换热器设计手册
换热器设计手册
换热器设计手册换热器设计手册第一部分：引言换热器在许多工业领域中起着至关重要的作用，能够有效地传递热量和冷却介质。
本手册旨在提供关于换热器设计的详细说明和指导，以确保设计和运行的安全性、可靠性和高效性。
第二部分：换热器的基本原理和分类2.1 换热器的基本原理换热器是通过将热量从一个介质传递到另一个介质来实现的。
基于传热原理，换热器可以分为传导、对流和辐射换热器。
2.2 换热器的分类根据换热介质的流动方式和传热机理，换热器可以分为管壳式换热器、板式换热器、螺旋板换热器等。
第三部分：换热器设计的影响因素3.1 流体参数流体参数包括流体的流量、温度、压力、热导率等。
这些参数将直接影响到换热器的传热效果和换热面积的确定。
3.2 材料选择换热器的材料选择对其使用寿命和换热效率有着重要的影响。
应根据介质的性质和工作环境进行材料选择，并考虑材料的耐腐蚀性、导热性等因素。
3.3 热负荷计算通过计算热负荷，可以确定换热器的尺寸和换热面积。
热负荷计算依赖于流体参数和换热器的设计要求。
第四部分：换热器的设计步骤4.1 确定换热方式根据介质的性质和工艺要求，选择合适的换热方式，如对流换热、辐射换热或传导换热。
4.2 计算传热面积根据热负荷计算结果，确定换热器的传热面积。
传热面积的计算需要考虑流体参数和介质的传热特性。
4.3 确定换热器尺寸和形状根据换热器的传热面积和流体参数，确定换热器的尺寸和形状。
应确保设计的换热器能够有效地传递热量和具有合理的流体阻力。
4.4 选择材料根据介质的性质和工作环境，选择合适的材料。
应考虑材料的耐腐蚀性、导热性和可加工性等因素。
第五部分：换热器的安装和维护5.1 安装要求换热器的安装应符合相关的安全标准和操作规程。
在安装过程中，应注意保护换热器的密封性和防止外部损坏。
5.2 运行和维护换热器的运行和维护需要定期检查和保养。
应注意定期清洗换热器以防止结垢和污垢的堆积，避免影响换热器的传热效果。
套管式换热器设计手册
套管式换热器设计手册一、换热器简介套管式换热器是一种高效、紧凑的换热设备，广泛应用于化工、石油、医药等领域。
它通过内管和外管的热传导作用，实现冷热流体的热量交换。
本手册将详细介绍套管式换热器的设计、制造、安装和维护等方面的知识。
二、设计基础2.1传热原理传热是热量从高温向低温的传递过程。
在套管式换热器中，热量通过内管和外管的传热面，由热流体传递给冷流体。
传热效率是换热器设计的关键因素，需综合考虑传热面积、流体温度、传热系数等因素。
2.2热力学基础热力学是研究热量转换和利用的学科，对于换热器的设计具有重要意义。
在设计过程中，需要考虑热力学第一定律和第二定律的应用，以提高换热器的能源利用效率和降低能耗。
三、套管式换热器结构3.1内管与外管内管和外管是套管式换热器的核心组成部分。
内管通常采用耐压、耐腐蚀的材料制成，而外管则起到保护和支撑的作用。
根据实际需求，可以选择不同材料和规格的内管和外管。
3.2连接方式套管式换热器的内管和外管之间通过连接方式实现密封和固定。
常见的连接方式有焊接、胀接、螺纹连接等，可根据实际需求选择合适的连接方式。
3.3密封材料密封材料用于内管和外管之间的密封，防止流体泄漏。
常用的密封材料有橡胶、聚四氟乙烯等，应根据实际工况选择合适的密封材料。
四、材料选择4.1耐压性能套管式换热器需承受一定的压力，因此材料应具备足够的耐压性能。
在选择材料时，应考虑其屈服强度、抗拉强度等力学性能指标。
4.2耐腐蚀性根据实际工况中的流体成分和温度，选择具有良好耐腐蚀性能的材料，以提高换热器的使用寿命。
热交换器设计手册
热交换器设计手册
热交换器设计手册通常包含以下内容：
1. 热交换器的基本原理和工作原理，包括热传递方式、热
媒流动方式等。
2. 热交换器的分类和应用，包括不同类型的热交换器适用
于不同的工艺条件。
3. 热交换器的设计参数和计算方法，包括换热面积、流体
流量和压降等的计算方法。
4. 热交换器的材料选择和制造工艺，包括不同材料的耐腐
蚀性能和强度等考虑因素。
5. 热交换器的安装和维护，包括热交换器的安装位置选择、管路连接方式和清洗维护方法等。
6. 热交换器的性能评估和测试方法，包括热传导率、换热效率和压降的实际测试方法。
7. 热交换器的故障分析和解决方法，包括常见故障的识别和处理方法。
8. 热交换器的设计案例和示例分析，包括不同应用场景下的实际设计案例和经验总结。
热交换器设计手册旨在提供热交换器设计和应用方面的基础知识和实用指导，帮助工程师在热交换器的选择、设计和运行管理过程中提高工作效率和质量。
换热器设计手册
换热器设计手册1. 引言本文档旨在提供有关换热器的设计手册。
换热器是一种常见的设备，用于在热力系统中传递热量，实现能量的转移。
本手册将介绍换热器的基本原理、设计流程以及设计考虑事项。
2. 换热器的基本原理换热器是通过流体之间的热传导和对流传热来实现热量转移的设备。
换热器通常由两个流体通道组成，分别称为热源侧和热载体侧。
热源侧是热量的来源，热载体侧是热量的传递介质。
换热器的基本原理是通过接触面积的增加和流体之间的温度差来实现热量的传递。
3. 换热器设计流程3.1 确定热传导方式在进行换热器设计之前，需要确定热传导的方式。
根据不同的传热方式，可以选择不同类型的换热器，如管壳式换热器、板式换热器等。
3.2 确定流体参数在设计过程中，需要确定流体的参数，包括流量、温度等。
这些参数将对换热器的尺寸和性能产生影响。
3.3 确定换热器尺寸根据流体参数和传热需求，可以计算出换热器的尺寸。
这包括换热器的长度、直径或面积等。
3.4 确定传热系数换热器的传热系数是一个重要的设计参数，它决定了换热器的换热效率。
在设计过程中，需要考虑流体的性质、换热器的材料和结构等因素，来确定传热系数。
3.5 进行换热器设计计算在确定了上述参数之后，可以进行具体的换热器设计计算。
这包括确定换热面积、管道布置、管束数量等。
4. 换热器设计考虑事项4.1 热量传递效率在进行换热器设计时，需要考虑热量传递的效率。
热量传递效率是换热器性能的重要指标，直接影响换热器的能耗和传热效果。
4.2 材料选择在选择换热器的材料时，需要考虑流体的性质、工作条件和成本等因素。
常用的材料包括钢、铜、不锈钢等。
4.3 清洁和维护换热器在使用过程中，会积累一些污垢和沉积物，这会影响换热器的性能。
因此，在设计过程中需要考虑清洁和维护的便利性。
5. 结论通过本文档的介绍，我们了解了换热器的基本原理、设计流程以及设计考虑事项。
换热器的设计是一个复杂的过程，需要综合考虑多个因素。
换热器设计手册
换热器设计手册摘要，本文将介绍换热器的设计原理、分类、选型、安装和维护等内容，旨在帮助工程师和设计师更好地理解和应用换热器，提高换热器的设计和运行效率。
第一章换热器的基本原理。
换热器是一种用于传递热量的设备，其基本原理是利用热传导和对流传热的方式，将热量从一个流体传递到另一个流体。
换热器通常由管束、壳体、传热介质和支撑结构等部分组成。
在换热器中，热量的传递主要通过换热面积、传热系数和温度差来实现。
第二章换热器的分类。
根据换热方式的不同，换热器可以分为接触式换热器和间接式换热器。
接触式换热器是指传热介质直接接触的换热器，如冷却塔、冷凝器等；间接式换热器是指传热介质不直接接触的换热器，如管壳式换热器、板式换热器等。
根据换热器的结构形式，可以分为管式换热器、板式换热器、壳管式换热器、板壳式换热器等。
第三章换热器的选型。
在换热器的选型过程中，需要考虑流体的性质、流量、温度、压力、换热面积、传热系数、温差等因素。
根据实际工况和使用要求，选择合适的换热器类型和规格，以确保换热器的性能和可靠性。
第四章换热器的安装与调试。
换热器的安装与调试是确保其正常运行的关键环节。
在安装过程中，需要注意换热器的位置、支撑、固定、管道连接、密封等问题；在调试过程中，需要进行压力测试、泄漏检测、流量调节、温度控制等工作，以确保换热器的正常运行。
第五章换热器的维护与保养。
换热器的维护与保养是延长其使用寿命和保证其性能的重要手段。
定期对换热器进行清洗、检查、维修和更换，及时处理故障和问题，可以有效地保证换热器的正常运行。
结论。
换热器是化工、石油、电力、冶金、制药等行业常用的设备，其设计和运行对生产过程的效率和产品质量有着重要的影响。
通过本文的介绍，希望读者能够更好地理解和应用换热器，提高其设计和运行效率，为工程实践提供参考和指导。
换热器设计指导书(DOC)
空调器主关件设计指导书换热器编制：审核：会签：审定：批准：青岛海尔空调电子有限公司目录一、总述1、用途 (3)2、参考资料及参考标准 (3)二、设计步骤1、基本原理及性能指标 (3)2、产品选型2.1 产品类型 (4)2.2产品主要结构及材料选择要求 (4)3、设计计算 (7)4、安装规范要求 (11)三、设计雷区及规避措施 (11)四、检验要求 (12)一、总述1、用途这份换热器设计指导书，涉及到所有换热器的分类、换热器的选型、设计标准、安装规范，曾出现的社会问题，保证换热器的稳定可靠性。
2、参考资料及标准2.1参考资料《制冷换热器设计》、《制冷原理及设备》、《传热学》2.2参考标准Q/HKT J05101-1999 热交换器JB/T7659.4-1995 氟利昂制冷装置用干式蒸发器JB/T7659.5-1995 氟利昂制冷装置用翅片式换热器JB/T4750-2003 《制冷装置用压力容器》GB 150 《钢制压力容器》JB4734 《铝制压力容器》JB4745 《钛制压力容器》二、设计步骤1、换热器基本原理及性能指标1.1换热器基本原理在工程中，将某种流体的热量以一定的传热方式传递给他种流体的设备，称为换热器.在这种设备中，至少有两种温度不同的流体参与传热。
一种流体温度较高，放出热量；另一种流体温度较低，吸收热量。
但是有的热交换器中也有多于两种温度不同的流体在其中传热的，例如空分装置中的可逆式板翅热交换器。
1.2换热器性能指标1）传热性能保证满足生产过程所要求的热负荷。
热交换强度高，热损失少，在有利的平均温差下工作。
2）阻力性能保证较低的流动阻力，以减少热交换器的动力消耗。
3）机械性能强度足够及结构合理。
要有与温度和压力条件相适应的不易遭到破坏的工艺结构，运行可靠。
4）经济性能经济上合理是指换热器在满足了其他性能指标的同时，自身的全部费用（包括设备费，运行费等多方面的费用）达到最小。
此外，一台较完善的换热器还应该便于制造，安装和检修，设备紧凑（这对大型企业，航空航天，新能源开发和余热回收装置更有重要意义）等。
管壳式换热器设计书
管壳式换热器设计书一、 工艺设计1、选择合适的换热器 1.1 确定物性参数有机液的定性温度： 5023070=+=m T ℃ 水的定性温度： 5.3224025=+=m t ℃1.2 计算热负荷Q 和水h m 由热量衡算KWkg kj h kg T T c m p h 667.753360030-70)/(261.2/30000)(Q 211=⨯⋅⨯=-=℃）℃（℃［2］s kg t t c m p h /037.12)2540(174.4667.753)(Q 122=-⨯=-=水1.3 计算温差m t ∆和估计传热系数估K逆流时，C t ︒=-=∆3040701 C t ︒=-=∆525302C t t t t t m ︒=-=∆∆∆-∆=∆953.13530ln 530ln 2121逆 而 33.0257025401112=--=--=t T t t P67.2254030701221=--=--=t t T T R由《化工原理》上册153P 页查图5－19(a)可得:82.0=ϕ ,管程数 Np=6所以Ct t m m ο44.11953.1382.0=⨯=∆=∆，ϕ又因为0.82>8.0，故可选用单壳程的列管换热器。
根据管程走有机液，壳程走水，且逆流，总传热系数K 的围是290～870W/(2m ·oC ）［4］现暂取：C W/m 5002︒⋅=K1.4 估算换热面积223m m 76.13144.11/50010667.753t K Q A =⨯⋅⨯=∆=℃℃逆估m W ［5]化原P154（5-23）1.5 试算和初选换热器的规格又因为有机液走管程且初选mm .219⨯Φ，所以设 sm u i /55.0=［6]由 i i in d u V 24π= V=Ms/p=31.58 可求得单管程的管子根数：913600015.014.3/55.04/58.314232=⨯⨯⨯⨯==h m h m d u Vn ii i π m n d A L i i 27.2491019.014.376.1310=⨯⨯==π估所以 546916=⨯=⨯=i p n N n据此初选固定管板式换热器规格尺寸为：壳径D=a （b-1）+2L 有化工设备机械基础P208表7-4可知，b=25，由表7-5可取a=25mm 所以 D=25*（25-1）+2*4.5=609mm 圆整后为700mm2、核算总传热系数2.1 计算管程给热系数i α222016.04150.0914m d n A ii i =⨯⨯=⨯⨯=ππs m h m A V u i s i 55.0016.03600/58.313=⨯==（与假设相一致 合适）化原P5（1-13）()湍流431006.110742.095055.0015.0Re ⨯=⨯⨯⨯==-μρi i i u d ［7]化原p16(1-26)75.9172.010742.010261.2Pr 33=⨯⨯⨯==-λμp i C ［8]所以()()C m W d i ii ο⋅=⨯⨯⨯⨯==23.08.043.08.0/184.86775.9)1006.1(015.0172.0023.0(Pr Re 023.0有机液被冷却）λα［9]2.2 计算壳程对流传热系数0α换热器中心附近管排中流体流通截面积为：()()2045.0019.0257.02.0md n D h S o c =⨯-⨯=-=［10]式中 --h 折流挡板间距，取200mm ；t=25mm因为是正三角形排列，所以 261.1≈≈n n c 因为 s kg m h /037.12=水 所以s m A V u s /27.0045.0825.994037.1200=⨯==由正三角形排列得：m d d t d e 017.0019.014.3)019.0414.3025.023(4)423(4220202=⨯⨯-⨯⨯=-=ππ［11]76.597610764.0825.99427.0017.0Re 300=⨯⨯⨯==-μρu d e 因为 0Re 在3102⨯～6102⨯围，故可用下式计算0α［12]()()μλαΦ⨯=31055.000Pr Re 36.0ed13.5622.010764.010174.4Pr 330=⨯⨯⨯==-λμp C壳程中水被冷却，取 95.0=Φμ，所以08.257795.0)13.5()76.5976(017.0622.036.03155.00=⨯⨯⨯=α()C m W ο⋅2/2.3 确定污垢热阻管、外侧污垢热阻分别取为：（水）有机液体），W C m R W C m R so si /00021.0(/00018.022οο⋅=⋅=［13]2.4 总传热系数0K因为管程走有机物，管子材料选用20R ，取其导热系数为/5.16W w =λ(m ·o C)，总传热系数0K 为：()Cm W d d d d R R K ii i siso ο⋅=⨯+⨯⨯+⨯+=+++=--2440000/79.43515184.867191519101.2108.108.25771111αα［14]化原p145(5-11c)23017.15144.1179.43510667.753m t K Q A m =⨯⨯=∆⨯=1.115.176.13117.15122〉==m m A A估，所以合理 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()C m W ο⋅2/500，在传热任务所规定的流动条件下，计算出的0K 为()C m W ο⋅2/79.435，其安全系数为： %7.1410079.43579.435500=⨯-故所选择的换热器是合适的。
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=。
换热器的设计说明书
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。
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。
参考换热器设计说明书
机械设计机械设计包括结构设计和强度计算两部分。
参考压力容器安全技术监察规程，本次设计的换热器为二类容器。
1.1结构设计1.1.1设计条件1.1.1.1设计压力设计压力根据最高工作压力确定。
设有安全阀时，设计压力取最高工作压力的 1.05〜1.10倍。
本设计取1.1倍。
壳程设计压力F d =1.1巳=1.1 (0.4 _0.1)MPa =0.33MPa ,液柱压力ph 0.95 =993.25 9.8 0.6 0.95Pa=5548.2945Pa ：： 5%F d则可忽略液柱压力，计算压力P c = R，取高于其一个等级的公称等级1.0MPa。
管程设计压力R =1.1P W =1.1 (1.4-0.1)MPa =1.43MPa，忽略液柱压力，则取高出其一个压力等级为2.5MPa。
1.1.1.2设计温度设计温度指容器在正常情况下，设定的元件金属温度，设计温度不得低于元件金属在工作温度状态可能达到的最高温度。
[8，124]管程设计温度的确定，由于气氨最高操作温度为124C，故取设计温度为130C。
壳程设计温度的确定，由于壳程水最高操作温度为42C，故取设计温度为50C。
1.1.2筒体壁厚1.1.2.1筒体选材由于筒体设计温度为50C，设计压力为0.4MPa，参考GB150-1998,故选20R。
1.1.2.2筒体壁厚的计算、二RD2[珂-P c式中、：一计算厚度，mm ；P c —计算压力，MPa ;'—焊接接头系数。
由表可知、：min = 6mm ，故令=6mm 。
6=6 +C 2 =(6 +2)mm =8mm 5n =① +C i + 也=(8 + 0 + 也)mm = 8mm(取C 2=2mm 在无特殊腐蚀情况下，对于碳素钢和低合金钢，不小于1mm )[GB6654《压力容器用钢板》和 GB3531《低温压力容器用低合金钢板》规定压力容器 专用钢板的厚度负偏差不大于 0-25 mm ，因此使用该标准中钢板厚度超过 5 mm 时(如20R,16MnR 和 16MnDR)等，可取 C 1 =0][8，125]由钢材标准规格，取J* =8mm-e= ' n -( C 1 + C 2 ) ( C= C 1 +C 2 )=8-(0+2)=6 mm1.1.2.3筒体的强度校核式中飞—有效厚度，：e =：n -C ， mm ；;n—名义厚度，mm ；t匚—设计温度下圆筒的计算应力， MPa ；C —厚度附加量，mm 。
换热器设计手册
换热器设计手册
设计一个换热器的手册可以包含以下内容：
1. 引言：介绍换热器的定义、作用和使用范围。
2. 换热基础知识：解释热传递的基本概念和换热原理，包括传热方式、热传递方程和换热系数。
3. 换热器的分类：介绍各种常见的换热器类型，如壳管式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器等，以及它们的特点和应用领域。
4. 换热器的设计步骤：详细阐述换热器设计的步骤，包括确定传热面积、计算传热量、选择换热器类型和尺寸、确定管道布局、计算流体流量等。
5. 换热器设计中的参数：介绍影响换热器性能的关键参数，如流体温度差、表面积比、管程系数、传热系数等，并提
供计算方法和工程经验。
6. 设计中的问题和解决方案：列举可能在换热器设计中遇
到的常见问题和解决方法，如阻力损失、结垢问题、流体
腐蚀等。
7. 换热器的实施与维护：介绍换热器的安装、调试和维护
要点，包括清洗方法、检查周期和维修常识。
8. 设计案例与实例分析：提供一些换热器设计案例和实例
分析，以帮助读者更好地理解设计过程和技巧。
9. 相关标准与规范：列举与换热器设计相关的国际和行业
标准，如ASME、API和GB等，并提供参考链接和书目。
10. 常用的换热器软件与工具：介绍常用的换热器设计软件和在线计算工具，以方便读者进行设计和计算。
最后，手册还可以提供参考文献、索引和图表以增加阅读的便利性和可读性。
换热器设计书
目录目录 (1)1 设计条件及主要物性参数表 (2)1.1 设计题目 (2)1.2 操作条件 (2)2 概述与设计方案简介]1[ (3)2.1 冷却剂出口温度的确定]2[ (3)2.2 流动空间的选择]2,3[ (3)2.3 管程和壳程数的确定]3[ (4)2.4 设备结构的选择 (4)3 工艺设计计算]4[ (4)3.1计算和初选换热器的规格 (5)3.2核算压力降 (6)3.3核算总传热系数 (7)4辅助设备的计算和选型 (9)4.1管径初选 (9)4.2 压头He (9)5设计结果汇总表 (10)6设计评述 (11)参考文献： (11)1 设计条件及主要物性参数表1.1 设计题目某制药厂在生产工艺过程中，需将乙醇液体从 75℃冷却到 45℃，乙醇的流量为W kg/h。
冷却介质采用 21℃的河水。
要求换热器的管程和壳程压降不大于30 kPa，试设计并选择管壳式换热器。
1.2 操作条件（1）乙醇：入口温度75℃出口温度45℃（2）冷却介质：河水入口温度21℃出口温度27℃（3）允许压降：不大于30 kPa（4）定性温度（乙醇60℃，水24℃）下流体物性：密度（Kg/m3）比热容 (KJ/Kg.℃) 粘度(Pa.s) 导热系数(W/m.℃)乙醇765.7 2.758 0.601×103-0.1696河水997.2 4.18 0.923×103-0.60642 概述与设计方案简介]1[换热器的选择涉及因素很多，如介质的腐蚀性及其它特性、操作温度与压力、换热器的热负荷、管程与壳程的温差、检修与清理要求等。
具体选择时应综合考虑各方面因素。
对每种特定的传热工况，通过优化选型会得到一种最适合的设备型号；如果将这个型号的设备应用到其他工况，则传热效果可能会改变很大。
因此，针对具体工况选择换热器类型，是很重要和复杂的工作。
对管壳是换热器的设计，应从下方面考虑。
2.1 冷却剂出口温度的确定]2[在水作为冷却剂时，为便于循环操作、提高传热推动力、冷却水的进、出口温差一般控制在5℃~10℃左右。
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。
换热器 设计手册
换热器设计手册
换热器设计手册是指用于指导换热器设计的手册。
以下是一些可能包括在其中的内容：
1. 换热器的基本原理和分类：介绍换热器的基本工作原理和不同类型的换热器，如壳管换热器、板式换热器等。
2. 换热器的选择和设计参数：介绍选取合适的换热器的准则和参数，如换热面积、管子直径、壳体尺寸等。
3. 换热器的热力设计：详细介绍换热器的热力设计，包括热量计算、热阻计算、传热系数计算等关键内容。
4. 换热器的结构设计：介绍换热器的结构设计，包括壳体结构、管子排列、波板设计等关键内容。
5. 换热器的材料选择和耐腐蚀设计：强调换热器材料的选择和耐腐蚀设计，以保证换热器的长期稳定运行。
6. 换热器的工艺设计和操作要点：介绍换热器的工艺设计和操作要点，包括换热介质的流量、运行压力、进出口温度等参数。
7. 换热器的安装和维护指南：提供换热器的安装和维护指南，包括安装位置、连接方式、清洗方法等，以延长换热器的使用寿命。
8. 换热器的故障排除和故障处理：介绍换热器常见的故障类型
及其排除和处理方法，以快速解决换热器故障。
9. 换热器的性能评估和改进措施：提供换热器性能评估的方法和改进措施，以提高换热器的效率和节能效果。
这些内容旨在提供换热器设计的基本原则和技术指导，辅助工程师和技术人员进行换热器设计和应用。
具体内容和格式可根据实际情况进行调整和补充。
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(2) 沉浸式蛇管换热器
◎ 结构：将金属管子绕成各种形状，沉浸在液体中。 ◎ 优点：结构简单，便于防腐，能承受高压。 ◎ 缺点：管外流体的湍流程度低，表面传热系数较小。管 内易除垢。 ◎强化传热方法：可安装搅拌器。
蛇 管 的 形 状
(3) 喷淋式换热器
直管
水槽
喷淋式冷却器
◎ 结构：将换热管成排地固定于支架上，热流体在管内流动， 冷却水由管上方的喷淋。 ◎ 优点：湍流程度高，传热效果好；冷却水在喷林中气化，携 带热量，降低冷却水温度；便于检修和清洗。 ◎ 缺点：喷淋不易均匀，杂质易进入冷却水。 ◎应用范围：多用于冷却管内的热流体。
管程 管程 管程 壳程
壳程 壳程
(b) 流速的选择 流速↓，表面传热系数↓，污垢热阻↑，流体阻力↓；
◆
◆ 流速↑，表面传热系数↑，污垢热阻↓，流体阻力↑。
管程和壳程都需要选择适宜的流速 管程 一般流体 易结垢液体 气体 0.5~3 >1 5~30 壳程 0.2~1.5 >0.5 3~15
对于液体，一般粘度越大，要求流速越大
(c) 流动方式的选择
◆对于同样的进、出口条件，传热量相同，
◆管程
A逆<A并；
或壳程↑，表面传热系数↑，但同时流动阻力↑，
△tm ↓，应权衡确定。
单管程——逆流
200 160
多管程
100
60 110 200 160 160 60 100
60 200
110
100
(d) 换热管规格和排列的选择 换热管规格越小 单位体积传热面积越大 容易结垢、赌塞， 阻力大， 25 2.5，19 2， 25 2， 38 2.5等 制造、检修不便
壳程不易机械清洗；
适用： * 壳程流体不易结垢或容易化学清洗； * 壳体与传热管壁温度之差小于50C，否则加膨胀节。
带膨胀节的固定管板换热器
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ）浮头式换热器 一端可以沿轴向自由浮动
特点：消除了温差应力、便于清洗和检修； 结构复杂、成本高； 适用：应用广泛。
c）U形管式换热器
结构:
特点：具有温度补偿作用；
单程： 多程： ◆ 多管程：封头内设置分程隔板
单管程→多管程。
◆ 多壳程： 相当于单壳程串联，传热面积↑。
双管程固定管板换热器
传热面积：
A双 A单 d o Ln
S单
流通截面积：
4
di n
2
1 S 双 S单 2
说明：管程数↑，流通截面积↓，管内流速↑，hi ↑，强化传热。
折流挡板 作用：提高壳程流体湍动程度(Re>100 湍流)，ho，强化传热。 冲刷沉积物，减小污垢热阻；
A 选择匹配物流： B 选择流程
C 算出平均传热温差 D 根据经验估计总传热系数K估 计算传热面积A估 E 选取管程适宜管径、流速，根据A估， 确定管数、管长及管程数。
F 确定管子排列方式，选取管心距，计算壳体内径
正三角形排列
正方形排列
壳径的圆整
G 选取折流板
以400为基数，100或者50为进级档
4.7.1 间壁式换热器的类型
(1) 夹套式换热器
搅拌器
◎ 结构：在容器外壁安装夹 套制成。 ◎ 优点：结构简单。 ◎ 缺点：传热面受容器壁面 限制，传热系数小。
◎应用范围：主要用于反应 过程的加热或冷却。 ◎强化传热方法：
物料
釜
加热蒸汽
釜内安 装搅拌器，
加螺旋隔板， 在釜内安装蛇管。
物料
冷凝水
夹套式换热器
圆缺通常取25% 确定折流板间距，计算折流板数 H 选取进出口接管直径
I 计算管、壳程阻力 计算管、壳程流速和阻力，判断是否合理。
●J 核算热流量
求出总传系数K计，并与估算时所取用的传热系数K估进行比较。 如果相差较多，应重新估算。
一般应使裕度为20%左右。 裕度的计算式为：
AP Ao H 100% Ao
说明：
1 3 po ( ) B
（3）管壳式换热器的设计和选用的计算步骤 任务： 已知某物流流量、初始温度加热（或者冷却）至某一温度，
需要：确定加热（或者冷却）物流和换热设备 A 选择匹配物流： 根据工艺物流的初始温度、目标温度和热负荷
优先选择工艺物流 尽量选择低品位的公用工程 热量恒算方程 算出热负荷、匹配物流的目标温度或者流量
对壳体起支撑作用。
代价：壳体阻力↑，系统动力消耗↑。 安装：上下安装，常用； 左右安装，排液不畅时采用。 常用形式：弓形，圆盘形。
弓形
圆盘形
a）固定管板式换热器 固定管板式
浮头式
U形管式 优点：* 结构简单，成本低； 局限：
管、壳温度不同，产生热应力，当Δt＞50℃时，管弯
曲、断裂或管板变形。
（4）套管式换热器
外 管 内 管
套管式换热器
◎ 结构：将两种直径大小不同的直管装成同心套管，并可用U 形肘管把管段串联起来，每一段直管称作一程。 ◎ 优点：表面传热系数大；逆流流动，平均温差最大；结构简 单；能承受高压。 ◎ 缺点：占地面极大；耗材量大；易泄漏。 ◎应用范围：流量不大，粘度较大，传热面积不多，压强较高
管程不易清洗。 适用：可用于高温高压，适用于管程为洁净而不易结垢的流体。
4.7.2 列管式换热器的设计和选用
（1）列管式换热器设计和选用应考虑的问题 (a)选择流程:哪一个物流走管程，哪一个物流走壳程
一 般 经 验 原 则
流体有结垢 腐蚀性 压力高的高低 饱和蒸汽 ，需要冷却的流体
流量小而粘度大的流体 表面传热系数大的流体
换热管规格：
管长选取：有利于清洗和选材
1.5m、2m、3m、4.5m、6m、9m
L 一般情况下： 4~6 D
管子在管板上的排列：
正三角形排列
正方形排列
正方形排列
正三角形排列、正方形排列两种 正三角形排列优点：结构紧凑 管外湍流程度高，表面传热系数大
正方角形排列优点： 易于检修、清洗
(e) 折流挡板 可大幅度提高管外表面传热系数 考察折流板的参数：形式、缺口大小、折流板间距
4.7.5 换热器网络综合
要确定具有最小的设备投资费用和操作费用的换热网络，
并满足把每一过程物流由初始温度达到指定的目标温度。
换热网络综合方法： 夹点技术 —— Linnhoff 调优方法 —— Motard
数学规划法 —— Grossmann
●④ 计算传热面积并求裕度
计算示例
4.7.3 换热器的传热强化途径
Φ KAt m
强化方法：提高K、A或Δ tm
目的：传热面积↓ ，使设备费用降低。 （1）提高K值
do b do 1 1 do 1 Rdi Rdo K o hi d i di d m ho
① 降低污垢热阻；
非工艺物流：流量↑ 流速↑ 工艺物流：流通截面积↓ 管程：单管程→双(多)管程 b）制造人工粗造表面 促进边界层分离，减薄层流底层，强化传热。 c）加设扰流元件 管内装入麻花铁、螺旋圈或金属丝片； 壳程：折流挡板数目↑
增强湍动，破坏层流底层。
◆ 有相变传热 冷凝 ：1）采用滴状冷凝， 2）及时排放不冷凝气体，
如采用：
不同异形管 ； 开槽及加翅片 ；
折流形式；
多孔、高效传热面。
波纹管式传热管
纵向翅片管
横向翅片管
螺旋槽纹管
缩放管
翅片管的截面
管壳式换热器的缺点 流通截面积相同的情况下，圆形通道表面积最小， 即相同流速下，圆管表面积最小 圆管之间不能紧密排列，单位体积换热器的传 热面小，材料消耗大。
4.7.4 其他类型换热器
圆缺形折流挡板的缺口大小的选择
圆缺形折流挡板的间距的选择 间距太大，表面传热系数下降， 间距太小，阻力增大，不便制造、检修 挡板间距：一般取壳体内径的0.2~1.0倍 我国系列标准： 固定管板：100、150、200、300、450、600、700 浮头式：100、150、200、250、300、350、450、600
（2）流体通过换热器时阻力的计算 ① 管程阻力
管程总阻力：pt (pi pr ) F t Ns N p
l u 2 每程直管阻力： pi d 2
Ft 结构校正系数，
每程回弯阻力： pr 3
u 2
2
25 2.5 Ft 1.4 19 2 Ft 1.5
缺点： 允许操作压力、操作温度比较低
处理量不大
易渗漏
② 螺旋板式换热器
④ 板壳式换热器
与列管式换热器的区别：板束→管束
板壳式换热器结构示意图
优点：传热系数大、结构紧凑、坚固，能承受很高的温度和压力。
缺点：制造工艺复杂、焊接要求高。
（2）空气冷却器
空 气
物料入口
翅片
物料出口
空 气
卧 式 空 冷 器
② 提高表面传热系数
* 若hi<<ho，提高h小(hi)的一侧；
* 两侧h相近，应同时提高两侧流体的h。
提高表面传热系数h的方法
◆ 无相变传热
a）提高管内流速
hi Cu 0.8di 0.2
hi u 0.8，
hi di 0.2
如果hi ho，则K hi u 0.8
优点：总传热系数↑，传热面积↓，设备投资费↓ 代价：流动阻力↑，动力消耗↑，操作费用↑。 经济优化：选择适宜流速，使总费用最低。
4.7 换热器
分类: ① 按用途---加热器、冷却器、冷凝器、再沸器、蒸发器等。
②
按冷热流体热量交换的原理和方式
直接接触式：冷、热直接混合。 蓄热式：
冷流体 热流体
th 热 Φ 流 体 th, tc,
w
Φ