换热器的设计说明书剖析
换热器设计说明书
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换热后，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性组分。
已知混合气体的流量为237301kg h ，压力为6.9MPa ，循环冷却水的压力为0.4MPa ，循环29℃，出口的温度为39℃，试设计一列管式换热器，完成生产任务。
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）：密度 31/90m kg =ρ定压比热容 1p c =3.297kj/kg ℃热导率 1λ=0.0279w/m粘度 Pas 51105.1-⨯=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 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110℃ 出口温度60℃；冷流体进口温度29℃，出口温度为39℃，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，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下降，所以从总体考虑，应使循环水走管程，混和气体走壳程。
浮头式换热器介绍浮头式换热器的特点是有一端管板不与外壳连为一体，可以沿轴向自由浮动。
这种结构不但完全消除了热应力的影响，且由于固定端的管板以法兰与壳体连接，整个管束可以从壳体中抽出，因此便于清洗和检修。
故浮头式换热器应用较为普遍，但它的结构比较复杂，造价较高。
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。
管板式换热器设计说明书
管板式换热器设计说明书管板式换热器设计说明书一、概述管板式换热器是一种高效的换热设备，广泛应用于化工、石油、制药、食品等多个领域。
本设计说明书旨在介绍管板式换热器的设计原理、结构特点、选型方法、安装注意事项等相关内容。
二、设计原理管板式换热器采用管道和板式换热器结合的方式进行换热。
其主要原理是利用热流体在管道中流动时，通过管壁和板片与低温流体进行换热。
同时，管道和板片的结构也能使热流体均匀地流过，从而增强换热效果。
三、结构特点1.结构紧凑：管板式换热器体积小，结构紧凑，占用空间少，适用于场地狭小的场合。
2.换热效率高：管板式换热器采用多层板片进行换热，有效增加了换热面积，提高了换热效率。
3.应用广泛：管板式换热器适用于多种流体之间的换热，如液-液、气-液等。
4.可靠性高：管板式换热器采用优质材料制造，工艺先进，具有耐腐蚀、耐压等特点，具有较高的可靠性。
四、选型方法1.按照工艺要求确定换热参数：如换热量、流量、温度等。
2.确定流体性质：如流体介质、流速、粘度等。
3.进行换热器设计：选择合适的板片组合，计算换热器换热面积，确定尺寸和数量。
4.选择合适的材料：选择耐腐蚀、耐高温的合金材料，同时考虑生产成本。
五、安装注意事项1.在安装前，应仔细检查产品是否完好，检查连接处是否严密，以确保安装质量。
2.安装时应注意管路连接方式的选择，可选用法兰连接或焊接连接。
3.在碰到易燃易爆介质时，应注意防火防爆措施。
4.安装后应进行效验，检查管道连接是否泄漏，实验前应做好相应的准备工作。
六、总结管板式换热器具有结构紧凑、换热效率高、应用广泛、可靠性高等特点，是目前工业中使用的一种高效节能的换热设备。
在选型和安装过程中，应注意流体性质、工艺要求的确定，材料的选择和安装质量的保证。
换热器课程设计说明书
换热器原理与设计课程设计计算说明书设计题目换热器原理与设计课程设计学院（系）：机电工程学院专业：能源与动力工程班级：姓名：学号：指导老师：完成日期：新余学院目录第一部分确定设计方案 (3)1.1选择换热器的类型 (3)1.2流动空间及流速的确定 (3)第二部分确定物性数据 (4)第三部分工艺流程图 (5)第四部分计算总传热系数 (6)4.1热负荷的计算 (6)4.2平均传热温度 (6)4.3估K值 (6)4.4由K值估算传热面积 (6)4.5冷却水用量 (7)第五部分换热器工艺结构尺寸 (8)5.1 管径，管长，管数 (8)5.2管子的排列方法 (8)5.3 壳体内径的计算 (9)5.4折流板 (9)5.5 计算壳程流通面积及流速 (10)5.6计算实际传热面积 (11)5.7传热温度差报正系数的确定 (11)5.8管程与壳程传热系数的确定 (11)的确定 (13)5.9传热系数K5.10传热面积 (13)5.11附件 (13)5.12换热器流体流动阻力 (14)第六部分设计结果 (17)第七部分总结 (18)第八部分主要参考文献 (20)第九部分附录 (21)第一部分确定设计方案1.1选择换热器的类型两流体温度变化情况：热流体进口温度130℃，出口温度40℃。
冷流体进口温度30℃，出口温度40℃。
从两流体温度来看，估计换热器的管壁温度和壳体壁温之差很大，因此初步确定选用浮头式列管换热器，而且这种型式换热器管束可以拉出，便于清洗；管束的膨胀不受壳体约束。
1.2流动空间及流速的确定由于煤油的粘度比水的大，井水硬度较高，受热后易结垢，因此冷却水走管程，煤油走壳程。
另外，这样的选择可以使煤油通过壳体壁面向空气中散热，提高冷却效果。
同时，在此选择逆流。
选用ф25×2.5的碳钢管，管内流速取u i=0.75m/s。
第二部分确定物性数据定性温度：可取流体进、出口温度的平均值。
壳程煤油的定性温度为： T=(130+40)/2=85℃管程冷却水的定性温度为：t=(30+40)/2=35℃根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。
U型管换热器设计说明书
流体流量进口温度出口温度压力煤油10tℎ⁄180℃40℃1MPa 水?tℎ⁄20℃40℃0.5MPa 一．热力计算1.换热量计算Q=m1∙C p1∙(T1−T2)=100003600∙2100∙(180−40)=817.32KJ/s 2.冷却剂用量计算m2=QC P2∙(t1−t2)=817.32∙1000 4183∙(40−20)=9.77KJ/s由于水的压力较之煤油较大，黏度较之煤油也较大，所以选择水为壳程，煤油为管程。
3.换热面积估算∆t1=|T1−t2|=140℃∆t2=|T2−t1|=20℃∆t m′=∆t1−∆t2ln∆t1∆t2=140−20ln14020=61.67∆t m′——按纯逆流时计算的对数平均温差∆t m=ε∆t∙∆t m′ε∆t——温差矫正系数ε∆t=φ（R.P）R=热流体的温降冷流体的温升=T1−T2t1−t2=180−4040−20=7P=冷流体温升两流体的初始温差=t2−t1T1−t1=40−2080−20=0.16查图d o−−换热管外径,mL=38.1320∙4∙π∙0.019=7.98m考虑到常用管为9m管，为生产加工方便，选用单程管长8m又考虑到单程管长8m会使得换热器较长，在选取换热器壳体内径时，尽量选取较大的，以保证安全，因此换热器内部空间较大，故选用较为宽松的正方形排布。
换热管材料由于管程压力大于0.6MPa,不允许使用焊接钢管，故选择无缝冷拔钢管。
按照GB—151管壳式换热器1999选取常用管心距p i= 25mm；分程隔板两侧管心距p s=38mm按下图作正方形排列选择布管限定圆直径D L=D i−0.5d o=400−10=390mm由布管限定圆从《GB151—1999》管壳式换热器中选定工程直径DN=400mm的卷制圆筒，查得碳素钢，低合金钢圆筒最小厚度不得小于8mm，高合金钢圆筒最小厚度不得小于3.5mm圆筒厚度计算：选用壳体材料为现在工业生产中压力容器的常用材料Q345R，为一种低合金钢。
=换热器说明书详解
辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文）用纸BIU800密封水换热器设计摘要换热器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。
换热器的应用广泛，日常生活中取暖用的暖气散热片、汽轮机装置中的凝气器和航天火箭上的油冷却器等，都是换热器。
它还广泛应用于化工、石油、动力和原子能等工业部门。
它的主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。
本设计是关于U形管换热器的设计。
U 形管式换热器的优点是结构简单，价格便宜承压能力强等特点，并适用于高温、高压、腐蚀性大的场合。
在设计的整个过程中，严格按照GB150—2011《压力容器》和GB151—1999《管壳式换热器》等标准进行设计和计算以及对换热器的强度、刚度和稳定性的校核。
U形管换热器的主要结构包括管箱、筒体、封头、换热管、接管、折流板、防冲板和导流筒、防短路结构、支座及管壳程的其他附件等。
U形管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，封头内用隔板分成八室，每根管子可自由伸缩，来解决热补偿问题。
关键词：设计，U形管换热器，结构特点辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文）用纸AbstractThermal fluid heat exchanger is the part of the heat transfer fluid to cool the equipment, also known as heat exchangers.Heat exchanger is widely used in daily life heating radiator heating, steam turbine plant in the Condenser and space rockets on the oil cooler, are heat exchangers. It is also widely used in chemical, petroleum, power and atomic energy and other industrial sectors. Its main function is to ensure that the required process to the media specific temperature, but also improve the energy efficiency of one of the main equipment.The design is about U--tube heat exchanger which is one structure of shell and U--tube heat exchanger. U-tube heat exchanger has the advantage of simple structure, low cost and pressurized ability and it applies to high—temperature, high –pressure, corrosive occasions.In the whole design process, strictly in accordance with the GB150-2011 "Steel Pressure Vessels" and GB151-1999 "shell and-tube heat exchanger system,” it design and calculate with the standard then strength, stiffness and stability of the heat exchanger are checked.U-tube heat exchanger main structure includes control box, cylinder, head, heat transfer tube, pipe, baffle, erosion control board and draft tube, anti-short-circuit structure, bearing and tube shell and other accessories . U-tube heat exchanger of each tube are bent U-shaped, fluid inlet and outlet were installed on the same side on both辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文）用纸sides, head in with a partition into two-bedroom and each tube is free to stretch, to solve the thermal compensation.Keywords: Design, U-tube heat exchanger, Structure characteristic辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文）用纸目录1 说明部分 (1)1.1 绪论 (1)1.1.1 换热器的概述 (2)1.1.2 换热器的分类及应用 (2)1.1.3 U形管换热器的介绍 (7)1.1.4 U形管换热器的机械设计步骤 (8)1.2 换热器结构形式的选择 (9)1.2.1 封头 (10)1.2.2 开孔补强设计 (11)1.2.3 法兰 (11)1.3 设备材料的选择 (12)1.4 设备之间的连接 (13)1.5 设备的制造 (14)1.6 设备的安装 (15)1.7 设备的检测 (16)1.8 设备的密封 (17)2 U形管换热器的结构设计 (19)2.1 筒体 (19)2.2 开孔与接管 (19)辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文）用纸2.3 换热管 (20)2.4 U形管 (20)2.5 折流板 (21)2.6 拉杆 (21)2.7 鞍座 (22)2.8 接管 (22)3 U形管换热器设计计算及强度校核 (23)3.1 筒体、封头的厚度计算及压力试验校核 (23)3.1.1 筒体厚度计算 (23)3.1.2 前端管箱筒体计算 (24)3.1.3 前端管箱封头计算 (25)3.1.4 后端壳体封头计算 (26)3.2 水压试验校核 (27)3.2.1 筒体及后端筒体封头的水压试验校核 (27)3.2.2 前端管箱及前端管箱封头的水压试验校核 (28)3.2.3 封头的最小厚度校核 (30)3.3 法兰和螺栓 (30)3.3.1 垫片的选择和计算 (31)3.3.2 螺栓的选择及强度校核 (31)3.3.3 法兰的选择 (34)辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文）用纸3.3.4 法兰的校核及应力计算 (34)3.4 开孔补强计算 (38)3.5 管板及换热管的选择计算 (41)3.5.1 换热管的选择计算 (41)3.5.2 管板厚度计算 (41)3.5.3 管子的校核 (43)谢辞 (47)参考文献 (48)辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文）用纸1 说明部分1.1 绪论化工厂常需在高温或低温下对介质进行处理，即需要对介质进行加热或冷却的单元操作。
U型管换热器设计说明书
形式如下图：
（2）管板计算 按照 GB151——1999 管壳式换热器中 a 型连接方式管板的计算步骤进行下
列计算。 a)根据布管尺寸计算
在布管区围，因设置隔板槽和拉杆结构的需要，而未能被换 热管支撑的面积， 对于正方形排布
煤油在管中的流速为 0.8~1，取管程流体流速
常用换热管为
与
选用外径
管程流体体积流量可由煤油的要求流量的出：
n=20 N=4
换热管。
L=8m
取管数 由换热面积确定管程数和管长： 由于是 U 型管换热器，由 GB151-1999 管壳式换热器查得有 2，4 两种管程可 选。 初选管程为 4
考虑到常用管为 9m 管，为生产加工方便，选用单程管长 8m 又考虑到单程管长 8m 会使得换热器较长，在选取换热器壳体径时，尽量选取 较大的，以保证安全，因此换热器部空间较大，故选用较为宽松的正方形排 布。 换热管材料 由于管程压力大于 0.6MPa,不允许使用焊接钢管，故选择无缝冷拔钢管。
折流板间 距 200mm
计算压力
圆筒径由选定的圆筒公称直径得 设计温度下的圆筒材料的许用应力由选定的材料 Q345R 从 GB150.2 中查得
焊接接头系数
由于壳程流体为水，不会产生较严重的腐蚀，选取腐蚀 yu 量 又由于 Q345R 在公称直径为 400mm 是可选取得最小厚度为 8mm，则选择圆 筒厚度为 8mm 折流板间距： 折流板间距一般不小于圆筒径的五分之一且不小于 50mm；因此取折流板间 距为 200mm 核算传热系数： 由 GB151—1999 管壳式换热器得到包括污垢在的，以换热管外表面积为基准 的总传热系数 K 的计算公式:
换热器设计说明书
换热器设计说明书
换热器是一种常见的传热设备，广泛应用于许多工业领域中。
作
为传热过程中的重要组成部分，换热器的设计十分关键，直接影响着
传热效率和设备的使用寿命。
因此，如何设计一款功能稳定、高效节
能的换热器，成为众多工程师的追求目标。
在换热器的设计中，需要从以下几个方面进行考虑：
1.设计选型：选择合适的换热器类型，根据实际需求确定尺寸、
材质和流量等参数。
比如可选择板式换热器、管式换热器和壳管式换
热器等。
2.传热计算：根据传热原理，对换热器的传热面积、传热系数等
进行计算和分析，确定合适数值，以保证传热效率的提高。
3.流体力学计算：进行流体力学分析，确定流体流动状态和阻力，以保证设备的正常运行和安全性。
4.材料选择：选择合适的材料，以确保设备的耐腐蚀性、耐热性
和耐压性等。
5.结构设计：设计合理的结构，保证设备的稳定性、耐用度和易
于维护等。
6.工艺参数：根据实际工艺参数确定换热器的工作温度、压力、
流量等参数，以保证设备的正常运行。
总之，换热器的设计过程需要充分考虑各个因素的综合因素，而且需要依据实际需求和应用环境来进行选择和优化。
同时，还需要不断进行改进与创新，以满足新技术、新工艺、新材料的需求，提升热交换设备的性能和效率。
换热器设计说明书(1)
化工设计说明书设计题目：煤油冷却器的设计设计人：专业班级：学号：指导老师：二〇〇九年六月八日化工原理课程设计是化工原理教学的一个重要环节，是综合应用本门课程和有关先修课程所学知识，完成以单元操作为主的一次设计实践。
通过课程设计使学生掌握化工设计的基本程序和方法，并在查阅技术资料、选用公式和数据、用简洁文字和图表表达设计结果、制图以及计算机辅助计算等能力方面得到一次基本训练，在设计过程中能够培养学生树立正确的设计思想和实事求是、严肃负责的工作作风。
化工原理课程设计是化工原理课程教学的一个实践环节，是使学生得到化工设计的初步训练，为毕业设计奠定基础。
围绕以某一典型单元设备(如板式塔、填料塔、干燥器、蒸发器、冷却器等)的设计为中心，训练学生非定型设备的设计和定型设备的选型能力。
设计时数为3周，其基本内容为：(1)设计方案简介：对给定或选定的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述。
(2)主要设备的工艺设计计算(含计算机辅助计算)：物料衡算，能量衡量，工艺参数的选定，设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算。
(3)辅助设备的选型：典型辅助设备主要工艺尺寸的计算，设备的规格、型号的选定。
(4)工艺流程图：以单线图的形式绘制，标出主体设备与辅助设备的物料方向，物流量、能流量，主要测量点。
(5)主要设备的工艺条件图：图面应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性表和接管表。
(6)设计说明书的编写。
设计说明书的内容应包括：设计任务书，目录，设计方案简介，工艺计算及主要设备设计，辅助设备的计算和选型，设计结果汇总，设计评述，参考文献。
整个设计由论述，计算和图表三个部分组成，论述应该条理清晰，观点明确；计算要求方法正确，误差小于设计要求，计算公式和所有数据必需注明出处；图表应能简要表达计算的结果。
在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器，且是上述这些行业的通用设备，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。
U型管换热器设计说明书讲解
流体流量进口温度出口温度压力煤油10tℎ⁄180℃40℃1MPa 水?tℎ⁄20℃40℃0.5MPa 一．热力计算1.换热量计算Q=m1∙C p1∙(T1−T2)=100003600∙2100∙(180−40)=817.32KJ/s 2.冷却剂用量计算m2=QC P2∙(t1−t2)=817.32∙1000 4183∙(40−20)=9.77KJ/s由于水的压力较之煤油较大，黏度较之煤油也较大，所以选择水为壳程，煤油为管程。
3.换热面积估算∆t1=|T1−t2|=140℃∆t2=|T2−t1|=20℃∆t m′=∆t1−∆t2ln∆t1∆t2=140−20ln14020=61.67∆t m′——按纯逆流时计算的对数平均温差∆t m=ε∆t∙∆t m′ε∆t——温差矫正系数ε∆t=φ（R.P）R=热流体的温降冷流体的温升=T1−T2t1−t2=180−4040−20=7P=冷流体温升两流体的初始温差=t2−t1T1−t1=40−2080−20=0.16查图d o−−换热管外径,mL=38.1320∙4∙π∙0.019=7.98m考虑到常用管为9m管，为生产加工方便，选用单程管长8m又考虑到单程管长8m会使得换热器较长，在选取换热器壳体内径时，尽量选取较大的，以保证安全，因此换热器内部空间较大，故选用较为宽松的正方形排布。
换热管材料由于管程压力大于0.6MPa,不允许使用焊接钢管，故选择无缝冷拔钢管。
按照GB—151管壳式换热器1999选取常用管心距p i= 25mm；分程隔板两侧管心距p s=38mm按下图作正方形排列选择布管限定圆直径D L=D i−0.5d o=400−10=390mm由布管限定圆从《GB151—1999》管壳式换热器中选定工程直径DN=400mm的卷制圆筒，查得碳素钢，低合金钢圆筒最小厚度不得小于8mm，高合金钢圆筒最小厚度不得小于3.5mm圆筒厚度计算：选用壳体材料为现在工业生产中压力容器的常用材料Q345R，为一种低合金钢。
换热器设计说明书
工程热力学与传热学课程设计管壳式换热器设计说明书目录一、设计任务书———————————11、换热器的概念及意义2、固定管板式换热器构造3、工作原理4、设计参数二、设计计算书———————————31、换热管的材料、内径、长度、管间距等确实定2、壳体内径3、管程接收直径4、折流板缺口高度、间距、数目以及折流板直径5、壳程接收直径确实定6、传热面积和传热面积之比三、计算表格四、设计结果汇总表—————————7五、设计自评————————————8六、参考文献————————————9一、设计任务书1、换热器的概念及意义在化工生产中为了实现物料之间能量传递过程需要一种传热设备。
这种设备统称为换热器。
在化工生产中，为了工艺流程的需要，往往进展着各种不同的换热过程：如加热、冷却、蒸发和冷凝。
换热器就是用来进展这些热传递过程的设备，通过这种设备，以便使热量从温度较高的流体传递到温度较低的流体，以满足工艺上的需要。
它是化工炼油，动力，原子能和其他许多工业部门广泛应用的一种通用工艺设备，对于迅速开展的化工炼油等工业生产来说，换热器尤为重要。
换热器在化工生产中，有时作为一个单独的化工设备，有时作为某一工艺设备的组成局部，因此换热器在化工生产中应用是十分广泛的。
任何化工生产中，无论是国内还是国外，它在生产中都占有主导地位。
2、固定管板式换热器构造3、工作原理：管壳式换热器和螺旋板式换热器、板式换热器一样属于间壁式换热器，其换热管内构成的流体通道称为管程，换热管外构成的流体通道称为壳程。
管程和壳程分别通过两不同温度的流体时，温度较高的流体通过换热管壁将热量传递给温度较低的流体，温度较高的流体被冷却，温度较低的流体被加热，进而实现两流体换热工艺目的。
4、设计参数：二、设计计算书根据设计任务书进展设计计算：204565''2'1max =-=-=∆t t t ℃ 252550'2''1min =-=-=∆t t t ℃热损失系数取0.98传热量：()()kJ t t c M Q L p 48098.0506561.244.14''1'121=⨯-⨯⨯=-=η 冷却水量：()()s kg t t c M p 73.52545187.4480'2''222=-⨯=-逆流时的对数平均数温差：41.222025ln 2025ln minmax min max 1=-=∆∆∆-∆=∆⋅t t t t t c m 参数;P 、R5.025652545'2'1'2''2=--=--=t t t t P 75.025455065'2''2''1'1=--=--=t t t t R设计本管壳式换热器为2壳程-4管程<2-4>型，那么975.0=ψ 有效平均温差：85.214.22975.01=⨯=∆=∆⋅c m m t t ψ 初选传热系数：()C kg w K ︒⋅=300'0 估算传热面积：2'0'022.7385.21300480000m t K Q F m =⨯=∆= 管子材料：铝制管5.320⨯φ管程所需流通截面：222100573.0110003.57m M A t =⨯==ωρ每程管数：根43013.000573.044221=⨯⨯==ππd A n t每根管长：m l d nZ F l t 60'0==取π管子排列方式为：等边三角形 管间距s=26mm 分程隔板槽处管间距mm l E 40=平行于流向的管距mm s s p 5.2230cos =⨯=ο垂直于流向的管距mm s s n 1330sin =⨯=ο 拉杆直径取12mm 估计管壳直径mm 400≤ 管排列可做如下草图那么六边形层数为6层，一台管子数为86=t n ，一台拉杆数为4根一台传热面积为24.32602.086m dl n c =⨯⨯⨯=ππ 两台传热面积：2''08.64m F =管束中心至最外层管束中心距离为0.135m ，管束外缘直径m D L 29.0=壳体m 325.0取S D 那么长径比5.18325.06==s D l管程接收直径：6895.511100073.513.113.122⨯=⨯==φρω取M D 管程雷诺数：1793110725013.010001Re 621222=⨯⨯⨯==-μρωd 管程换热系数：52469.417931023.0013.0621.0Re 023.04.08.04.08.0122=⨯⨯⨯=⨯=τλαP d 折流板形式选弓形，折流板缺口高度m D h S 08.035.025.025.0=⨯== 折流板的圆心角为120度，折流板间距取m l s 4.0=，折流板数目为14块，折流板上管孔数为60个，折流板上管孔直径m d H 0204.0=，通过折流板管子数为56个，折流板缺口处管子数为30根，折流板直径m D b 3.0=。
换热器 设计手册
换热器设计手册第一部分：换热器概述换热器是工业生产中常用的设备，用于将热能从一个流体传递到另一个流体，以实现热能的平衡和利用。
在化工、能源、制药、食品等行业都有广泛的应用。
本手册将以换热器的设计、选择、运行与维护为主要内容，为工程师和操作人员提供全面的指导和参考。
第二部分：换热器设计原理1. 热传导原理：介绍热量在换热器中的传导过程，包括对流、传导、辐射等热传导方式。
2. 换热器工作原理：介绍不同类型换热器的工作原理，如壳管式、板式、螺旋式等。
3. 换热器设计参数：详细介绍换热器设计中的参数，如传热系数、流体速度、材料选取等。
第三部分：换热器设计流程1. 换热器类型选择：根据不同工艺要求和流体特性选择合适的换热器类型。
2. 换热器计算及模拟：对换热器进行热平衡计算和流体模拟，确定换热器的尺寸和传热面积。
3. 换热器结构设计：设计换热器壳体、管束、管板、密封装置等结构。
4. 材料选取：根据工作条件和流体性质选择合适的材料，包括金属、非金属等。
5. 换热器性能分析：对设计的换热器进行性能评估，确保满足工艺要求。
第四部分：换热器运行与维护1. 换热器安装与调试：介绍换热器的安装、泄漏检测、气密性测试等。
2. 换热器运行优化：讲述换热器的操作技巧和运行优化方法，包括流体控制、温度调节等。
3. 换热器维护与保养：指导换热器的定期检查、清洗、维护和更换零部件。
第五部分：换热器设计案例分析通过实际的换热器设计案例，分析不同场景下的换热器选型、设计、运行和维护过程，并总结经验和教训。
结语本手册以换热器设计为主线，系统介绍了换热器的原理和应用，涵盖了设计、选择、运行和维护的全过程。
希望通过本手册的阅读，读者能够对换热器设计有全面的了解，并能在实际工程中有效应用。
列管换热器的设计说明书
列管换热器的设计说明书设计说明书一、项目背景列管换热器是指通过管道将两种不同介质进行热交换的设备，广泛应用于化工、石油、能源等行业。
本设计说明书旨在为进行列管换热器的设计提供详细指导。
二、设计要求1、换热器需要能够保证高效的热交换效果；2、设计过程中要考虑介质流体的物性参数、压力等因素；3、设计要满足相关法律法规标准；4、设计材料应具有良好的耐腐蚀性能。
三、设计流程1、确定换热器的工况参数：包括介质流量、温度差、压力等；2、确定换热器的结构形式：选择适合的管束结构；3、计算传热面积：根据工况参数计算所需传热面积；4、确定管束布置：根据工况参数和传热面积计算结果确定管束布置；5、确定换热器外形尺寸：根据管束布置确定换热器外形尺寸；6、确定材料选择：根据介质性质和工艺要求选择合适的材料；7、绘制设计图纸：绘制换热器的总图、管束图和管板图等。
四、设计内容详细说明1、工况参数：a： A介质流量：__________b： B介质流量：__________c： A介质温度：__________d： B介质温度：__________e：压力：__________2、结构形式选择：经过综合考虑，本设计采用__________结构形式。
3、传热面积计算：根据工况参数，计算得出所需传热面积为__________。
4、管束布置：根据传热面积计算结果，确定管束布置方式为__________。
5、外形尺寸：经过计算，确定换热器的外形尺寸为__________。
6、材料选择：根据介质性质和工艺要求，选择适合的材料为__________。
7、设计图纸：设计完成后绘制换热器的总图、管束图和管板图等详细图纸。
附件：本设计说明书涉及的附件包括设计图纸、工况参数表、材料选择表等。
法律名词及注释：1、法律名词1：解释1；2、法律名词2：解释2；3、法律名词3：解释3：。
换热器设计说明书讲解
化学与材料工程学院学院应用化学专业换热器设计课程设计题目用于煤油换热的列管式换热器的设计说明书 1图纸 2指导教师熊静学生姓名段志鹏2014年 4 月列管式换热器设计任务书专业：应用化学班级： 11应化姓名：段志鹏学号： 11111103161 指导教师：熊静设计日期： 2014/4一、设计题目：煤油换热器设计二、设计任务及操作条件1、设计任务处理能力： 10万吨/年煤油设备型式：列管式换热器2、操作条件（1）煤油：入口温度 100 ℃出口温度 60℃（2）冷却介质：循环水入口温度 20 ℃出口温度50 ℃（3）允许压降：不大于0.1MPa（4）每年按300天计算，每天24小时连续运行。
3、设备型式固定板式换热器4、厂址温州瓯海三、设计内容1、概述2、设计方案的选择3、确定物理性质数据4、设计计算5、主要设备工艺尺寸设计6、设计结果汇总7、工艺流程图及换热器工艺条件图8、设计评述目录1、概述 (1)2、设计方案的选择 (3)2.1 选择换热器的类型 (3)2.2 流动空间及流速的确定 (4)3、确定物理性质数据 (5)4、设计计算 (5)4.1 计算总传热系数 (5)4.2 计算传热面积 (8)5、主要设备工艺尺寸设计 (8)5.1 管径尺寸和管内流速的确定 (8)5.2 管程数和传热管数 (8)5.3 传热面积、管程数、管数和壳程数的确定 (9)5.4 传热管排列和分程方法 (9)5.5 壳体内径 (10)5.6 折流板 (10)5.7 接管尺寸的确定 (12)6、换热器的核算 (12)6.1 热量核算 (12)6.2 换热器内流体的流动阻力 (14)7、设计结果汇总 (16)8、工艺流程图及换热器装配图 (16)8.1 工艺流程图（含CAD图）： (16)8.2 换热器装配图 (17)9、设计评述 (17)参考资料 (18)附录 (18)列管换热器设计说明书1、概述在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换，简称换热器。
换热器设计手册 (2)
换热器设计手册1. 引言换热器是一种用于将热量从一个介质传递到另一个介质的设备。
它广泛应用于工业生产、能源系统和空调等领域中。
换热器的设计对于确保良好的热量传递效率至关重要。
本手册将介绍换热器设计的基本原理、常见的换热器类型以及设计过程中需要考虑的关键因素。
2. 换热器基本原理换热器的基本原理是利用热传导和流体运动来实现热量的传递。
换热器通常由两种介质流体通过分离的通道流动，介质1流经一个通道，介质2流经另一个通道。
换热器的目的是将介质1中的热量传递给介质2，或者将介质2中的热量传递给介质1。
换热器的热量传递可以通过对流、传导和辐射等多种机制来实现。
对流是指流体与固体表面之间的热量传递，传导是指通过固体材料的热传导来实现热量传递，辐射是指由于温度差引起的热辐射。
在换热器设计中，通常会根据具体情况选择合适的热传递机制。
3. 常见的换热器类型3.1 管壳式换热器管壳式换热器是一种常见的换热器类型，它由一个壳体和多个管束组成。
介质1通过壳体外部流动，介质2则通过管束内部流动。
热量通过管壁传递，从而实现介质1和介质2之间的热量交换。
管壳式换热器具有较大的热交换面积，适用于处理大流量和高温度差的情况。
3.2 板式换热器板式换热器是一种将多个金属板堆叠在一起形成的换热器。
介质1和介质2分别通过相邻的板间流动，热量通过板之间的传导实现热量传递。
板式换热器具有紧凑的结构和较高的热交换效率，适用于处理低流量和小温度差的情况。
3.3 管束式换热器管束式换热器由多个管束组成，每个管束内部流动的介质可以与其他管束中的介质进行热量交换。
管束式换热器适用于多个介质之间需要进行热量交换的情况。
3.4 其他类型的换热器除了上述常见的换热器类型，还有许多其他类型的换热器，如螺旋板式换热器、管栅板式换热器等。
根据具体的应用场景和要求，可以选择合适的换热器类型。
4. 换热器设计过程换热器设计的过程通常可以分为以下几个步骤：4.1 确定热量传递要求首先要确定换热器需要传递的热量，包括热负荷和传热表面积等参数。
(完整word版)换热器毕业设计说明书
摘要换热器是化工生产过程中的重要设备，它能够实现介质之间热量交换。
广泛应用于石油、化工、制药、食品、轻工、机械等领域.U型管式换热器是换热器的一种，它只有一个管板,结构简单,密封面少，且U形换热管可自由伸缩，不会产生温差应力，因此可用于高温高压的场合。
一般高压、高温、有腐蚀介质走管程,这样可以减少高压空间，并能减少热量损失,节约材料，降低成本。
甲烷化换热器，是合成氨生产中的重要设备之一，它能将27℃的H2N2混合气升温至274℃，同时将339℃的H2N2精制气降温至90℃。
甲烷化换热器一般选用U型管换热器，它由一台Ⅰ型甲烷化换热器与一台Ⅱ型甲烷化换热器连接组成。
其中Ⅰ型甲烷化换热器将27℃的H2N2混合气升温至150℃，同时将215℃的H2N2精制气降温至90℃；Ⅱ型甲烷化换热器能将150℃的H2N2混合气升温至274℃，同时将339℃的H2N2精制气降温至215℃。
本次设计主要根据GB150《钢制压力容器》及GB151《管壳式换热器》对设备的主要受压元件进行了设计及强度计算，又结合HG/T20615《钢制管法兰》、JB/T 4712《容器支座》等其它压力容器相关标准，对其它各部件进行设计,最终完成了Ⅱ型甲烷化换热器的设计。
关键词：换热器;甲烷化换热器AbstractHeat exchanger is important in the process of chemical production equipment, which can be achieved between the heat exchange media。
Widely used in petroleum, chemical，pharmaceutical, food， light industry， machinery and other fields。
U—tube heat exchanger is a heat exchanger, it has only one tube plate， simple structure, less sealing surface， and the U—shaped tubes are free to stretch, no thermal stress， it can be used for high temperature and pressure of the occasion . General high—pressure， high temperature, corrosive media, take control process, thus reducing the pressure of space，and can reduce heat loss and saving materials and reduce costs。
固定管板式换热器设计说明书
固定管板式换热器设计说明书一、设计背景与要求二、设计原理固定管板式换热器由固定的管束和管板组成，通过管束内的流体和管板外的流体之间的传热，实现热能转移。
其主要设计原理为热量的对流传递和热量的传导传递。
设计时需要根据流体的性质和要求确定换热系数和传导热阻，并通过计算和优化得出合理的设计。
三、操作参数1.温度：设计时需要确定换热器的设计工作温度范围，包括入口和出口温度，以及最大温度差。
2.压力：设计时需要确定换热器的设计工作压力范围，包括入口和出口压力，以及最大压力差。
3.流量：设计时需要确定流体的流量和流速，以便计算换热器的传热能力。
4.材料：选择合适的材料以满足操作参数和流体性质的要求。
四、结构特点1.管束：固定管束的结构形式多种多样，包括普通绕管式、螺旋绕管式、折流板绕管式等。
设计时需要根据传热效果和结构特点选择合适的管束类型。
2.管板：固定管束通过管板支撑和固定，管板的结构形式多样，包括单管板和多管板。
设计时需要考虑流体的流动和换热效果，选择合适的管板形式。
3.密封：固定管板式换热器的密封性能直接影响其工作效果，设计时需要充分考虑密封结构和材料，确保换热器的可靠性和密封性。
4.清洗：固定管板式换热器的管束和管板之间的间隙较小，难以进行清洗和维护。
设计时需要充分考虑清洗装置和维护便利性，保证换热器的正常运行。
五、设计方案1.确定操作参数：根据实际应用需求和流体性质，确定换热器的操作参数，包括温度、压力、流量等。
2.选择管束类型：根据传热效果和结构特点，选择合适的管束类型，包括普通绕管式、螺旋绕管式、折流板绕管式等。
3.设计管板形式：根据流体的流动和换热效果，选择合适的管板形式，包括单管板和多管板。
4.确定密封结构：根据换热器的工作要求，选择合适的密封结构和材料，确保换热器的可靠性和密封性。
5.考虑清洗装置：充分考虑清洗装置和维护便利性，确保换热器的清洗和维护工作能够顺利进行。
六、施工与使用1.施工流程：根据设计方案，进行换热器的制造和安装，确保施工质量和进度。
管板式换热器设计说明书
管板式换热器设计说明书
管板式换热器是一种常见的换热设备，其设计说明书应包含以下
内容：
一、设计原理和工作条件
1.1 设计原理：介绍管板式换热器的工作原理，包括热传递方式、热传递系数等。
1.2 工作条件：介绍管板式换热器工作的环境条件，包括温度、
压力、介质、流量等。
二、设计参数和技术要求
2.1 设计参数：包括管板式换热器的几何尺寸、热传递面积、管
子数量、管子长度、管子直径等。
2.2 技术要求：包括制造工艺要求、材料要求、焊接工艺要求、
检验标准等。
三、管板式换热器结构设计
3.1 部件结构设计：包括换热器筒体、管子、管板、法兰等部件
的结构设计。
3.2 热传递面积的确定：根据设计要求和工艺条件，确定管板式
换热器的热传递面积大小。
3.3 管板的设计：根据管子的数量、直径、长度等参数，设计管板。
四、管板式换热器焊接和检验
4.1 焊接工艺：根据设计要求和管板式换热器的材料特性，选择适合的焊接工艺和焊接参数。
4.2 焊接质量控制：包括焊接过程的控制和焊缝的质量控制。
4.3 检验标准：根据设计要求和国家相关标准，对管板式换热器进行检验，确保其符合设计要求和工艺要求。
五、管板式换热器安装和维护
5.1 安装说明：根据现场环境和管板式换热器的结构特点，制定安装方案和安装要求。
5.2 维护保养：介绍管板式换热器的维护保养要求，包括清洗、防腐、检查等。
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西安科技大学—乘风破浪团队1换热器的设计1.1 换热器概述换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多任务业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。
换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。
在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。
换热器随着换热目的的不同，具体可分为加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器，再沸器和热交换器等。
由于使用条件的不同，换热设备又有各种各样的形式和结构。
换热器选型时需要考虑的因素是多方面的，主要有: ① 热负荷及流量大小； ② 流体的性质；③ 温度、压力及允许压降的范围； ④ 对清洗、维修的要求；⑤ 设备结构、材料、尺寸、重量； ⑥ 价格、使用安全性和寿命；按照换热面积的形状和结构进行分类可分为管型、板型和其它型式的换热器。
其中，管型换热器中的管壳式换热器因制造容易、生产成本低、处理量大、适应高温高压等优点，应用最为广泛。
管型换热器主要有以下几种形式：（1）固定管板式换热器：当冷热流体温差不大时，可采用固定管板的结构型式，这种换热器的特点是结构简单，制造成本低。
但由于壳程不易清洗或检修，管外物料应是比较清洁、不易结垢的。
对于温差较大而壳体承受压力较低时，可在壳体壁上安装膨胀节以减少温差应力。
（2）浮头式换热器：两端管板只有一端与壳体以法兰实行固定连接，称为固定端。
另一端管板不与壳体连接而可相对滑动，称为浮头端。
因此，管束的热膨胀不受壳体的约束，检修和清洗时只要将整个管束抽出即可。
适用于冷热流体温西安科技大学—乘风破浪团队2差较大，壳程介质腐蚀性强、易结垢的情况。
（3）U 形管式换热器换：热效率高，传热面积大。
结构较浮头简单，但是管程不易清洗，且每根管流程不同，不均匀。
表1-1 换热器特点一览表西安科技大学—乘风破浪团队3在过程工业中，由于管壳式换热器具有制造容易，生产成本低，选材范围广，清洗方便，适应性强，处理量大，工作可靠，且能适应高温高压等众多优点，管西安科技大学—乘风破浪团队4壳式换热器被使用最多。
工业中使用的换热器超过90%都是管壳式换热器，在工业过程热量传递中是应用最为广泛的一种换热器。
结合上述优点和本工艺的特点，本工艺的换热器主要选用管壳式换热器。
1.2 管壳式换热器的选用1.2.1 结构参数的确定⑴管径管径越小换热器越紧凑、便宜，但压力降会增加。
为了满足允许的压降，一般选用19mm 的管子；对于物流流量较大的，采用25mm 以上的管子。
⑵管长无相变传热时，管子长则换热系数增加，对于相同的换热面积，管子长则管程数减小，使得压力降减小，每平方米传热面积比降低。
我国生产的标准钢管长度为6m ，故系列标准中管长有1.5 m ，2 m ，3 m ，6 m 和9 m 五种。
因此，一般管长取4-6m ，对大面积，无相变换热器管长可取至8～9m 。
⑶管子配布换热管在管板上的排列方式主要有正三角形、正方形和转角正三角形、转角正方形。
正三角形排列形式最为普遍，由于管距都相等，可以在同样的管板面积上排列最多的管数。
但因管外不易清洗，其适用场合受到限制，主要适用于壳程介质污垢少，且不需要进行机械清洗的场合。
而采用正方形和转角正方形排列的管束，能够使管间小桥形成一条直线通道，便于管外机械清洗。
⑷管心距管心距小设备紧凑，但将引起管板增厚、清洁不便、壳程压降增大。
故一般选用范围为 1.25～1.5d （d 为管外径）。
表1-2 换热管管心距西安科技大学—乘风破浪团队5⑸管程数管程数增加，管内流速增加，传热系数增加。
管程数一般有1、2、4、6、8、10、12等七种。
但管程数不能分得太多，以免压力降过大，且隔板要占用相当大的布管面积。
⑹折流板折流板可以改变壳程流体的方向，使其垂直于管束流动，提高流速，从而增加流体流动的湍流程度，获得较好的传热效果。
折流板型式可分为圆缺形（弓形）折流板、盘环形折流板、孔式折流板和折流圈。
表1-3 折流板间距常用数值1.3 换热器详细设计本工艺共有41台换热设备（换热器、再沸器、冷凝器、预热器），这里我们西安科技大学—乘风破浪团队6以浮头式换热器（E0602）详细设计为例。
热物流经该换热器换热温度降至目标温度，冷却物流为循环冷却水。
由Aspen 软件得到冷热工艺物流数据：表1-4 工艺操作参数初步选择换热器的形式后，根据任务要求利用Aspen Exchanger Design ＆Rating V7.2进行模拟计算，模拟出来的换热器工艺参数如图1-1所示：西安科技大学—乘风破浪团队7图1-1 换热器工艺参数⑴结构设计西安科技大学—乘风破浪团队8利用Aspen Exchanger Design ＆Rating V7.2软件也可以对换热器进行结构设计，模拟出来的结果如下：①换热管设计图 1-2 换热管基本参数图 1-3 换热管排列方式换热管为平滑管，外径19mm ，壁厚为2mm ，管间距为25mm ，管长 5850mm 。
换热管根数514根。
管子排列方式为正三角形排列。
②折流板和管口设计折流板的设置主要是为了提高壳程的流速，增加扰动，改善传热。
这里选择单弓形折流板，并且圆缺方向的高度为壳体公称直径的0.15～0.45，折流板间距西安科技大学—乘风破浪团队9一般不小于圆筒内径的1/5。
折流板的数目及厚度等基本参数见图1-4 所示图1-4 折流板基本参数折流板数目为6，折流板型式为单弓形，切割率为39.15%。
折流板朝向为水平，与进出口间隔（第一块与进口或最后一块与出口端面的距离）为466.48mm ， 两块板间隔为525.00mm 。
图1-5 管口基本参数管程进、出口管口各有一个。
其中，管程进口管口外径为168.28mm ，内径154.05mm ；管程出口管口外径168.28mm ，内径154.05mm 。
壳程进、出口管口亦各有一个，壳程进口管口外径为323.85mm ，内径304.8mm ；壳程出口管口外径273.05mm ，内径254.51mm 。
③管束西安科技大学—乘风破浪团队10图1-6 管束基本参数如图为管束信息，主要对管束布置、布置限定、定位杆拉杆和管束布置图 进行详细设置。
图 1-7 换热器结构尺寸根据《JB/T4715-1992固定管板式换热器形式与基本参数》和《GB151-1999西安科技大学—乘风破浪团队11管壳式换热器》对模拟的数据进行圆整，并考虑到热损失等，换热面积有余量， 选定换热器的基本参数如下：表1-5 换热器基本参数⑵换热器的机械设计及校核 ①选材由于热流体和冷却水温度都不是太高，冷、热流体腐蚀性不大，故壳体材料 选用Q235-B ，管子材料选用Q235-B 无缝钢管。
②管板的选择管板用来固定换热管并起着分隔管程和壳程的作用,根据选定的换热器公称直径及操作压力查表可得管板数据，这里选用其默认的管板类型为标准单管板。
表1-6 管板结构数据西安科技大学—乘风破浪团队12③管子与管板的连接因为操作压力小于4Mpa ，且温度低于300℃，所以管子与管板的连接采用 胀接。
④管板与壳体的连接管板与壳体的连接采用焊接，,该结构在管板上开槽，壳体嵌入后焊接。
壳体对中容易，适用于壳体压力不太高的场合。
⑤换热器的校核表 1-7 固定管板式换热器设计计算西安科技大学—乘风破浪团队13表 1-8 前端管箱筒体计算西安科技大学—乘风破浪团队14表 1-9 前端管箱封头计算西安科技大学—乘风破浪团队15表 1-10 后端管箱筒体计算西安科技大学—乘风破浪团队16西安科技大学—乘风破浪团队17表 1-11 后端管箱封头计算西安科技大学—乘风破浪团队18表 1-12 筒体计算西安科技大学—乘风破浪团队19表1-13 筒体法兰计算西安科技大学—乘风破浪团队20西安科技大学—乘风破浪团队21西安科技大学—乘风破浪团队22西安科技大学—乘风破浪团队23表1-14后端筒体法兰计算西安科技大学—乘风破浪团队24西安科技大学—乘风破浪团队25西安科技大学—乘风破浪团队26表1-15前端管箱法兰计算西安科技大学—乘风破浪团队27西安科技大学—乘风破浪团队28西安科技大学—乘风破浪团队29西安科技大学—乘风破浪团队30表1-16后端管箱法兰计算西安科技大学—乘风破浪团队31西安科技大学—乘风破浪团队32西安科技大学—乘风破浪团队33表1-17开孔补强计算西安科技大学—乘风破浪团队34西安科技大学—乘风破浪团队35⑶选型结果经过修正校核，最终选定换热器型号：BES-800-0.4-189.8-4.5/19-4Ⅱ，其各自代表意义为：封头管箱，800—换热器公称直径（mm ），0.4—管程、壳程设计压力（MPa ），189.8—换热面积（m2），4.5—换热管长（m ），19—换热管外径（mm ），4—四管程，1-单壳程，Ⅱ—碳钢较高级冷拔钢管。
其它换热器采用同样的方法计算选型。
选型结果详见附录：设备一览表。
1.4 选型依据《换热器设计手册》钱颂文编 《管壳式换热器》GB 151-1999《热交换器设计手册》下册，尾花英朗[日] 《腐蚀数据与选材手册》左景伊、左禹编《斧头式换热器和冷凝器型式与基本参数》JB/T 4714-92 《固定管板式换热器与基本参数》JB/T 4715-92 《压力容器》GB 150.1-2011《化工设备机械基础》俞建良、王立业、刁玉玮编著。