《化工过程设备设计Ⅰ（一）》
说明书
设计题目：换热器的设计
专业：
班级：
学号：
姓名：
指导教师：
设计日期：2015年7月15日
设计单位：青海大学化工学院化学工程系
目录
前言 (4)
任务书 (5)
目的与要求 (6)
工艺流程 (7)
一、工艺设计方案 (8)
1.1 选择换热器 (8)
1.1.1换热器 (8)
1.1.2换热器的要求 (8)
1.1.3确定换热器的类型 (8)
1.2流动空间的确定 (8)
1.2.1流体流径的选择原则 (8)
1.2.2换热管的选择 (9)
二、确定物性数据 (9)
三、估算传热面积 (9)
3.1传热量 (9)
3.2平均传热温差 (9)
3.3传热面积 (10)
3.4冷却水用量 (10)
四、工艺结构尺寸 (10)
4.1管径和管内流速 (10)
4.2管程数和传热管数 (10)
4.3平均传热温差校正及壳程数 (10)
4.4传热管排列方法 (11)
4.5壳体内径 (11)
4.6折流板 (11)
4.7其他附件 (11)
4.8接管 (12)
五、换热器核算 (12)
5.1总传热系数核算 (12)
5.1.1壳程对流传热系数 (12)
5.1.2管程对流传热系数 (13)
5.1.3污垢热阻和管壁热阻 (13)
5.1.4总传热系数K0 (14)
5.1.5换热器的面积裕度 (14)
5.2壁温核算 (14)
5.3压力降核算 (15)
5.3.1管程压力降 (15)
5.3.2壳程压力降 (16)
六、设计结果概要一览表 (17)
七、设计总结 (18)
八、参考文献 (19)
九、附录 (22)
十、主要符号说明 (23)
前言
在油化工生产过程中，常常需要将各种油产品（如汽油、煤油、柴油等）进行冷却，本设计以某炼油厂冷却油产品为例，让学生熟悉列管式换热器的设计过程。其目的是通过对油产品冷却的列管式换热器设计，达到让学生了解该换热器的结构特点，并能根据工艺要求选择适当的类型，同时还能根据传热的基本原理，选择流程，确定换热器的基本尺寸，计算传热面积以及计算流体阻力。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。
列管式换热器是目前化工及酒精生产上应用最广的一种换热器，它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。所需材质，可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。在进行换热时，一种流体由封头的连接管处进入，在管流动，从封头另一侧的出口管流出，这称之管程；另一种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称之为壳程列管式换热器。为了克服温差应力必须有温差补偿装置，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。但补偿装置（膨胀节）只能用在壳壁与管壁温差低于60~70℃和壳程流体压强不高的情况。一般壳程压强超过0.6Mpa时由于补偿圈过厚，难以伸缩，失去温差补偿的作用，就应考虑其他结构。
设计者：
2015年月日
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. 煤油：入口温度140℃，出口温度 40 ℃；
2.冷却介质：循环水，入口温度30 ℃，出口温度 34 ℃；
3.允许压强降：不大于1×105Pa；
4.每年按330天计，每天24小时连续运行。
三、设备形式：
管壳式换热器
四、处理能力：
19.8 ×104吨/年煤油
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。
目的与要求
一、课程的目的与任务
化工原理课程设计以“化工原理课程教学基本要求”为依据，通过课程设计达到以下目的：
1、使学生掌握化工设计的基本程序与方法；
2、结合设计课题培养学生查阅有关技术资料及物性参数的能力；
3、通过查阅技术资料，选用设计计算公式，搜集数据，分析工艺参数与结构尺寸间的相
互影响，增强学生分析问题、解决问题的能力；
4、对学生进行化工工程设计的基本训练，使学生了解一般化工工程设计的基本内容与要
求；
5、通过设计说明书，提高学生文字表达能力，掌握撰写技术文件的有关要求；
二、课程的基本要求
1、设计题目必须是以某一单元操作为主，完成一个完整的化工过程设计，能按《化工原
理课程基本要求》中有关课程设计的基本要求规定，对学生进行一次较为完整的化工设计基本训练。
2、生产规模，工艺操作条件、设备、物性等都要以实际生产条件为背景，使学生在兼顾
技术上先进性、可行性，经济上合理性的前提下，综合分析设计任务要求，确定化工工艺流程，进行设备选型，并提出保证过程正常、安全运行所需要的检测和计量参数，同时还要考虑改善劳动条件和环境保护的有效措施设计时间符合课程设计教学大纲之规定。
3、化工原理课程设计考核要求：
（1）设计说明书完成的情况：按照课程设计教学大纲规定及设计任务要求，做到设计内容完整，设计合理，计算正确，叙述层次分明，条理清楚。
（2）图面质量：工艺流程图正确，主要设备总装图结构基本合理，图面清晰，基本符合规范化要求。
( 3 )在工艺计算中要考虑到各个方面的问题，比如热阻，管壁的阻力以及长期下来可能遇
到遇到的问题，管壁所能承受最大压力，流体的物性和化学性质。
工艺流程图
一、工艺设计方案
1.1选择换热器
1.1.1换热器
换热器是在工业生产中实现物料之间热量传递过程的一种设备。由于工工艺流程不同，生产中往往进行着加热、冷却、蒸发或冷凝等过程。通过换热器热量从温度高的流体传递给温度较低的流体，本工艺设计是利用冷却水给煤油降温，制成换热器，以满足工艺需求。
1.1.2选择换热器的要求
选择换热器时，要遵循经济，传热效果好，方便清洗，符合实际需要等原则。不同的换热器适用于不同的场合。换热器的选择涉及因素很多，如热流体的腐蚀性及其他特性，操作温度与压力，换热器的热负荷，管程与壳程的温差不大于70℃，检修与清洗要求等。列管式换热器应用广泛、结构简单、坚固、制造较容易、处理能力大、适应性大等。尤其在高压高温和大型装置中使用更为普遍。
管壳式换热器中，由于两流体的温度不同，管束和壳体的温度也不相同，因此它们的热膨胀程度也有差别。若两流体的温度差较大时（50℃以上），就可能由于热应力而引起设备变形，甚至弯曲或破裂，因此必须考虑这种热膨胀的影响。
1.1.3确定换热器的类型
两流体温度变化情况：热流体煤油进口温度为140℃，出口温度40℃，冷流体冷却水进口温度30℃，出口温度34℃。两流体温度差T m-t m=58℃>50℃，操作压强不大于1×105Pa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和壳体壁温之差较大，因此初步确定选用浮头式换热器。
1.2流动空间的确定:
1.2.1流体流径的选择原则
（1）不洁净或易结垢的流体宜在管程，因为管内清洗方便；（2）腐蚀性流体宜在管程，以免管束和壳体同时受到腐蚀；（3）流量小而粘度大的流体一般以壳程为宜；（4）若两流体温差较大，对于刚性结构的换热器，宜将表面传热系数大的流体通入壳程，以减小热应力。
1.2.2换热管的选择
选用较小直径的管子，可以提高流体的对流给热系数，并使单位体积设备中的传热面积增大，设备较紧凑，单位传热面积的金属耗量少，但制造麻烦，小管子易结垢，不易清洗，可用于较清洁流体。大管径的管子用于粘性较大或易结垢的流体。
由于本设计工艺中，两流体均不发生相变的传热过程，循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，煤油走壳程。
二、确定物性数据：
定性温度：可取流体进口与出口温度的平均值。
管程流体冷却水的定性温度为：322
34
30=+=
T （℃） 壳程流体煤油的物性数据：902
40
140=+=
T (℃)
三、估算传热面积
3.1传热量
W h =
2500024
3301000
108.194=???（kg/h ） Q=W h c ph （T 1-T 2）=25000×2.3×(140-40)=5.75×106kJ/h=1597.2 (kW) 3.2平均传热温差 逆流时平均温度差为：
66.4030
4034140ln )
3040()34140(ln '2121=-----=???-?=
?t t t t t m (℃) 3.3传热面积
查管壳式换热器中的总传热系数K 的经验值(见附表1），假设K=300W/(m 2·℃),则估算面积为：
S=Q/(K ×Δt m )=1597.2×103/(300×40.66)≈130.9(m 2) 3.4冷却水用量
344394)3034(174.41075.5t -t 6
1
2c =-??==）（p c c Q W （kg/h ）
四、工艺结构尺寸
4.1管径和管内流速
选用ф25×2.5较高级冷拔传热管(碳钢)，取管内流速u i = 1.5m/s （见附表2） 4.2管程数和传热管数
依据传热管内径和流速确定单程传热管数
根2040
.99536005.102.0785.0344394
4
22
s =????=
=
i
i s u d V n π
按单程管计算，所需的传热管长度为：
m 9.7204
025.014.38
.1220=??=
=
s
n d S
L π
按单管程设计，传热管过长，宜采用多管程结构，现取传热管长为l=4.5m ，则该换热器的管程数为：N P =L/l=7.9/4.5≈2；传热管总根数： N T =204×2=408（根）
4.3平均传热温差校正及壳程数： 平均传热温差校正系数：
2530
-3440
-140t -t ,04.0301403034t -T t -t 12211112==-==--==
T T R P
按单壳程，2管程结构，温差校正系数应查有关图表（见附图1）可得φΔt =0.93
平均传热温差Δt m =φΔt Δt m ’=0.93×40.66=38.12℃
由于平均传热温差校正系数大于0.8，同时壳程流体流量较大，故取単壳程合适。
4.4传热管排列方法
采用正三角形排列法，取管心距t=1.25d 0，则t=1.25×25=31.25≈32(mm ) 隔板中心到离其最近一排管中心距离S=t/2+6=32/2+6=22（mm ）。 横过管束中心线的管数根2440819.1n 19.1n c =?==
管束中心线上最外层管的中心至壳体内壁的距离b ’=（1~1.5）d o 4.5壳体内径
采用多管程结构，取管板利用率η＝0.8，则壳体内径为
D=mm 8.7588
.0408
32
05.105.1=?=η
T
N t
按卷制壳体的进级挡，圆整可取D=800mm 。
4.6折流板
采用弓形折流板，取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 ＝0.25×800=200（mm ）。折流板间距h=0.3D,则h=0.3×800=240mm 。取板间距为300mm
折流板数 N B =传热管长/折流板间距-1=4500/300-1=14(块) 4.7其他附件
拉杆数量与直径按选取，本换热器传热管外径为25mm 故其拉杆直径为ф16，拉杆数为6个。壳程入口处，应设置防冲挡板。 4.8接管
壳程流体进出口接管：取接管内煤油流速为u ＝1.0m/s ，则接管内径为： d 1=
m 0109.00
.114.3)
8103600(25000
441
s
=???=u V π，圆整后可取管内径为100mm 。
管程流体进出口接管：取接管内循环水流速 u ＝1.5 m/s ，则接管内径为
m 082.05
.114.3)
9953600(3443944d 2=???=
，圆整后可取管内径为100mm 。
五、 换热器核算
5.1总传热系数核算
5.1.1壳程对流传热系数α0
用克恩法计算：14
.031
55.000Pr Re 36.0???
?
??=w e d μμλ
α
当量直径，由正三角排列得：
d e =
020.0025.014.3)025.0785.0032.0(4)
423(
42202
02=??-?=-d d t ππ（m ）
壳程流通截面积：
032
.0025.01(24.08.0)1(h 00-?=-
=t d D S =0.042（m 2
）
壳程流体流速及其雷诺数分别为：
u 0=
204.0042
.0)
8103600(25000
=?（m/s ）
Re 0=00091
.0810204.0020.0??=3634
普朗特数：Pr=
1.1613
.010
910103.26
3=???-；粘度校正：95.014
.0≈?
??
?
??w μμ
α0=95.01.16363402
.013.036.03155
.0????=510〔W/(m 2·℃) 〕
5.1.2管程对流传热系数αi ：
αi 4.08.0Re 023.0Rr d i
λ=
管程流体流通截面积：S i =0.785×0.022×408/2=0.064（m 2） 管程流体流速及其雷诺数分别为：
u i =
064
.0)
9953600/(344394?=1.5（m/s ）
Re i =0007719
.09955.102.0??=38730
普朗特数：Pr=
19.5621
.01019.7710174.45
3=???- αi =0.023×
4.08.019.53873002
.0621.0??=6461〔W/ (m 2
·℃)〕 5.1.3污垢热阻和管壁热阻 查有关文献知可取：（见附表3） 管外侧污垢热阻 R 0=0.00017 （m 2·℃）/W 管内侧污垢热阻 R i =0.0002 （m 2·℃)/W
管壁热阻 查有关文献知碳钢在该条件下的热导率为45W/(m ·℃)。故
R W =0.0025/45=0.000055（m 2·℃/W ）
5.1.4计算总传热系数K o ： K 0=
510
1
00017.00225.00250.0000055.0020.0025.00002.0020.06461025.01
+
+?+?+?
≈356〔w/（m 2·℃）〕
在规定的流动条件下，换热器的安全系数为：
%7.18%100300
300
-356=?选择的换热器适合。 5.1.5换热器的面积裕度：
计算传热面积S 0:
S 0=Q/(K 0×△t m )=1597.2×103/（379×38.12）≈117.9.（m 2）
该换热器的实际传热面积S ：
S=T N l d ???0π=3.14×0.025×（4.5-0.1）×408≈141（m 2） 该换热器的面积裕度为：H=
S S S -×100%=
9
.1179
.117141-×100%=19.6%
传热面积裕度合适(15%~25%)，该换热器能够完成生产任务。 5.2壁温核算
因管壁很薄，且管壁热阻很小。由于该换热器用循环水冷却，冬季操作时，循环水的进口温度将会降低。为确保可靠，取循环冷却水进口温度为16℃，出口温度为34℃计算传热管壁温。另外，由于传热管内侧污垢热阻较大，会使传热管壁温升高，降低了壳程和传热管壁温之差。但在操作初期，污垢热阻较小，壳体和传热管壁温差肯能较大。计算中，应按最不利的操作条件考虑，因此，取两侧污垢热阻为零计算传热管壁温。于是有
t w =
i
0i 1
1
/αααα++m m
t T
t m =0.4×34+0.6×16=23.2（℃） T m =0.5（140+40）=90（℃） αi =6461〔W/ (m 2·℃)〕 α0=510〔W/ (m 2·℃)〕 传热管平均壁温
t=
=++510
64615102
.23646190
28.1（℃）
壳体壁温，可近似取为壳程流体的平均温度，即T=90℃。 壳体壁温和传热管壁温之差为
△t=90-28.1=61.9（℃）>50℃
该温差较大，故需设温度补偿装置。因此，需选用浮头式换热器较为适宜。 （浮头式换热器图见附图2） 5.3换热器内流体的流动阻力
5.3.1管程流体阻力 计算公式如下：
△P t =（△P i +△P r ）N S N p F S ; N S =1, N p =2，F S =1.4; △P i =2
2
u d l i i ρλ?。由Re=38730，
传热管相对粗糙度0.1/20=0.005，查莫狄图得i λ=0.034，流速u=1.5m/s ，
ρ=995kg/m 3，（见附图3）故
△P i =25.199502.04.8034.02
???=15984.7（P a ）； △P r =2
5.19953232
2??=ρυ=3358（P a ） △P t =（15984.7+3358）×2×1.4=54158（P a ）<105 P a
管程流体阻力在允许范围之内。 5.3.2壳程阻力
公式有：△P S =（△P 0+△P i ）F S N S 其中 F S =1.15 ；N S =1 ； △P 0= Ff 0n C (N B +1)
2
20u ρ; 又
F=0.5,f 0=5×4696-0.228=0.727, N B =15;
△P 0=0.5×0.727×24×（14+1）×810×0.2042/2≈2205.6（P a ） 流体流过折流板缺口的阻力 △P i =N B （3.5-2h/D ）
2
20u ρ,其中 h=0.24m; D=0.8m ；故
△P i =14×（3.5-2×0.24/0.8）×810×0.2042/2≈684.3（P a ）， 则总阻力：
△P S =2205.6+684.3=2890（P a ）<105 P a 。故壳程流体的阻力也适宜。
五、设计计算结果一览表换热器主要结构尺寸和计算结果见下表。
六、设计总结
本次化工课程设计是对列管式换热器的设计，通过查阅有关文献资料、上网搜索资料以及反复计算核实，本列管式换热器的设计可以说基本完成了。下面就是对本次设计的一些评述。
本设计选择了冷却水走管程，煤油走壳程的方案。由于本设计所要冷却的煤油的流量不是很大，故选择所需的换热器为单壳程、2管程，可以达到了设计的要求，且设计的列管式换热器所需的换热面积较合适，计算得的面积裕度也较合适，这样所损耗的热量相对来说不会很大。至于本设计能否用在实践中生产，或者生产的效率是否会很低，这些只有在实践中才能具体的说明。
课程设计需要学生自己做出决策，自己确定实验方案、选择流程、查取资料、进行过程和设备的计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。所以，课程设计是增强工程观念、培养提高学生独立工作能力的有益实践。
通过本次设计，我学会了如何根据工艺过程的条件查找相关资料，并从各种资料中筛选出较适合的资料，根据资料确定主要工艺流程，主要设备，及计算出主要设备及辅助设备的各项参数及数据。了解到了工艺设计计算过程中要进行工艺参数的计算。通过设计不但巩固了对主体设备图的了解，还学习到了工艺流程图的制法。通过本次设计不但熟悉了化工原理课程设计的流程，加深了对冷却器设备的了解，而且学会了更深入的利用图书馆
及网上资源，对前面所学课程有了更深的了解。
七、附录
表2.列管式换热器内的适宜流速范围
图2 浮头式换热器
图1 校正系数图
《化工过程设备设计Ⅰ（一）》 说明书 设计题目：换热器的设计 专业： 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 设计日期： 设计单位：青海大学化工学院化学工程系
目录 前言 (4) 任务书 (5) 目的与要求 (6) 一、工艺设计方案 (8) 二、确定物性数据 (9) 三、估算传热面积 (9) 四、工艺结构尺寸 (10) 五、换热器核算 (12) 六、设计结果概要一览表 (17) 七、参考文献 (19)
前言 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
——大学《化工原理》列管式换热器 课程设计说明书 学院： 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 时间：年月日
目录 一、化工原理课程设计任务书............................................................................ . (2) 二、确定设计方案............................................................................ (3) 1.选择换热器的类型 2.管程安排 三、确定物性数据............................................................................ (4) 四、估算传热面积............................................................................ (5) 1.热流量 2.平均传热温差 3.传热面积 4.冷却水用量 五、工艺结构尺寸............................................................................ (6) 1.管径和管内流速 2.管程数和传热管数 3.传热温差校平均正及壳程数 4.传热管排列和分程方法 5.壳体内径 6.折流挡板 (7) 7.其他附件 8.接管 六、换热器核算............................................................................ . (8) 1.热流量核算 2.壁温计算 (10) 3.换热器内流体的流动阻力 七、结构设计............................................................................ . (13) 1.浮头管板及钩圈法兰结构设计 2.管箱法兰和管箱侧壳体法兰设计 3.管箱结构设计 4.固定端管板结构设计 5.外头盖法兰、外头盖侧法兰设计 (14) 6.外头盖结构设计 7.垫片选择
换热器课程设计说明书 专业名称：核工程与核技术姓名：*** 班级：*** 学号：*** 指导教师：*** 哈尔滨工程大学 核科学与技术学院 2017 年 1 月 13 日
目录 1 设计题目…………………………………………………………………………… 1.1 设计题目………………………………………………………………………1.2 团队成员……………………………………………………………………… 1.3 设计题目的确定过程………………………………………………………… 2 设计过程…………………………………………………………………………… 3 热力计算…………………………………………………………………………… 4 水力计算…………………………………………………………………………… 5 分析与总结………………………………………………………………………… 5.1 可行性评价和方案优选………………………………………………………5.2 技术分析………………………………………………………………………5.3 总结与体会……………………………………………………………………参考文献………………………………………………………………………………附录计算程序………………………………………………………………………
1.1、设计题目 设计一台管壳式换热器，把 18000 kg/h 的热水由温度 t 1 ’冷却至 t 1 ”，冷却水入口温 度 t 2 ’，出口温度 t 2 ”，设热水和冷却水的运行压力均为低压。 初始参数： 热水的运行压力：0.2MPa (绝对压力) 冷却水运行压力：0.16MPa(绝对压力) 热水入口温度 t 1 ’： 80℃； 热水出口温度 t 1 ”： 50℃； 冷却水入口温度 t 2 ’： 20℃； 冷却水出口温度 t 2 ”： 45℃； 1.3设计题目的确定过程 首先，我们小组集中讨论了本次课程设计内容，即换热器设计的内容和具体细节上的要求，然后在组内达成了共识——求同存异。在题目初始参数相同的情况下对后续的计算以及编程过程发挥各自的特长，并将自己存在的疑问于组内其他成员讨论，充分发挥组内成员的自主和协作能力，努力做到一个合格并且优秀的核专业学生应有的素质。 对于管壳式换热器的设计计算，我们查阅了相关的资料（在本说明书最后一并提到），第一次尝试选择参数，如下： 热水的运行压力：0.2MPa (绝对压力) 冷却水运行压力：0.16MPa(绝对压力) 热水入口温度 t 1 ’： 82℃； 热水出口温度 t 1 ”： 46℃； 冷却水入口温度 t 2 ’： 23℃； 冷却水出口温度 t 2 ”： 43℃； 并尝试进行初步计算，不过在后面进行有效平均温差的计算时，针对我们手头有限的资料（见附录3），为了保证R可查，将参数修正为以下值。 二次选择参数： 热水的运行压力：0.2MPa (绝对压力) 冷却水运行压力：0.16MPa(绝对压力) 热水入口温度 t 1 ’： 82℃； 热水出口温度 t 1 ”： 42℃； 冷却水入口温度 t 2 ’： 23℃； 冷却水出口温度 t 2 ”： 43℃； 继续往下计算，我们通过之前的知识，发现在换热器的设计中，除非处于必须降 ψ>，至少不小于0.8。 低壁温的目的，一般按照要求使0.9
化工原理课程设计 题目：用水冷却煤油产品的列管式换热器的工艺 设计 系别： 班级： 学号： 姓名: 指导教师： 日期：2015年6月26日
任务书 一、设计题目：用水冷却煤油产品的列管式换热器的工艺设计 二、设计任务： 1、处理能力：45t/年煤油 2、设备型号：列管式换热器 3、操作条件： 煤油:入口温度140℃，出口温度40℃ 冷却介质：循环水，入口温度20℃，出口温度30℃ 允许压降：不大于105Pa 每年按330天计 建厂地址：新乡 三、设计要求 1、选择适宜的列管式换热器并进行核算 2、要进行工艺计算 3、要进行主体设备的设计（主要设备尺寸、横算结果等） 4、编写设计任务书 5、进行设备结构图的绘制（设备技术要求、主要参数、接管表、部件明细表、标题栏。）
目录 一、设计方案 (4) 1.1换热器的选择 (4) 1.2流动空间及流速的确定 (4) 二、物性数据 (5) 三、计算总传热系数： (5) 3.3、估算传热面积 (5) 3.3.1热流量 (5) 3.3.2平均传热温差 (5) 3.3.3传热面积 (5) 3.3.4冷却水用量 (5) 3.4、工艺结构尺寸 (6) 3.4.1管径和管内流速 (6) 3.4.2管程数和传热管数 (6) 3.4.3平均传热温差校正及壳程数 (6) 3.4.4传热管排列和分程方法 (7) 3.4.5壳体内径 (7) 3.4.6折流板 (7) 3.4.7接管 (7) 3.5换热器核算 (8) 3.5.1热流量核算 (8) 3.5.2换热器内流体的流动阻力 (10) 四、设计结果设计一览表 (12) 五、设计自我评价 (12) 六、参考文献 (13) 七、主要符号说明 (13) 八、主体设备条件图及生产工艺流程图（附图） (13)
设计（论文）题目： 列管式换热器的设计 目录 1 前言 (3) 2 设计任务及操作条件 (3) 3 列管式换热器的工艺设计 (3) 3.1换热器设计方案的确定 (3) 3.2 物性数据的确定 (4) 3.3 平均温差的计算 (4) 3.4 传热总系数Ｋ的确定 (4) 3.5 传热面积A的确定 (6) 3.6 主要工艺尺寸的确定 (6) 3.6.1 管子的选用 (6) 3.6.2 管子总数n和管程数Np的确定 (6) 3.6.3 校核平均温度差 t m及壳程数Ns (7) 3.6.4 传热管排列和分程方法 (7) 3.6.5 壳体径 (7) 3.6.6 折流板 (7)
3.7 核算换热器传热能力及流体阻力 (7) 3.7.1 热量核算 (7) 3.7.2 换热器压降校核 (9) 4 列管式换热器机械设计 (10) 4.1 壳体壁厚的计算 (10) 4.2 换热器封头选择 (10) 4.3 其他部件 (11) 5 课程设计评价 (11) 5.1 可靠性评价 (11) 5.2 个人感想 (11) 6 参考文献 (11) 附表换热器主要结构尺寸和计算结果 (12) 1 前言 换热器（英语翻译：heat exchanger），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。换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用更加广泛。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。 列管式换热器工业上使用最广泛的一种换热设备。其优点是单位体积的传热面积、处理能力和操作弹性大，适应能力强，尤其在高温、高压和大型装置中采用更为普遍。列管式换热器主要有以下几个类型：固定管板式换热器、浮头式换热器、U形管式换热器等。 设计一个比较完善的列管式换热器，除了能满足传热方面的要求外，还应该满足传热效率高、体积小、重量轻、消耗材料少、制造成本低、清洗维护方便和操作安全等要求。 列管式换热器的设计，首先应根据化工生产工艺条件的要求，通过化工工艺计算，确定换热器的传热面积，同时选择管径、管长，确定管数、管程数和壳程数，
甲醇■甲醇换热器II的设计 第一部分设计任务书 一，设计题目 甲醇-甲醇换热器II的设计 二，设计任务 1,热交换量：8029.39kw 2,设备形式：长绕管式换热器 三，操作条件 ①甲醇：入口温度7.83°C,出口温度-31.68°C ②甲醇：入口温度-37.68°C,出口温度1.00°C ③允许压强降：管侧不大于1.5*105pa壳侧不大于2.9*10’pa. 四，设计内容 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和传热系数。 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。 第二部分换热器设计理论计算 1,计算并初选换热器的规格
(1) 两流体均不发生相变的传热过程，管程，壳程的介质均为 甲醇。 (2) 确定流体的定性温度，物性数据。 管程介质为甲醇，入口温度为7.83°C,出口温度-31.68°Co 壳程介质也为甲醇，入口温度?37.68°C,出口温度1.00°Co 管侧甲醇的定性温度:打=7兀：型=-H.925 °C 。 2 壳侧的甲醇定性温度：仏=二门卑V —1&34°C 。 2 两流体在定性温度下的物性数据： ⑶传热温差 △ _ 7厂力)一72一" _ (7.83-1)-[-31.8 — (-37.68)] _ 6.83-6 —钳％ °C 」厂T- 7?83-(一31?68)_39?51 r-f " 1-(-37.68) ~ 38.68 ") p=hzk= 1—(—37S)=坯=085 「-匕 7.83-(-37.68) 45.51 … 由R 和P 查图得到校正系数为：处ul,所以校正后的温度为 = ^=6.406°C （查传热课本 P288） ,6.83 In ----- 6 [-31.8-(-37.68)]
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 分类 管 壳 式 名称 特性 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°C)，管间不 能清洗 带膨胀节：有一定的温度补偿能力，壳程只能承受较低的压 力 浮头式 管内外均能承受高压，壳层易清洗，管壳两物料温差>120℃； 内垫片易渗漏 U 型管式 制造、安装方便，造价较低，管程耐压高；但结构不紧凑、 管子不易更换和不易机械清洗 填料 函式 内填料函：密封性能差，只能用于压差较小场合 外填料函：管间容易泄露，不易处理易挥发、易爆易燃及压 力较高场合 釜式 壳体上都有个蒸发空间，用于蒸汽与液相分离 套管 双套管式 结构比较复杂，主要用于高温高压场合或固定床反应器中
课程设计设计题目：列管式换热器 专业班级：应化1301班 姓名：王伟 学号： U201310289 指导老师：王华军 时间： 2016年8月
目录 1.课程设计任务书 (5) 1.1 设计题目 (5) 1.2 设计任务及操作条件 (5) 1.3 技术参数 (5) 2.设计方案简介 (5) 3.课程设计说明书 (6) 3．1确定设计方案 (6) 3.1.1确定自来水进出口温度 (6) 3.1.2确定换热器类型 (6) 3.1.3流程安排 (7) 3.2确定物性数据 (7) 3．3计算传热系数 (8) 3.3.1热流量 (8) 3.3.2 平均传热温度差 (8) 3.3.3 传热面积 (8) 3.3.4 冷却水用量 (8) 4.工艺结构尺寸 (9) 4.1 管径和管内流速 (9) 4.2 管程数和传热管数 (9)
4.3 传热管排列和分程方法 (9) 4.4 壳体内径 (10) 4.5 折流板 (10) 4.6 接管 (11) 4.6.1 壳程流体进出管时接管 (11) 4.6.2 管程流体进出管时接管 (11) 4.7 壁厚的确定和封头 (12) 4.7.1 壁厚 (12) 4.7.2 椭圆形封头 (12) 4.8 管板 (12) 4.8.1 管板的结构尺寸 (13) 4.8.2 管板尺寸 (13) 5.换热器核算 (13) 5.1热流量衡算 (13) 5.1.1壳程表面传热系数 (13) 5.1.2 管程对流传热系数 (14) 5.1.3 传热系数K (15) 5.1.4 传热面积裕度 (16) 5.2 壁温衡算 (16) 5.3 流动阻力衡算 (17) 5.3.1 管程流动阻力衡算 (17) 5.3.2 壳程流动阻力衡算 (17)
化工原理课程设计说明书列管式换热器设计 专业：过程装备与控制工程 学院：机电工程学院
化工原理课程设计任务书 某生产过程的流程如图3-20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220301kg h ，压力为6.9MPa ，循环冷却水的压力为0.4MPa ，循环水的入口温度为29℃，出口的温度为39℃，试设计一列管式换热器，完成生产任务。 已知： 混合气体在85℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值） 密度 3190kg m ρ= 定压比热容1 3.297p c kj kg =g ℃ 热导率10.0279w m λ=g ℃ 粘度51 1.510Pa s μ-=?g 循环水在34℃下的物性数据： 密度 31994.3kg m ρ= 定压比热容1 4.174p c kj kg =g K 热导率10.624w m λ=g K 粘度310.74210Pa s μ-=?g
目录 1、确定设计方案 ............................................................................................. - 4 - 1.1选择换热器的类型 (4) 1.2流程安排 (4) 2、确定物性数据............................................................................................. - 4 - 3、估算传热面积............................................................................................. - 5 - 3.1热流量 (5) 3.2平均传热温差 (5) 3.3传热面积 (5) 3.4冷却水用量 (5) 4、工艺结构尺寸............................................................................................. - 5 - 4.1管径和管内流速 (5) 4.2管程数和传热管数 (5) 4.3传热温差校平均正及壳程数 (6) 4.4传热管排列和分程方法 (6) 4.5壳体内径 (6) 4.6折流挡板 (7) 4.7其他附件 (7) 4.8接管 (7) 5、换热器核算 ................................................................................................ - 8 - 5.1热流量核算 (8) 5.1.1壳程表面传热系数.......................................................................................... - 8 -5.1.2管内表面传热系数.......................................................................................... - 8 -5.1.3污垢热阻和管壁热阻...................................................................................... - 9 -5.1.4传热系数.......................................................................................................... - 9 -5.1.5传热面积裕度.................................................................................................. - 9 -5.2壁温计算. (9) 5.3换热器内流体的流动阻力 (10) 5.3.1管程流体阻力................................................................................................ - 10 -5.3.2壳程阻力........................................................................................................ - 11 - 5.3.3换热器主要结构尺寸和计算结果................................................................ - 11 - 6、结构设计 .................................................................................................. - 12 - 6.1浮头管板及钩圈法兰结构设计 (12) 6.2管箱法兰和管箱侧壳体法兰设计 (13) 6.3管箱结构设计 (13) 6.4固定端管板结构设计 (14) 6.5外头盖法兰、外头盖侧法兰设计 (14) 6.6外头盖结构设计 (14) 6.7垫片选择 (14)
长沙学院 课程设计说明书 题目煤油冷却器的设计系(部) 生环系 专业(班级) 09应化2班 姓名 学号 指导教师宋勇
起止日期2012.5.28——2012.6.16 化工原理课程设计任务书 系主任___________ 指导教师____________ 学生__戴姣______ 2班 编号：2.2.7 一、设计题目名称：煤油冷却器的设计 二、设计条件： 1．煤油：入口温度：130℃，出口温度：50℃； 2．冷却介质，循环水（P为0.3MPa，进口温度28℃，出口温度40℃）3．允许压强降，不超过105Pa；
4．每年按300天计；每天24 s。参考数据见表2.1,表2.2[1]。 表2.1.列管式换热器内的适宜流速范围 流体种类流速（ms） 管程壳程一般液体0.5~3 0.5~1.5 易结垢液体>1 >0.5 气体5~30 3~15 表2.2不同粘度液体的流速（以普通钢壁为例） 液体粘度 mPa．s ＞1500 1500～ 500 500～ 100 100～35 35～1 ＜1 最大流速 （ms） 0.6 0.75 1.1 1.5 1.8 2.4
2.3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。 壳程流体（煤油）的定性温度为：℃ 管程流体（硬水）的定性温度为：℃ 根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。见表2.3[1] 表2.3.物性数据 密度（㎏m3）比热容（kJkg ?℃）粘度（Pa? s） 导热系数（Wm ?℃） 煤油825 2.22 7.15× 10-4 0.14 水34℃) 993.95 4.174 7.27× 10-4 0.62 2.4计算总传热系数 (1).煤油的流量 已知要求处理能力为16.5万吨煤油每年（每年按300天计，每天24小时连续运行），则煤油的流量为：
化工原理课程设计说明书列管式换热器的选用和设计
目录 1 化工原理课程设计任务书 2 设计概述 3 换热器方案的确定 3.1 确定设计方案 3.2确定物性数据 3.3 计算总传热系数 4 计算换热面积 5 工艺结构尺寸 5.1 管径和管内流速 5.2 管程和传热管数 5.3 平均传热温差校正及壳程数 6传热管的排列和分程方法 7换热器核算 8 换热器的主要结构尺寸和计算结果表 9 设计评述 10 参考资料 11 主要符号说明 12 特别鸣谢
1化工原理课程设计任务书 欲用自来水将2.3万吨/年的异丁烯从300℃冷却至90℃，冷水进、出口温度分别为25℃和90℃。若要求换热器的管程和壳程压强降不大于100kpa，试选择合适型号的列管式换热器。假设管壁热阻和热损失可以忽略。 名称水异丁烯 密度 996 12 比热 4.08 130 导热系数 0.668 0.037 粘度 0.37×10^-3 13×10^-3 2.概述与设计方案简介 换热器的类型 列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用，主要有壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。一种流体在关内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。 其主要优点是单位体积所具有的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，因此在高温、高压和大型装置上多采用列管式换热器。为提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍流程度大为增加。列管式换热器中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不相同，因此它们的热膨胀程度也有差别。若两流体温差较大（50℃以上）时，就可能由于热应力而引起设备的变形，甚至弯曲或破裂，因此必须考虑这种热膨胀的影响。 2.1换热器 换热器是化工、石油、食品及其他许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。由于生产规模、物料的性质、传热的要求等各不相同，故换热器的类型也是多种多样。 按用途它可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。根据冷、热流体热量交换的原理和方式可分为三大类：混合式、蓄热式、间壁式。 间壁式换热器又称表面式换热器或间接式换热器。在这类换热器中，冷、热流体被固体壁面隔开，互不接触，热量从热流体穿过壁面传给冷流体。该类换热器适用于冷、热流体不允许直接接触的场合。间壁式换热器的应用广泛，形式繁多。将在后面做重点介绍。
1．设计题目及设计参数 (1) 1.1设计题目：满液式蒸发器 (1) 1.2设计参数： (1) 2设计计算 (1) 2.1热力计算 (1) 2.1.1制冷剂的流量 (1) 2.1.2冷媒水流量 (1) 2.2传热计算 (2) 2.2.1选管 (2) 2.2.2污垢热阻确定 (2) 2.2.3管内换热系数的计算 (2) 2.2.4管外换热系数的计算 (3) 2.2.5传热系数 K计算 (3) 2.2.6传热面积和管长确定 (4) 2.3流动阻力计算 (4) 3．结构计算 (5) 3.1换热管布置设计 (5) 3.2壳体设计计算 (5) 3.3校验换热管管与管板结构合理性 (5) 3.4零部件结构尺寸设计 (6) 3.4.1管板尺寸设计 (6) 3.4.2端盖 (6) 3.4.3分程隔板 (7) 3.4.4支座 (7) 3.4.5支撑板与拉杆 (7) 3.4.6垫片的选取 (7) 3.4.7螺栓 (8) 3.4.8连接管 (9) 4．换热器总体结构讨论分析 (10) 5．设计心得体会 (10) 6．参考文献 (10)
1．设计题目及设计参数 1.1设计题目：105KW 满液式蒸发器 1.2设计参数： 蒸发器的换热量Q 0=105KW ； 给定制冷剂：R22； 蒸发温度：t 0=2℃，t k =40℃， 冷却水的进出口温度： 进口1t '=12℃; 出口1 t " =7℃。 2设计计算 2.1热力计算 2.1.1制冷剂的流量 根据资料【1】，制冷剂的lgp-h 图：P 0=0.4MPa ，h 1=405KJ/Kg ，h 2=433KJ/Kg ， P K =1.5MPa ，h 3=h 4=250KJ/Kg ，kg m 04427.0v 3 1=，kg m v 3 400078.0= 图2-1 R22的lgP-h 图 制冷剂流量s kg s kg h h Q q m 667 .0250 4051054 10=-= -= 2.1.2冷媒水流量 水的定性温度t s =（12+7）/2℃=9.5℃,根据资料【2】附录9，ρ=999.71kg/m 3 ,c p =4.192KJ/(Kg ·K)
中南大学《化工原理》课程设计说明书 题目：煤油冷却器的设计 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.列管式换热器的选择与核算 §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.初选换热器的类型 3.2.管程安排（流动空间的选择）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.壁厚的确定、封头 4.8.管板 4.9.换热管 4.10.分程隔板 4.11拉杆 4.12.换热管与管板的连接 4.13.防冲板或导流筒的选择、鞍式支座的示意图(BI型) 4.14.膨胀节的设定讨论 §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.换热器的振动 6.2.流体诱发换热器管束振动机理 6.3.换热器管束振动的计算 6.4.振动的防止与有效利用 §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 煤油冷却器的设计 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).煤油定性温度下的物性数据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.列管式换热器的选择与核算 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的典型的工艺设备。在化工厂，换热器的费用约占总费用的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、家电等也有着广泛的应用。因此，设计和选择得到使用、高效的换热器对降低设备的造价和操作费用具有十分重要的作用。 在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，即简称换热器，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备。 换热器的类型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，如表2-1所示。 表2-1 传热器的结构分类
（封面） XXXXXXX学院 列管式换热器课程设计报告 题目： 院（系）： 专业班级： 学生姓名： 指导老师： 时间：年月日 目录
1、设计题目（任务书） (2) 2、流程示意图 (3) 3、流程及方案的说明和论证 (3) 4、换热器的设计计算及说明 (4) 5、主体设备结构图 (10) 6、设计结果概要表 (11) 7、设计评价及讨论 (12) 8、参考文献 (12) 附图：主体设备结构图和花版设计图 一．任务书
（一）设计题目： 列管式冷却器设计 （二）设计任务： 将自选物料用河水冷却或自选热源加热至生产工艺所要求的温度 （三）设计条件： 1.处理能力：G=学号最后2位×300t物料/d； 2.冷却器用河水为冷却介质，考虑广州地区可取进口水温度为20~30C；加热器用热水或水蒸气为热源，条件自选； 3.允许压降：不大于105Pa； 4.传热面积安全系数5～15％ 5.每年按330天计，每天24小时连续运行。 （四）设计要求： 1.对确定的设计方案进行简要论述； 2.物料衡算、热量衡算； 3.确定列管壳式冷却器的主要结构尺寸； 4.计算阻力； 5.选择合宜的列管换热器并运行核算； 6.用Autocad绘制列管式冷却器的结构（3号图纸）、花板布置图（3号图纸）； 7.编写设计说明书（包括：①.封面；②.目录；③.设计题目；④.流程示意图；⑤.流程及方案的说明和论证；⑥设计计算及说明；⑦主体设备结构图；⑧设计结果概要表；⑨对设计的评价及问题讨论；⑩参考文献。） （五）设计进度安排： 备注：参考文献格式： 期刊格式为：作者姓名.出版年.论文题目.刊物名称.卷号（期号）：起止页码。专著格式为：作者姓名.出版年.专著书名.出版社名.起止页码。 二．流程示意图
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℃之后，进入60换热后，用循环冷却水将其从110℃进一步冷却至为量的流 知混合气体组吸塔收其中的可溶性分。已吸收237301，压力为6.9，循环冷却水的压力为0.4，循环MPaMPa hkg水的入口温度为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3?mkg/?901定压 比热容 =3.297kj/kg℃c1p热导率 =0.0279w/m ?1粘度5??Pas51?.?1011 下的物性数据：34℃循环水在3/m=994.3 密度㎏?1℃ =4.174kj/kg定压比热容c1p =0.624w/m℃热导率 ?1粘度3??Pas10742?0.?1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2 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
课程设计报告 ( 2016—2017年度第一学期) 名称：化工原理 题目：煤油冷却器的设计院系：环境科学与工程学院班级：能化1402 学号：201405040207 学生姓名：冯慧芬 指导教师：朱洪涛 设计周数： 1 成绩： 日期：2016 年11月
目录 一．任务书 1.1目的与要求 1.2.主要内容 二．设计方案简介 2.1.换热器概述 2.2 列管式换热器 2.3.设计方案的拟定 三．工艺计算及主体设备设计 3.1热量设计 3.1.1.初选换热器的类型 3.1.2.管程安排（流动空间的选择）及流速确定 3.1.3.确定物性数据 3.1. 4.计算总传热系数 3.1.5.计算传热面积 3.2工艺结构设计 3.2.1管径和管内流速 3.2.2管程数和传热管数 3.2.3平均传热温差校正及壳程数 3.2.4传热管排列和分程方法 3.2.5折流板 3.2.6壳程内径及换热管选型汇总 3.3换热器核算 3.3.1热量核算 3.3.2压力降核算 四．辅助设备的计算及选型 4.1 封头 4.2 缓冲挡板 4.3 放气孔、排液管 4.4 假管 4.5 拉杆和定距管 4.6 膨胀节 4.7 接管 五．设计结果一览表 六．心得体会 七．参考文献 八．主体设备的工艺条件图
一．任务书 1.1 目的与要求 1. 要求学生能综合运用本课程和前修课程的基本知识，进行融会贯通的独立思考，在规定的时间内完成列管换热器设计任务。 2. 使学生了解工程设计的基本内容，掌握化工设计的主要程序和方法，培养学生分析和解决工程实际问题的能力。 3. 熟悉和掌握查阅技术资料、国家技术标准，正确地选用公式和数据。 1.2 主要内容 1.2.1处理能力：25000kg/h 煤油 1.2.2设备型式：列管换热器 1.2.3操作条件： 煤油：入口温度：140℃出口温度：40℃ 冷却介质：自来水入口温度：30℃出口温度：40℃ 允许压强降：不大于100kPa 煤油定性温度下的物性参数：密度825kg/m3粘度7.15×10-4Pa·s 比热容2.22kJ/kg·℃导热系数0.14W/m·℃水定性温度下的物性参数：密度994kg/m3粘度7.28×10-4Pa·s 比热容4.174kJ/kg·℃导热系数0.626W/m·℃ 1.2.4主体设备工艺条件图。
ASPEN PLUS换热器设计说明 ASPEN PLUS与换热器设计 程序的界面 本章讲述的是如何使用ASPEN PLUS 自带的换热器设计程序界面(HXINT)在AS PEN PLUS运行与换热器设计程序包之间传输加热/冷却曲线的数据。 本章的主题包括： §生成物性数据 §开始运行HTXINT §选择加热/冷却曲线的结果 §生成界面文件 §在换热器设计程序包中使用界面程序 关于换热器设计程序界面 用户可以使用HTXINT程序从一个ASPEN PLUS 运行程序中选择加热/冷却曲线数据，并将这些数据传输到某个能被下列换热器设计程序包读取的文件中： §B-JAC中的HETRAN §HTFS的TASC, ACOL, 以及APLE §HTFS的M-系列程序, 包括M-TASC, M-ACOL, 以及M-APLE §HTRI的ST, CST, ACE, PHE以及RKH 用户还可以扩展由加热/冷却曲线所得到的默认数据，使其包括换热器设计程序包所需要的所有物性数据。 完成一次ASPEN PLUS 运行之后，在开始运行设计程序之前要先运行HTXINT。HTXINT将通过一系列提示给用户以指引，为换热器设计程序选择加热/冷却曲线。 HTXINT是一个用于调用ASPEN PLUS 摘要文件工具的应用程序。
在模拟中生成物性数据 HTXINT所使用的物性数据来自加热/冷却曲线，许多ASPEN PLUS单元操作模型都可以生成这种曲线。在使用HTXINT时，用户必须先使用ASPEN PLUS 生成所需的加热/冷却曲线，对于每个想要的单元模块都要生成加热/冷却曲线(一条或多条)。关于指定加热/冷却曲线的详细细节，请参见第10章“要求加热/冷却曲线计算”一节。在模块的Hcurve上就可以： 1.在“Property Sets”栏下选择“HXDESIGN” 2.选择所需采样点的数目。见本章“指定加热/冷却曲线的取样点数”一节 3.指定压力降的数值 下面各节将详细讲述以上各步骤。 指定物性集 为了生成换热器设计程序界面所需要的物性数据，在Hcurve下选择内建的HX DESIGN物性集。 指定加热/冷却曲线的取样点数目 一般地，ASPEN PLUS所默认的10个中间点的设置是可以接受的，用户也可以增减这一数目。假如取样点的数量超过了换热器设计程序所能接受的最大数目，HTXINT会在加热/冷却曲线上选择，将曲线终点以及曲线上的任何露点或泡点包含在内。由于ASPEN PLUS会额外增加露点或泡点，最终的取样点数可能会比用户要求的要多。 指定压降 HETRAN是唯一接受非等压物性曲线的换热器设计程序包。对于其他的换热器设计程序包，不可以将带有压降的加热/冷却曲线拷贝到HTXINT界面就算完事。HTRI程序包可以在每侧接受最多3条不同压力下的加热/冷却曲线。为了使结果尽可能的精确，应该定义下列压力下的3条加热/冷却曲线： §入口压力 §出口压力 §发生相变时的压力 启动HTXINT 要想交互式的运行HTXINT界面，请恰当的使用命令
化工原理课程设计 题目煤油冷却器 学院名称化学化工学院 指导教师 职称教授 班级 学号 学生姓名 2015年9月8日 目录 目录 目录............................................................... I 前言.............................................................. I I 概述 (1) 第二章设计任务与条件 (2) 第三章工艺设计 (3) 3、1生产条件的确定 (3) 3、2换热器的设计计算 (3) 3、2、1确定设计方案 (3)
3、2、2确定物性数据 (3) 3、2、3计算总传热系数 (4) 3、2、4计算传热面积 (5) 3、2、5工艺结构尺寸 (5) 3、2、6换热器核算 (7) 第四章设计结果列表 (11) 4、1换热器主要结构尺寸与计算结果 (11) 4、2设计结果的讨论 (12) 结束语 (12) 参考文献 (13) 符号说明 (13) 附录 (14) 前言 煤油一般就是通过对石油进行分馏而制得,刚刚分馏得到的煤油温度会比较高,不利于保存与运输等,需要进行冷却。在工业大生产过程中自然冷却远远达不到煤油冷却的时间要求,选用低温水进行冷却就是比较好的冷却方式。设计性能优良的冷却器就十分的必要了,本文通过大量数据运算得到的理论冷却器比较接近现实生产要求,有待于进一步的实践证实与运用。 关键词:煤油;水;换热器
概述 在化工、石油、能源、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器,它们也就是这些行业的通用设备,并占有十分重要的地位。 随着换热器在工业生产中的地位与作用不同,换热器的类型也多种多样,不同类型的换热器也各有优缺点,性能各异。列管式换热器就是最典型的管壳式换热器,它在工业上的应用有着悠久的历史,而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。 列管式换热器有以下几种: 1、浮头式 换热器两端的管板,一端不与壳体相连,该端称浮头。管子受热时,管束连同浮头可以沿轴向自由伸缩,完佺消除了温差应力。 特点:结构复杂、造价高,便于清洗与检修,消除温差应力,应用普遍。 设计评述: 1、在换热器选型的时候,考虑各种常用的换热器优缺点: ⑴固定板式换热器:结构简单,在相同的壳体直径内,排管最多,比较紧凑,使壳侧清洗困难。当管子与壳体壁温相差大于50°C 时,应在壳体上设置温差补偿--膨胀节,依靠膨胀节的弹性变形可以减少温差应力。但就是当壳体与管子的温差大于60°C 及壳程压力超过Pa 5 106 时,由于补偿圈过厚,难以伸缩,失去温差补偿作用,就应考虑其她结构。 ⑵U 型管式换热器:其结构特点就是只有一个管板。换热管为U 形,管束可以自由伸缩,当壳体与U 型换热管有温差时,不会产生温差应力。密封面少,运行可靠,造价较低,管间清洗较方便。但就是由于管子需要一定的弯曲半径,故管板的利用率低;管束最内层管间距较大,壳程易短路;内层管子坏了不能更换,因而报废率较高。一般用于管、壳壁温差较大或壳程介质易结垢而管程介质清洁以及高温高压、腐蚀性强的场合。