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。
摘要 换热器的应用贯彻化工生产过程的始终，换热器换热效果的好坏直接影响化工生产的质量和生产效益。 所以换热器是非常重要的化工生产设备,在化工领域中，它扮演着主力军的身份，它是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备，在化工设备中占大约50%以上的比重。 既然换热器在化工生产中扮演如此重要的角色，那么如何设计出换热效果好，设备健全合理，三废排放量更低，能源利用率更高，经济效益高的换热器是我们从事化工行业工作人员刻不容缓的职责。 为了完成年产 2.8万吨酒精的生产任务，设计换热器的总体思路：在正常的生产过程中，利用塔底的釜残液作为加热介质在塔底冷却器中进行第一次预热，然后用少量的水蒸汽便可在预热器中使原料液达到预期的温度进入精馏塔中。塔顶酒精蒸汽经过全凝器，利用循环冷却水作为冷却介质使酒精蒸汽转为液体。最后，在塔顶冷却器中再次用冷却水使其降到25。C输送到储装罐中。 关键词：冷却器；再沸器；全凝器；对流传热系数；压降；列管式换热器； 离心泵。 目录 第一章换热器的设计.............................................. 1.1概述 ............................................................. 1.1.1流程方案的确定.............................................. 1.1.2 加热介质、冷却介质的选择 ................................... 1.1.3 换热器类型的选择 ........................................... 1.1.4 流体流动空间的选择 ......................................... 1.1.5 流体流速的确定 ............................................. 1.1.6换热器材质的选择............................................ 1.1.7换热器壁厚的确定............................................ 1.2.固定管板式换热器的结构........................................... 1.2.1管程结构.................................................... 1.2.2壳程结构.................................................... 1.3 列管换热器的设计计算............................................. 1.3.1 换热器的设计步骤 ...........................................
化工原理课程设计---列管式换热器的设 计 列管式换热器是一种常用的换热器类型，其结构简单、传热效率高、维修方便等优点使其在工业生产中得到广泛应用。该换热器由多个平行排列的管子组成，热流体和冷流体分别流过管内外，通过管壁传递热量，实现热量交换。根据不同的流体流动方式，列管式换热器又可分为纵向流式和横向流式两种形式。其中，横向流式换热器传热效率更高，但结构较为复杂，维修难度较大，因此在实际应用中需要根据具体情况进行选择。 浮头式换热器的特点是管板和壳体之间没有固定连接，只有一个浮头，管束和浮头相连。浮头可以在壳体内自由移动，以适应管子和壳体的热膨胀。这种结构适用于温差较大或壳程压力较高的情况。但是，由于管束和浮头的连接是松散的，因此需要注意防止泄漏。 U型管式换热器： U型管式换热器的管子呈U形，两端分别焊接在管板上，形成一个U型管束。壳体内的流体从一端进入，从另一端流
出，管内的流体也是如此。这种结构适用于流体腐蚀性较强的情况，因为管子可以很容易地更换。 多管程换热器： 多管程换热器是将管束分成多个组，每组管子单独连接到管板上，形成多个管程。这种结构可以提高传热效率，但也会增加流体阻力。因此，需要根据具体情况来选择多管程的数量。 总之，列管式换热器是一种广泛应用于化工及酒精生产的换热器。不同的结构适用于不同的工艺条件，需要根据具体情况来选择合适的换热器。在使用过程中，需要注意保养和维护，及时清洗和更换损坏的部件，以保证换热器的正常运行。 换热器的一块管板与外壳用法兰连接，另一块管板不与外壳连接，这种结构称为浮头式换热器。浮头式换热器的优点是管束可以拉出以便清洗，管束的膨胀不受壳体约束，因此在两种介质温差大的情况下，不会因管束与壳体的热膨胀量不同而产生温差应力。但其缺点是结构复杂，造价高。
化工原理课程设计——换热器设计本课题研究的目的要紧是针对给定的固定管板式换热器设计要求，通过查阅资料、分析设计条件，以及换热器的传热运算、壁厚设计和强度校核等设计，差不多确定固定管板式换热器的结构。 通过分析固定管板式换热器的设计条件，确定设计步骤。对固定管板式换热器筒体、封头、管板等部件的材料选择、壁厚运算和强度校核。对固定管板式换热器前端管箱、后端管箱、传热管和管板等结构进行设计，对换热器进行开孔补强校核。绘制符合设计要求的固定管板式换热器的图纸，给出相关的技术要求； 在固定管板换热器的结构设计过程中，要参考相关的标准进行设计，比如GB-150、GB151……，使设计能够符合相关标准。同时要是设计的结构满足生产的需要，达到安全生产的要求。 通过设计过程达到熟悉了解换热器各部分结构特点及工作原理的目的。 关键词：换热器；固定管板；设计；强度
名目 摘要 ....................................................... 错误!未定义书签。 1绪论 (1) 1.2固定管板换热器介绍 (2) 1.3本课题的研究目的和意义 (3) 1.4换热器的进展历史 (4) 2产品冷却器结构设计的总体运算 (6) 2.1 产品冷却器设计条件 (6) 2.2前端管箱运算 (8) 2.2.1前端管箱筒体运算 (8) 2.2.2前端管箱封头运算 (10) 2.3后端管箱运算 (11) 2.3.1后端管箱筒体运算 (11) 2.3.2后端管箱封头运算 (12) 2.4壳程圆筒运算 (13) 3各部分强度校核 (15) 3.1开孔补强运算 (15) 3.2壳程圆筒校核 (18) 3.3管箱圆筒校核 (19) 4换热管及法兰的设计 (20) 4.1换热管设计 (20) 4.2管板设计 (21) 4.3管箱法兰设计 (22) 4.4壳体法兰设计 (25) 4.5各项系数运算 (27) 5 产品冷却器制造过程简介 (34) 5.1 总则 (34) 5.2零部件的制造 (34) 结论 (43)
- 一、设计名称 用水冷却煤油产品的多程列管式换热器设计 二、设计条件 使煤油从 140℃冷却到40℃,压力 1bar ,冷却剂为水，水压力为3bar，处理量为 10t/h,进口温度 20 ℃，出口温度 40 ℃ 三、设计任务 1 合理的参数选择和构造设计 2 传热计算和压降计算：设计计算和校核计算 四、设计说明书容 1 传热面积 2 管程设计包括：总管数、程数、管程总体阻力校核 3 壳体直径 4 构造设计包括壁厚 5 主要进出口管径确实定包括：冷热流体的进出口管 6 流程图〔以图的形式，并给出各局部尺寸〕及构造 尺寸汇总〔以表的形式〕 7 评价之 8 参考文献 一、设计的目的 通过对煤油产品冷却的列管式换热器设计，到达让学生了解该换热器的构造特点，并 能根据工艺要求选择适当的类型，同时还能根据传热的根本原理，选择流程，确定换热器的 根本尺寸，计算传热面积以及计算流体阻力。 总之，通过设计到达让学生自己动手发展设计的实践，获取从事工程技术工作的能力。 二、设计的指导思想 1 构造设计应满足工艺要求 2 构造简单合理，操作调节方便，运行安全可靠 3 设计符合现行国家标准等 4 安装、维修方便 三、设计要求 1 计算正确，分析认证充分，准确 2 条理清晰，文字流畅，语言简炼，字迹工整 3 图纸要求，图纸、尺寸标准，图框，图签字规 4 独立完成 四、设计课题工程背景 在石油化工生产过程中，往往需要将各种石油产品〔如汽油、煤油、柴油等〕进展冷却，本设计以某厂冷却煤油产品为例，让学生熟悉列管式换热器的设计过程。 五、参考文献 1 化工过程及设备设计，华南工学院， 1986 2 传热设备及工业炉，化学工程手册第 8 篇， 1987 3 化工设备设计手册编写组. 金属设备， 1975
化工原理课程设计换热器 化工工程专业是一门应用学科，其中涉及到很多实际工程应用，而其中最为重要的一项便是换热技术。在化工原理课程中，学生需要学习换热的原理，同时也需要进行相应的课程设计，以加深对该项工艺的理解。本文将具体介绍化工原理课程设计中的换热器部分。 一、换热器的定义与应用 换热器是指将工作介质中的热量从一种流体（或气体）传到另一种流体（或气体）的装置。具体来说，它是用于加热或冷却化学、石油、食品、冶金、电力、纺织等行业在生产过程中所使用的流体的设备，是化工生产过程中最为常用的一种装置。 换热器可分为管式换热器、板式换热器、壳式换热器等。其中，壳式换热器是最常用的一种，也是本文课程设计的重点。 二、化工原理换热器课程设计 1. 设计目标 作为化工原理课程中的一个重要部分，换热器的课程设计旨在让学生了解换热器的原理和设计方法，培养学生的动手能力和实践能力，为学生未来从事化工工作提供实践基础。 2. 设计内容
换热器的课程设计通常包括以下内容： （1）了解壳式换热器的结构和分类，并对不同的壳式换 热器进行比较和分析。 （2）了解换热器的传热原理和传热方式，以及热传导、 对流传热和辐射传热等基本原理。 （3）了解不同流体的传热性质，如热导率、热容、热透 过系数等，并掌握其应用方法。 （4）掌握壳式换热器的设计方法，包括换热面积的计算、流速的估算、流体性质的确定等。 （5）通过计算确定换热器的设计参数，如壳程和管程的 流体流量、进出口温度、换热系数等，并绘制换热器的流程图和工艺图。 3. 设计过程 换热器的课程设计通常分为理论计算和实践操作两个部分。理论计算部分包括上述内容中的步骤（1）至（4），而实践操作部分则需要学生使用化工实验室中的相应设备进行实验操作。 在实践部分中，学生需要完成以下操作： （1）拆卸换热器，进行清洗和维修，对设备的状态进行 检查和评估。 （2）确定流量计和温度计的安装点，并将它们安装在换 热器的管路中，以便后续的流量和温度测量。
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。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。 1.1。3传热的基本方式 根据载热介质的不同,热传递有三种基本方式： 1。1.3.1热传导（又称导热）物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为热传导。 热传导的条件是系统两部分之间存在温度差。 1.1.3。2热对流（简称对流）流体各部分之间发生相对位移所引起的 热传递过程称为热对流。热对流仅发生在流体中,产生原因有二：一是因流体 中各处温度不同而引起密度的差别，使流体质点产生相对位移的自然对流; 二是因泵或搅拌等外力所致的质点强制运动的强制对流。 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。 1.1.3.3热辐射因热的原因而产生的电磁波在空间的传递称为热辐射。
化工原理课程设计之管壳式换热器 选型 管壳式换热器是化工行业中一种常见的设备，用于进行热能转移。在化工原理课程设计中，学生需要进行管壳式换热器的选型，以达到最佳的热能转移效果，同时保证安全和经济性。本文将探讨化工原理课程设计之管壳式换热器选型。 一、管壳式换热器的原理和结构 管壳式换热器是一种常见的热交换器，由壳体、管束、管板、导流板、管箱、堵头等部分组成。壳体与管束之间形成机械密封，壳体内外分别为热源侧和冷却侧。 当热源流经壳体内部，热量会通过管壁传递到管子内部的冷却液；当冷却液流经壳体的外部，管子内部的冷却液会释放热量，从而实现热能的转移。管壳式换热器具有传热效率高、适用范围广、耐腐蚀性好等优点。 二、管壳式换热器的选型方法 选择合适的管壳式换热器是化工原理课程设计的关键，以下是一些选择管壳式换热器的要点。 1.计算热量传递量
在选型时，需要计算出热量传递量，以此来进行匹配。热负荷是指单位时间内传递的热量，通常以热量流通的单位时间的百分比表示。 2.计算传热系数 传热系数是指达到热量传递所需的热传导度、传热表面积、传热温度差、传热介质之间热传导特性等因素综合影响下的综合因素。 在选型时，需要计算出传热系数，以此来判断热量传递的效果。传热系数越高，则热量传递效果越好。 3.计算换热面积 在计算传热系数和热量传递量的基础上，可以计算出所需的换热面积。 换热面积要考虑到热传载体的流量、热传载体的温度差、传热介质之间的传热系数等因素。 4.考虑设备材质、耐压、操作温度等因素 在选型时，还需要考虑设备材质、耐压和操作温度等因素。这些因素在不同的工艺流程中都有可能影响热能转移的效果。 在选择管壳式换热器的时候，需要根据具体的工艺流程来判断哪些因素是需要考虑的。 三、工程实践应用
化工原理课程设计换热器设计 化工工程是一门复杂而广泛的学科，它主要研究物质变化和转化的原理、方法与技术，以及化学工业生产过程中的设计、开发与管理等相关问题。其中，换热器是化工工业中最常用的设备之一，其作用是将热量从一个物质传递到另一个物质，从而实现物质的加热、冷却等处理过程。因此，在化工原理课程设计中，应重点培养学生的换热器设计能力，使其能够在实际生产中运用所学知识解决实际问题。 一、化工原理课程设计的目标与意义 化工原理课程是研究化学工程和化学过程的基础性课程，是化工专业学习中的重要环节。通过学习化工原理，可以深入了解化工热力学、动力学、质量传递和反应工程等方面的知识，为化工行业的从业者提供必要的基础理论支撑。在此基础上，化工原理课程设计旨在: 1. 提高学生的实际操作能力 化学实验是化工原理课程更加深入的延伸，通过实验来增加学生的实际操作和操作技能。在换热器设计实验中，学生不仅仅是在图纸上设计换热器，而是需要通过实际操作，了解和掌握摩擦因素、热传递系数和传质系数等比较重要的技术参数，通过实践来增强学生的动手操作能力。 2. 培养学生的创新能力
换热器设计是一个相对复杂的工作，需要学生综合运用所学知识，进行初步设计，制定并采用恰当的成本控制策略，以符合物质及经济效益的双重要求。在实践中，学生会遇到各种问题，需要灵活变通，善于思考，具有创新能力。课程设计适当的引导和支持下，学生可以发挥出自己的异想天开的智慧，从而取得意想不到的成就。 3. 培养学生的团队协作能力 在现代化工生产过程中，团队合作对于工程师来说非常重要。在化工原理课程设计中，由于设计复杂，学生需要相互协作，才能顺利地完成任务。团结互助，协力解决问题，成为熟练的生产实事能够从容的应对以后的工作任务。 4. 提高学生的综合素质 化工原理的课程设计虽然是从狭窄的换热器的设计出发，但学生不仅需要掌握化学知识，也需要具备工科特有的逻辑推理和实践应用能力，在这一过程中，还可以培养学生的创新意识和创造精神，不断的挑战自我，提升自身素质。 二、换热器设计实验的内容与流程 根据所学的换热器基本原理，设计师具有的工程能力和实际应用场景的实际条件，提高换热器的传热系数和传质系数的设计目标与步骤。换热器的设计主要分为以下几个步骤: 1. 选择换热器类型 换热器的设计要根据实际的工艺流程，选择适当的换热器类型，如管壳式换热器、板式换热器、螺旋式换热器等等。
化工原理课程设计 纯苯液体冷却器 前言 化工原理是在研究化学工业共性的基础上发展起来的。本课程属于技术基础课程，主要研究化工生产中的物理加工过程，按其操作原理的共性归纳成若干个“单元操作”，研究对象由过程和设备两部分组成。 化工原理课程设计是化工原理教学的一个重要环节，是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，在设计过程中可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。本课程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。 换热器按照结构形式可分为：固定管板式换热器、浮头式换热器；U形管换热器；填料函式换热器。 固定管板式换热器由两端管板和壳体构成。由于其结构简单，运用比较广泛,是一种实现物料之间热量传递的节能设备，是在石油、化工、石油化工、冶金、电力、轻工、食品等行业普遍应用的一种工艺设备。在炼油、化工装置中换热器占总设备数量的40%左右，占总投资的30%-45%。随着节能技术的发展，应用领域不断扩大，利用换热器进行高温和低温热能回收带来了显著的经济效益。 编者 于太原工业学院
目录 第一章化工原理课程设计任务书 一、设计题目：—纯苯液体冷却器 二、设计条件： 1、处理能力：14000kg/h 2、设备形式：列管式换热器 3、操作条件 允许压力将0.02Mpa 热损失：按传热量的10%计算 三、设计内容 1、前言 2、确定设计方案（设备选型、冷却剂选择、换热器材质及载体流入空间的选择）
XX大学 XX学院 化工原理 课程设计 班级 姓名 学号 指导教师 ____ 二零一X年X月X日
化工原理课程设计任务书
皖西学院生物与制药工程学院 课程设计说明书 题目：水冷却煤油列管式换热器的设计课程：化工原理 系（部）： 专业： 班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 完成日期：
课程设计说明书目录 第一章设计资料 一、设计简介 (5) 二、设计任务、参数和质量标准 (7) 第二章工艺设计与说明 一、工艺流程图 (8) 二、工艺说明 (8) 第三章物料衡算、能量衡算与设备选型 一、物料衡算 (9) 二、能量衡算 (11) 三、主要设备选型 (13) 第四章结论与分析 结论与分析 (15) 第五章设计总结 设计总结 (17) 参考文献 (17)
第一章设计资料 一、设计简介 换热器是许多工业生产部门的通用工艺设备，尤其是石油、化工生产应用更为广泛。在化工厂中换热器可用作加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。 进行换热器的设计，首先是根据工艺要求选用适当的类型，同时计算完成给定生产任务所需的传热面积，并确定换热器的工艺尺寸。 根据操作条件设计出符合条件的换热器，设计方案的确定包括换热器形式的选择，加热剂或冷却剂的选择，流体流入换热器的空间以及流体速度的选择。 本课程设计是根据任务给出的操作目的及条件、任务，合理设计适当的换热器类型，以满足生产要求。 1、固定板式换热器（代号G） 设备型号内容有：壳体公称直径（mm），管程数，公称压力(×9.81×104 Pa)，公称换热面积（m2），如G800I-6-100型换热器，G表示固定板式列管换热器，壳体公称直径为800mm，管程数为1，公称压力为6×9.81×104 Pa，换热面积为100m2 2、浮头式列管换热器（代号F） 设备型号内容有：壳体公称直径（mm），传热面积（m2），承受压力（×9.81×104 Pa），管程数，如F A600-13-16-2型换热器，F代表浮头是列管换热器，B表示换热器为管径错误!
《化工原理课程设计》报告 换热器的设计 年级2008级 专业化学工程与工艺
设计者姓名刘国雄 设计单位西北师范大学化学化工学院完成日期2010年 11 月 25 日
目录 概述 1.1.换热器设计任务书................................................................................................................ - 6 - 1.2换热器的结构形式................................................................................................................ - 9 - 2.蛇管式换热器.......................................................................................................................... - 9 - 3.套管式换热器.......................................................................................................................... - 9 - 1.3换热器材质的选择.............................................................................................................. - 10 - 1.4管板式换热器的优点.......................................................................................................... - 11 - 1.5列管式换热器的结构.......................................................................................................... - 12 - 1.6管板式换热器的类型及工作原理...................................................................................... - 13 - 1.7确定设计方案...................................................................................................................... - 14 - 2.1设计参数.............................................................................................................................. - 14 - 2.2计算总传热系数.................................................................................................................. - 15 - 2.3工艺结构尺寸...................................................................................................................... - 16 - 2.4换热器核算.......................................................................................................................... - 18 - 2.4.1.热流量核算............................................................................................................... - 18 - 2.4.2.壁温计算................................................................................................................... - 20 - 2.4.3．换热器内流体的流动阻力.................................................................................... - 21 -
华北科技学院 课程设计报告 题目列管式换热器的工艺设计 课程名称化工原理课程设计 专业化学工程与工艺 班级 学生姓名 学号 设计地点 指导教师 设计起止时间：2011 年5月2日至2011年5月13日 课程设计任务书
设计题目：列管式换热器的工艺设计和选用 设计题目 4、炼油厂用原油将柴油从175℃冷却至130℃，柴油流量为12500 kg/h ；原油初温为70℃，经换 热后升温到110℃。换热器的热损失可忽略。60kPa 。 管、壳程阻力压降均不大于30kPa 。污垢热阻均取0.0003㎡. ℃/W 一、确定设计方案 1、选择换热器类型 俩流体温度变化情况： 柴油进口温度175℃，出口温度110℃。原油进口温度70℃，出口温度110℃ 从两流体的温度来看，估计换热器的管壁温度和壳体壁温之差不会很大，因此初步确定选用固定管板式换热器。 2、流程安排 该任务的热流体为柴油，冷流体为原油，由于原油的黏度大，因此使原油走壳程，柴油走管程。 二、工艺结构设计 （一）估算传热面积 1.换热器的热流量（忽略热损失） 1112312500 () 2.4810(17530)38750003600 m p Q q c T T W =-= ⨯⨯⨯-= 2.冷却剂原油用量（忽略热损失） 2212387500 4.40/()2200(11070) m p Q q kg s c t t = ==-⨯- 2.平均传热温差
'1212 (175110)(13070) 62.5175110 ln ln 13070m t t t C t t ∆-∆---∆= ==︒∆--∆ 3.估K 值 2220K W m C =⋅︒估（） 4.由K 值估算传热面积 A 估= 2Q 387500 28.2220m m K t ==⋅∆⨯62.5 估 （二）工艺结构尺寸 1.管径、管长、管数 ○ 1管径选择 选用192mm ϕ⨯传热管（碳钢） ○ 2估算管内流速 取管内流速0.6/u m s =估 ○3计算管数 2212500 360071545.8460.0150.6 4 4 v s i q n d u π π ⨯== =≈⨯⨯估 （根） ○ 4计算管长 28.2 L 10.280.01946 o s A m d n ππ===⨯⨯估 ○ 5确定管程 按单管程设计，传热管稍长，宜采用多管程结构。现取传热管长l =2.5m ，则该传唤器管程数为：10.28 4(2.5 p L N l ==≈管程），则传热管总根数N=46×4=184（根） 2.管子的排列方法 ○1采用组合排列法，即每程内按正三角形排列，隔板两侧采用矩形排列，管子和管板采用焊接结构 ○ 2计算管心距 1.25 1.251923.7524o t d mm ==⨯=≈ ○ 3隔板中心到离其最近一排管中心距离 S=t/2+6=24/2+6=18mm 各程相邻管心距为36mm 各程各有传热管46根 3.壳体内径的计算 采用多管程结构，取管板利用率η=0.7 ○ 1计算 1.05 1.0524408()D mm ==⨯
课程设计
1.前言 2.设计任书……………………………………………………………. 3.工艺流程草图及说明…………………............................................. 4.工艺计算及主要设备设计……………............................................. 5.确定设计方案……………………………………………………… 6.选择换热器的类型……………………………………………… 7.流程安排…………………………………………………………… 8.确定物性数据………………………………………………………. 9.估算传热面积………………………………………………………. 10.热流量……………………………………………………………… 11.平均传热温差……………………………………………………… 12.传热面积…………………………………………………………… 13.冷却水用量………………………………………………………… 14.工艺结构尺寸………………………………………………………. 15.管径和管内流速…………………………………………………… 16.管程数和传热管数………………………………………………… 17.传热管排列和分程方法…………………………………………… 18.壳体内径…………………………………………………………… 19.折流板……………………………………………………………… 20.其他附件…………………………………………………………… 21.接管…………………………………………………………………
化工原理课程设计换热 器 This model paper was revised by LINDA on December 15, 2012.
一、设计任务书 二、确定设计方案 选择换热器的类型 本设计中空气压缩机的后冷却器选用带有折流挡板的固定管板式换热器，这种换热器适用于下列情况：①温差不大；②温差较大但是壳程压力较小；③壳程不易结构或能化学清洗。本次设计条件满足第②种情况。另外，固定管板式换热器具有单位体积传热面积大，结构紧凑、坚固，传热效果好，而且能用多种材料制造，适用性较强，操作弹性大，结构简单，造价低廉，且适用于高温、高压的大型装置中。 采用折流挡板，可使作为冷却剂的水容易形成湍流，可以提高对流表面传热系数，提高传热效率。 本设计中的固定管板式换热器采用的材料为钢管(20R钢)。 流动方向及流速的确定 本冷却器的管程走压缩后的热空气，壳程走冷却水。热空气和冷却水逆向流动换热。根据的原则有： （1）因为热空气的操作压力达到，而冷却水的操作压力取，如果热空气走管内可以避免壳体受压，可节省壳程金属消耗量；
（2）对于刚性结构的换热器，若两流体的的温度差较大，对流传热系数较大者宜走管间，因壁面温度与对流表面传热系数大的流体温度相近，可以减少热应力，防止把管子压弯或把管子从管板处拉脱。 （3）热空气走管内，可以提高热空气流速增大其对流传热系数，因为管内截面积通常比管间小，而且管束易于采用多管程以增大流速。 查阅《化工原理（上）》P201表4－9 可得到，热空气的流速范围为5～30 m·s-1；冷却水的流速范围为～ m·s-1。本设计中，假设热空气的流速为8 m·s-1，然后进行计算校核。 安装方式 冷却器是小型冷却器，采用卧式较适宜。 三、设计条件及主要物性参数 设计条件 由设计任务书可得设计条件如下表：
中南大学《化工原理》课程设计说明书 题目：煤油冷却器设计 学院：化学化工学院 班级：化工0802 学号： 1505080802 姓名： ****** 指导教师：邱运仁 时间：2010年9月
目录 §一.任务书 (2) 1.1.题目 1.2.任务及操作条件 1.3.列管式换热器选择及核算 §二.概述 (3) 2.1.换热器概述 2.2.固定管板式换热器 2.3.设计背景及设计要求 §三.热量设计 (5) 3.1.初选换热器类型 3.2.管程安排（流动空间选择）及流速确定 3.3.确定物性数据 3.4.计算总传热系数 3.5.计算传热面积 §四. 机械结构设计 (9) 4.1.管径和管内流速 4.2.管程数和传热管数 4.3.平均传热温差校正及壳程数 4.4.壳程内径及换热管选型汇总 4.4.折流板 4.6.接管 4.7.壁厚确定、封头 4.8.管板 4.9.换热管 4.10.分程隔板 4.11拉杆 4.12.换热管及管板连接 4.13.防冲板或导流筒选择、鞍式支座示意图(BI型) 4.14.膨胀节设定讨论 §五.换热器核算 (21) 5.1.热量核算 5.2.压力降核算 §六.管束振动 (25) 6.1.换热器振动 6.2.流体诱发换热器管束振动机理 6.3.换热器管束振动计算 6.4.振动防止及有效利用 §七. 设计结果表汇 (28) §八.参考文献 (29) §附：化工原理课程设计之心得体会 (30)
§一.化工原理课程设计任务书 1.1.题目 煤油冷却器设计 1.2.任务及操作条件 1.2.1处理能力：40t/h 煤油 1.2.2.设备形式：列管式换热器 1.2.3.操作条件 (1).煤油：入口温度160℃，出口温度60℃ (2).冷却介质：循环水，入口温度17℃，出口温度30℃ (3).允许压强降：管程不大于0.1MPa,壳程不大于40KPa (4).煤油定性温度下物性数据ρ=825kg/m3，黏度7.15×10-4Pa.s，比热容2.2kJ/(kg.℃)，导热系数0.14W/(m.℃) 1.3.列管式换热器选择及核算 1.3.1.传热计算 1.3. 2.管、壳程流体阻力计算 1.3.3.管板厚度计算 1.3.4.膨胀节计算 1.3.5.管束振动 1.3.6.管壳式换热器零部件结构 §二.概述 2.1.换热器概述 换热器是化工、炼油工业中普遍应用典型工艺设备。在化工厂，换热器费用约占总费用10%～20%，在炼油厂约占总费用35%～40%。换热器在其他部门如动力、原子能、冶金、食品、交通、环保、家电等也有着广泛应用。因此，设计和选择得到使用、高效换热器对降低设备造价和操作费用具有十分重要作用。 在不同温度流体间传递热能装置称为热交换器，即简称换热器，是将热流体部分热量传递给冷流体设备。 换热器类型按传热方式不同可分为：混合式、蓄热式和间壁式。其中间壁式换热器应用最广泛，如表2-1所示。 表2-1 传热器结构分类