套管式换热器课程设计报告
套管式换热器课程设计报告
套管式换热器课程设计报告一、设计背景与目标套管式换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、石油、电力等工业领域。
通过学习套管式换热器的原理和设计方法，能够提高学生对该设备的理解和应用能力。
本课程设计旨在帮助学生掌握套管式换热器的设计原理和计算方法，培养学生的工程设计能力。
二、课程内容本课程设计主要包括以下内容：1.套管式换热器的基本原理和分类；2.换热器的传热和传质性能；3.套管式换热器的构造和工艺要求；4.套管式换热器的计算方法；5.实例分析和设计实践；6.套管式换热器的维护与运行管理。
三、课程教学方法1.理论授课：通过讲解理论原理和实例分析，引导学生了解套管式换热器的基本概念和设计计算方法；2.实验演示：组织学生进行实验演示，了解换热器的具体工作原理和性能参数测试方法；3.计算与仿真：引导学生使用常用的计算软件和仿真工具，进行套管式换热器的计算和优化设计；4.实践指导：开展实际换热器的设计实践，培养学生的工程设计能力和解决实际问题的能力；5.讨论与报告：组织学生进行案例分析和小组讨论，撰写课程设计报告，提高学生的综合素养和表达能力。
四、课程考核与评价1.课堂表现：包括学生的课堂参与情况、讨论表现和作业完成情况，占总评成绩的40%；2.实验与设计报告：要求学生完成实验和设计项目，并撰写实验报告和设计报告，占总评成绩的40%；3.课程考试：设立闭卷考试，考察学生对套管式换热器的理论知识和实际应用能力，占总评成绩的20%。
五、教材及参考书目教材：《换热器设计与应用》；参考书目：1.《换热器传热与阻力实验教程》；2.《换热器CAD设计与仿真》。
六、课程进度安排本课程设计为16周，按以下进度安排：1-2周：套管式换热器的基本原理和分类；3-4周：换热器的传热和传质性能；5-6周：套管式换热器的构造和工艺要求；7-8周：套管式换热器的计算方法；9-10周：实例分析和设计实践；11-12周：套管式换热器的维护与运行管理；13-14周：案例讨论和报告撰写；15-16周：复习与考试。
实验五 套管换热器传热实验
实验五 套管换热器传热实验实验学时： 4 实验类型：综合实验要求：必修 一、实验目的通过本实验的学习，使学生了解套管换热器的结构和操作方法，比较简单内管与强化内管的差异。
二、实验内容1、测定空气与水蒸汽经套管换热器间壁传热时的总传热系数。
2、测定空气在圆形光滑管中作湍流流动时的对流传热准数关联式。
3、测定空气在插入螺旋线圈的强化管中作湍流流动时的对流传热准数关联式。
4、通过对本换热器的实验研究，掌握对流传热系数i α的测定方法。
三、实验原理、方法和手段两流体间壁传热时的传热速率方程为 m t KA Q ∆= （1）式中，传热速率Q 可由管内、外任一侧流体热焓值的变化来计算，空气流量由孔板与压力传感器及数字显示仪表组成的空气流量计来测定。
流量大小按下式计算：10012t t PA C V ρ∆⨯⨯⨯=其中：0C —孔板流量计孔流系数，0.65；0A —孔的面积，2m ；（可由孔径计算，孔径m d 0165.00=） P ∆—孔板两端压差，kPa ；1t ρ—空气入口温度（即流量计处温度）下的密度，3/m kg 。
实验条件下的空气流量V （h m /3）需按下式计算：11273273t t V V t ++⨯=其中：t —换热管内平均温度，℃；1t —传热内管空气进口（即流量计处）温度，℃。
测量空气进出套管换热器的温度t ( ℃ )均由铂电阻温度计测量，可由数字显示仪表直接读出。
管外壁面平均温度W t ( ℃ )由数字温度计测出，热电偶为铜─康铜。
换热器传热面积由实验装置确定，可由（1）式计算总传热系数。
流体无相变强制湍流经圆形直管与管壁稳定对流传热时，对流传热准数关联式的函数关系为：),,(d l P R f Nu r e =对于空气，在实验范围内，r P 准数基本上为一常数；当管长与管径的比值大于50 时，其值对Nu 准数的影响很小，故Nu 准数仅为e R 准数的函数，因此上述函数关系一般可以处理成：me R B Nu ⋅=式中，B 和 m 为待定常数。
化工原理课程设计报告(换热器)
《化工原理课程设计任务书》（1）一、设计题目：设计一台换热器二、操作条件：1.苯：入口温度80℃，出口温度40℃。
2.冷却介质：循环水，入口温度35℃。
3.许诺压强降：不大于50kPa。
4.每一年按300天计，天天24小时持续运行。
三、设备型式：管壳式换热器四、处置能力：1. 99000吨/年苯五、设计要求：1.选定管壳式换热器的种类和工艺流程。
2.管壳式换热器的工艺计算和要紧工艺尺寸的设计。
3.设计结果概要或设计结果一览表。
4.设备简图。
（要求按比例画出要紧结构及尺寸）5.对本设计的评述及有关问题的讨论。
一、选定管壳式换热器的种类和工艺流程1.选定管壳式换热器的种类管壳式换热器是目前化工生产中应用最普遍的传热设备。
与其他种类的换热器相较，其要紧优势是：单位体积具有的传热面积较大和传热成效较好；另外，结构简单，制造的材料范围较广，操作弹性也较大等。
因此在高压高温和大型装置上多采纳管壳式换热器。
管壳式换热器中，由于两流体的温度不同，管制和壳体的温度也不相同，因此他们的热膨胀程度也有不同。
假设两流体的温度差较大（50℃以上）时，就可能由于热应力而引发设备变形，乃至弯曲或破裂，因此必需考虑这种热膨胀的阻碍。
依照热补偿方式的不同，管壳式换热器有下面几种形式。
（1）固定管板式换热器这种换热器的结构比较简单、紧凑、造价廉价，但管外不能机械清洗。
此种换热器管制连接在管板上，管板别离焊在外壳两头，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。
通常在管外装置一些列垂直于管制的挡板。
同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。
因此，当管壁与壳壁温差较大时，由于二者的热膨胀不同，产生了专门大的温差应力，以致管子扭弯或是管子从管板上松脱，乃至损坏换热器。
为了克服温差应力必需有温差补偿装置，一样在管壁与壳壁温度相差50℃以上时，为平安起见，换热器应有温差补偿装置。
但补偿装置（膨胀节）只能用在壳壁与管壁温差低于60-70℃和壳程流体压强不高的情形下。
套管换热器实验报告
套管换热器实验报告
实验目的：
本次实验的主要目的是掌握套管换热器的工作原理和性能，以
及在实际应用中的优点和不足之处。
实验原理：
套管换热器是一种常见的换热器类型，其由内、外两套管组成。
热介质在内管中流动，被换热的物质则在外管中流动，二者通过
壳体实现换热。
套管换热器的工作原理基于热传导原理，即通过物体之间的密
接接触，使热量从温度高的一侧，传递到温度低的一侧，以达到
均衡热量分布的目的。
实验步骤：
1、准备工作：将试验装置放置在实验平台上，并接好电源、
水管等。
2、调整参数：根据实验要求，调整水流速度、水温等参数，
以便进行实验。
3、进行实验：将温度计置于套管换热器内部和外部，并分别
读取其温度变化规律，以便对换热器的工作性能进行分析和评估。
4、记录数据：记录实验过程中的各项参数和数据，以及不同
情况下的温度变化规律等，以便进行后续的分析和比较。
实验结果：
通过实验，我们得出了以下结果：在控制水流速度和水温不变
情况下，换热器内部和外部的温度变化规律比较稳定；随着水流
速度的增大，温度变化幅度增加，而水温的影响对其影响较小。
实验结论：
通过本次实验，我们了解了套管换热器的工作原理和性能特点，进一步揭示了该换热器的优点和不足之处，为工程实践提供了参
考和借鉴。
套管换热器实验报告
套管换热器实验报告套管换热器实验报告一、引言套管换热器是一种常见的热交换设备，广泛应用于工业生产和生活中。
本次实验旨在通过对套管换热器的实际操作和数据收集，探究其换热效果和性能。
二、实验装置和方法1. 实验装置：本次实验使用的套管换热器装置由冷却水箱、加热水箱、套管换热器和计量仪器组成。
2. 实验方法：首先，将冷却水箱内的水加热至一定温度，然后通过套管换热器与加热水箱内的水进行热交换。
在实验过程中，通过计量仪器记录冷却水箱和加热水箱的水温变化，并测量流量和压力等参数。
三、实验结果与分析1. 温度变化：实验中记录了冷却水箱和加热水箱的水温随时间的变化。
结果显示，在热交换过程中，冷却水箱的水温逐渐升高，而加热水箱的水温逐渐降低。
这表明套管换热器能够有效地将热量从加热水箱传递给冷却水箱。
2. 流量和压力：在实验过程中，也测量了冷却水箱和加热水箱的流量和压力。
结果显示，随着流量的增加，换热效果明显提高。
同时，压力的变化也对换热效果有一定影响，但具体的关系需要进一步研究。
四、实验误差与改进1. 实验误差：在实验过程中，由于设备和操作的限制，可能会产生一定的误差。
例如，温度传感器的精度限制了温度测量的准确性，流量计的灵敏度可能受到一些因素的影响等。
2. 改进措施：为了减小误差，可以采取一些改进措施。
例如，使用更准确的温度传感器和流量计，提高设备的稳定性和精度，以及加强操作人员的培训和技能提升等。
五、应用前景与展望套管换热器作为一种重要的热交换设备，在工业生产和生活中有着广泛的应用前景。
通过本次实验的研究，我们可以更好地了解套管换热器的性能和特点，为其进一步的应用和改进提供参考。
未来，我们可以进一步研究套管换热器的优化设计和运行参数，以提高其换热效率和能源利用率。
六、结论通过本次实验，我们对套管换热器的换热效果和性能进行了初步的研究。
实验结果显示，套管换热器能够有效地实现热量的传递和交换，但在实际应用中仍存在一定的误差和改进空间。
套管式换热器课程设计
大连民族学院工程原理课程设计说明书题目：果汁冷却器的设计设计人：李系别：生物工程班级：084指导教师：刘俏老师设计日期2010 .11.12 ~ 12.4目录设计任务书 (1)一、方案简介 (2)二、方案设计 (3)1.确定设计方案 (3)2.确定物性数据 (3)3.基本量计算 (3)4.工艺结构尺寸 (4)5.换热器核算 (4)三、设计结果一览表 (8)四、设计过程中的体会 (9)五、参考文献 (10)六、主要符号说明 (11)七、Key words (12)设计任务书（一）设计题目果汁冷却器的设计。
（二）设计任务及操作条件（1）处理能力1980吨/年（2）设备形式套管式换热器（3）操作条件①果汁：入口温度75℃，出口温度20℃。
②冷却水：入口温度6℃，出口温度16℃。
③允许压降：不大于1MP④每年按330天计，每天24小时继续运行。
（三）设计要求选择适宜的套管式换热器并进行核算。
画出工艺设备图及列管布置图。
一、方案简介本设计任务是利用冷流体（水）给果汁降温。
利用热传递过程中对流传热原则，制成换热器，以供生产需要。
下图（图1）是工业生产中用到的套管式换热器。
通常，热流体（A流体）由上部引入,而冷流体（B流体）则由下部引入。
套管中外管的两端与内管用焊接或法兰连接。
内管与U形肘管多用法兰连接,便于传热管的清洗和增减。
每程传热管的有效长度取4～7米。
这种换热器传热面积最高达18米2, 故适用于小容量换热。
当内外管壁温差较大时,可在外管设置U 形膨胀节（图中b）或内外管间采用填料函滑动密封（图中c）,以减小温差应力。
管子可用钢、铸铁、陶瓷和玻璃等制成,若选材得当,它可用于腐蚀性介质的换热。
选择换热器时,要遵循经济,传热效果优,方便清洗,符合实际需要等原则。
换热器分为几大类：夹套式换热器，喷淋式换热器，套管式换热器，螺旋板式换热器，板翅式换热器，列管式换热器等。
套管式换热器的主要结构是由两种大小不同的标准管组成的同轴套管。
套管换热器传热实验实验报告数据处理
套管换热器传热实验实验报告数据处理我们组做的是实验I :1， Q=m s1c 1 △t 1求K 得先求QQ=m s 1C 1△t 1 ,其中，C 1=所以得先求m s 1 , C 1， △t 1,◇1m s1=V s1ρ 要得求V s1，V s1=u 1A ，V s1 =C 0A 0ρρρ/o (2）-gR C 0为空流系数，C 0=0.855,A 0为空口面积，A 0的计算方法如下：A 0 =π4d 02, d 0=20.32 mm,故 A 0= π4 ×（20.321000 ）2=3.243293×10-4 m 2R 为压计差读数A=π4 d 2,d 为内管内径=20mm ， 用内插法求解空气密度 ρ 值 这样求得m s 1，◇2 C 1 的求法为先查表的相近温度下空气的C 值，然后用内插法求得对应平均温度对应的的C 1值◇3求△t 1=t△t 1,=t=t 1+ t22t 1 为进口温度 t 2 为出口温度进口温度t 1的求解方法由热电偶中的电位Vt ，按照公式求[]2000000402.00394645.0t t V E t t++=得Et ，再由852.4901004.810608.1105574.1543-⨯⨯+⨯=---tE t 求得t 1值出口温度t 2的求解方法由热电偶中的电位Vt ，按照公式[]2000000402.00394645.0t t V E t t++=求得Et ，再由852.4901004.810608.1105574.1543-⨯⨯+⨯=---tE t 求得t 2值由以上步骤求出 Q2 ，由Q=KA △t m 求出K 值 K=QA △t mQ 由第一步已经求出，A 为内管内径对应的面积，A=2πrL ,r=17.8mm=0.0178 m,A=2×3.14×0.0178×1.224=0.13682362 m 2 3 ,求Re ，Nu流体无相变强制湍流经圆形直管与管壁稳定对流传热时，对流传热准数关联式的函数关系为：(,,)lNu f Re Pr d=对于空气，在实验范围内，Pr 准数基本上为一常数；当管长与管径的比值大于50 时，其值对 Nu 的影响很小；则 Nu 仅为 Re 的函数，故上述函数关系一般可以处理成：m Nu aRe =式中，a 和 m 为待定常数。
实验五 套管换热器液
实验五 套管换热器液-液热交换系数及膜系数的测定一、实验目的在工业生产或实验研究中，常遇到两种流体进行热量交换，来达到加热或冷却之目的。
为了加速热量传递过程，往往需要将流体进行强制流动。
对于在强制对流下进行的液一液热交换过程，曾有不少学者进行过研究，并取得了不少求算传热膜系数的关联式。
这些研究结果都是在实验基础上取得的。
对于新的物系或者新的设备，仍需要通过实验来取得传热系数的数据及其计算式。
本实验的目的，是测定在套管换热器中进行的液一液热交换过程的总传热系数。
流体在圆管内作强制湍流时的传热膜系数，以及确立求算传热系数的关联式。
同时希望通过本实验，对传热过程的实验研究方法有所了解，在实验技能上受到一定的训练，并对传热基本原理加深理解。
二、实验原理冷热流体通过固体壁所进行的热交换过程，先由热流体把热量传递给固体壁面，然后由固体壁面的一侧传向另一侧，最后由壁面把热量传给冷流体。
换言之，热交换过程即为给热-导热-给热三个串联过程组成。
若热流体在套管热交换器的管内流过，而冷流体在管外流过，设备两端试点上的温度如图所示，则在单位时间内热流体向冷流体传递的热量，可由热流体的热量衡算方程来表示：12()s p Q m C T T =-J/s (1)就整个热交换而言，由传热速率基本方程经过数学处理，可得计算式为m Q KA T =∆J/s (2)式中：Q -传热速率，J/s 或W ； m s -热流体质量流率Kg/S ；Cp-热流体的平均比热容，J/（Kg ?K ）； T -热流体的温度，K ； T ’-冷流体的温度，K ；T w -固体壁面温度，K ；K -传热总系数，W/（m 2?K ）； A -热交换面积，m ’ΔT m 一两流体间的平均温度差，K ．(符号下标1和2分别表示热交换器两端的数值)若ΔT 1，和ΔT 2：分别为热交换器两端冷热流体之间的温度差，即'111T T T ∆=- (3) '222T T T ∆=-(4)则平均温度差可按下式计算：1212ln m T T T T T ∆-∆∆=∆∆(5)由(1)和(2)两式联立求解，可得传热总系数的计算式：12()s p mm C T T K A T -=∆(6)就固体壁面两侧的给热过程来说，给热速率基本方程为：''11()()W m W m Q A T T A T T αα=-=∆- (7)根据热交换两端的边界条件，经数学推导，同理可得管内给热过程的给热速率计算式：'1W mQ A T α=∆ (8)式中：α1与α2-分别表示固体壁两侧的传热膜系数，W/m 2·K ； A w 与A w ’-分别表示固体壁两侧的内壁表面积和外壁表面积，m 2； T w 与T w ’-分别表示固体壁两侧内壁面温度和外壁面温度，K ； ΔT m ’-热流体与内壁面之间的平均温度差，K ； 热流体与管内壁之间的平均温度差可按下式计算：'11221122()()()ln()W W m W W T T T T T T T T T ---∆=--(9)由(1)和(8)式联立求解可得管内传热膜系数的计算式为121'1()s p W mm C T T A Tα-=∆(10)同理也可得到管外给热过程的传热膜系数的类同公式。
套管式换热器课程设计报告
套管式换热器课程设计报告一、引言本报告旨在介绍套管式换热器的设计过程和相关技术要点，以及通过一次设计实例的展示，详细说明设计步骤和计算方法。
二、设计步骤1.确定设计参数根据热量传递的要求和现场条件，确定设计参数包括：热流量、进出口温度、传热介质、管壁材料、管程数等。
2.确定换热面积根据设计参数和传热系数的估算，计算出所需换热面积。
常用的计算公式有：Q=U×A×ΔT，其中Q为热量传递量，U为传热系数，A为换热面积，ΔT为温差。
3.确定套管式换热器的类型和结构根据工艺要求和性能要求，选择合适的套管式换热器类型和结构。
常见的类型有：固定管板式、浮动管板式、U型管式等。
4.管程的确定根据换热器的设计参数和工艺要求，确定套管式换热器的管程数。
根据传热面积和管程数，计算出每个管程的换热面积。
5.换热器的尺寸设计根据设计参数和结构特点，进行套管式换热器的尺寸设计。
包括管壁厚度、管程长度、管板间距等。
6.材料选用和焊接设计根据设计要求和工艺条件，选择合适的材料，进行材料的强度计算和耐蚀性分析。
同时，进行焊缝设计和焊接工艺的选择。
7.换热器的安装和维护设计换热器的安装布置，确定支架、焊接点和泄漏检测措施等，保证换热器的稳定运行。
同时，制定换热器的维护计划，定期检查和保养。
三、设计实例1.设计要求设计一台套管式换热器，用于将1000kg/h的高温蒸汽（100℃）冷凝为饮用水（20℃），要求管程数为22.参数计算根据设计要求，计算得到需要的换热面积为10m²。
根据常规的传热系数估算，假定传热系数为400W/(m²·℃)。
3.随机选取一台换热器根据设计要求和参数计算结果，选择一台合适的套管式换热器进行设计。
假设所选换热器结构为固定管板式，管程长度为5m。
4.尺寸设计和材料选用根据所选换热器的结构和参数，计算出管板间距和管壁厚度。
同时，选择适当的耐蚀材料，如不锈钢。
5.焊缝设计和焊接工艺选择根据材料的选择和结构要求，进行焊缝的设计和焊接工艺的选择。
化工原理课程设计报告换热器的设计
摘要换热器的应用贯彻化工生产过程的始终，换热器换热效果的好坏直接影响化工生产的质量和生产效益。
所以换热器是非常重要的化工生产设备,在化工领域中，它扮演着主力军的身份，它是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备，在化工设备中占大约50%以上的比重。
既然换热器在化工生产中扮演如此重要的角色，那么如何设计出换热效果好，设备健全合理，三废排放量更低，能源利用率更高，经济效益高的换热器是我们从事化工行业工作人员刻不容缓的职责。
为了完成年产2.8万吨酒精的生产任务，设计换热器的总体思路：在正常的生产过程中，利用塔底的釜残液作为加热介质在塔底冷却器中进行第一次预热，然后用少量的水蒸汽便可在预热器中使原料液达到预期的温度进入精馏塔中。
塔顶酒精蒸汽经过全凝器，利用循环冷却水作为冷却介质使酒精蒸汽转为液体。
最后，在塔顶冷却器中再次用冷却水使其降到25。
C输送到储装罐中。
关键词：冷却器；再沸器；全凝器；对流传热系数；压降；列管式换热器；离心泵。
目录第一章换热器的设计 (2)1.1概述 (2)1.1.1流程方案的确定................................................... 错误！未定义书签。
1.1.2 加热介质、冷却介质的选择 (2)1.1.3 换热器类型的选择 (2)1.1.4 流体流动空间的选择 (2)1.1.5 流体流速的确定 (2)1.1.6换热器材质的选择 (2)1.1.7换热器壁厚的确定 (2)1.2.固定管板式换热器的结构 (2)1.2.1管程结构 (2)1.2.2壳程结构 (2)1.3 列管换热器的设计计算 (2)1.3.1 换热器的设计步骤 (2)1.3.2 计算所涉及的主要公式 (2)第二章设计的工艺计算 (2)2.1 全塔物料恒算 (2)2.2 原料预热器的设计和计算 (2)2.2.1 确定设计方案 (2)2.2.2 根据定性温度确定物性参数 (2)2.2.3换热器的选择 (2)2.3塔顶全凝器的设计和计算.............................................. 错误！未定义书签。
套管式换热器设计计算
套管式换热器设计计算摘要本文以套管式换热器的设计计算为主题，介绍了套管式换热器的工作原理和设计流程。
首先对套管式换热器的工作原理进行了介绍，包括热量传递的基本理论、传热系数的计算等。
然后对套管式换热器的设计流程进行了详细的分析，包括换热器的结构设计、传热面积的计算、流体参数的确定等方面。
最后，通过实例分析了套管式换热器的设计计算过程，验证了设计的合理性和可行性。
关键词：套管式换热器；设计计算；工作原理；传热系数；流体参数1. 引言套管式换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、石油、电力等工业领域。
套管式换热器具有结构简单、换热效率高、适用范围广等特点，是工业生产中常用的换热设备之一。
本文以套管式换热器的设计计算为主题，介绍了套管式换热器的工作原理和设计流程，旨在为工程技术人员提供一定的参考价值。
2. 套管式换热器的工作原理套管式换热器是利用管内外两侧流体之间的热量交换来完成热量传递的设备。
在套管式换热器中，一种流体（一般为冷热媒体）在内管中流动，另一种流体（一般为热热媒体）在外管中流动，通过内外两侧流体之间的传热来完成热量交换。
套管式换热器的工作原理可以用热量传递的基本理论来解释，即热量传递是由于温度差引起的。
热传导定律表明，热量沿着温度梯度的方向传递，热传导的速率与温度梯度成正比。
在套管式换热器中，内外两侧流体之间存在温度差，因此热量可以通过管壁传递，完成热量交换。
在套管式换热器中，热传导是热量传递的基本方式，但同时也存在传热系数的影响。
传热系数是衡量换热器性能的重要指标，它决定了热量传递的速率和效率。
传热系数的计算需要考虑流体参数、管壁材料等多种因素的影响，是套管式换热器设计计算的重要内容。
3. 套管式换热器的设计流程套管式换热器的设计流程包括结构设计、传热面积的计算、流体参数的确定等多个方面，是一个复杂的工程问题。
下面将对套管式换热器的设计流程进行详细的分析。
3.1 结构设计套管式换热器的结构设计是设计工作的第一步，它包括壳体、管束、支撑等部分的设计。
管式换热器课程设计
成绩.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: 化工B092班学生姓名: 苏倩倩学号: 200901034208指导教师: 张荣光评语：设计起止时间：2011 年12月12日至2011 年 12月23日设计题目：列管式换热器的工艺设计和选用一、设计条件炼油厂用原油将柴油从175℃冷却到130℃。
柴油流量位12500kg/h；原油初温为60℃，经换热后升温到110℃。
换热器的热损失可忽略。
管、壳程阻力压降不大于30kPa。
污垢热阻均取0.0003㎡·℃/W。
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、概述或前言：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；8、设计总结及体会。
目录一．前言 (3)二．设计条件及主要物性的确定 (3)1．定性温度的确定 (3)2．流体有关物性 (4)三. 确定设计方案 (4)1．选择换热器的类型 (4)2．流程安排 (5)四．估算传热面积 (5)1.传热器的热负荷 (5)2.平均传热温差 (5)3.平均传热温差校正 (5)4.传热面积估算 (6)五．工程结构尺寸 (6)1.管径和管内流速 (6)2.管程数和传热管数 (6)3.传热管排列和分程方法 (6)4.壳程内径 (7)5.折流板 (7)6.其他附件 (7)7.接管 (7)六．换热器核算 (8)1.热流量核算 (8)（1）壳程表面传热系数 (8)（2）管程表面传热系数 (9)（3）污垢热阻和管壁热阻 (9)（4）传热系数K (9)（5）传热面积裕度 (10)2.换热器内流体的流动阻力 (10)（1）管程流动阻力 (10)（2）壳程流动阻力 (11)3.壁温核算 (11)七．换热器主要工艺结构尺寸和计算结果表 (12)八．设备参数表 (13)九．设计计算结果汇总表 (13)十．设计总结 (14)十一.参考文献 (15)一、前言列管式换换热器的应用已经有很悠久的历史。
化工原理课程设计换热器 [《化工原理课程设计》报告换热器的设计]
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化工原理课程设计换热器[《化工原理课程设计》报告换热器的设计]《化工原理课程设计》报告换热器的设计目录概述1.1.换热器设计任务书-4-1.2换热器的结构形式-7-2.蛇管式换热器-7-3.套管式换热器-7-1.3换热器材质的选择-8-1.4管板式换热器的优点-9-1.5列管式换热器的结构-10-1.6管板式换热器的类型及工作原理-11-1.7确定设计方案-12-2.1设计参数-12-2.2计算总传热系数-13-2.3工艺结构尺寸-14-2.4换热器核算-15-2.4.1.热流量核算-16-2.4.2.壁温计算-18-2.4.3．换热器内流体的流动阻力-19-概述在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称为换热器。
在换热器中至少要有两种温度不同的流体，一种流体温度较高，放出热量；另一种流体则温度较低，吸收热量。
35％～40％。
随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日益加强。
换热器的设计、制造、结构改进及传热机理的研究十分活跃，一些新型高效换热器相继问世。
随着换热器在工业生产中的地位和作用不同，换热器的类型也多种多样，不同类型的换热器各有优缺点，性能各异。
在换热器设计中，首先应根据工艺要求选择适用的类型，然后计算换热所需传热面积，并确定换热器的结构尺寸。
换热器按用途不同可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再沸器、深冷器、过热器等。
换热器按传热方式的不同可分为：混合式、蓄热式和间壁式。
其中间壁式换热器应用最广泛，按照传热面的形状和结构特点又可分为管壳式换热器、板面式换热器和扩展表面式换热器（板翅式、管翅式等），如表2-1所示。
表2-1传热器的结构分类类型特点间壁式管壳式列管式固定管板式刚性结构用于管壳温差较小的情况（一般≤50℃），管间不能清洗带膨胀节有一定的温度补偿能力，壳程只能承受低压力浮头式管内外均能承受高压，可用于高温高压场合U型管式管内外均能承受高压，管内清洗及检修困难填料函式外填料函管间容易泄漏，不宜处理易挥发、易爆炸及压力较高的介质内填料函密封性能差，只能用于压差较小的场合釜式壳体上部有个蒸发空间用于再沸、蒸煮双套管式结构比较复杂，主要用于高温高压场合和固定床反应器中套管式能逆流操作，用于传热面较小的冷却器、冷凝器或预热器螺旋管式沉浸式用于管内流体的冷却、冷凝或管外流体的加热喷淋式只用于管内流体的冷却或冷凝板面式板式拆洗方便，传热面能调整，主要用于粘性较大的液体间换热螺旋板式可进行严格的逆流操作，有自洁的作用，可用作回收低温热能平板式结构紧凑，拆洗方便，通道较小、易堵，要求流体干净板壳式板束类似于管束，可抽出清洗检修，压力不能太高混合式适用于允许换热流体之间直接接触蓄热式换热过程分阶段交替进行，适用于从高温炉气中回收热能的场合完善的换热器在设计或选型时应满足以下各项基本要求。
套管换热器的设计
计 算环 隙 的流 速ｕ
—
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ｄ Ｒｅ： — ｐ ｕ
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传热实验实验报告
. . .一、 实验名称：传热实验二、实验目的：1.熟悉套管换热器的结构；2.测定出K 、α，整理出e R N -u 的关系式，求出m A 、.三、实验原理：本实验有套管换热器4套，列管式换热器4套，首先介绍套管换热器。
套管换热器管间进饱和蒸汽，冷凝放热以加热管的空气，实验设备如图2-2-5-1（1）所示。
传热方式为：冷凝—传导—对流 1、传热系数可用下式计算： ]/[2m k m W t A q K m⋅∆⋅=(1)图2-2-5-1（1） 套管换热器示意图式中：q ——传热速率[W] A ——传热面积[m 2] △t m —传热平均温差[K] ○1传热速率q 用下式计算： ])[(12W t t C V q p S -=ρ （2）传热实验式中：3600/h S V V =——空气流量[m 3/s]V h ——空气流量[m 3/h]ρ——空气密度[kg/m 3]，以下式计算：]/)[273(4645.031m kg t R p Pa ++=ρ （3）Pa ——大气压[mmHg]Rp ——空气流量计前表压[mmHg] t 1——空气进换热器前的温度[℃]Cp ——空气比热[K kg J ⋅/]，查表或用下式计算：]/[04.01009K kg J t C m p ⋅+= （4） t m =(t 1+t 2)/2——空气进出换热器温度的平均值（℃） t 2——空气出口温度[℃]②传热平均面积A m ：][2m L d A m m π= （5）式中：d m =传热管平均直径[m]L —传热管有效长度[m ]③传热平均温度差△t m 用逆流对数平均温差计算：T ←——T t 1——→t 2 )(),(2211t T t t T t -=∆-=∆2121ln t t t t t m ∆∆∆-∆=∆ (6) 式中：T ——蒸汽温度[℃]2、传热膜系数（给热系数）及其关联式空气在圆形直管作强制湍流时的传热膜系数可用下面准数关联式表示：nr m e P AR Nu = （7）式中：N u ——努塞尔特准数R e ——雷诺准数 P r ——普兰特准数A ——系数，经验值为0.023 m ——指数，经验值为0.8n ——指数，经验值为：流体被加热时n=0.4，流体被冷却n=0.3 为了测定传热膜系数，现对式（7）作进一步的分析：λαdNu =（8） α——空气与管壁间的传热膜系数[W/m 2·k] 本实验可近似取α=K[传热系数]，也可用下式计算：)(m W i t t A q -=α （9）A i ——传热管表面积[m 2] t W ——管壁温[℃]t m ——空气进、出口平均温度[℃] d ——管径[m]λ——空气的导热系数[W/m ·k]，查表或用下式计算：λ=0.0244+7.8×10-5t m （10） μρdu =Re （11）u ——空气在加热管的流速[m/s]μ——空气定性温度（t m ）下的粘度[pa ·s]，查表或用下式计算：μ=1.72×10-5+4.8×10-8t m （12）d ，ρ——意义同上。
管式换热器课程设计范本
管式换热器课程设计范本管式换热器课程设计12020年4⽉19⽇2 2020年4⽉19⽇⼀．设计任务和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患热后，⽤循环冷却⽔将其从110℃进⼀步冷却⾄60℃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，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29℃，出⼝温度为39℃，试设计⼀台列管式换热器，完成该⽣产任务。
物性特征：混和⽓体在35℃下的有关物性数据如下（来⾃⽣产中的实测值）：32020年4⽉19⽇42020年4⽉19⽇密度 31/2.776m kg =ρ定压⽐热容 1p c =2.083kj/kg ℃热导率 1λ=105.9w/m粘度 Pas 259.01=µ循环⽔在34℃下的物性数据：密度1ρ=994.3㎏/m 3定压⽐热容 1p c =4.174kj/kg ℃热导率1λ=0.624w/m ℃粘度 Pas 3110742.0-?=µ⼆．确定设计⽅案1．选择换热器的类型两流体温的变化情况：热流体进⼝温度144℃出⼝温度100℃；冷流体进⼝温度30℃，出⼝温度为38℃，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，因此初步确定选⽤浮头式换热器。
2．管程安排从两物流的操作压⼒看，应使混合⽓体⾛管程，循环冷却⽔⾛壳程。
但由于循环冷却⽔较易结垢，若其流速太低，52020年4⽉19⽇将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下贱，因此从总体考虑，应使循环⽔⾛管程，混和⽓体⾛壳程。
三．确定物性数据定性温度：对于⼀般⽓体和⽔等低黏度流体，其定性温度可取流体进出⼝温度的平均值。
故壳程混和⽓体的定性温度为62020年4⽉19⽇T=260110+ =85℃管程流体的定性温度为t=3422939=+℃根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。
《食品工程原理》课程设计---套管式换热器设计
《食品工程原理》课程设计---套管式换热器设计目录一、设计任务书 (2)设计任务和操作条件 (2)设计内容 (2)二、设计方案简介 (3)三、设计条件及主要物性参数表 (4)（一）确认设计方案 (4)1.选择换热器的类型 (4)2.流程安排 (4)（二）确定物性参数 (4)1.定性温度 (4)2.定性温度下的物性参数 (4)四、工艺设计计算 (5)（三）估算换热面积 (5)1.热负荷 (5)2.平均传热温度差 (5)3.传热面积 (5)4.加热（冷却）介质用量 (6)（四）工艺结构尺寸 (6)1.管径和管内流速 (6)2.管程数 (6)3.平均传热温度校正及壳程数 (7)4.传热管排列和分程方法 (7)5.壳体内径 (8)6.折流板 (8)7.其他附件 (8)8.接管 (9)（五）换热器核算 (10)1.传热能力核算 (10)2.换热器内流体的流动阻力核算 (12)五、设计结果汇总表 (14)（一）辅助设备结果汇总 (14)（二）设计结果汇总 (14)（三）工艺参数汇总 (15)（四）物性参数汇总 (15)六、设计评述 (16)七、工艺流程图及设备工艺条件图 (17)八、参考资料 (18)九、主要符号说明 (19)一、设计任务书设计任务和操作条件设计题目:设计一台用水冷却毛油的套管式换热器。
设计条件：当前大豆油生产通常采用浸出法，在混合油蒸发后获得大豆原油(毛油)，毛油温度较高，拟采用水冷却毛油，若毛油处理量为160kg/h, 温度为92℃，压力为0.1MPa,出口温度30℃，水的进、出口温度分别为25℃和75℃，压力为0.4Mpa。
设计内容说明书要求：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设计方案简介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主要符号说明二、设计方案简介套管式换热器是目前石油化工生产上应用最广的一种换热器。
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成绩大连民族学院工程原理课程设计说明书题目：果汁冷却器的设计设计人：李系别：生物工程班级： 084指导教师：刘俏老师设计日期 2010 .11.12 ~ 12.4目录设计任务书 (1)一、方案简介 (2)二、方案设计 (3)1.确定设计方案 (3)2.确定物性数据 (3)3.基本量计算 (3)4.工艺结构尺寸 (4)5.换热器核算 (4)三、设计结果一览表 (8)四、设计过程中的体会 (9)五、参考文献 (10)六、主要符号说明 (11)七、Key words (12)设计任务书（一）设计题目果汁冷却器的设计。
（二）设计任务及操作条件（1）处理能力 1980吨/年（2）设备形式套管式换热器（3）操作条件①果汁：入口温度75℃，出口温度20℃。
②冷却水：入口温度6℃，出口温度16℃。
③允许压降：不大于1MP④每年按330天计，每天24小时继续运行。
（三）设计要求选择适宜的套管式换热器并进行核算。
画出工艺设备图及列管布置图。
一、方案简介本设计任务是利用冷流体（水）给果汁降温。
利用热传递过程中对流传热原则，制成换热器，以供生产需要。
下图（图1）是工业生产中用到的套管式换热器。
通常，热流体（A流体）由上部引入,而冷流体（B流体）则由下部引入。
套管中外管的两端与内管用焊接或法兰连接。
内管与U形肘管多用法兰连接,便于传热管的清洗和增减。
每程传热管的有效长度取4～7米。
这种换热器传热面积最高达18米2, 故适用于小容量换热。
当内外管壁温差较大时,可在外管设置U 形膨胀节（图中b）或内外管间采用填料函滑动密封（图中c）,以减小温差应力。
管子可用钢、铸铁、陶瓷和玻璃等制成,若选材得当,它可用于腐蚀性介质的换热。
选择换热器时,要遵循经济,传热效果优,方便清洗,符合实际需要等原则。
换热器分为几大类：夹套式换热器，喷淋式换热器，套管式换热器，螺旋板式换热器，板翅式换热器，列管式换热器等。
套管式换热器的主要结构是由两种大小不同的标准管组成的同轴套管。
它的程数可以根据所需传热面积大小随意增减，套管式换热器适合于高温、高压、小流量流体的传热，它具有较高的总传热系数，除此之外，它还有耐高温、结构简单，制造方便、传热面积易于调整等优点。
二、方案设计1．确定设计方案由于果汁的黏度比水的大，水的对流系数一般较大，且易结垢，因此冷却水走内管，果汁走外管，这样的选择可以使果汁通过壳体壁面向空气中散热，提高冷却效果。
2、确定物性数据定性温度：可取流体进口温度的平均值。
外管果汁的定性温度为：℃＝＝5.4722075T + 内管流体的定性温度为： ℃＝＝112166t + 根据定性温度，分别查取外管和内管流体的有关物性数据。
果汁在47.5℃下的有关物性数据如下： 密度 ρo =1080 kg/m 3定压比热容 c po =3.187kJ/(kg ·℃) 导热系数 λo =0.559 W/(m ·K) 黏度 μo =0.0015 Pa ·s冷却水在11℃下的物性数据： 密度 ρi =999.7kg/m 3定压比热容 c pi =4.191 kJ/(kg ·℃) 导热系数 λi =0.5745W/(m ·℃) 黏度 μi =0.0012713Pa ·s3．基本量计算3.1热流量果汁的质量流量 W o =1980⨯103360024330÷÷÷=0.069kg/s果汁的热流量 Q o =W o c po ΔT=0.069×3.187()2075103-⨯⨯=41022.1⨯J/s 3.2平均传热温差T 1=75℃ T 2=20℃ t 1=6℃ t 2=16℃Δt 1=T 1-t 2=59℃ Δt 2=T 2-t 1=14℃ Δt m =2121lnt t t t ∆∆∆-∆=1459ln 1459-=31.28℃3.3冷却水用量s g Q W O /k 29.061610191.4101.22t c 34i pi i =-⨯⨯⨯=∆=）（ 3.4传热面积假设总传热系数K=350 W/(m 2·℃)传热面积24m 1.128.313501022.1t m K Q S =⨯⨯=∆=估考虑 15％的面积裕度，S ’=1.15×S=1.15×1.1=1.3m 24. 工艺结构尺寸4.1管径和管内流速及管长内管选用ф19.5×2.25mm 传热管(碳钢)，外管选用ф56×3mm(碳钢） 取管内流速ui=1.7m/s 4.2传热管数依据传热管内径和流速确定单程传热管数()根实196.07.1015.0414.37.99929.0u d 422i s ≈=⨯⨯==πA N按单管程设计，所需的长度为9.2010195.014.33.10=⨯⨯==s n d S L π按单管程设计，传热管过长，宜采用多管程结构。
现取传热管长l=6m,则该换热器管程数为()管程469.20l L p ≈==N传热管总根数 N=4 (根)5.换热器核算5.1热量核算5.1.1外管对流传热系数m d 05.00= m d e 0305.00195.005.0=-=s m q V /1043.61080069.03500-⨯===ρ ()()()()[]2322212201066.10195.005.044m d d A -⨯=-=-=ππ外管流体流速及其雷诺数分别为()层流20008780015.0108004.00305.0e /m 04.01066.11043.6u 0o 35o <=⨯⨯===⨯⨯=--μρo e u d R s普朗特准数55.8559.00015.010187.3r 300=⨯⨯==λu C P p格拉晓夫常数()()()62323223107.8105.110800195.0045.0207581.90011.0⨯=⨯⨯-⨯-⨯⨯=∆=-μρβtl g G r (β为流体的膨胀系数，10011.0-=C β) 努塞尔数05.08.0124.014.005.045.002.1r e r e u G d d l d P R N ⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⎪⎭⎫⎝⎛⨯⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯=μμ =-()05.068.04.05.045.0107.80195.005.060305.095.055.887802.1⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯=34.2℃）（⋅=⨯==20o m /6262.340305.0559.0W N d u eλα 5.1.2内管对流传热系数s m q V ii /109.27.99929.034-⨯===ρ()242108.1015.0442m d A i i -⨯===ππ内管流体流速及雷诺数分别为s m A v u i i i /6.11077.1109.244=⨯⨯==--()湍流1000188730012713.07.9996.1015.0Re i >=⨯⨯==i i i u d μρ 普朗特准数℃）⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯==⨯⨯==245.04.08.045.0124.08.0i 3i /(8.86380195.005.027.918873023.0015.05745.0023.027.95745.00012713.010191.4r m W d d P R d Cp P r ei i i i i λαλμ5.1.3总传热系数K污垢热阻 Rs1=0.00021m 2℃/w Rs2=0.0015m 2℃/w 管壁热阻 λ=45w/m ℃℃）（＋＋＋＋＋＋＋＋⋅=⨯⨯⨯⨯==2oso m 121i 2i 1m /4.2796.626100151.002.0450195.000225.0015.00195.000021.0015.08.86380195.011d bd d d d d 1W R R K αλα5.1.4传热面积S'24m ''39.128.3141.2791022.1t m K Q S =⨯⨯=∆=该换热器的实际传热面积Sp2o p m 47.1460195.014.3l d ≈⨯⨯⨯==N S π 该换热器的面积裕度为%639.139.147.1%100''p =-=⨯-=SS S H传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。
5.2换热器器内流体的压力降5.2.1内管流动阻力∑ΔPi=(ΔP 1+ΔP 2)NsNp Ns=3 Np=42u 2u d l 222i1⋅=∆⋅=∆ρξρλP P ， 由Re ＝18873，传热管相对粗糙度0.25/15＝0.017，查莫狄图得λi ＝0.046W/m ·℃，流速u i ＝1.6m/s ，ρ＝999.7kg/m 3，所以a9.9993734.191949.23544a 4.191926.17.9995.1a 9.2354426.17.999015.06046.0i 2221P P P P P P =⨯+⨯=∆=⨯⨯=∆=⨯⨯⨯=∆∑内管压力降在允许范围之内。
5.2.2外管流动阻力()内总压力也在允许范围之总压力降之内外管压力降在允许范围则得摩擦系数层流由）（Mp P p P sm u R R NsN P P P aa e p15.999856.479..999376.4749.119.11204.010800305.0607.0p /04.007.06487802'10e'2'1o<=+==⨯=∆=⨯⨯⨯=∆====∆+∆=∆∑∑λ三、设计结果一览表换热器形式：套管式换热器换热面积（m2）:1.47工艺参数名称内管外管物料名称冷却水果汁操作压力，Pa 未知未知操作温度，℃6/16 75/20流量，kg/s 0.29 0.069 流体密度，kg/m3999.7 1080 流速，m/s 1.6 0.04传热量，J/s 12200 总传热系数，W/m2·K 279.41传热系数，W/（m2·℃）8638.8 878 污垢系数，m2·K/W 0.00021 0.00151 阻力降，Pa 99937.9 47.6 程数 4 1 推荐使用材料碳钢碳钢管子规格Ф19.5×2.25mm（内管）管数1 管长m:6 Ф56×3mm（外管)四、设计过程中的体会初次接触化工原理课程设计，根本不知道该做什么，虽然学过理论课，可运用到实际中还是觉得无从下手，感觉好难。
刚开始的几周都是在忙着找一些参数，比如果汁的密度、黏度、热导率等，找了好长时间也没有结果，最后在老师的引导下，终于在图书馆找到了所需要的数据。