列管式换热器设计(水蒸气加热水)

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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。

列管式换热器设计

列管式换热器设计

列管式换热器设计列管式换热器是一种常见的换热设备,广泛应用于化工、石油、制药等行业中。

本文将从列管式换热器的设计原理、设计步骤和设计考虑因素三个方面进行详细介绍。

一、设计原理列管式换热器是通过管内的换热流体和管外的换热流体之间的换热传递来实现热量的传递。

它的基本原理是利用换热流体在管内和管外的对流,通过管壁的传导传热作用,使热量从高温流体传递给低温流体。

二、设计步骤1.确定换热器的使用条件:包括换热流体的性质、入口温度、出口温度等。

2.确定换热器的换热面积:根据换热流体的热负荷和传热系数来计算所需的换热面积。

3.选择管子的尺寸和材料:根据换热流体的性质和流量来选择合适的管子尺寸和材料。

4.确定管子的数量和布置方式:根据换热面积和换热流体的流量来确定管子的数量和布置方式,一般采用多行多列的方式。

5.设计管束的尺寸:根据换热面积和管子的数量来确定管束的尺寸,包括管束的直径、长度和布置方式等。

6.计算换热器的传热系数:根据换热面积、流体的性质和传热方式来计算换热器的传热系数。

7.计算换热器的压降:根据流体的流量、管束的阻力和流体的性质来计算换热器的压降。

8.进行换热器的热力学计算:包括换热器的热力学效率、有效传热面积和温差效益等。

三、设计考虑因素1.热负荷:根据换热流体的热负荷来确定换热器的换热面积和管子的数量。

2.材料选择:根据换热流体的性质和工艺要求来选择合适的材料,包括管子的材料和管壳的材料。

3.温度差:根据换热流体的温度差来确定管束的数量和换热器的传热系数。

4.流体压降:根据流体的流量和管束的阻力来计算换热器的压降,并确定合适的管束布置方式和管束的尺寸。

5.清洗和维护:考虑到换热器的清洗和维护,要选择易于清洗和维护的结构设计。

综上所述,列管式换热器的设计是一个复杂的工程,需要考虑多个因素。

设计者需要根据具体的使用条件和要求来确定换热器的换热面积、管子的尺寸和材料、管束的数量和布置方式等。

同时,还需要计算换热器的传热系数、压降和热力学参数等。

化工课程设计 水蒸气加热苯列管式换热器的设计.docx

化工课程设计 水蒸气加热苯列管式换热器的设计.docx

学号0120920390131课程设计题目水蒸气加热苯列管式换热器的设计学院化学工程学院专业班级化工0901班姓名指导老师2010年9月课程设计任务书学生姓名:赵蓉专业班级:化工0901班指导教师:张光旭工作单位:化学工程学院题目: 水蒸气加热苯列管式换热器的设计一、工艺条件用150 KPa的饱和水蒸气将20 ℃的苯加热到75 ℃,苯的质量流量为45t/h,试设计一列管式换热器,要求其管程压降小于70 kPa。

要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)1、合理的参数选择和结构设计;2、工艺计算,包括传热计算和压降计算等;3、主要设备工艺尺寸设计。

时间安排:设计内容所用时间1、根据换热任务和有关要求确定设计方案;1天2、初步确定换热器的结构和尺寸; 1天3、核算换热器的传热面积和流体阻力;1天4、确定换热器的工艺结构;1天5、写出设计说明书。

1天指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日前言在工业生产中,为了实现物料之间热量传递过程中的一种设备,统称为换热器,它是化工炼油,动力,原子能和其它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,换热器随着使用目的的不同可以把它分为:热交换器,加热器,冷却器,冷凝器,蒸发器和再沸器等。

本设计的主要任务是完成满足某一生产要求的管壳式换热器,它是属于列管式换热器的一种,是利用间壁使高温流体和低温流体进行对流传热从而实现物料间的热量传递。

换热器的工艺设计计算有两种类型,即设计计算和校核计算,包括计算换热面积和造型两方面。

设计计算的目的是根据给定的工作条件及热负荷,选择一种适当的换热器类型,确定所需的换热面积,进而确定换热器的具体尺寸。

校核计算的目的则是对已有的换热器校核它是否满足预定要求,这是属于换热器性能计算问题。

无论是设计计算还是校核计算,所需的数据包括结构数据、工艺数据和物性数据三大类。

列管式换热器的设计

列管式换热器的设计
定性温度 ℃
物性数据ρ2=879 kg/m3
CP2=1.813 kJ/kg·K
μ2=4.4×10-4N·S/m2
λ2= =1.384×10-4kW/m·K
2、水蒸汽(下标1表示)的物性数据
定性温度 蒸汽压力200Kpa下的沸点为Ts=119.6℃
物性数据ρ1=1.1273 kg/m3
γ1=2206.4 kJ/kg
蒸汽体积流量V=Gν=0.564×0.903=0.510 m3/s
取蒸汽流速u’=20 m/s
=0.180m=180mm
选用无缝热轧钢管(YB231-64)Φ194×6mm,长200mm。
3、冷凝水排出口
选用水煤气管 即Φ42.25×3.25mm,长100mm。
(七)、校核流体压力降
1、管程总压力降
1、列管式换热器是目前化工生产中应用最广泛的一种换热器,它的结构简单、坚固、容易制造、材料范围广泛,处理能力可以很大,适应性强。但在传热效率、设备紧凑性、单位传热面积的金属消耗量等方面还稍次于其他板式换热器。此次设计所采用的固定管板式换热器是其中最简单的一种。
2、由于水蒸汽的对流传热系数比苯侧的对流传热系数大得多,根据壁温总是趋近于对流传热系数较大的一侧流体的温度实际情况,壁温与流体温度相差无几,因此本次设计不采用热补偿装置。
实际管数n=NT-NTb-n3=169-23=146根,每程73根排列管
实际流速
m/s
与初假设苯的流速u’2=0.55m/s相近,可行。
3、换热器长径比
符合要求( )
(五)、校核计算
1、校核总传热系数K值
(1)管内对流传热系数α2
W/m2·℃
(2)管外对流传热系数α1
式中:n为水平管束垂直列上的管数,n=7;

列管式换热器设计(水蒸气加热水)

列管式换热器设计(水蒸气加热水)

食品工程原理课程设计设计书设计题目:列管式换热器的设计:学院班级:食品学院食科142班学号::设计时间:2016.05.30~06.04目录一、换热器设计任务书 ............................................ 错误!未定义书签。

二、摘要 .................................................................... 错误!未定义书签。

三、初步选定换热器 ................................................ 错误!未定义书签。

四、设计计算 ............................................................ 错误!未定义书签。

五、收获 .................................................................... 错误!未定义书签。

六、参考文献 ............................................................ 错误!未定义书签。

附件一换热器主要结构尺寸和计算结果........ 错误!未定义书签。

附件二主要符号说明 ............................................................... - 15 -一、换热器设计任务书1、设计题目设计一台用饱和水蒸气加热水的列管式固定管板换热器2.设计任务及操作条件(1)处理能力130 t/h(2)设备型式列管式固定管板换热器(3)操作条件①水蒸气:入口温度147.7℃,出口温度147.7℃②冷却介质:自来水,入口温度10℃,出口温度80℃③允许压强降:管程10^4-10^5,壳程10^3-10^4(4)设计项目①设计方案简介:对确定的工艺流程及换热器型式进行简要论述。

化工原理课程设计——列管式换热器设计

化工原理课程设计——列管式换热器设计

课 程 设 计列管式换热器的设计高分子材料与工程09-1班 何兵2012年6月29日设计题目 学 号 专业班级 学生姓名指导教师课程设计任务设计题目:列管式换热器设计设计时间: 指导老师:何兵设计任务:年处理41050 吨40%乙醇水溶液的精馏塔预热器1.设备型式 卧式列管式换热器。

2.操作条件(1)原料温度20℃,进料热状况参数q=;(2)加热蒸汽采用绝压的饱和蒸汽;(3)允许压强降:不大于510Pa;(4)每年按330天计算,每天24小时连续运行;(5)设备最大承受压力:P=;设计报告:1.设计说明书一份2.主体设备总装图(1#图纸)一张,带控制点工艺流程图(3#图纸)目录1 前言 ................................... 错误!未定义书签。

乙醇简介 ......................................................错误!未定义书签。

换热器概述 ....................................................错误!未定义书签。

换热器的应用 .............................................错误!未定义书签。

换热器的主要分类 .........................................错误!未定义书签。

管壳式换热器特殊结构 .....................................错误!未定义书签。

换热管简介 ...............................................错误!未定义书签。

2.工艺流程设计的基本原则 ................. 错误!未定义书签。

3. 设计方案及设计计算 .................... 错误!未定义书签。

初选型号 ......................................................错误!未定义书签。

列管式换热器的设计

列管式换热器的设计

列管式换热器的设计列管式换热器的应用已有很悠久的历史。

现在,它被当作一种传统的标准换热设备在很多工业部门中大量使用,尤其在化工、石油、能源设备等部门所使用的换热设备中,列管式换热器仍处于主导地位。

同时板式换热器也已成为高效、紧凑的换热设备,大量地应用于工业中。

为此本章对这两类换热器的工艺设计进行介绍。

列管式换热器的设计资料较完善,已有系列化标准。

目前我国列管式换热器的设计、制造、检验、验收按“钢制管壳式(即列管式)换热器”(GB151)标准执行。

列管式换热器的设计和分析包括热力设计、流动设计、结构设计以及强度设计。

其中以热力设计最为重要。

不仅在设计一台新的换热器时需要进行热力设计,而且对于已生产出来的,甚至已投人使用的换热器在检验它是否满足使用要求对,均需进行这方面的工作。

热力设计指的是根据使用单位提出的基本要求,合理地选择运行参数,并根据传热学的知识进行传热计算。

流动设计主要是计算压降,其目的就是为换热器的辅助设备——例如泵的选择做准备。

当然,热力设计和流动设计两者是密切关联的,特别是进行热力计算时常需从流动设计中获取某些参数。

结构设计指的是根据传热面积的大小计算其主要零部件的尺寸,例如管子的直径、长度、根数、壳体的直径、折流板的长度和数目、隔板的数目及布置以及连接管的尺寸,等等。

在某些情况下还需对换热器的主要零部件——特别是受压部件做应力计算,并校核其强度。

对于在高温高压下工作的换热器,更不能忽视这方面的工作。

这是保证安全生产的前提。

在做强度计算时,应尽量采用国产的标准材料和部件,根据我国压力容器安全技术规定进行计算或校核(该部分内容属设备计算,此处从略)。

列管式换热器的工艺设计主要包括以下内容: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。

1.1设计方案的确定1.1.1换热器类型的选择(1)固定管板式换热器这类换热器如图2-1(a)所示。

化工课程设计---水蒸气加热苯列管式换热器的设计

化工课程设计---水蒸气加热苯列管式换热器的设计

化工课程设计---水蒸气加热苯列管式换热器的设计一、背景介绍工业生产需要空气、水等媒介,来载体物质改变其形态、性质,并将改变后的物质带到需要的部位。

通常情况下,这些物质需要提前通过换热器加热,才能达到更好的效果。

此外,气体、液体升温过程中会产生大量热量,而换热器作为物质改变过程中重要的组成部分,需要同时将物质改变的同时将热量传递出去,以实现能量的利用。

二、换热器的概念换热器是工业发电、节能和热电置换设备的重要组成部分,换热器通常分为升温热交换器和冷却换热器两大类,其保证了工作物料能高效、可靠地进行加热和它们的热量可换热而无需更多的能源消耗。

其中,苯列管式换热器是一种高效的换热器,其结构紧凑,重量轻,换热系数高,且适宜空气、水、油类物料等介质之间的热换和热量收集。

三、水蒸气加热苯列管换热器设计苯列管换热器的换热理论基于热物理学的温度梯度、热流、传热系数及物质的密度、比热容等基本概念。

苯列管换热器的结构由彼此重叠连接一系列苯列管组成,排列穿插,并容纳冷热介质对分别流过。

为了满足水蒸气加热苯列管换热器的设计,要从几个方面考虑:(1)换热器的类型:选用苯列管换热器,其具有结构紧凑、重量轻、换热系数高,以及适宜空气、水、油类物料介质之间的热换和热量收集等优点。

(2)热交换区截面大小:苯列管内有利换热的截面越大,换热面积越大,换热系数越高,水蒸气加热效果越好。

(3)加热方式:用恒温加热,如水加热器、PCB加热器或等离子发生器等,可保证温度均匀、恒定,确保换热器换热效果良好。

(4)连接方式:对换热器的苯列管进行焊接,保证换热工作牢固、连接牢固,减少热量的损失。

该方案可以充分利用水蒸气的传热能力和苯列管换热器的特点,有效提高工业流程中物料的加热效率,同时实现节能的目的。

食品工程原理——列管式换热器课程设计

食品工程原理——列管式换热器课程设计

列管式换热器的设计班级:xxxx姓名:xxx学号:xxxxxxxx指导教师:xxx时间:xxxxx目录工程原理课程设计任务书 (3)(一) 概述及设计案简介 (4)1概述 (4)2设计案简介 (8)(二)工艺及设备设计计算 (8)1确定物性数据 (8)2计算总传热系数 (9)3传热面积的计算 (10)4工艺结构尺寸 (10)5换热器核算 (12)(三)辅助设备的计算及选型 (14)(四)设计结果汇总表 (15)(五)设计评述 (15)(六)参考资料 (15)(七)主要符号说明 (16)(八)致 (16)工程原理课程设计任务书(一) 概述及设计案简介1 概述1.1 换热器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。

在工程实践中有时也会存在两种以上流体参加换热的换热器,但它的基本原理与上述情形并无本质上的差别。

在食品、化工、油、动力、制冷等行业中广泛使用各种换热器,它不仅可以单独作为加热器、冷却器等使用,而且是一些化工单元操作的重要附属设备,因此在化工生产中占有重要地位。

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。

1.2 换热器的选择换热器的种类很多,根据其热量传递的法的不同,可以分为3种形式:坚壁式、直接接触式和蓄热式。

列管式换热器的应用已有很悠久的历史,现在,它被当作一种传统的标准换热设备在很多工业部门量使用,尤其在油、化工、能源设备等部门所使用的换热设备中,列管式换热器仍处于主导地位。

虽然列管式换热器在传热效率、紧凑性和金属耗量等面不及某些新型换热器,但它具有结构简单、坚固耐用、适应性强、制造材料广泛等独特的优点,因而在换热设备中仍处于主导地位。

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。

列管式换热器设计

列管式换热器设计

列管式换热器的设计一、概述在化工、石化、石油炼制等工业生产中,换热器被广泛使用。

在一般化工的建设中,换热器约占总投资的11%。

在炼油厂的常、减压蒸馏装置中,换热器约占总投资的2 0%。

若按工艺设备重量统计,换热器在石油、化工装置中约占40%左右。

随着化工、石化、炼油工业的迅速发展,各种新型换热器不断出现,一些传统的换热器的结构也在不断改进、更新。

今后换热器的发展趋势将是不断增加紧凑性、互换性,不断降低材料消耗,提高传热效率和各种比特性,提高操作和维护的便捷性。

换热器的类型很多.特点各异,分类方法也不尽相同。

苦按其用途分,有加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。

技其结构类型分,有列管式、板式、螺旋板式、板翅式、板壳式利翅片管式等。

若按传热原理和热交换方式分,有直接混合式、蓄热式和间壁式三类,列管式换热器是间壁式换热器的主要类型,也是应用最普遍的一种换热设备。

列管式换热器发展较早,设计资料和技术数据较完整.目前在许多国家中都已有系列化标准产品。

虽然在换热效率、紧凑件、材料消耗等方面还不及一些新型换热器,但它具有结构简单、牢固、耐用,适应性强,操作弹性较大,成本较低等优点,因而仍是化工、石化、石油炼制等工业中应用最广泛的换热设备,也是各类换热器的主要类型。

二、列管式换热器的结构、固定及各种性能参数 1.列管式换热器的结构列管式换热器主要由壳体、换热管束、管板(又称花板)、封头(又称端盖)等部件组成,图1—1为它的基本构型,此式为卧式换热器,除此之外还有立式的。

在圆筒形的完体内装有换热管束,管束安装固定在壳体内两端的管板上。

封头用螺钉与壳体两端的法兰连接,如需检修或清洗,可将封头盖拆除。

图1—1 列管式换热器的基本结构冷、热流体在列管式换热器内进行换热时,一种流体在管束与壳体间的环隙内流动,其行程称为壳程;另一种流体在换热管内流动,其行程称为管程。

管内流体每通过一次管束称为一个管程。

如需要换热器较大传热面积时,则应排列较多的换热管束。

列管式换热器设计(水蒸气加热水)

列管式换热器设计(水蒸气加热水)

食品工程原理课程设计设计题目:列管式换热器的设计班级:食品卓越111班设计者:张萌学号:**********设计时间:2013年5月13日~5月17日*******目录概述1.1.换热器设计任务书 ......................................................................... - 7 -1.2换热器的结构形式 ....................................................................... - 10 -2.蛇管式换热器 ................................................................................. - 11 -3.套管式换热器 ................................................................................. - 11 - 1.3换热器材质的选择 ....................................................................... - 11 - 1.4管板式换热器的优点 ................................................................... - 13 - 1.5列管式换热器的结构 ................................................................... - 14 - 1.6管板式换热器的类型及工作原理 ............................................... - 16 -1.7确定设计方案 ............................................................................... - 17 -2.1设计参数........................................................................................ - 18 - 2.2计算总传热系数 ........................................................................... - 19 - 2.3工艺结构尺寸 ............................................................................... - 20 - 2.4换热器核算.................................................................................... - 21 -2.4.1.换热器内流体的流动阻力 (21)2.4.2.热流量核算 (22)《食品工程原理及单元操作》课程设计任务班级:食品卓越111班姓名:张萌设计一台用饱和水蒸气(表压400~500kPa)加热水的列管式固定管板换热器,水流量为 85 (t/h),水温由 30 ℃加热到 65 ℃。

列管式换热器设计水蒸气加热水

列管式换热器设计水蒸气加热水

食品工程原理课程设计设计书设计题目:列管式换热器的设计姓名:胡硕学院班级:食品学院食科142班学号: 753461153指导老师:张彬设计时间: 2016.05.30~06.04一、换热器设计任务书............................................ 错误!未定义书签。

目录一、换热器设计任务书1、设计题目设计一台用饱和水蒸气加热水的列管式固定管板换热器2.设计任务及操作条件(1)处理能力130 t/h二、摘要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。

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。

列管式换热器又称为三、初步选定换热器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147.7℃出口温度147.7℃;冷流体进口温度10℃,出口温度为80℃,该换热器用设计参数四、设计计算与说明 (一)计算总传热系数 1、热流量T mC p ∆=1Q =130/3600×1000×4.174×(80-10)=10550 kJ/s水蒸气流速23面积为:由 t KA =Q m △得:m t K Q A ∆=103.97110059.98100010550=⨯⨯= (㎡)考虑安全系数5%-15%,取10%,则A=97.3×(100+10)%≈107(㎡)(二)工艺结构尺寸 1、管程数和传热管数设所需单程管数为n ,从管内流量体积可依据传热管内径和流速确定单程传热管数3.1310.9901000130=⨯==ρsm V (m 3·h -1) n=775.1025.0785.03600/3.1314221=⨯⨯=u d Vi π按单程管计算,所需的单程传热管长度为 :L=m n d A o 7.1777025.014.3107π0≈⨯⨯= 按单程管设计,传热管过长,宜采用多管程结构。

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
缺陷: 1)在管子旳U型处易冲蚀,应控制管内流速; 2)管程不合用于结垢较重旳场合;
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

列管式换热器设计

列管式换热器设计

第一章 列管式换热器的设计1.1概述列管式换热器是一种较早发展起来的型式,设计资料和数据比较完善,目前在许多国家中已有系列化标准。

列管式换热器在换热效率,紧凑性和金属消耗量等方面不及其他新型换热器,但是它具有结构牢固,适应性大 ,材料范围广泛等独特优点,因而在各种换热器的竞争发展中得以继续应用下去。

目前仍是化工、石油和石油化工中换热器的主要类型,在高温高压和大型换热器中,仍占绝对优势。

例如在炼油厂中作为加热或冷却用的换热器、蒸馏操作中蒸馏釜(或再沸器)和冷凝器、化工厂中蒸发设备的加热室等,大都采用列管式换热器[3]。

1.2列管换热器型式的选择列管式换热器种类很多,目前广泛使用的按其温度差补偿结构来分,主要有以下几种:(1)固定管板式换热器:这类换热器的结构比较简单、紧凑,造价便宜,但管外不能机械清洗。

此种换热器管束连接在管板上,管板分别焊在外壳两端,并在其上连接有顶盖,顶盖和壳体装有流体进出口接管。

通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。

同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的,而管内管外是两种不同温度的流体。

因此,当管壁与壳壁温度相差较大时,由于两者的热膨胀不同,产生了很大的温差应力,以致管子扭弯或使管子从管板上松脱,甚至毁坏整个换热器。

为了克服温差应力必须有温度补偿装置,一般在管壁与壳壁温度相差50℃以上时,为安全起见,换热器应有温差补偿装置。

(2)浮头换热器:换热器的一块管板用法兰与外壳相连接,另一块管板不与外壳连接,以便管子受热或冷却时可以自由伸缩,但在这块管板上来连接有一个顶盖,称之为“浮头”,所以这种换热器叫做浮头式换热器。

这种型式的优点为:管束可以拉出,以便清洗;管束的膨胀不受壳体的约束,因而当两种换热介质的温差大时,不会因管束与壳体的热膨胀量的不同而产生温差应力。

其缺点为结构复杂,造价高。

(3)填料函式换热器:这类换热器管束一端可以自由膨胀,结构与比浮头式简单,造价也比浮头式低。

但壳程内介质有外漏的可能,壳程终不应处理易挥发、易爆、易燃和有毒的介质。

列管式换热器-换热面积计算

列管式换热器-换热面积计算

输入
(2)计算对数平均温差
对数平均温度差, ℃
△tlm 42.45093508
输出
(T1-T1)/(t2-t1)
R
1.166666667
输出
(t2-t1)/(T1-t1)
S
0.4
输出
传热量(1W=1J/s), J/s Q
1393333.333
输出
温差修正系数
Ft
0.9
按图15-14
总传热系数 W/(m2*K) K
1
0.93
0.019850627 0.147095986 0.6
输入 输入 输出 输入 输入 输入 输出 输出 输入
输入
输出
0.0004688 6594蒸汽导热系数
传热系数:1000-3400kcal/(m2*h*℃)
1kcal/m2*h*℃=1.163W/(m2*K)
冷介质(管程) 热介质(壳程)
3012.17
输入
平均温差
△tm 38.20584157
(3)计算蒸汽用量
水流量 水流量
kg/s t/h
11.11111111 W水
40
输出 输入
蒸汽流量 蒸汽流量
kg/s t/h
9.523809524 W气
34.28571429
输出 输出
(4)换热面积计算
换热面积,m2
A
12.107换热管外径
m Do
换热管壁厚

换热管内径
m di
管心距
m Pτ
三角形不管
m
挡板间距
m
换热管长度
mL
换热管根数

换热管配置角度对换热器直径 影响系数

纯苯化工原理课程设计-列管式换热器的设计

纯苯化工原理课程设计-列管式换热器的设计

列管式换热器的设计目录一丶设计任务·······························································二丶方案简介································································三丶方案设计································································1、确定设计方案·····························································2、确定物性数据·····························································3、计算总传热系数···························································4、工艺结构尺寸·····························································5、换热器核算·······························································四丶设计结果一览表··························································五丶设计总结····························································六丶参考文献································································附图·····································································列管式换热器的设计一丶设计任务书设计一个换热器,将纯苯液体从45℃加热到80℃。

化工原理课程设计--列管式换热器设计说明书(完整版)

化工原理课程设计--列管式换热器设计说明书(完整版)

东莞理工学院《化工原理》课程设计说明书题目:列管式换热器的设计学院:班级:学号:姓名:指导教师:时间:目录一.化工原理课程设计任务书 (4)1.1 设计题目:列管式换热器的设计 (4)1.2 前言 (4)1.3 合成氨工业概述 (5)1.3.1 合成氨工业重要性 (5)1.3.2 合成氨的原料及原则流程 (5)1.4 世界合成氨生产技术及进展 (6)1.4.1 国外合成氨技术现状及发展 (6)1.4.2 我国合成氨技术的基本状况 (6)1.5 概述 (7)1.5.1 换热器概述 (7)1.5.2 固定管板式 (8)1.5.3 列管换热器主要部件 (8)1.5.4 设计背景及设计要求 (10)二.热量设计 (11)2.1 设计条件: (11)2.2 初选换热器的类型 (11)2.3 管程安排(流动空间的选择)及流速确定 (12)2.4 初算换热器的传热面积SO (12)三.机械结构设计 (14)3.1 管径和管内流速 (14)3.2 管程数和传热管数 (14)3.3 换热器筒体尺寸与接管尺寸确定 (16)3.4换热器封头选择 (17)3.4.1 封头选型及尺寸确定 (17)3.4.2 封头厚度选取 (18)3.5 管板的确定 (19)3.5.1 管板尺寸 (19)3.5.2 管板与壳体的连接 (19)3.5.3 管板厚度 (20)3.6换热器支座及法兰选定 (20)3.7 换热器核算 (21)3.7.1管、壳程压强降计及校验 (21)3.7.2 总传热系数计算及校验 (23)四.设计结果表汇 (25)五.参考文献 (26)附:化工原理课程设计之心得体会 (26)一.化工原理课程设计任务书1.1 设计题目:列管式换热器的设计系(院)、专业、年级:学生姓名:学号:指导老师姓名:任务起止日期:1.2 前言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。

热量交换中常有一些腐蚀性、氧化性很强的物料,因此,要求制造在换热器的材料具有抗强腐蚀性能。

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食品工程原理课程设计设计题目:列管式换热器的设计班级:食品101班设计者:邓同权学号:**********设计时间:2012年5月2日~5月8日********目录概述1.1.换热器设计任务书 ......................................................................... - 7 -1.2换热器的结构形式 ....................................................................... - 10 -2.蛇管式换热器 ................................................................................. - 11 -3.套管式换热器 ................................................................................. - 11 - 1.3换热器材质的选择 ....................................................................... - 11 - 1.4管板式换热器的优点 ................................................................... - 13 - 1.5列管式换热器的结构 ................................................................... - 14 - 1.6管板式换热器的类型及工作原理 ............................................... - 16 -1.7确定设计方案 ............................................................................... - 17 -2.1设计参数........................................................................................ - 18 - 2.2计算总传热系数 ........................................................................... - 19 - 2.3工艺结构尺寸 ............................................................................... - 20 - 2.4换热器核算.................................................................................... - 21 -2.4.1.换热器内流体的流动阻力 (21)2.4.2.热流量核算 (22)《食品工程原理及单元操作》课程设计任务班级:食品101班姓名:邓同权设计一台用饱和水蒸气(表压400~500kPa)加热水的列管式固定管板换热器,水流量为 65 (t/h),水温由 15 ℃加热到 75 ℃。

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 传热器的结构分类完善的换热器在设计或选型时应满足以下各项基本要求。

(1)合理地实现所规定的工艺条件传热量、流体的热力学参数(温度、压力、流量、相态等)与物理化学性质(密度、粘度、腐蚀性等)是工艺过程所规定的条件。

设计者应根据这些条件进行热力学和流体力学的计算,经过反复比较,使所设计的换热器具有尽可能小的传热面积,在单位时间内传递尽可能多的热量。

其具体做法如下。

①增大传热系数? 在综合考虑流体阻力及不发生流体诱发振动的前提下,尽量选择高的流速。

②提高平均温差? 对于无相变的流体,尽量采用接近逆流的传热方式。

因为这样不仅可提高平均温差,还有助于减少结构中的温差应力。

在允许的条件时,可提高热流体的进口温度或降低冷流体的进口温度。

③妥善布置传热面? 例如在管壳式换热器中,采用合适的管间距或排列方式,不仅可以加大单位空间内的传热面积,还可以改善流体的流动特性。

错列管束的传热方式比并列管束的好。

如果换热器中的一侧有相变,另一侧流体为气相,可在气相一侧的传热面上加翅片以增大传热面积,更有利于热量的传递。

(2)安全可靠换热器是压力容器,在进行强度、刚度、温差应力以及疲劳寿命计算时,应遵照我国《钢制石油化工压力容器设计规定》与《钢制管壳式换热器设计规定》等有关规定与标准。

这对保证设备的安全可靠起着重要的作用。

(3)有利于安装、操作与维修直立设备的安装费往往低于水平或倾斜的设备。

设备与部件应便于运输与装拆,在厂房移动时不会受到楼梯、梁、柱的妨碍,根据需要可添置气、液排放口,检查孔与敷设保温层。

(4)经济合理评价换热器的最终指标是:在一定的时间内(通常为1年)固定费用(设备的购置费、安装费等)与操作费(动力费、清洗费、维修费等)的总和为最小。

在设计或选型时,如果有几种换热器都能完成生产任务的需要,这一指标尤为重要。

动力消耗与流速的平方成正比,而流速的提高又有利于传热,因此存在一最适宜的流速。

传热面上垢层的产生和增厚,使传热系数不断降低,传热量随之而减少,故有必要停止操作进行清洗。

在清洗时不仅无法传递热量,还要支付清洗费,这部分费用必须从清洗后传热条件的改善得到补偿,因此存在一最适宜的运行周期。

严格地讲,如果孤立地仅从换热器本身来进行经济核算以确定适宜的操作条件与适宜的尺寸是不够全面的,应以整个系统中全部设备为对象进行经济核算或设备的优化。

但要解决这样的问题难度很大,当影响换热器的各项因素改变后对整个系统的效益关系影响不大时,按照上述观点单独地对换热器进行经济核算仍然是可行的。

1.1.换热器设计任务书1.设计题目设计一台用饱和水蒸气加热水的列管式固定管板换热器2.设计任务及操作条件(1)处理能力65吨水/ 小时(2)设备型式列管式换热器(3)操作条件①水蒸气:入口温度158.7℃,出口温度158.7℃②冷却介质:自来水,入口温度15℃,出口温度75℃③允许压强降:管程10^4-10^5,壳程10^3-10^4.(4)设计项目①设计方案简介:对确定的工艺流程及换热器型式进行简要论述。

②换热器的工艺计算:确定换热器的传热面积。

③换热器的主要结构尺寸设计。

④主要辅助设备选型。

⑤绘制换热器总装配图。

3.设计说明书的内容(1)目录;(2)设计题目及原始数据(任务书);(3)论述换热器总体结构(换热器型式、主要结构)的选择;(4)换热器加热过程有关计算(物料衡算、热量衡算、传热面积、换热管型号、壳体直径等);(5)设计结果概要(主要设备尺寸、衡算结果等);(6)主体设备设计计算及说明;(7)主要零件的强度计算(选做);(8)附属设备的选择(选做);(9)参考文献;(10)后记及其它。

4.设计图要求用A1图纸绘制换热器一张:一主视图,一左视图,部分局部放大图,剖面图.5.设计思考题(1)设计列管式换热器时,通常都应选用标准型号的换热器,为什么?(2)为什么在化工厂使用列管式换热最广泛?(3)在列管式换热器中,壳程有挡板和没有挡板时,其对流传热系数的计算方法有何不同?(4)说明列管式换热器的选型计算步骤?(5)在换热过程中,冷却剂的进出口温度是按什么原则确定的?(6)说明常用换热管的标准规格(批管径和管长)。

(7)列管式换热器中,两流体的流动方向是如何确定的?比较其优缺点?6. 部分设计问题指导(1)列管式换热器基本型式的选择(2)冷却剂的进出口温度的确定原则(3)流体流向的选择(4)流体流速的选择(5)管子的规格及排列方法(6)管程数和壳程数的确定(7)挡板的型式1.2换热器的结构形式1.管壳式换热器管壳式换热器又称列管式换热器,是一种通用的标准换热设备,它具有结构简单,坚固耐用,造价低廉,用材广泛,清洗方便,适应性强等优点,应用最为广泛。

管壳式换热器根据结构特点分为以下几种:(1)固定管板式换热器固定管板式换热器两端的管板与壳体连在一起,这类换热器结构简单,价格低廉,但管外清洗困难,宜处理两流体温差小于50℃且壳方流体较清洁及不易结垢的物料。

带有膨胀节的固定管板式换热器,其膨胀节的弹性变形可减小温差应力,这种补偿方法适用于两流体温差小于70℃且壳方流体压强不高于600Kpa的情况。

(2)浮头式换热器浮头式换热器的管板有一个不与外壳连接,该端被称为浮头,管束连同浮头可以自由伸缩,而与外壳的膨胀无关。

浮头式换热器的管束可以拉出,便于清洗和检修,适用于两流体温差较大的各种物料的换热,应用极为普遍,但结构复杂,造价高。

(3)填料涵式换热器填料涵式换热器管束一端可以自由膨胀,与浮头式换热器相比,结构简单,造价低,但壳程流体有外漏的可能性,因此壳程不能处理易燃,易爆的流体。

2.蛇管式换热器蛇管式换热器是管式换热器中结构最简单,操作最方便的一种换热设备,通常按照换热方式不同,将蛇管式换热器分为沉浸式和喷淋式两类。

3.套管式换热器套管式换热器是由两种不同直径的直管套在一起组成同心套管,其内管用U型时管顺次连接,外管与外管互相连接而成,其优点是结构简单,能耐高压,传热面积可根据需要增减,适当地选择管内、外径,可使流体的流速增大,两种流体呈逆流流动,有利于传热。

此换热器适用于高温,高压及小流量流体间的换热。

1.3换热器材质的选择在进行换热器设计时,换热器各种零、部件的材料,应根据设备的操作压力、操作温度。

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