课程设计--烟环缝式(夹套式)换热器设计
换热器课程设计(xin)
课程设计任务书1、设计题目：年处理量2.0×105吨柴油冷却器的设计2、操作条件：（1）柴油：入口温度175℃；出口温度90℃；（2）冷却介质：采用循环水，入口温度20℃，出口温度50℃；（3）允许压降：不大于105Pa ；（4）柴油定性温度下的物性数据：3c -4c 0pc 0c 720kg/m 6.610 a.Sc 2.48k /(kg.c)0.133w/(m.c)P J ρμλ=⨯==＝（5）每年按330天计，每天24小时连续生产。
3、设计任务：（1）处理能力：200000t/a 柴油；（2）设备型式：列管式换热器；（3）选择适宜的列管换热器并进行核算；（4）绘制带控制点的工艺流程图和设备结构图，并编写设计说明书。
摘要柴油冷却器是帮助柴油散热的一个装置。
本课程设计采用浮头式换热器来实现柴油冷却。
在设计中，以循环水为冷却剂，在给定的操作条件下对柴油冷却器进行设计。
本设计的内容包括：1、绪论：换热器的技术概况、换热器的发展历程和发展趋势以及换热器的应用和新型换热器。
2、设计方案的确定：换热器类型的选择、换热器的结构设计、流动空间的选择等。
3、换热器的工艺计算：换热器面积的估算、换热器工艺尺寸的计算、换热器的核算等。
4、流程图、装配图等内容。
关键词：柴油；循环水；浮头式换热器；传热ABSTRACTDiesel oil cooler is a device of cooling diesel . This course design use floating head heat exchanger to achieve diesel cooling. In the design, water is the circulating agent for cooling, in the operating condition what is given to design the diesel oil cooler .This design content includes: 1,introduction,the technology situation of the heat exchanger,the development and found trend and the application of that and the kinds of new heat exchanger.2, the technology situation of determined of the design scheme : the choice of the heat exchanger type ,the structure of the heat exchanger,and the choice of mobile space. 3,and the technical calculation of heat exchanger : the area of heat exchanger ,the estimation of heat exchanger process calculation,and the size accounting of the heat exchanger . 4,the flow chart and the assembly drawing of the heat exchanger, etc.Keywords:diesel oil; recirculated water;head type heat exchanger ;heat transfer目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1换热器技术概况 (1)1.2换热器的发展历程及发展趋势 (1)1.2.1换热器的发展历程 (1)1.2.2换热器的发展趋势 (2)1.3换热器的应用 (2)1.4新型换热器 (2)第2章设计方案 (4)2.1 换热器类型的选择 (4)2.1.1换热器的分类 (4)2.1.2换热器的选择 (7)2.2换热器的结构设计 (7)2.2.1换热管布置和排列间距 (7)2.2.2管板 (8)2.2.3封头和管箱 (9)2.2.4壳体 (9)2.2.5 折流板 (9)2.2.6缓冲板 (10)2.3流动空间的选择 (10)2.4流速的确定 (11)2.5加热器、冷却器的选择 (11)2.6流体出口温度的确定 (11)2.7材质的选择 (12)第3章换热器的工艺计算 (13)3.1确定设计方案 (13)3.1.1选择换热器类型 (13)3.1.2流体间流速确定 (13)3.2基础物性数据 (13)3.2.1定性温度 (13)3.2.2壳程柴油的定性温度 (13)3.2.3管程循环水的定性温度 (13)3.2.4柴油物性数据 (13)3.2.5循环水物性数据 (14)3.3 换热面面积的计算 (14)3.3.1热负荷与热换量 (14)3.3.2平均传热温差 (14)3.3.3冷却用水量 (15)3.3.4初选换热器 (15)3.4工艺结构尺寸的计算 (15)3.4.1管程数和传热管数 (15)3.4.2传热管排列和分程的选择 (15)3.4.3 壳程内径的计算 (16)3.4.4 折流板的选择 (16)3.4.5接管计算 (16)3.5换热器核算 (16)3.5.1壳程对流传热系数 (16)3.5.2管程对流传热系数 (17)3.5.3壁面污垢热阻 (18)3.5.4 传热面积A (18)3.5.5换热器的内流体阻力 (19)3.6 换热器主要结构尺寸和计算结果 (20)工艺设计主要符号说明 (21)结束语 (22)参考文献 (23)附录 (24)油气储运课程设计教师评分表 (25)第1章绪论1.1换热器技术概况换热器英语翻译heat exchanger是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备又称热交换器。
夹套式反应器温度串级控制课程设计
课程设计任务书中北大学课程设计说明书学院：机械与动力工程学院专业：过程装备与控制工程题目：夹套式反应器温度串级控制系统设计指导教师：吕海峰职称: 副教授目录1、概述 11.1化学反应器基本介绍 11.2夹套式反应器控制要求 22、被控对象特性研究 32.1建立动态数学模型 32.2被控变量与控制变量的选择 62.3夹套式反应器扰动变量 63、控制系统方案确定 73.1主回路的设计 83.2副回路的设计 84、过程检测仪表的选型 94.1测温检测元件及变送器 94.2主、副控制器正、反作用的选择 124.3控制系统方框图 135、系统仿真，分析系统性能 135.1各个环节传函及参数确定 135.2控制系统的仿真及参数整定 145.3 系统性能分析 176、课程设计总结 187、参考文献 191 概述1.1化学反应器的基本介绍反应器（或称反应釜）是化工生产中常用的典型设备，种类很多。
化学反应器在结构、物料流程、反应机理、传热、传质等方面存在差异，使自控的难易程度相差很大，自控方案差别也比较大。
化学反应器可以按进出物料状况、流程的进行方式、结构形式、传热情况四个方面分类：一、按反应器进出物料状况可分为间歇式和连续式反应器通常将半连续和间歇生产方式称为间歇生产过程。
间歇式反应器是将反应物料分次获一次加入反应器中，经过一定反应时间后取出反应中所有的物料，然后重新加料在进行反应。
间歇式反应器通常适用于小批量、多品种、多功能、高附加值、技术密集型产品的生产，这类生产反应时间长活对反应过程的反应温度有严格程序要求。
连续反应器则是物料连续加入，化学反应连续不断地进行，产品不断的取出，是工业生产最常用的一种。
一些大型的、基本化工产品的反应器都采用连续的形式。
二、从物料流程的进行方式可分为单程与循环两类物料在通过反应器后不再进行循环的流程称为单程，当反应的转化率和产率都较高时，可采用单程的排列。
如果反应速度较慢，祸首化学平衡的限制，物料一次通过反应器转化不完全，则必须在产品进行分离后，把没有反应的物料与新鲜物料混合后，再送送入反应器进行反应。
换热器结构原理课程设计
换热器结构原理课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握换热器的基本结构及其工作原理，理解不同类型换热器的特点与应用场景。
2. 使学生了解换热过程中的热量传递机制，包括传导、对流和辐射。
3. 帮助学生理解换热器在设计过程中涉及的参数计算，如传热系数、温差、流体流量等。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析实际换热器案例，提出优化方案的能力。
2. 让学生掌握换热器设计的基本方法和步骤，具备一定的换热器选型、设计和计算能力。
3. 培养学生运用专业软件或工具进行换热器性能模拟和优化的技能。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对换热器及热交换技术的兴趣，培养其探索精神和创新意识。
2. 培养学生关注能源利用和环境保护，认识到换热器在节能减排中的重要作用。
3. 培养学生的团队协作意识和沟通能力，使其在换热器设计过程中能够与他人有效合作。
本课程针对高年级学生，结合换热器结构原理的学科特点，强调理论与实践相结合，注重培养学生的实际操作能力和解决实际问题的能力。
课程目标旨在让学生掌握换热器相关知识，提升其专业技能，同时培养其情感态度价值观，为今后的学习和工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 换热器基本概念：介绍换热器的定义、分类及用途，分析各类换热器的工作原理和结构特点。
教材章节：第一章 换热器概述2. 热量传递机制：讲解传导、对流和辐射三种热量传递方式在换热过程中的作用和计算方法。
教材章节：第二章 热量传递基础3. 换热器设计参数：阐述换热器设计中所涉及的主要参数，如传热系数、温差、流体流量等，并进行相关计算。
教材章节：第三章 换热器设计参数及计算4. 换热器选型与设计：介绍换热器选型原则、设计方法和步骤，结合实际案例进行分析。
教材章节：第四章 换热器选型与设计5. 换热器性能模拟与优化：教授学生运用专业软件或工具对换热器性能进行模拟和优化，提高换热效率。
教材章节：第五章 换热器性能模拟与优化6. 换热器在实际工程中的应用：分析换热器在能源、化工、环保等领域的应用案例，探讨换热技术的现状与发展趋势。
1化工原理课程设计(换热器)解析
一、设计题目：设计一台换热器二、操作条件：1、煤油：入口温度140℃，出口温度40℃。
2、冷却介质：循环水，入口温度35℃。
3、允许压强降：不大于1×105Pa。
4、每年按330天计，每天24小时连续运行。
三、设备型式：管壳式换热器四、处理能力：114000吨/年煤油五、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主要的工艺尺寸设计。
3、设计结果概要或设计结果一览表。
4、设备简图（要求按比例画出主要结构及尺寸）。
5、对本设计的评述及有关问题的讨论。
第1章设计概述1、1热量传递的概念与意义[1](205)1、1、1 传热的概念所谓的传热（又称热传递）就是间壁两侧两种流体之间的热量传递问题。
由热力学第二定律可知，凡是有温差存在时，就必然发生热量从高温处传递到低温处，因此传热是自然界和工程技领域中极普遍的一种传递现象。
1、1、2 传热的意义化工生产中的很多过程和单元操作，都需要进行加热和冷却，如：化学反应通常要在一定的温度进行，为了达到并保持一定温度，就需要向反应器输入或输出热量，又如在蒸发、蒸馏、干燥等单元操作中，都要向这些设备输入或输出热量。
所以传热是最常见的重要单元操作之一。
无论是在能源，宇航，化工，动力，冶金，机械，建筑等工业部门，还是在农业，环境等部门中都涉及到许多有关传热的问题。
此外，化工设备的保温，生产过程中热能的合理利用以及废热的回收利用等都涉及到传热的问题，由此可见；传热过程普遍的存在于化工生产中，且具有极其重要的作用。
归纳起来化工生产中对传热过程的要求经常有以下两种情况：①强化传热过程，如各种换热设备中的传热。
②削弱传热过程，如设备和管道的保温，以减少热损失。
1、2 换热器的概念与意义[2]1、2、1 换热器的概念在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交设备，简称为换热器。
在换热器中至少要有两种不同的流体，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。
食品工程原理课程设计--换热器设计
取折流板间距 B＝0.3D，则 B＝0.3×400＝120 (mm) 则可取 B 为 150 折流板数 N B =传热管长/折流板间距-1=6000/150-1=39(块) 折流板圆缺面水平装配。 （7）接管 壳程流体进出口接管：取接管内油品流速为 u＝1.5 m/s，则接管内径为
d=
取标准管径为 50 mm。
考虑 15％的面积裕度.S=1.15×S′=1.15×23.6=27.2(m2)。 5．工艺结构尺寸 （1）管径和管内流速 选用 ф25×2.5 传热管（碳钢），取管内流速 ui=0.5m/s。
（2）管程数和传热管数 依据传热管内径和流速确定单程传热管数
4
ns =
π
4
V di2u
=
9431.47 / (994 × 3600) = 17 （根） 0.785 × 0.022 × 0.5
130 + 50 =90(℃) 2 20 + 50 管程冷却水的定性温度为 t= =35(℃) 2
壳程大豆油的定性温度为 T= 根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。 大豆油在 90℃下的有关物性数据如下： 密度
ρ
0
=825 kg/m3
定压比热容 导热系数 粘度
cp0 =2.22kJ/(kg·℃)
Rei =
普兰特准数
μi
=
0.02 × 0.49376 × 994 = 13586.1 0.0007225
Pri =
C pi μi
λi
4.08 ×103 × 0.0007225 = = 4.71 0.626
α i = 0.023 ×
③传热系数 K
0.626 ×13586.10.8 × 4.710.4 = 2709.92W / m 2 ⋅ K 0.02
换热器课程设计任务书09(1)-烟道式
烟道式光管钢管换热器设计计算（1）一、设计任务：设计某一有色熔炼炉烟气余热加热助燃空气的烟道式钢管换热器。
二、设计条件如下：1） 地下水平烟道的断面尺寸：mm 1700mm 1392⨯=⨯H W 2） 烟气成分（V/V , %）3） 入换热器的平均烟气标况流量：V h =2.15m 3/s; 4） 入换热器烟气温度：t h,i =700℃； 5） 入换热器空气标况流量：V c =1.55 m 3/s; 6） 入换热器空气温度：t c,i =20℃； 7） 出换热器空气温度：t c,o =350℃；三、设计工作要求：（1）确定换热器结构：（2）换热器热计算（包括设计计算与流体出口温度校验计算） （3）流体流动压降计算 （4）换热器技术性能 （5）总结（6）上交材料：设计说明书，换热器总图（1#）（手画）参考文献[1] 机械工程手册电机工程手册编辑委员会.机械工程设计手册（动力设备卷）(第二版). 北京:机械工业出版社,1997[2] 有色冶金炉设计手册编委会.有色冶金炉设计手册.北京:冶金工业出版社,2000 [3] 余建祖.换热器原理与设计.北京:北京航空航天大学出版社,2006 [4] T.Kuppan.换热器设计手册.北京:中国石化出版社,2004一、设计任务：设计某一有色熔炼炉烟气余热加热助燃空气的烟道式光管钢管换热器。
二、设计条件如下：1） 地下水平烟道的断面尺寸：mm 1700mm 1392⨯=⨯H W 2） 烟气成分（V/V , %）3） 入换热器的平均烟气标况流量：Vh=2.15m3/s; 4） 入换热器烟气温度：t h,i =750℃； 5） 入换热器空气标况流量：Vc=1.55 m3/s; 6） 入换热器空气温度：t c,i =20℃； 7） 出换热器空气温度：t c,o =350℃；三、设计工作要求：（1）确定换热器结构：（2）换热器热计算（包括设计计算与流体出口温度校验计算） （3）流体流动压降计算 （4）换热器技术性能 （5）总结（6）上交材料：设计说明书，换热器总图（1#）（手画）参考文献[1] 机械工程手册电机工程手册编辑委员会.机械工程设计手册（动力设备卷）(第二版). 北京:机械工业出版社,1997[2] 有色冶金炉设计手册编委会.有色冶金炉设计手册.北京:冶金工业出版社,2000 [3] 余建祖.换热器原理与设计.北京:北京航空航天大学出版社,2006 [4] T.Kuppan.换热器设计手册.北京:中国石化出版社,2004一、设计任务：设计某一有色熔炼炉烟气余热加热助燃空气的烟道式光管钢管换热器。
换热器课程设计
换热器课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握换热器的基本原理、类型、性能及计算方法，能够运用所学知识分析和解决实际工程问题。
具体目标如下：1.知识目标：（1）理解换热器的基本概念和作用；（2）掌握换热器的各种类型及其特点；（3）熟悉换热器的性能评价指标；（4）学会换热器的计算方法和步骤。
2.技能目标：（1）能够根据工程需求选择合适的换热器类型；（2）能够运用换热器计算方法进行分析；（3）具备绘制换热器原理图和流程图的能力。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生的创新意识和团队合作精神；（2）增强学生对工程实践的认知和兴趣；（3）培养学生关注环保、节能等社会责任。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括换热器的基本原理、类型、性能及计算方法。
具体安排如下：1.第一章：换热器概述（1）换热器的定义和作用；（2）换热器的分类及特点；（3）换热器的基本性能评价指标。
2.第二章：换热器类型（1）表面式换热器；（2）对流换热器；（3）混合换热器；（4）蓄热换热器。
3.第三章：换热器性能（1）换热器的热传导方程；（2）换热器的传热系数；（3）换热器的效能和热损失。
4.第四章：换热器计算方法（1）换热器的尺寸计算；（2）换热器的流动阻力计算；（3）换热器的热负荷计算；（4）换热器的效率计算。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式，包括：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握换热器的基本原理和计算方法；2.案例分析法：分析实际工程中的换热器应用案例，提高学生的实践能力；3.实验法：安排实验室实践环节，让学生动手操作，加深对换热器的理解；4.讨论法：学生进行小组讨论，培养学生的团队合作精神和创新意识。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：《换热器原理与应用》；2.参考书：相关领域的研究论文和书籍；3.多媒体资料：PPT课件、视频教程等；4.实验设备：换热器实验装置，流动阻力测试设备等。
(完整版)换热器设计毕业课程设计
课程设计任务1.设计题目：列管式换热器的设计设计目的：通过对列管式换热器的设计，达到让学生了解该换热器的结构特点，并能根据工艺要求选择适当的类型，同时还能根据传热的基本原理，选择流程，确定换热器的基本尺寸，计算传热面积以及计算流体阻力。
2.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1.72X 10-4m2• KW，换热器热损失忽略不计，管程的绝对粗糙度& =0.1mm，要求两侧的阻力损失均不超过0.2X 105Pa。
试设计一台适当的列管式换热器。
(y：学号后2位数字)(1)生产能力和载热体用量：原油42000 + 150*1 (2) *y kg' X Nt=44 X 4=176A 实际=L X ( n X dO) X n' = 26 X ( n X 0.025) X 44=89.804 ( m2)3、选择换热器壳体尺寸选择换热管为三角形排列，换热管的中心距t=32mm。
n c=1.1、n =1.1 176 =14.6 15最外层换热管中心线距壳体内壁距离：b'=(1 ——1.5)d0壳体内径：32(15-1)+2*1.3*25=513圆整后，换热器壳体圆筒内径为D=550mm，壳体厚度选择8mm。
长度定为5996mm 。
壳体的标记：筒体DN550 S =8 L=5910。
筒体材料选择为Q235-A，单位长度的筒体重110kgm,壳体总重为110*(5.910-0.156)= 632.94kg 。
(波形膨胀节的轴向长度为0.156m )4、确定折流挡板形状和尺寸选择折流挡板为有弓形缺口的圆形板，直径为540mm,厚度为6mm。
缺口弓形高度为圆形板直径的约14，本设计圆整为120mm。
折流挡板上换热管孔直径为25.6mm ，流挡板上的总开孔面积=147.5*514.7185+4*216.4243=76786.6760mm2 。
换热器的设计课程设计
换热器的设计课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握换热器的基本原理、设计方法和计算步骤，能够运用所学知识进行换热器的设计和分析。
具体包括：1.知识目标：（1）理解换热器的分类和基本原理；（2）掌握换热器的设计方法和计算步骤；（3）了解换热器在工程中的应用和前景。
2.技能目标：（1）能够运用所学知识进行换热器的设计和分析；（2）具备查阅相关资料和规范的能力；（3）具备一定的创新能力和团队协作能力。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对工程技术的热爱和敬业精神；（2）培养学生勇于探索、积极向上的精神风貌；（3）培养学生具备良好的职业道德和团队合作意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括换热器的基本原理、设计方法和计算步骤。
具体安排如下：1.第一章：换热器概述（1）换热器的分类和基本原理；（2）换热器的设计方法和计算步骤；（3）换热器在工程中的应用和前景。
2.第二章：换热器的设计（1）换热器设计的基本原理；（2）换热器设计的计算方法；（3）换热器设计的注意事项。
3.第三章：换热器的计算（1）换热器计算的基本公式；（2）换热器计算的案例分析；（3）换热器计算的软件应用。
4.第四章：换热器在工程中的应用（1）换热器在石油化工中的应用；（2）换热器在电力工业中的应用；（3）换热器在制冷空调中的应用。
三、教学方法本课程的教学方法主要包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法。
具体应用如下：1.讲授法：用于传授换热器的基本原理、设计方法和计算步骤；2.讨论法：用于探讨换热器设计中的问题和解决方法；3.案例分析法：用于分析换热器在工程中的应用案例；4.实验法：用于验证换热器的设计和计算结果。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。
具体准备如下：1.教材：选用国内权威出版的换热器设计教材；2.参考书：收集相关领域的学术论文和专著；3.多媒体资料：制作PPT、视频等教学课件；4.实验设备：准备换热器实验装置，用于实践教学。
换热器课程设计毕业
换热器课程设计毕业一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握换热器的基本原理、类型、性能及计算方法，能够运用所学知识分析和解决实际工程问题。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解换热器的基本概念、分类和性能参数。
（2）掌握换热器的传热过程及其计算方法。
（3）熟悉换热器的结构组成和工艺流程。
（4）了解换热器在工程中的应用和维护。
2.技能目标：（1）能够正确选择和使用换热器。
（2）能够运用换热器计算方法分析和解决工程问题。
（3）具备换热器安装、调试和维护的基本技能。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对换热器技术的兴趣和热情，提高学习积极性。
（2）培养学生团队协作、创新精神和工程实践能力。
（3）培养学生遵守纪律、严谨治学的学术态度。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括换热器的基本概念、分类、性能及计算方法，换热器的结构组成和工艺流程，换热器在工程中的应用和维护等方面。
具体安排如下：1.换热器的基本概念、分类和性能参数。
2.换热器的传热过程及其计算方法。
3.换热器的结构组成和工艺流程。
4.换热器在工程中的应用和维护。
5.换热器安装、调试和维护的基本技能。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。
具体应用如下：1.讲授法：用于传授换热器的基本概念、原理和计算方法。
2.讨论法：用于探讨换热器应用中的实际问题，培养学生的思维能力和团队协作精神。
3.案例分析法：通过分析典型换热器工程案例，使学生掌握换热器在工程中的应用。
4.实验法：进行换热器性能实验，培养学生动手能力和实际操作技能。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的换热器教材作为主要教学资源。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的课件、视频等多媒体资料，提高教学效果。
4.实验设备：配置完善的换热器实验设备，为学生提供实践操作的机会。
烟道式换热器课程设计说明书
烟道式光管钢管换热器设计任务书设计一台利用烟气余热预热助燃空气的烟道式光管钢管换热器。
一、设计条件[1]入换热器的平均烟气标况流量：V h=2.05m3/s;[2]入换热器烟气温度：t h,i=680℃；[3]入换热器空气标况流量：V c=1.4m3/s;[4]入换热器空气温度：t h,i=20℃；[5]出换热器空气温度：t h,o=330℃；[6]地下水平烟道的断面尺寸：⨯=⨯1400mm1700mmW H[7]烟气成分（V/V, %）二、设计要求1、换热器结构初步确定[1]流道安排、流动方式及行程确定[2]换热器规格[3]换热管排列2、换热器热计算（包括设计计算与流体出口温度校验计算）[1] 设计计算[2] 校验计算[3] 材质选型3、流体流动压降计算[1] 空气侧压降[2] 烟气侧压降4、换热器技术性能5、总结附录换热器总图（1#）三、参考文献[1]T.Kuppan.换热器设计手册.中国石化出版社.[2]机械工程设计手册（动力设备卷）【第二版】.机械工业出版社.[3]有色冶金炉设计手册.冶金工业出版社.[4]任晓光.化工原理课程设计指导.化学工业出版社.[5]贾绍义.化工原理课程设计.天津大学出版社.[6]杨世铭，陶文铨.传热学【第四版】.高等教育出版社.[7]王补宣.工程传热传质学【上，下】.科学出版社.1. 换热器结构初步确定⑴流道安排，流动方式及行程确定烟道式换热器一般不设金属外壳，空气在管内流动而烟气在管外流动；由于换热器设置在水平烟道内，烟气与空气设计成正交逆流流动；受烟道高1700mm 的限制，空气与每个行程的换热管有效长度初步设计为1600mm ，换热器设计成1—2n 行程，即烟气为1行程，空气为2n 行程。
⑵换热管规格选用60mm 3mm φ⨯热轧无缝钢管，规格满足GB8162—87，GB8163—87要求。
（3）换热管排列考虑清灰方便，管群按正方形排列，并取管中心距122d 20.0600.12m S S ==⨯＝＝（）。
换热器结构及设计
换热器结构及设计§1 间壁式换热器一. 夹套式换热器结构如图所示。
夹套空间是加热介质和冷却介质的通路。
这种换热器主要用于反应过程的加热或冷却。
当用蒸汽进行加热时，蒸汽上部接管进入夹套，冷凝水由下部接管流出。
作为冷却器时，冷却介质（如冷却水）由夹套下部接管进入，由上部接管流出。
夹套式换热器结构简单，但由于其加热面受容器壁面限制，传热面较小，且传热系数不高。
二.喷淋式换热器喷淋式换热器的结构与操作如下图所示。
这种换热器多用作冷却器。
热流体在管内自下而上流动，冷水由最上面的淋水管流出，均匀地分布在蛇管上，并沿其表面呈膜状自上而下流下，最后流入水槽排出。
喷淋式换热器常置于室外空气流通处。
冷却水在空气中汽化亦可带走部分热量，增强冷却效果。
其优点是便于检修，传热效果较好。
缺点是喷淋不易均匀。
三.套管式换热器套管式换热器的基本部件由直径不同的直管按同轴线相套组合而成。
内管用180°的回弯管连接，外管亦需连接，结构如图所示。
每一段套管为一程，每程有效长度为4～6m 。
若管子太长，管中间会向下弯曲，使环隙中的流体分布不均匀。
套管换热器的优点是构造简单，内管能耐高压，传热面积可根据需要增减，适当选择两管的管径，两流体皆可获得适宜的流速，且两流体可作严格逆流。
其缺点是管间接头较多，接头处易泄漏，单位换热器体积具有的传热面积较小。
故适用于流量不大、传热面积要求不大但压强要求较高的场合。
四.管壳式换热器1.固定管板式结构如图所示。
管子两端与管板的连接方式可用焊接法或胀接法固定。
壳体则同管板焊接。
从而管束、管板与壳体成为一个不可拆的整体。
这就是固定管板式名称的由来。
折流板主要是圆缺形与盘环形两种，其结构如图所示。
操作时，管壁温度是由管程与壳程流体共同控制的，而壳壁温度只与壳程流体有关，与管程流体无关。
管壁与壳壁温度不同，二者线膨胀不同，又因整体是固定结构，必产生热应力。
热应力大时可能使管子压弯或把管子从管板处拉脱。
化工原理课程设计__换热器.
目录一、设计任务 (1)一、设计任务1.空气压缩机后冷却器设计操作参数;（1）空气处理量: 14m3/min；操作压强：1.45MPa（绝对压）。
空气进口温度160℃，终温：50℃（2）冷却剂：常温下的水初温：25°；终温：30℃；温升（3）冷却器压降：压降2.设计项目（1）确定设计方案，确定冷却器型式，流体流向和流速选择，冷却器的安装方式等。
（2）工艺设计：冷却器的工艺设计和强度计算，确定冷却剂用量，传热系数，传热面积，换人管长，管数，管间距，校对压力等。
（3）结构设计：管子在管板上的固定方式，管程分布和管子排列，分程隔板的连接，管板和壳体的连接，折流挡板等。
（4）机械设计：确定壳体，管板壁的厚度尺寸，选择冷却器的封头、法兰、接管法兰、支座等。
（5）附属设备选型3.设计分量（1）设计说明书一份；（2）冷却器装配图；（3）冷却器工艺流程图；（4冷却器的强度及支座等的估算一、设计任务书二、确定设计方案2.1 选择换热器的类型本设计中空气压缩机的后冷却器选用带有折流挡板的固定管板式换热器，这种换热器适用于下列情况：①温差不大；②温差较大但是壳程压力较小；③壳程不易结构或能化学清洗。
本次设计条件满足第②种情况。
另外，固定管板式换热器具有单位体积传热面积大，结构紧凑、坚固，传热效果好，而且能用多种材料制造，适用性较强，操作弹性大，结构简单，造价低廉，且适用于高温、高压的大型装置中。
采用折流挡板，可使作为冷却剂的水容易形成湍流，可以提高对流表面传热系数，提高传热效率。
本设计中的固定管板式换热器采用的材料为钢管(20R钢)。
2.2 流动方向及流速的确定本冷却器的管程走压缩后的热空气，壳程走冷却水。
热空气和冷却水逆向流动换热。
根据的原则有：（1）因为热空气的操作压力达到1.1Mpa，而冷却水的操作压力取0.3Mpa，如果热空气走管内可以避免壳体受压，可节省壳程金属消耗量；（2）对于刚性结构的换热器，若两流体的的温度差较大，对流传热系数较大者宜走管间，因壁面温度与对流表面传热系数大的流体温度相近，可以减少热应力，防止把管子压弯或把管子从管板处拉脱。
换热器课程设计摘要部分
换热器课程设计摘要部分一、教学目标本章节的教学目标是使学生掌握换热器的基本原理、类型及性能，能够运用换热器进行热交换计算，并理解换热器在工程实际中的应用。
具体分为以下三个维度：1.知识目标：学生需要掌握换热器的分类、工作原理、性能参数及热交换计算方法。
2.技能目标：学生能够运用换热器进行热交换计算，并分析评价换热器的设计与性能。
3.情感态度价值观目标：培养学生对热交换技术的兴趣，使其认识到换热器在工程实际中的重要性，提高学生的创新意识和实践能力。
二、教学内容本章节的教学内容主要包括换热器的基本原理、类型、性能及热交换计算。
具体安排如下：1.换热器的基本原理：介绍换热器的工作原理，包括热量传递的三种方式（导热、对流、辐射）。
2.换热器的类型：讲解不同类型的换热器（如管式换热器、板式换热器、壳式换热器等）的结构特点及应用场合。
3.换热器的性能：介绍换热器的性能评价指标，如热效率、传热速率等，并分析影响换热器性能的因素。
4.热交换计算：教授换热器的热交换计算方法，包括稳态传热方程、换热器的热负荷计算等。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本章节将采用多种教学方法：1.讲授法：讲解换热器的基本原理、类型、性能及热交换计算方法。
2.案例分析法：分析实际工程中的换热器应用案例，使学生更好地理解换热器的工作原理和性能。
3.实验法：学生进行换热器实验，让学生亲自动手操作，提高学生的实践能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的换热器教材作为主要教学资源。
2.参考书：提供相关的参考书籍，供学生课后深入学习。
3.多媒体资料：制作精美的PPT课件，辅助讲解换热器的基本原理、类型、性能及热交换计算。
4.实验设备：准备充足的换热器实验设备，确保每个学生都能动手操作。
五、教学评估本章节的教学评估将采用多元化的评估方式，以全面、客观地评价学生的学习成果。
换热器设计课程设计
换热器设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解换热器的基本工作原理和类型，掌握换热器设计的基本概念和流程。
2. 使学生掌握换热器主要参数的计算方法，如传热系数、换热面积等。
3. 帮助学生了解换热器材料的选择原则及影响换热效果的因素。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识进行简单换热器设计的能力，包括计算、选材和绘图。
2. 提高学生分析实际工程问题，运用换热器设计原理解决问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对换热器设计课程的兴趣，激发学生学习热情和探究精神。
2. 引导学生关注换热器在节能、环保等方面的作用，提高社会责任感和使命感。
3. 培养学生团队合作意识，学会在团队中分工与协作，共同完成设计任务。
本课程针对高年级学生，结合换热器设计课程的性质，注重理论联系实际，提高学生的实践操作能力。
课程目标具体、可衡量，旨在使学生掌握换热器设计的基本知识和技能，为后续学习和工程实践打下坚实基础。
同时，关注学生的情感态度价值观培养，使学生在学习过程中形成积极的学习态度和正确的价值观。
二、教学内容1. 换热器原理与分类：讲解换热器的基本工作原理，介绍常见的换热器类型及其特点，如管壳式、板式、翅片式等。
2. 换热器设计流程：阐述换热器设计的基本步骤，包括需求分析、选型、计算、选材、绘图等。
3. 换热器主要参数计算：详细讲解传热系数、换热面积、流体流速等主要参数的计算方法。
4. 换热器材料选择：分析各种常用换热器材料的特点，讲解选材原则及影响换热效果的因素。
5. 换热器设计实例分析：结合实际工程案例，分析换热器设计过程中的关键问题，提高学生解决实际问题的能力。
教学内容依据课程目标进行科学、系统地组织，按照以下进度安排：1. 第1-2课时：换热器原理与分类，了解各种换热器的优缺点。
2. 第3-4课时：换热器设计流程，明确设计步骤和要求。
3. 第5-6课时：换热器主要参数计算，掌握关键参数的计算方法。
4. 第7-8课时：换热器材料选择，了解选材原则及影响换热效果的因素。
环缝式(夹套式)换热器设计说明书
................................................................................................ 9
4.换热器验算 .......................................................................................................................... 10
2.确定内外筒直径
（1）内筒直径
取烟气的标况流速，通道断面为： 0.8/hms..
22.052.5625()
0.8hihVfm
.
...
内筒直径为： ,1.131.132.56251.8()iiiDfm...
取内筒壁厚6mm，则内筒外径 ,1.812ioDm.
5）入换热器烟气温度：； 0,1150()hitC.
6）入换热器烟气成分（体积%）：
成分
（V/V）
CO2
SO2
H2O
O2
N2
%
13.0
2.75
11.0
2.13
71.12
7)环缝内安置螺旋形导向片，螺旋节 1.0h.
（3）平均温度差计算 ......................................................................................................... 4
（4）空气侧传热系数 ......................................................................................................... 4
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
已知条件（1）入换热器冷空气标况流量：cV =1.65（m3/s）；（2）入换热器冷空气温度：i c t. =20（℃）；（3）出换热器热空气温度：o c t. =450（℃）；（4）入换热器烟气标况流量：hV =1.95（m3/s）；（5）入换热器烟气温度：i h t. =1220（℃）；（6）入换热器烟气成分（体积%）：成分CO2SO2H2O O2N2％13.0 2.75 11.0 2.13 71.12 （7）环缝内安置螺旋形导向片，螺旋节 h=1.0（m）；目录1.绪论 (3)2.确定内外筒直径 (4)（1）内筒直径 (4)（2）环缝宽度 (4)（3）外筒内径 (4)3.热计算 (4)（1）有效传热热流量（指空气所需的显热增量） (4)（2）烟气出口温度计算 (4)（3）平均温度差计算 (5)（4）空气侧传热系数 (5)（5）烟气侧传热系数 (6)（6）换热器总传热系数K (9)（7）传热表面积F (10)（8）内筒高度 (10) (10)（9）核算管段入口系数KL4.换热器验算 (10)（1）空气出口温度 (10)（2）烟气出口温度 (11)5.流体压降计算 (11)（1）空气侧压损 (12)（2）烟气测压损 (12)6.总结 (15)7.参考文献 (16)烟环缝式（夹套式)换热器设计说明书1.绪论夹套式换热器这种换热器是在容器外壁安装夹套制成，结构简单；但其加热面受容器壁面限制，传热系数也不高.为提高传热系数且使釜内液体受热均匀，可在釜内安装搅拌器.当夹套中通入冷却水或无相变的加热剂时，亦可在夹套中设置螺旋隔板或其它增加湍动的措施，以提高夹套一侧的给热系数.为补充传热面的不足，也可在釜内部安装蛇管. 夹套式换热器广泛用于反应过程的加热和冷却。
2.确定内外筒直径 （1）内筒直径取烟气的标况流速ωh =0.8 m/s 通道断面为：i f =h hV ω=8.095.1=2.438 (m 2) （2-1）内筒直径为i i D .=1.13i f =1.13437.2=1.764 （m ） （2-2）取内筒壁厚6mm ，则内筒外径 o i D .=1.776 （m ） （2-3） （2）环缝宽度取空气在环缝螺旋通道内的标况c ω=24.4 (m/s),则环缝断面积为：068.04.2465.1===c chf V f ω （m 2） （2-4）环缝宽度为：068.01068.0===hf hf hf δ （m ） （2-5） (3)外筒内径 hf o i i o D D δ2..+==1.77+2×0.068=1.906 （m ） （2-6） 取外筒壁厚6mm ，则外筒外径o o D .=1.918 （m ） 3.热计算（1）有效传热热流量（指空气所需的显热增量） )(....i c i c oc o c c c t c t V Q -== 1.65×（450×1361-20×1302）= 1007176.5 （W ） （3-1）（2）烟气出口温度的计算根据热平衡式，在不考虑热损失的情况下，空气的吸热等于烟气的放热， 因而可先计算出烟气的出口温度。
按照烟气成分求出烟气的比热容（见表4- 21）。
烟气比热容 表4- 21 t/℃800 900 1000 1100 1200 13/--⋅⋅C m J C P15241542155915751591假设o h t .=920℃，其比热容o h c .=1545 J/(m 3·℃)，而烟气入口温度i h t .=1220℃时其比热容为i h c .= 1594 J/(m 3·℃) ，按热平均计算得：o h h i h i h h oh c V Q c t V t ....-= =154595.15.10071761594122095.1⨯-⨯⨯=924 ℃ （3-2）与假定的920℃几乎相等，故可先按920℃的出口温度进行下一步热计算。
(3)设计采用烟气与空气顺流流动，则换热器进、出口流体温度差为：C4704509201200201220....︒︒=-=-=∆=-=-=∆o c o h o i c i h i t t t C t t t （3-3）由于2/>∆∆o it t ，故取对数平均温度差C t t t t t oi o i M︒=-=∆∆∆-∆=∆7794701200ln 4701200ln.1 （3-4） （4）空气侧传热系数空气平均温度为：m c t .=0.5（i c t .+o c t .）=0.5（20+450）=235 ℃ （3-5）螺旋通道当量直径： )(127.0)068.00.1(2068.044m Sf d hf e =+⨯⨯==（3-6）空气流速)/(4.24s m c=ω，空气的雷诺数为：24429)2732351(69.13127.04.2471633)1(96.137163366.066.0.=+⨯=+=m c e e t dβω （3-7） 属于湍流，可用公式（4-21A ）计算，公式中系数确定如 下： 设壁温w t = 650℃， w T = 273 + 650 = 923（K ） （3-8）则， 5.0)/(w g t T T k ='=（508/923）0.5=0.74 （3-9） 螺旋半径4/)(..o i i o D D R +==（1.776+1.906）/4=0.918 （3-10） 则:50.170.127/0.951.771)/(77.11=⨯+=+=R d k e R（3-11）由于内筒高度还未求出，先假定管段入口系数0.1k L =;96.0)906.1/776.1()/(53.053.0..===o i i o D D D k（3-12）空气在环缝内的对流传热系数为：[])2/(0.8796.050.174.00.123.0)2732351(2.0127.08.04.2463.323.0).1(2.08.063.3C m W D k R k t k L k m c t c d cc ︒⋅=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯='+=βωα （3-13） （5）烟气的传热系数烟气的平均温度为：m h t .=0.5（i h t .+o h t .）=0.5（1220+920） （3-14） =1070℃由于烟气在内筒内的流速很小，其对流传热系数可忽略不记，仅计算烟气的辐射传热系数。
根据辐射换热器计算的特点，对于烟气的辐射传热系数按进、出口分别计算。
入口端烟气的辐射传热系数 烟气在内筒内的有效射线长度为：L=0.9i i D .=0.9×1.764=1.59（m ） （3-15） 烟气的成分为：CO 213.0%,SO 22.75%,H 2O11.0%烟气入口处温度为1220℃。
可知:03.1,062.0,15.0,09.0222=='==βεεεO Hso co （3-16） 则烟气的黑度为： 222.SO O HCO ih εεβεε+'+= =0.09+1.03×0.062+0.13=0.284 （3-17） 取内筒金属璧的黑度为8.0=w ε，按公式求得系统的辐射系数为; [])/(51.118.01284.0168.511168.542..C m W C wih i s ⋅=-+=-+=εε （3-18）入口处环缝内空气的侧传热系数为：当入口空气温度t c.i =20℃，空气标态流速s m c/4.24=ω，设璧温t w =600℃温度补正系数58.0)873/293()/(5.05.0==='w c T T k （3-19）代入公式（4-21A ）的入口端空气传热系数为：[])2/(5.7696.050.174.00.123.0)273201(2.0127.08.04.2463.323.0).1(2.08.063.3,C m W D k R k t k L k i c t c d ci c ︒⋅=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯='+=βωα （3-20）)(1274)27320()1002731220(5.7651.1)100(4.4...K T T C T i c i h i c i s o =+++⨯=+=α （3-21）41.0)1001274(5.7610051.1)100(10033..=⨯==o i c i s T C a α （3-22）查表4-61得76.0)(=a f ，则内壁温度i w T .=)(a f T o =1133（K ）,i w t .=1133-273=860℃。
（3-23）当烟气温度为h t =i w t .=860℃时，查有关图表得;03.1,12.0,2.0,15.0222=='==βεεεO Hso co （3-24） 则烟气黑度为：429.0222.='++=O Hso co w h εβεεε （3-25） 因此，入口处烟气的辐射传热系数为[])/(698601220)1001133()1001493(429.0284.051.1)100()100(244..4.4......C m W t t TT C i w i h i w i h i w i h i s ir h ︒⋅=-⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⨯⨯=-⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=εεα（3-26）出口端烟气的辐射传热系数出口端烟气温度为920℃，查有关图表得，03.1,068.0,15.0,11.0222=='==βεεεO H so co （3-27）则烟气的黑度为： 222.SO O HCO ih εεβεε+'+= =0.11+1.03×0.068+0.15=0.33 （3-28） 取内筒金属璧的黑度为8.0=w ε，按公式求得系统的辐射系数为;[])/(73.118.0133.0168.511168.542..C m W C w i h i s ⋅=-+=-+=εε （3-29） 出口处环缝内空气的侧传热系数为：当出口空气温度i c t .=450℃，空气标态流速s m c/4.24=ω，设璧温w t =500℃温度补正系数97.0)773/727()/(5.05.0==='wc T T k （3-30） 代入公式（4-21A ）的入口端空气传热系数为：[])/(2.9496.050.174.00.1)2734501(127.04.2463.3)1(63.3223.02.08.023.0.2.08.0,C m W k k k k t d DR t L i c c c o c ︒⋅=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯='+=βωα（3-31）)(665)27320()100273920(2.9473.1)100(4.4...K T T C T i c i h i c i s o =+++⨯=+=α （3-32）05.0)100665(2.9410073.1)100(10033..=⨯==o i c i s T C a α （3-33）查表4-61得0.1)(=a f ，则内壁温度T w.i =)(a f T o =665（K ）,i w T .=665-273=392℃。