采用多管程结构，壳体内径D=1.05a√nη=343.7mm.所以可取所以壳体内径D=1.05*32*√680.65D=400mm.。
（6）.折流挡板采用圆缺型折流挡板，在折流圆缺高度为壳径25%。
则切去高度为h=0.25*400=100mm.−1=39折流板数目N B=60.15(7).其他附件拉杆数及直径选取本换热器壳体内径为400mm，故其拉直径为∅16mm,拉杆数量为8根。
由下表可知拉杆直径拉杆数量(8).接管壳程流体进出口接管，取植物油流速u i=0.14m s⁄d1=√4vπu =√4∗6000/(3600∗950)3.14∗0.14=0.126m圆整后取管内径为120mm.管程流体进出口接管取井水流速u2=1.1m s⁄d2=√4∗16250.6/(3600∗995.7)3.14∗1.1=0.072m圆整后取管内径为70mm.五.换热器核算1.传热功能核算（1）.计算管程对流体核算该型号换热器总管数为68根，由于是4管程，所以管程的流通面积A1为A1=π4∗0.022∗684=5.338∗10−3m2这样，管内井水的实际流速u1=16250.6995.7∗3600∗5.338∗10−3=0.85m s⁄R e1=du1ρμ=0.02∗0.85∗995.70.801∗10−3=21132.3P R1=C p1u1λ=4.174∗103∗0801∗10−30.618=5.41对流传热导数α1=0.023λdR e0.8P r n=0.023*0.6180.02∗21132.30.8*5.410.4 =4026.4w(m2∙k)⁄注：当流体被加热时，n=0.4当流体被冷却时，n=0.3. (2).计算壳程对流传热导数α0Α0=0.36(d e u0ρμ0)0.55(C p1u0λ)13(μ0μw0)0.14换热器列管中心距t=32mm（与固定板相同），且取h=0.15m.流体通过管间的最大面积，A=hD(1-d0l)=0.15*0.4*(1-0.0250.032)=0.013m 2壳程中植物油的流速 u 0=60003600∗950∗0.0130.135m 2 当量直径 d e =4(t 2−π4d 02)πd=4∗(0.0322−π4∗0.0252)π∗0.025=0.027m R e0=d 0u 0ρμ=0.027∗0.135∗9500.742∗10−3=4666.8 P r0=C p μλ=2.261∗103∗0.742∗10−30.172=9.75由于壳程流体被冷却，所以（μμw）0.14=0.95，于是壳程流体的传热系数α0为Α0=0.36λd (R e0)0.55(P r0)13⁄(μμw)0.14污垢热阻管程与壳程污垢热阻分别取 R s1=0.00058（m 2∙k ）/w R s0=0.00018（m 2∙k ）/w核算总传热系数k 0值 K 0=11α0+R s0+R s1d 0d 1+d 0α1d 1=11492.5+0.00018+0.00058∗1.25+1.254026.4=308.1w (m ∙k )⁄ 完成换热任务所需传热面积A 0为 A 0=Q k△t m=376833308.1∗43.7=28.0m 2 换热面积裕度31.6−28.031.6∗100%=11.4%从换热面积核算可知，所选换热器可用。