固定管板式换热器

化工原理化工设备

课程设计任务书

设计题目：年处理2.6万吨原油列管式换热器学生姓名：

专业班级：

学号：

指导教师：

宜宾学院

化学与化工学院

2012年12月23 日

列管式换热器设计任务书

一、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换热单元操作设备设计任务的实践能力

二、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

三、设计题目

列管式换热器设计

四、设计任务及操作条件

1. 设计任务

设备型式：列管式

处理任务：如下表所示：

2. 操作条件

（1）热流体：入口温度140℃; 出口温度40℃ （2）冷却介质：岷江水 （3）允许压降：不大于0.1MPa （4）物性数据

煤油定性温度下的物性数据

()()C m W C kg kJ c s

Pa m kg o o o po o o ⋅=⋅=⋅⨯==-/14.0/22.21015.7/82543

λμρ导热系数定压比热容粘度密度

原油定性温度下的物性数据

()

()

C m W C kg kJ c s

Pa m kg o o o

po o o ⋅=⋅=⋅⨯==-/128.0/2.2100.3/81533

λμρ导热系数定压比热容粘度密度

柴油定性温度下的物性数据：

()()C m W C kg kJ c s

Pa m kg o o o po o o ⋅=⋅=⋅⨯==-/133.0/48.2104.6/71543

λμρ导热系数定压比热容粘度密度

五、设计内容

1. 设计方案的选择

2. 设计计算

（1） 计算总传热系数 （2） 计算传热面积 3. 主要设备工艺尺寸设计

（1）管径尺寸和管内流速的确定

（2）传热面积、管程数、管数和壳程数的确定 4. 换热器核算 5. 设计结果汇总 6. 绘制换热器简图

目录

1. 概述 (1)

1.1. 换热器的简单介绍 (1)

1.2. 本设计的目的和意义 (3)

2. 设计计算 (4)

2.1. 确定设计方案 (4)

2.2. 确定物性数据 (5)

3. 计算总传热系数 (6)

3.1. 热流量 (6)

3.2. 平均传热温差 (6)

3.3. 冷却水 (6)

3.4. 总传热系数K (6)

3.5. 计算传热面积 (7)

3.6. 工艺结构尺寸 (8)

3.7. 换热器核算 (13)

4. 设计结果汇总 (18)

设备设计数据表 (19)

心得体会 (20)

参考文献 (22)

5. 评语及成绩 (23)

1.概述

1.1. 换热器的简单介绍

在不同温度的流体间传递热量的装置称为热换热器，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。在工程实践中有时会存在两种以上流体参见换热的换热器，但它的基本原理与前一种情形并无本质上的区别。

在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器，且它们在上述这些行业的通用设备，并占有十分重要的地位。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。

列管式换热器的应用已有很悠久的历史。现在，它被当做一种传统的标准换热设备在很多工业部门中大量使用，尤其在化工、石油、能源设备等部门嗦使用的换热设备中，列管式换热器仍处于主导地位。同时板式换热器也已成为高效、紧凑的换热设备，大量地应用于工业中。

1.1.1.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。

1.1.1.1. 固定管板式换热器

这类换热器如图1-1所示。固定管办事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。

1.1.1.

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。管束可以自由伸缩，当壳体与U型环热管由温差时，不会产生温差应力。U型管式换热器的优点是结构简单，只有一块管板，密封面少，运行可靠；管束可以抽出，管间清洗方便。其缺点是管内清洗困难；哟由于管子需要一定的弯曲半径，故管板的利用率较低；管束最内程管间距大，壳程易短路；内程管子坏了不能更换，因而报废率较高。此外，其造价比管定管板式高10%左右。

1.1.1.3. 浮头式换热器

浮头式换热器的结构如下图1-3所示。其结构特点是两端管板之一不与外科固定连接，可在壳体内沿轴向自由伸缩，该端称为浮头。浮头式换热器的优点是党环热管与壳体间有温差存在，壳体或环热管膨胀时，互不约束，不会产生温差应力；管束可以从壳体内抽搐，便与管内管间的清洗。其缺点是结构较复杂，用材量大，造价高；浮头盖与浮动管板间若密封不严，易发生泄漏，造成两种介质