列管式换热器

新疆工业高等专科学校

课程设计说明书

题目名称：列管式换热器课程设计

系部：

专业班级：

学生姓名：

指导教师：

完成日期：

新疆工业高等专科学校

课程设计评定意见

设计题目：列管式换热器课程设计

学生姓名：

评定意见：

评定成绩：指导教师（签名）：

年月日

摘要

在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称换热器。在换热器中至少有两种温度不同的流体，一种温度高，放热；另一种温度低，吸热。化工、石油、动力、食品等行业中广泛使用换热器，它们是上述这些行业的通用设备，占十分重要的地位。随着工业的迅速发展，能源消耗量不断增加，能源紧张已经成为一个世界性问题。为此，换热器在节能技术改造中的重要作用就尤为体现出来，表现在两方面：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，可以显著的提高设备的热效率。

本次课程设计的内容是列管式换热器，属管壳式换热器，其设计分析包括热力学设计、流体流动设计、结构设计以及强度设计校核。其中以结构设计最为重要。

设计目的：

1着重加深学生对于化工原理和机械设计知识的掌握。

2积极引导学生去思考，培养他们灵活运用所学知识去解决问题的能力，以及查阅资料、处理数据的能力。

关键词：换热器、换热设计、结构设计、强度校核、装配图。

新疆工业高等专科学校

课程设计任务书

教研室主任（签名）系（部）主任（签名）年月日

目录

一、设计条件 (6)

二、设计说明书 (6)

1、设计原则： (6)

（1）满足工艺和操作的要求 (6)

（2）满足经济上的要求 (6)

（3）保证安全生产 (6)

1、设计题目及原始数据 (6)

2论述换热器总体结构(换热器型式、主要结构)的选择 (7)

3.1管束及管壳分程 (7)

3.2传热管 (7)

3.3管子布置 (7)

3.4管板 (8)

3.5管子与管板的连接 (8)

3.6管板与壳体的连接 (8)

3.7折流板 (8)

3.8壳体直径及厚度 (9)

3.9管子在管板上的固定方法 (9)

3.10主要附件 (9)

3.11材料选用 (10)

4.换热器传热面积 (10)

4.1初算传热面积 (10)

4.2计算换热器概略尺寸 (11)

4.3压力降的计算 (14)

4.3．管程压力降 (14)

4.3.2 管壳的压力降····························································

4.4体定性温度的确定 (12)

4.5传热系数K的计算 (14)

4.6壁温度 (14)

5、设计结果概要(主要设备尺寸、衡算结果等) (16)

6、参考文献 (17)

7. 总结 (18)

一．设计条件

表1-2 煤油与冷却水的物性参数

二、设计说明书

1、 设计原则：

（1）满足工艺和操作的要求

设计出来的流程和设备首先要保证质量，操作稳定，这就必须配置必要的阀门和计量仪表等，并自确定方案时，考虑到各种流体的流量，温度和压强变化使采取什么措施来调节，而在设备发生故障时，加修应方便。

（2）满足经济上的要求

在确定某些操作指标和治标和选定设备型式以及仪表配置时，要有经济核算的观点，既能满足工艺和操作要求，又使施工简便，材料来源容易,造价低廉。如果有废热可以利用，要尽量节省热能，充分利用，或者采取适当的措施达到降低成本的目的。

（3）保证安全生产

在工艺流程和操作中若有爆炸、燃烧、中毒、烫伤等危险性,就要考虑必要的安全措施。又如设备的材料强度的演算，除按规定应有一定的安全系数外，还应考虑防止由于设备中压力突然升高或者造成真空而需要装置安全阀等。以上提到的都是为了保证安全生产所需要的。

设计方案也可能一次定不好，后来需要修改，但各物料流通路线和操作指标的改动都对后面的计算有影响，所以最好第一次确立就考虑周到些。

1、设计题目及原始数据

某生产过程中，需将1k 6000-⋅h g 的油从140℃冷却至40℃，压力为0.3MPa ，冷却介质采用循环水，循环冷却水的压力为0.4MPa ，循环水入口温度30℃，出口温度为40℃，式设计一台列管式换热器，完成该生产任务。

2、论述换热器总体结构(换热器型式、主要结构)的选择

换热器的结构设计包括：管子在管板上的固定，是否需要温差补偿装置的设计，管板的强度，管板与壳体的连接结构，折流板与隔板的固定，盖板与法兰的设计，个部件的公差及技术条件等。

3.1管束及管壳分程

3.1.1管束分程

为了解决管束增加引起管内流速及传热系数的降低，可以将管束分程。在换热器的两端的管箱中安置一定数量的隔板，一般每程中管束大致相等。注意温差较大的流体应避免紧邻以免引起较大的温差应力。管束分程应优先考虑偶数管程，因为从制造、安装、操作的角度来考虑，偶数管程有较多的方便之处。但是管程数不宜太多，否则隔板本身占去相当大的布管面积，且在壳程中形成旁路，影响传热。

3.1.2壳程分程

壳程分程型式可分为E型、F型、G型、H型。他们的不同之处在于壳侧流体进出口的位置不同。同时考虑到制造上的困难，一般的换热器壳程数很少超过2。

3.2传热管

传热管采用普通钢管或异形管。光滑管常用的规格有

19mm×2mm,25mm×2.5mm两种。当换热器的传热系数不是很高时，为了强

化传热，可采用异形管，如翅片管、螺纹管，其都可以显著提高传热膜系数，

但是制造困难，流体流动的阻力提高。管子的直径与长度的确定与工艺密切

相关，长的选择应根据我国现有的管长的规格系列(常有3m 、6m、9m)。

3.3管子布置

管子布置应在换热器的截面上均匀而紧凑的分布，此外还有考虑流体的性质和结构设计及制造等方面的问题