化工原理课程设计换热器设计
化工原理课程设计换热器
化工原理课程设计换热器
换热器设计是化工原理课程设计中一个重要的部分。
下面将为您介绍步骤和注意事项。
一、设计步骤：
1. 确定换热器类型：根据工艺要求及介质性质，选择适合的换热器类型，如管壳式、板式、螺旋板式等。
2. 估算传热系数：根据换热器类型、流体类型、流量、温度等因素，估算出传热系数。
3. 计算传热面积：根据所需传热量和传热系数，计算指定温度下需求的传热面积。
4. 选择换热器管径及壳体规格：根据所需传热面积和换热器类型，选择合适的换热器管径及壳体规格。
5. 设计热损失：根据换热器使用环境，计算换热器热损失量，以确保能量转化的高效。
6. 设计流路：结合工艺流程及介质性质，确定换热器内部介质的流路和流速，
以确保传热效率。
二、注意事项：
1. 选用合适的换热器类型，以确保传热效率和占用空间的合理性。
2. 估算传热系数要考虑介质性质、流量、温度等因素，更加科学地估算传热系数。
3. 所需传热面积要根据实际需要，同时结合换热器的大小、材质等因素做出合理的选择。
4. 选择换热器管径及壳体规格要遵循一定的社会标准及安全规范，以确保换热器使用的稳定性和安全性。
5. 设计热损失要考虑换热器使用环境，以确保能量转化的高效。
同时，必须符合国家有关规定。
化工原理课程设计 列管式换热器
化工原理课程设计列管式换热器设计要求：设计一个列管式换热器，实现两种不同温度的流体之间的热量传递。
设计要求如下：1. 列管式换热器采用直管式结构，热传导介质为水和油；2. 设计流量分别为水流量 Q1 = 500 L/h，油流量 Q2 = 300 L/h；3. 设计温度分别为水的进口温度 T1i = 80℃，油的进口温度T2i = 120℃；4. 确定水的出口温度 T1o 和油的出口温度 T2o；5. 选择合适的换热器材料，确保换热效果良好；6. 根据设计参数计算所需的换热面积 A 和换热效率η。
设计方案：1. 确定管径和管长：首先根据水和油的流量和温度差，计算所需的换热面积。
然后确定换热器的尺寸，其中包括管径和管长。
2. 选择换热器材料：根据换热介质的性质和工作条件，选择合适的换热器材料，例如不锈钢。
3. 计算出口温度：根据热平衡原理，计算水和油的出口温度。
假设换热器满足热平衡条件，即水的热量损失等于油的热量增加。
4. 计算换热面积：根据换热器的尺寸和热传导方程，计算所需的换热面积。
5. 计算换热效率：根据热平衡原理和换热器的热传导性能，计算换热效率。
实施步骤：1. 根据设计流量和温度差，计算所需的换热面积。
假设水和油的传热系数均为常数，可以使用换热传导方程进行计算。
2. 根据所需的换热面积和理论计算值，选择合适的换热器尺寸。
3. 根据所选换热器材料，计算换热器的尺寸和管径。
假设管壁温度近似等于流体温度。
4. 根据热平衡原理，计算出口温度。
假设热平衡条件满足，即水的热量损失等于油的热量增加。
5. 根据所选材料和尺寸，计算换热效率。
假设换热器的热传导系数为常数，使用换热效率计算公式进行计算。
总结：本课程设计主要针对列管式换热器的设计，通过选择合适的换热器材料和计算换热器的尺寸，实现了水和油之间的热量传递。
根据设计要求，通过计算出口温度和换热效率，验证了设计方案的合理性。
设计过程需要考虑多方面的因素，如流体性质、流量和温度差等。
化工原理课程设计--换热器设计.
封皮任务书1 引言简要介绍换热器，包括：作用、类型、特点等内容，不少于1页。
2 设计方案及工艺流程说明2.1 设计方案及流程图2.1.1 设计方案50℃，需热补偿常，管束可以从壳体中抽出，便于清洗和检修，所对于换热器的管程和壳程的温度差大于以常采用浮头式换热器。
50℃采用固定管板式换热器。
温度差小于所以本设计采用换热器。
本设计由于采用走壳程，走管程。
2.1.2 流程图2-1 换热过程流程图图2.2 换热器示例图3 标准列管换热器的选择3.1 计算并初选换热器规格3.1.1 物性参数的确定热损失2%，计算另一流体出口温度。
3-1 和在定性温度下的物性参数表流体密度黏度比热导热系数温度3.1.2 热负荷的计算kg/s；如未知，先计算再转换单位。
列出冷热流体热负荷，如已知转换为3.1.3 平均温差确定并确定定壳程数按逆流计算，再校正。
P1313.1.4 初选换热器规格并核算换热面积参照表4-7(P132，取K选表3-2 初选换热器型号列表壳径D/mm 管数N公称面积A/m 2管径 d0 / mm管程数N p管心径 t / mm （19-25，25-32）管长L/m 管子排列方式折流档板间距B/m=（0.2~1）D P150换热器实际传热面积3.2 核算总传热系数3.2.1 管程对流传热系数则对流传热系数3.2.2 壳程对流传热系数壳程流通截面积B-折流挡板间距；D-壳径；do-管外径；t-管心距当量直径正方形正三角形被加热取被冷却取则对流传热系数3.2.3 污垢热阻的确定P1343.2.4 总传热系数的计算在10%~20%之间3.3 核算压强降（P151）3.3.1 管程压强降式中：ΔP1——每程直管阻力，Pa；P29 Re-/dΔP2——每程回弯阻力，Pa；F t——结垢校正系数，对于φ25×2.5的管子，，对φ19×2的管子；N s——壳程数；N p——管程数。
3.3.2 壳程压强降式中：∑ΔP o——壳程总阻力，Pa；——流过管束的阻力，Pa；——流过折流板缺口的阻力，Pa；——壳程阻力结垢校正系数，对液体可取=1.15，对气体或可凝蒸气取=1.0；管束阻力折流板缺口阻力式中：——折流板数目；——横过管束中心的管子数，对于三角形排列的管束，= 1.1；对于正方形排列的管束，=1.19(0.5, 为每一壳程的管子总数；B——折流挡板间距，m；D——壳体直径，m；u o——按壳程最大流通截面积计算所得的壳程流速，m/s；F——管子排列形式对压降的校正系数，对三角形排列F=0.5，对正方形排列F=0.3，对正方形斜转45o排列F=0.4；f o——壳程流体摩擦系数，根据，当时，计算表明，管程和壳程压强降都能满足题设要求，因此所设计的换热器合适。
化工原理课程设计换热器资料课件
实例分析过程展示
换热器类型的选择
设计参数的确定
热力计算与校核
结构设计与优化
根据工艺条件和设计要求，选 择合适的换热器类型，如管壳 式换热器、板式换热器等。
确定换热器的设计参数，包括 流体的进出口温度、流量、压 力降等。
启动前的准备
检查换热器及其附属设备是否完好，确保无泄漏、无堵塞；检查各 阀门开闭状态，确保流程畅通。
启动与运行
按照操作规程逐步启动换热器，观察并记录各项运行参数，如温度、 压力、流量等；及时调整操作参数，确保换热器在最佳工况下运行。
停机与维护
按规程逐步停止换热器运行，进行必要的维护和保养；记录停机原因 和时间，为下次启动提供参考。
根据传热面积和换热器结构，确定管 数和排布方式，以优化换热器的性能 和降低成本。
换热器材料的选择
根据工艺条件、操作温度和压力等因 素，选择合适的换热器材料，以确保 换热器的安全性和耐久性。
04
换热器材料选择与加工制 造
换热器材料的选择原则
耐腐蚀性
根据工艺流体的性质，选择能够抵抗腐蚀的 材料，如不锈钢、钛及钛合金等。
常见故障类型及处理方法
泄漏
发现泄漏应立即停机检查，找出泄漏点并进行修复；若泄漏严重，需 更换密封件或紧固件。
堵塞
换热器堵塞会导致流量减少、压力升高，需及时停机清洗；根据堵塞 原因选择合适的清洗方法，如化学清洗、机械清洗等。
结垢
结垢会影响换热效率，需定期进行清洗和除垢；对于严重结垢的换热 器，可考虑采用化学清洗或高压水枪清洗等方法。
提高分析、解决问题的能力， 培养创新意识和团队协作精神。
化工原理课程设计模板-换热器
化工原理课程设计模板-换热器1. 引言换热器是化工过程中常用的设备之一，其主要功能是在流体之间进行热量传递，以实现温度控制、能量回收等目的。
本文将介绍化工原理课程设计中换热器的设计过程和要点。
2. 设计目标在进行换热器设计之前，首先要确定设计的目标。
设计目标包括但不限于以下几点：•确定需要传热的流体的进口温度和出口温度；•确定传热后流体的温度变化范围；•确定换热器的热传导面积；•确定换热器的传热系数。
3. 设计步骤换热器的设计过程可以分为以下几个步骤：3.1 确定流体的性质参数在设计换热器之前，需要明确流体的性质参数，包括流体的密度、比热容以及传热系数等。
这些参数可以通过实验测定或者查阅相关文献获得。
3.2 计算流体的传热量根据热传导定律，可以计算流体的传热量。
传热量的计算公式如下：Q = m * c * ΔT其中，Q表示传热量，m表示流体的质量，c表示流体的比热容，ΔT表示流体的温度变化。
3.3 确定换热器的传热面积根据热传导定律，可以计算换热器的传热面积。
传热面积的计算公式如下：A = Q / (U * ΔTlm)其中，A表示传热面积，U表示换热器的传热系数，ΔTlm表示对数平均温差。
3.4 选择换热器的类型和结构根据设计要求和实际情况，选择合适的换热器类型和结构。
常见的换热器类型包括管壳式换热器、板式换热器等。
3.5 进行换热器的细节设计在确定了换热器的类型和结构之后，进行换热器的细节设计，包括管道的布置、流体的流动方式以及换热器的材料选择等。
3.6 进行换热器的性能评价完成换热器的设计之后，进行性能评价，验证设计结果是否满足设计目标。
性能评价主要包括换热器的传热效率、压降以及经济性等方面。
4. 实例分析下面通过一个实例来说明换热器的设计过程。
实例：管壳式换热器假设需要设计一个管壳式换热器，用于将流体A的温度从40℃降至20℃，同时将流体B的温度从70℃升至90℃。
根据设计要求，我们可以计算出流体A和流体B的传热量，然后根据对数平均温差计算出传热面积，从而确定换热器的尺寸。
化工原理课程设计换热器
化工原理课程设计 换热器一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解并掌握换热器的基本工作原理，包括热传导、对流和辐射在换热过程中的作用。
2. 学生能够掌握换热器类型及适用范围，了解各类换热器的结构特点及优缺点。
3. 学生能够运用热量平衡原理，进行换热器的热力计算，掌握换热器设计的基本方法。
技能目标：1. 学生能够运用相关公式，对换热器进行选型和计算，提高解决实际工程问题的能力。
2. 学生能够通过查阅资料，了解并掌握换热器材料的选用原则，提高材料应用能力。
3. 学生能够运用CAD等软件绘制换热器简图，提高绘图技能。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱化学工程，关注化工设备，具备良好的职业素养。
2. 培养学生严谨的科学态度，提高团队合作意识，培养沟通与协作能力。
3. 培养学生节能环保意识，关注换热器在化工生产过程中的节能减排作用。
课程性质：本课程为化工原理课程的一部分，侧重于换热器的原理、计算和应用。
学生特点：学生为高中二年级学生，具有一定的物理和化学知识基础，对工程问题有一定的好奇心。
教学要求：结合学生特点，通过实例分析、计算练习和小组讨论等形式，使学生掌握换热器相关知识，提高解决实际问题的能力。
教学过程中注重启发式教学，引导学生主动探究和思考。
在教学评估中，关注学生的学习成果，及时调整教学策略，确保教学目标的有效实现。
二、教学内容1. 换热器原理：包括热传导、对流和辐射的基本概念，换热器的基本工作原理及热量传递过程。
相关教材章节：第二章第四节《热量传递的基本原理》2. 换热器类型与结构：介绍各类换热器（如管壳式、板式、空气冷却式等）的结构、特点、应用范围及优缺点。
相关教材章节：第三章第一节《换热器的类型与结构》3. 换热器选型与计算：讲解换热器选型原则，热量平衡原理，换热器热力计算方法及步骤。
相关教材章节：第三章第二节《换热器的选型与计算》4. 换热器材料：介绍换热器常用材料及其选用原则，分析不同材料的性能和适用场合。
换热器化工原理课程设计
换热器化工原理课程设计一、教学目标本课程旨在让学生掌握换热器的基本原理、类型及计算方法，能够运用化工原理分析解决实际工程问题。
通过本课程的学习，学生应达到以下目标：1.知识目标：（1）理解换热器的基本概念及其在化工工艺中的应用；（2）掌握换热器的传热原理，包括对流传热、热传导和热辐射；（3）熟悉不同类型的换热器结构及其特点；（4）学会换热器面积计算、热负荷计算和效率评价。
2.技能目标：（1）能够运用换热器的基本原理分析实际工程问题；（2）熟练运用相关软件进行换热器设计和模拟；（3）具备换热器操作和维护的基本技能。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生的工程意识，提高解决实际问题的能力；（2）培养学生对化工行业的兴趣，树立正确的职业观；（3）培养学生团队协作、创新思维和持续学习的意识。
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、类型、计算方法和实际应用。
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，对流传热、热传导和热辐射的基本概念。
2.换热器的类型：讲解不同类型的换热器，如平板式换热器、壳管式换热器、空气冷却器等，及其特点和应用。
3.换热器计算方法：教授换热器面积计算、热负荷计算和效率评价的方法。
4.换热器实际应用：分析换热器在化工工艺中的应用案例，讲解换热器操作和维护的基本知识。
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、案例分析法、实验法等。
1.讲授法：通过讲解换热器的基本原理、类型和计算方法，使学生掌握相关理论知识。
2.案例分析法：分析实际工程中的换热器应用案例，提高学生解决实际问题的能力。
3.实验法：学生进行换热器实验，培养学生的动手能力和实验技能。
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，为学生提供系统、科学的理论知识。
2.参考书：提供相关的化工原理、热力学等参考书籍，丰富学生的知识体系。
化工原理课程设计换热器
设计示例
年处理量：6000kg/h， 煤油从140℃－40 ℃
循环水入口温度：30 ℃－40 ℃ 煤油压力：0.3MPa 循环水压力：0.4MPa
1.选择换热器类型
考虑季节操作，选用带有膨胀节的固定管 板式换热器。
2.流动空间及流速的确定
由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗， 应使循环水走管程，油走壳程，选用 Ф25×2.5的碳钢管，管内流速取0.5m/s。
化工原理课程设计
• 换热器的设计
• 换热器， 在不同温度的流体间传递热能的
装置称为换热器。
• 在化工、石油、动力、制冷、食品等行业
中广泛使用各种换热器，且它们是上述行 业的通用设备，占有十分重要的地位。
• 列管式换热器的设计
• 1、热力设计 • 2、流动设计 • 3、结构设计 • 4、强度热器的工艺设计
• 1、根据换热任务和有关要求确定设计方案 • 2、初步确定换热器的结构和尺寸 • 3、核算换热器的传热面积和流体阻力 • 4、确定换热器的工艺结构
• 设计方案的设计
• 1、换热器类型的选择 • 固定管板式换热器 • 浮头式换热器 • U型管换热器 • 填料函式换热器
• 2、流动空间的选择
速0.5m/s 2.管程数和传热管数 单程传热管数：
V
ns
4
d
u2
i
58
按单管程设计， 所需的传热管长度为：
L S 10.8m
dons
现取传热管长为6m，
• 则管程数：
NP
L l
2
• 总管数58×2＝116
换热器核算
1.热量衡算 由于采用圆缺形折流板，可采用克恩公式
化工原理课程设计列管式换热器
化工原理课程设计列管式换热器化工原理课程设计是化学工程学科的重要环节，其设计的目的是让学生在理论基础知识的基础上，能够熟练掌握工业化学反应装置和过程的设计方法，并能灵活运用各种装置和工艺条件来实现设备的最优化。
其中列管式换热器是常用于化工生产过程中的一种重要装置，本文将对其进行详细介绍。
一、列管式换热器的结构与原理列管式换热器是通过管壳型构造，由许多纵向的管子构成，管子两侧通过流体工质进行换热。
其主要结构包括壳体、管板、管束、进出口法兰等部分。
换热原理是将热量从高温的流体传给低温的流体，实现两种流体之间的热量交换。
二、列管式换热器的特点和应用列管式换热器具有结构简单、换热效率高、应用范围广、容易清洗维修等特点。
其在化工生产中广泛应用于热回收、冷却、加热等方面，如在石油、化工、冶金、食品、制药、造纸等行业的反应过程中都有重要的应用。
三、列管式换热器的设计方法在设计列管式换热器时，主要需考虑的参数有流体介质、流量、温度、压力等等，其中最核心的是确定热量传递系数与压降。
常用的设计方法有总热传系数法、等效径法、NTU法等。
其中总热传系数法是最常用的方法，其计算的公式为：1/U = 1/hi + Δx/k + Δy/ho其中U为总热传系数，hi、ho分别为热传分界面内的内、外热传系数，k为扩散系数（介质传热系数），Δx、Δy为介质的平均厚度与壁层厚度。
在设计时应根据具体情况选用合适的计算方法。
四、列管式换热器的操作和维护在使用列管式换热器时，应注意清洗维护工作。
由于该装置的结构特殊，应定期进行化学清洗，以避免沉积物和腐蚀物堵塞换热器内壁。
同时还应注意防止介质的过于浓缩，以免产生结晶、沉积、腐蚀等情况。
综上所述，列管式换热器是化工生产中不可缺少的一种装置，其结构特殊、应用范围广泛、换热效率高，并且容易维护操作，是值得研究和推广的一种装置。
在化工原理的课程设计中，学生能够通过对列管式换热器的深入理解和设计方案的完善，培养出创新思维和实际操作能力，为将来化工行业的发展奠定坚实的基础。
化工原理课程设计——换热器的设计
化工原理课程设计——换热器的设计1000字
该课程设计的目标是设计一个换热器，用于从一种热流体中传递热量到另一种热流体。
设计过程中需要考虑到热传递的效率和换热器的成本。
设计要求：
1.设定两种热流体的流量和进出口温度。
2.根据流量和温差计算出所需的传热量。
3.选择一种合适的换热器类型并计算出尺寸和效率。
4.根据选择的换热器类型确定换热管的材料，并计算出所需的管道长度。
5.确定换热器外壳材料和绝缘材料，并计算出所需的壁厚度。
在设计过程中，需要进行以下计算：
1.计算热传递量：
热传递量 = 流量 x 热容 x 温差
流量：两种热流体的流量
热容：热流体的比热容
温差：两种热流体的进出口温度差
2.选择换热器类型：
常见的换热器类型包括：管式热交换器、板式热交换器和壳管式热交换器。
在选择时需要考虑到传热效率、材料成本以及维护难度等因素。
3.计算换热管尺寸：
换热管的长度和直径需要根据流量和传热效率来计算，同时需要考虑到管壁的热传递系数和管壁的厚度。
4.确定换热器外壳材料和绝缘材料：
外壳的材料需要考虑到其耐腐蚀性和强度，同时需要计算出所需的壁厚度。
绝缘材料需要选用热传导系数较小的材料，以提高传热效率。
5.总体设计方案：
根据上述计算和选择，得到符合要求的换热器总体设计方案，并进行设计图纸和工艺流程图的绘制。
结论：
在设计过程中，需要考虑到换热器的热传递效率、成本、材料选用和维护难度等因素，从而得出符合要求的总体设计方案。
化工原理课程设计课件换热器
换热器中冷、热流体的温度通常都由工艺条件规 定，但在某些情况下则需在设计时加以确定。例 如用冷水冷却某热流体，冷水的进口温度可根据 当地气温条件作出估计(已给)，而冷却水的出口 温度由设计者确定。
一般来说，可采用冷却水的进、出口温差为 5~15℃。
2. 确定冷却水用量
由热量衡算：Q热=Q冷+Q损
式中Q损=(3-5%
)Q 化工原理课程设计课件换热器
热
Q冷= w水C水（t2-t1） Q热=w热C热（T1-T2）
w 水C Q 水 （ 热 t2Q -t损 1)?kg /s?m 3/h
3、计算热负荷Q ′
由于热流体走壳程，热损失不经过传热面积，
★具有补偿圈的固定管板式换热器
膨胀节结构 化工原理课程设计课件换热器
列管式换热器型式的选择
★（ 2） U型管式换热器 ❖结构特点：换热器中化的工原理每课程根设计管课件换子热器都弯制成U形，
进口、出口分别安装在同一管板的两侧，由于仅 一块管板，管子在受热或冷却时可以自由伸缩。
（ 2） U型管式换热器
换热器设计主要内容
1
设计方案的确定 化工原理课程设计课件换热器
2
工艺设计计算
3
结构设计及选型
4
绘制装置图
5
撰写说明书
一.设计方案的确定
设计方案确定内容: 化工原理课程设计课件换热器 工艺过程及流程简介(流程图) 换热器类型、型式的选择； 换热器放置方式的选择； 流体流道的选择； 流体流速的选择 冷却剂(水)出口温度的确定等。
7、选择管径、管长,确定换热管数目 (参化原）
我国列管式换热器标化准工原理中课程常设计用课件换的热器钢管规格（外壁 ×壁厚）有：φ19×2；φ25×2.5； φ38×2.5等。
化工原理课程设计换热器设计
化工原理课程设计换热器设计化工原理课程设计是化工专业学生必修的一门课程。
在该课程中，学生需要了解化工生产过程中涉及到的各种原理和技术，并根据所学知识进行实际的工程设计。
其中，换热器设计是该课程中的一个重要组成部分。
换热器是化工生产过程中常用的一种装置，它能够将热量从一种流体传递到另一种流体中，实现热能的转移和利用。
化工生产中的换热器种类繁多，包括壳管式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器等。
而在换热器的设计中，需要考虑的关键因素包括传热面积、流体流量、温度差等。
设计一个换热器需要经过多个步骤，其中的关键步骤包括：确定热传递系数、计算换热面积、选择换热器类型、确定流体流量及温度等。
这些计算都需要基于化工原理这门学科的知识来进行。
具体来说，需要掌握传热原理和传热换热器的设计原理，以及流体动力学知识等。
在进行换热器的设计时，需要衡量各个指标的优先级。
例如，在流体流量和温度差的确定中，需要根据具体的工程需求来确定优先顺序。
若流量需要更精确的控制，则需要首先计算出所需的最小流量。
而若温度差更为关键，则需要考虑在设计中增加换热面积来加强热能传递效果。
此外，在设计过程中还需要考虑到实际操作中的各种特殊条件。
例如，在实际工厂中，换热器需要面临腐蚀、结垢等问题。
因此，在进行设计时需要在材料选择、清洗方式等方面进行综合考虑，以确保换热器的使用寿命和效能。
在完成换热器设计的过程中，需要采用计算机辅助设计软件，如HTRI软件、CHEMCAD软件，对设计结果进行验证和优化。
这些软件能够帮助工程师快速计算出各项关键参数，并进行实时计算和模拟，以确保设计的合理性和可行性。
总的来说，换热器设计是化工原理课程中的重要课程之一，同时也是化工生产中不可或缺的一部分。
在学习和掌握相关知识时，需要注重对理论知识的建立，并注重实践经验和操作技能的培养。
只有进行全面的学习和实践，才能更好的掌握换热器设计的技巧，提高设计的合理性和效率，为化工生产工艺的改进和优化做出贡献。
化工原理课程设计列管式换热器
可用旳场合:
1)管程走清洁流体;
2)管程压力尤其高;
3)管壳程金属温差很大,固定管板换热器连设置膨胀节都无法 满足要求旳场合.
2、流动空间旳选择
3、流速旳拟定
4、流动方式旳选择
除逆流和并流之外，在列管式换热器中冷、 热流体还能够作多种多管程多壳程旳复杂 流动。当流量一定时，管程或壳程越多， 表面传热系数越大，对传热过程越有利。 但是，采用多管程或多壳程必造成流体阻 力损失，即输送流体旳动力费用增长。所 以，在决定换热器旳程数时，需权衡传热 和流体输送两方面旳损失。
5、流体出口温度旳拟定
若换热器中冷、热流体旳温度都由工艺条件所要求，则不存在 拟定流体两端温度旳问题。若其中一流体仅已知进口温度，则 出口温度应由设计者来拟定。例如用冷水冷却一热流体，冷水 旳进口温度可根据本地旳气温条件作出估计，而其出口温度则 可根据经济核实来拟定：为了节省冷水量，可使出口温度提升 某些，但是传热面积就需要增长；为了减小传热面积，则需要 增长冷水量。两者是相互矛盾旳。一般来说，水源丰富旳地域 选用较小旳温差，缺水地域选用较大旳温差。但是，工业冷却 用水旳出口温度一般不宜高于45℃，因为工业用水中所含旳部 分盐类（如CaCO3、CaSO4、 MgCO3和MgSO4等）旳溶解度 随温度升高而减小，如出口温度过高，盐类析出，将形成传热 性能很差旳污垢，而使传热过程恶化。假如是用加热介质加热 冷流体，可按一样旳原则选择加热介质旳出口温度。
取管长应根据出厂旳钢管长度合理截用。 我国生产系列原则中管长有1.5m，2m， 3m，4.5m，6m和9m六种，其中以3m和 6m更为普遍。同步，管子旳长度又应与管 径相适应，一般管长与管径之比，即L/D约 为4～6
化工原理课程设计换热器 [《化工原理课程设计》报告换热器的设计]
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化工原理课程设计换热器[《化工原理课程设计》报告换热器的设计]《化工原理课程设计》报告换热器的设计目录概述1.1.换热器设计任务书-4-1.2换热器的结构形式-7-2.蛇管式换热器-7-3.套管式换热器-7-1.3换热器材质的选择-8-1.4管板式换热器的优点-9-1.5列管式换热器的结构-10-1.6管板式换热器的类型及工作原理-11-1.7确定设计方案-12-2.1设计参数-12-2.2计算总传热系数-13-2.3工艺结构尺寸-14-2.4换热器核算-15-2.4.1.热流量核算-16-2.4.2.壁温计算-18-2.4.3．换热器内流体的流动阻力-19-概述在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，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。
35％～40％。
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缺点，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。
换热器按用途不同可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再沸器、深冷器、过热器等。
换热器按传热方式的不同可分为：混合式、蓄热式和间壁式。
其中间壁式换热器应用最广泛，按照传热面的形状和结构特点又可分为管壳式换热器、板面式换热器和扩展表面式换热器（板翅式、管翅式等），如表2-1所示。
表2-1传热器的结构分类类型特点间壁式管壳式列管式固定管板式刚性结构用于管壳温差较小的情况（一般≤50℃），管间不能清洗带膨胀节有一定的温度补偿能力，壳程只能承受低压力浮头式管内外均能承受高压，可用于高温高压场合U型管式管内外均能承受高压，管内清洗及检修困难填料函式外填料函管间容易泄漏，不宜处理易挥发、易爆炸及压力较高的介质内填料函密封性能差，只能用于压差较小的场合釜式壳体上部有个蒸发空间用于再沸、蒸煮双套管式结构比较复杂，主要用于高温高压场合和固定床反应器中套管式能逆流操作，用于传热面较小的冷却器、冷凝器或预热器螺旋管式沉浸式用于管内流体的冷却、冷凝或管外流体的加热喷淋式只用于管内流体的冷却或冷凝板面式板式拆洗方便，传热面能调整，主要用于粘性较大的液体间换热螺旋板式可进行严格的逆流操作，有自洁的作用，可用作回收低温热能平板式结构紧凑，拆洗方便，通道较小、易堵，要求流体干净板壳式板束类似于管束，可抽出清洗检修，压力不能太高混合式适用于允许换热流体之间直接接触蓄热式换热过程分阶段交替进行，适用于从高温炉气中回收热能的场合完善的换热器在设计或选型时应满足以下各项基本要求。
化工原理课程设计换热器设计
化工原理课程设计设计任务:换热器班级：13级化学工程与工艺（3)班姓名:魏苗苗学号：1320103090目录化工原理课程设计任务书 (2)设计概述 (3)试算并初选换热器规格 (6)1。
流体流动途径的确定 (6)2. 物性参数及其选型 (6)3。
计算热负荷及冷却水流量 (7)4. 计算两流体的平均温度差 (7)5。
初选换热器的规格 (7)工艺计算 (10)1. 核算总传热系数 (10)2. 核算压强降 (13)设计结果一览表 (16)经验公式 (16)设备及工艺流程图 (17)设计评述 (17)参考文献 (18)化工原理课程设计任务书一、设计题目：设计一台换热器二、操作条件： 1、苯：入口温度80℃，出口温度40℃。
2、冷却介质：循环水,入口温度32。
5℃。
3、允许压强降：不大于50kPa 。
4、每年按300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： 109000吨/年苯五、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的设计.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。
六、附表：1。
设计概述 1。
1热量传递 出口温度 40。
5℃壳体内部空间利用率 70%选定管程流速u （m/s ） 1壳程流体进出口接管流体流速u1（m/s ） 1的概念与意义1。
1。
1热量传递的概念热量传递是指由于温度差引起的能量转移,简称传热.由热力学第二定律可知，在自然界中凡是有温差存在时，热就必然从高温处传递到低温处,因此传热是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递现象。
1.1.2化学工业与热传递的关系化学工业与传热的关系密切.这是因为化工生产中的很多过程和单元操作，多需要进行加热和冷却，例如：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。
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2、冷却介质：循环水，入口温度32.5℃。
3、允许压强降：不大于50kPa。
4、每年按300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：109000吨/年苯五、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的设计。
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。
六、附表：1.设计概述1.1热量传递的概念与意义热量传递是指由于温度差引起的能量转移，简称传热。
由热力学第二定律可知，在自然界中凡是有温差存在时，热就必然从高温处传递到低温处，因此传热是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递现象。
1.1.2化学工业与热传递的关系化学工业与传热的关系密切。
这是因为化工生产中的很多过程和单元操作，多需要进行加热和冷却，例如：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。
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。
总之，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。
应予指出，热力学和传热学既有区别又有联系。
热力学不研究引起传热的机理和传热的快慢，它仅研究物质的平衡状态，确定系统由一个平衡状态变成另一个平衡状态所需的总能量；而传热学研究能量的传递速率，因此可以认为传热学是热力学的扩展。
根据载热介质的不同，热传递有三种基本方式：此外，流体流过固体表面时发生的对流和热传导联合作用的传热过程，即是热由流体传到固体表面（或反之）的过程，通常称为对流传热。
1.2换热器的概念、意义及基本设计要求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，往往进行着各种不同的换热过程：如加热、冷却、蒸发和冷凝。
换热器就是用来进行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，对于迅速发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部分，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。
1.2.2换热器设计要求：1. 3管壳式换热器的简介它包括:固定管板式换热器、U?型管壳式换热器、带膨胀节式换热器、浮头式换热器、分段式换热器、套管式换热器等。
管壳式换热器由管箱、壳体、管束等主要元件构成。
管束是，其中换热管作为导热元件，决定换热器的热力性能。
另一个对换热器热力性能有较大影响的基本元件是折流板（或折流杆）。
管箱和壳体主要决定及操作运行的安全可靠性。
、一样属于，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。
2.试算并初选换热器规格2.1流体流动途径的确定本换热器处理的是两流体均不发生相变的传热过程，且水易结垢，根据两流体的情况，故选择循环水走换热器的管程，苯走壳程。
2.2确定流体的定性温度、物性数据，并选择列管换热器的型式冷却介质为循环水，入口温度为：25 ℃，出口温度为：33 ℃；苯的定性温度：6024080=+=m T ℃； 水的定性温度：t m =（25+33）/2=29℃；两流体的温差： 5.325.2760=-=+m m t T ℃——两流体温差不大于50℃，不考虑热补偿；故选用固定管板式列管换热器。
＝苯μ0.381cp =0.381mPa ·s＝水μ0.807cp =0.807mPa ·s＝苯Cp 0=1.828KJ/(㎏·oC) ＝水Cp 4.176KJ/(㎏·o C)＝苯λ0.151W/(m·o C)水λ=0.613W/(m·o C)两流体在定性温度下的物性数据如下:2.3计算热负荷和冷却水流量W hQ= W h *C 苯*1000*（80-40）/3600= 378012.3457WW c =Q*3600/1000/C 水/(32-25)= 40753.60699 kg/h2.4计算两流体的平均温度差按单壳程、多管程进行计算，逆流时平均温度差为：△t ′m=（△t2—△t1）/ln(△t2/△t1)=[(80-33)-(40-25)]/ln[(80-33)/(40-25)]= 28.02℃P=(t2-t1)/(T2-T1)=(33-25)/(80-40)=0.145R=(T1-T2)/(t2-t1)=(80-40)/(33-25)=5由《化工原理》上册P238页查图4－19可得: φ△t=0.92 所以△tm=φ△t *△t ′℃ 不需要热补偿又因为0.92>0.8，故可选用单壳程的列管换热器。
2.5试算和初选换热器的规格根据低温流体为水，高温流体为有机物（参见《化工原理》P355）有K 值的范围：430～850W/(2m ·o C ）, 假设K0=300W/(m 2·℃)因为水走管程且初选φ25*2.5，L= 6m 的列管，所以设u i =1m/s由ii in d u V 24π=可求得：V=40753.60699 kg/h /(995.7*3600)=0.01137m^3n i =4V/(3.14*0.02*0.02)=36.2 取37根 S 0=Q/(△tm*K0)=48.88m^2 L i =S 0/(3.14*d o *n i )=16.83mNp=L i /L=16.83/6=2.84 初选管程为Np=3n=Np*n i =3*37=111根 t=1.25*d 0=1.25*25=32mmn c =1.19*n^1/2=13根D=1.05*t*（111/0.7）^1/2=423mm 取整：450mm 采用弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高度为h=0.25*450=112.5mm ，取h=110mm ； 折流板间距取B=150mm折流板数：N=传热管长/折流板间距-1=6000/150-B1=39块折流板圆缺面水平装配壳程流体进出口接管：取接管内油品流速为u1=1m/s，则接管内径为取整d1=90mm管程流体进出口接管：取接管内循环水流速u2=1.5m/s,则接管内径为d2=[4V/(3.14*u)]^1/2=[4*0.01137/3.14/1.5]^1/2=0.098m取整d2=100mmS1=3.14ndL=3.14*111*0.025*（6.0-0.1）=51.40965m^2若采用此传热面积的换热器，则要求过程的总传热系数为：K1=Q/(S1*△tm)= 285.2506706 W/(m2·℃)3 工艺核算3.1核算总传热系数Ui=Vi/Ai=4*0.01137/(ni*3.14*di^2)=4*0.01137/(37*3.14/4*0.02^2)=0.979m/s 与假设相一致合适Re i =di*ui*995.7/(0.807*10^-3)= 24359.7142 湍流Pr i =C 水图 壳程摩擦系数f 0与Re 0的关系 所以αi =0.023*(水λ/di)*（Re ）0.8*Pri 0.3=0.023*0.613/0.02*(24359.7142)^0.8*(5.8)^0.4 =4507.304891(W/(㎡·℃)换热器中心附近管排中流体流通截面积为： 2式中 --h 折流挡板间距，取150mm ；--t 管中心距，对mm 5.225⨯Φ，mm t 32=。
因为W h = 18611.11111(kg/h) =18611.11111/(3600*836.6)=所以u 0=Vs/A 0 = m/s由正三角形排列得：d e =4(3/2 *t 2—3.14/4 *d 02)/(3.14 d 0) =4*(3/2 *0.0322—3.14/4 *0.0252 *836.6/(0.381*0.001)= 25016.99652因为Re 0在～6101⨯范围内且壳程中苯被冷却，取 (μ/μw)= 0.915；所以α。
= 799.570385 W/(㎡·℃)管内、外侧污垢热阻分别取为：Rsi= 0.0002 W/(㎡·℃)Rso= 0.00017 W/(㎡·℃)忽略管壁热阻、总传热系数K2为：()Cm W d d d d R R K ii i siso ⋅=⨯+⨯⨯+⨯+=+++=--2440000/360154432191519100.2107.14841111αα= 513.3472272W/(㎡·℃) 由前面计算可知，选用该型号换热器时，要求过程的总传热系数为285.2506706 W/(㎡·℃)，在传热任务所规定的流动条件下，计算出的为513.3472272W/(㎡·℃)，其安全系数为：η=（513.3472272—285.2506706）/285.2506706*100%=%故所选择的换热器是合适的。