列管式 换热器课程设计

新疆工业高等专科学校

课程设计说明书

题目名称：列管式换热器设计

系部：化学与环境工程系专业班级：应化11-6（2）班

学生姓名：**

指导教师：***

完成日期：2012年12月28日

新疆工程学院

课程设计评定意见

设计题目：列管式换热器设计

学生姓名：**

评定意见：

评定成绩：

指导教师（签名）：年月日

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

列管式换热器设计

学号2011230068姓名：白露

(新疆工业高等专科学校, 乌鲁木齐 830000)

摘要：换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，以实现不同温度流体间的热能传递，又称热交换器。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。在换热器中，至少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。

列管式换热器（又称管科时换热器）是应用最广泛的间壁式换热器。列管式换热器主要有壳体、管束、折流挡板、管板和封头等部分组成。管束两端固定在管班上，管板外是封头，供管程流体的进入和流出，保证各管中的流动情况一致。常用的折流挡板有圆缺型和圆盘型两种，圆缺型挡板应用最广泛。

关键词：柴油,原油,列管式换热器,设计

目录

1.引言 (1)

1.1列管换热器主要特点 (1)

1.1.1耐腐蚀性 (1)

1.1.2耐温性 (1)

1.1.3无毒性 (1)

1.1.4重量轻 (1)

1.2列管式换热器按不同方式的不同分类 (1)

1.2.1固定管板式 (1)

1.2.2 U形管式 (1)

1.2.3浮头式 (1)

1.3 列管式换热器的选用及设计原则 (1)

1.3.1形式与结构的选定 (1)

1.3.2管程和壳程的确定 (2)

2.确定设计方案 (3)

2.1设计条件 (3)

2.2工艺流程草图 (3)

2.3 核算换热器传热面积 (4)

2.3.1 流动空间的确定 (4)

2.3.2 初算换热器传热面积'A (4)

2.4计算管、壳程的对流传热系数和压降 (6)

2.4.1管程 (6)

2.4.2壳程 (7)

2.4.3计算传热面积 (8)

3.列管式换热器主要结构和计算结果表 (9)

4.列管式换热器结构和换热器排列方式 (10)

5.符号说明 (11)

7.致谢 (13)

8.参考文献 (14)

1.引言

1.1列管换热器主要特点

1.1.1耐腐蚀性

聚丙烯具有优良的耐化学品性，对于无机化合物，不论酸，碱、盐溶液，除强氧化性物料外，几乎直到100℃都对其无破坏作用，对几乎所有溶剂在室温下均不溶解，一般烷、径、醇、酚、醛、酮类等介质上均可使用。

1.1.2耐温性

聚丙烯塑料熔点为164-174℃，因此一般使用温度可达110-125℃。

1.1.3无毒性

不结垢，不污染介质，也可用于食品工业。

1.1.4重量轻

对设备安装维修极为方便。

1.2列管式换热器按不同方式的不同分类

1.2.1固定管板式

固定管板式换热器的两端管板和壳体制成一体，当两流体的温度差较大时，在外壳的适当位置上焊上一个补偿圈，（或膨胀节）。当壳体和管束热膨胀不同时，补偿圈发生缓慢的弹性变形来补偿因温差应力引起的热膨胀。特点：结构简单，造价低廉，壳程清洗和检修困难，壳程必须是洁净不易结垢的物料。

1.2.2 U形管式

U形管式换热器每根管子均弯成U形，流体进、出口分别安装在同一端的两侧，封头内用隔板分成两室，每根管子可自由伸缩，来解决热补偿问题。特点：结构简单，质量轻，适用于高温和高压的场合。管程清洗困难，管程流体必须是洁净和不易结垢的物料。

1.2.3浮头式

换热器两端的管板，一端不与壳体相连，该端称浮头。管子受热时，管束连同浮头可以沿轴向自由伸缩，完全消除了温差应力。特点：结构复杂、造价高，便于清洗和检修，完全消除温差应力，应用普遍

1.3 列管式换热器的选用及设计原则

1.3.1形式与结构的选定

a固定管板式与浮头式的选择

固定管板式与浮头式相比，其结构简单，造价低(约相差20%)，所以在工艺条件允许时应优先使用。但固定管板式的管束与壳体要承受较大的膨胀应力，且管束无法抽出清扫，故当冷热两流体的极限温度超过50℃或壳程流体易生垢、有

腐蚀时应当选用浮头式。

b管束形式及管径、管长的选择

型为Ф19×2mm管子，正方形排列；

目前，国产浮头换热器系列中，F、F

A

F

型为Ф25×2.5mm管子，正方形排列。正方形排列单位传热面金属耗量低，小B

管径有利于传热，还可承受较高的压力，但壳程不易清扫，故只与壳程流体洁净系列。

时才优先选用F

B

固定管板换热器系列中管长有1.5、2、3、6m四种；浮头式只有3、6m两种，对单位传热面积而言，长管比短管节省金属，对炼油厂常用的大型换热器，一般都采用≥6m长的管子。

c折流挡板的选择

前已述及，安装折流挡极可以提高壳程流体的速度，使端流程度加剧，以提高壳程对流传热系数。下面就常用的横向圆缺形折流挡板作一简要介绍。

圆缺形折流挡板切去的弓形高度约为外壳内径的10%～40%，一般取20%～25%。因形缺口太大或太小都会产生"死角"不利于传热。两相邻折流挡板间的距离(板间距)B约为外壳内径的0.2～1.0倍。系列标准中采用的B值，对固定管板式的有150、300和600mm三种；对浮头式的有150、200、300、480和600mm五种。板间距过大时，不能保证流体垂直地流过管束，使壳程对流传热系数下降；板间距过小时，不仅制造、检修困难，且阻力损失也大。

折流挡板切去的弓形高度及板间距对流体流动的影响如图所示。

挡板缺口高度和板间距的影响

a——切口过小，板间过大 b——切口适当 c——切口过大

d 壳径的选定

壳径越大，单台换热器传热面积越大，单位传热面金属耗量越低，即用一台大换热器比用多台小型换热器经济。但壳径的选择还需根据壳程流速及壳程数对平均温差的影响综合考虑。

1.3.2管程和壳程的确定

主要是根据流体的性质、流量、生垢及腐蚀情况等因素，并依据有利传热、减少压降、便于操作与清扫等原则来确定。一般可按下列原则处理：

(1)不洁净或易结垢的流体应流经易清洗的一侧。对于固定管板式换热器上述物料应流经管程，而对于U形管式换热器应流经壳程，对浮头式换热器，流经管程或壳程均可。

(2)需要提高流速以增大其对流传热系数的流体应流经管程。

(3)具有腐蚀性的流体应流经管程，以免壳体和管束同时被腐蚀。

(4)压力高的流体宜流经管程，以免壳体受压。