3.某一错流式热交换器中(两流体各自均无横向混合的一次错流)，以排出的热气体将2.5kg/s 的水从35℃加热到85℃，热气体的比热为1.09kJ/(kg ℃)，进入热交换器的温度为200℃，离开时的温度为93℃，若该热交换器的传热系数为180W/(m 2℃)，试求其传热面积和平均温度。
若水的流量减少一半，而气体的流量及两流体的进口温度保持不变，计算因水流量减少而导致换热量减小的百分比，假定传热系数不变。
解：（1）由题，2M =2.5 kg /s ，2t =35 '℃，2t =85 ''℃ ()p2c =4187 J /kg ?℃
，()p1c =1090 J /kg ?℃，1
t =200 '℃，1t =93 ''℃，()2K=180 W /m ?℃。 ()()()()()()1212lm,12
12
200859335t ===83.27 20085ln ln 9335t t t t t t t t ''''''------?-'''--'''-c ℃， 221285350.30320035t t P t t '''--===''--，112220093 2.148535
t t R t t '''--==='''--，查图1.14得（P19），ψ＝0.92。
错流的平均温差为：,0.9283.2776.61 m lm c t t ?=ψ??=?=℃。
不考虑散热损失，传热量()222
2() 2.541878535523375 W p Q M c t t '''=-=??-= 传热面积252337537.95 m 18076.61
m Q F K t ===??。 （2）1115233754891.420093Q W t t ==='''--， 22211 2.541875233.822
p W M c ==??=，所以，min 1W W =；
min 18037.95 1.404891.4KF NTU W ?===，min max 4891.40.935233.8
c W R W ===， 查图1.23（P33）得，ε＝0.564，
()()max min 1
20.5644891.420035455194 W Q Q W t t '''=ε=ε-=??-=； 523375455194100%100%13.3%523375
Q Q Q Q Q '?--=?=?= 5．一逆流式管壳热交换器，采用将油从100℃冷却到65℃的方法把水从25℃加热到50℃，此热交换器是按传热量20kW 、传热系数340W/(m 2·℃)的条件设计的。
（1）试计算其计算其传热面积F 1；
（2）假设上面所说的油相当的脏，以致在分析中必须取其污垢热阻为0.004 m 2·℃/W ，这时传热面积F 2应为多少？
（3）若传热面积仍为F 1，流体进口温度不变，当选用这一污垢热阻后，传热量会减小多少？
解：（1）由题，1t =100 '℃，1t =65 ''℃，2t =25 '℃，2t =50 ''℃，20 kW Q =，
()2K=340 W /m ?℃。
逆流，()()()()()()1212m 1212
100506525t ===44.81 10050ln ln 6525t t t t t t t t ''''''------?-'''--'''-℃ 传热面积2120000 1.31 m 34044.81
m Q F K t ===??。 （2）有污垢时，)2s 1
1K ===144 W m 11r 0.004K 340'?++℃，
2220000 3.10 m 14444.81
m Q F K t ==='??。 （3）若传热面积仍为F 1，流体进口温度不变，当选用这一污垢热阻后，出口温度发生变化。
111Q 20000W ===571.4 W t t 10065'''--℃，222
Q 20000W ===800 W t t 5025'''-- min 1c max 2W W 571.4R =
==0.714W W 800=，1min NTU=K F W =144 1.31571.4=0.33'? 查图1.19得，=0.26ε。
min 12Q =W (t t )=0.26571.4(10025)=11142 W '''ε-?- （或者按11221212
t t t t ==t t t t ''''''--εε''''--或求出12t t ''''或，进而得到Q '） Q=Q Q =2011.142=8.858 kW '?--
6．在热交换器中，重油从300℃冷却到200℃，而石油则从25℃被加热到175℃，在传热系数和所传递的热量都不变的条件下，试求：
（1）做顺流布置和逆流布置时，逆流时所需传热面和顺流式所需传热面之间的关系。
（2）若设计成石油不混合而重油混合的错流式时，与顺流相比，错流可节省多少传热面？
解：（1）由题，1t =300 '℃，1t =200 ''℃，2t =25 '℃，2t =175 ''℃，
逆流时：()()()()()()1212m,1212
30017520025t ===148.60 300175ln ln 20025t t t t t t t t ''''''------?-'''--'''-逆℃ 顺流时：()()()()1212m,1
2130025200175t ===104.26 30025ln ln 200175
t t t t t t t t ''''''------?''--''''--顺℃
在传热系数和所传递的热量都不变的条件下，逆流时所需传热面和顺流式所需传热面之比即等于二者平均温差只比的倒数，即
m,m,t F 148.60== 1.425F t 104.26??逆顺顺逆＝，或m,m,t F 104.26== 0.702F t 148.60
??顺逆顺逆＝ （2）错流时，2212175250.54530025t t P t t '''--===''--，112
23002000.66717525t t R t t '''--==='''--，查图1.13得，ψ＝0.88。
错流的平均温差为：,0.88148.60130.77 m lm t t ?=ψ??=?=逆℃。
m,m,t F 104.26== 0.797F t 130.77
??顺错顺错＝
所以，错流与顺流相比可节省传热面20.3％
4. 在一传热面积为16m 2的逆流式套管换热器中，用油加热冷水，油的流量为3kg/s ，进口温度为110℃，水的流量为1 kg/s,进口温度为35℃，油和水的平均比热为2 kJ/kg?℃和4.18 kJ/kg?℃,换热器的总传热系数为350W/m 2?℃，求水的出口温度（10分） 注：1exp[(1)]1exp[(1)]c c c NTU R R NTU R ---=---ε
解： W 1=3×2000=6000W/ ℃
W 2=1×4180=4180W/ ℃
因此冷水为最小热容值流体
min max 418006000W Rc W ===.697
单元数为
min 35016 1.344180
KF NTU W ?===
效能数为
1exp[(1)]1exp[(1)]c c c NTU R R NTU R ---=---ε
1exp[ 1.34(10.697)]10.697exp[ 1.34(10.697)]
---=--- 0.3340.536
==0.623 "'22''12
t t t t -=-ε "'''2212()t t t t =+-=ε35+0.623×(110-35)=81.73℃
目录 一、设计任务 (2) 二、概述与设计方案简介 (3) 2.1 概述 (3) 2.2设计方案简介 (4) 2.2.1 换热器类型的选择 (4) 2.2.2流径的选择 (6) 2.2.3流速的选择 (6) 2.2.4材质的选择 (6) 2.2.5管程结构 (6) 2.2.6 换热器流体相对流动形式 (7) 三、工艺及设备设计计算 (7) 3.1确定设计方案 (7) 3.2确定物性数据 (8) 3.3计算总传热系数 (8) 3.4计算换热面积 (9) 3.5工艺尺寸计算 (9) 3.6换热器核算 (11) 3.6.1传热面积校核 (11) 3.6.2．换热器压降的核算 (12) 四、辅助设备的计算及选型 (13) 4.1拉杆规格 (13)
4.2接管 (13) 五、换热器结果总汇表 (14) 六、设计评述 (15) 七、参考资料 (15) 八、主要符号说明 (15) 九、致 (16) 一、设计任务
二、概述与设计方案简介 2.1 概述 在工业生产中用于实现物料间热量传递的设备称为换热设备，即换热器。换热器是化工、动力、食品及其他许多部门中广泛采用的一种通用设备。 换热器的种类很多，根据其热量传递的方法的不同，可以分为3种形式，即间壁式、直接接触式、蓄热式。 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。 直接接触式换热器又称混合式换热器。在此类换热器中，冷、热流体相互接触，相互
换热器基础知识测试题 姓名：分数： 一、填空题（每空1分，共50分） 1、以在（两种流体）之间用来（传递热量）为基本目的的传热设备装置，称为换热器，又叫做（热交换器）。 2、换热器按作用原理和传热方式分类可分为：（直接接触式换热器）、（蓄热式换热器）（间壁式换热器）。 3、、离心式压缩机可用来（压缩）和（输送）化工生产中的多种气体。它具有：处理量大，（体积小），结构简单，（运转平稳），（维修方便）以及气体不受污染等特点。 4、换热器按传热面形状和结构分类可分为：（管式换热器）、（板式换热器）及特殊形式换热器。 5、管壳式换热器特点是圆形的（外壳）中装有（管束）。一种介质流经（换热管）内的通道及其相贯通部分（称为壳程）。它可分为：（浮头式换热器）、（U 型管式换热器）、套管式换热器、（固定管板式换热器）填料函式换热器等。 6、U型管式换热器不同于固定管板式和浮头式，只有一块（管板），换热管作为（U字形）、两端都固定在（同一块管板）上；管板和壳体之间通过（螺栓）固定在一起。 7、（换热管）是管壳式换热器的传热元件，它直接与两种介质（接触），换热管的形状和（尺寸）对传热有很大的影响。 8、写出下列换热管及其在管板上的排列名称分别为： （a）正三角形（b）转角正三角形（c）正方形（d）转角正方形 9、管壳式换热器流体的流程：一种流体走管内称为（管程），另一种流体走管外称为（壳程）。管内流体从换热管一端流向另一端一次，称为（一程）；对U 形管换热器，管内流体从换热管一端经过U形弯曲段流向另一端一次称为（两程）。 10、管板与换热管间的连接方式有（胀接）、（焊接）或二者并用的连接方式。 11、折流板的作用是引导（壳程流体）反复地（改变方向）作错流流动或其他形式的流 动，并可调节（折流板间距）以获得适宜流速，提高（传热效率）。另外，折流板还可起到（支撑管束）的作用。 12、换热器的水压试验压力为最高操作压力的（1.25~1.5）倍。 13、换热器的清洗方法有：（酸洗法）、（机械清洗法）、（高压水冲洗法）、海绵球清洗法。 14、写出下面编号的阀门类型:H（止回阀）、D（蝶阀）、J（截止阀）、A（安全阀）Z（闸阀）、Q（球阀） 15、阀门的密封试验通常为公称压力PN的）（1.1）倍。 二、不定项选择题（每题1分，共10分）
换热器热量及面积计算 一、热量计算 1、一般式Q=Q c=Q h Q=W h（H h,1- H h,2）= W c（H c,2- H c,1） 式中： Q为换热器的热负荷，kj/h或kw； W为流体的质量流量，kg/h； H为单位质量流体的焓，kj/kg； 下标c和h分别表示冷流体和热流体，下标1和2分别表示换热器的进口和出口。 2、无相变化 Q=W h c p,h(T1-T2)=W c c p,c(t2-t1) 式中： c p为流体平均定压比热容，kj/(kg.℃)； T为热流体的温度，℃； t为冷流体的温度，℃。 3、有相变化 a.冷凝液在饱和温度下离开换热器，Q=W h r = W c c p,c(t2-t1) 式中： W h为饱和蒸汽（即热流体）冷凝速率（即质量流量）（kg/s）
r为饱和蒸汽的冷凝潜热（J/kg） b.冷凝液的温度低于饱和温度，则热流体释放热量为潜热加显热 Q=W h[r+c p,h（T s-T w）] = W c c p,c(t2-t1) 式中： c p,h为冷凝液的比热容（J/（kg/℃））；T s为饱和液体的温度（℃） 二、面积计算 1、总传热系数K 管壳式换热器中的K值如下表： 注：
1 w = 1 J/s = 3.6 kj/h = 0.86 kcal/h 1 kcal = 4.18 kj 2、温差 （1）逆流 热流体温度T：T1→T2 冷流体温度t：t2←t1 温差△t：△t1→△t2 △t m=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1） （2）并流 热流体温度T：T1→T2 冷流体温度t：t1→t2 温差△t：△t2→△t1 △t m=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1） 对数平均温差，两种流体在热交换器中传热过程温差的积分的平均值。( 恒温传热时△t=T-t，例如：饱和蒸汽和沸腾液体间的传热。) 对数平均温差因为在冷凝器板换一系列的换热器中温度是变化的为了我们更好的选型计算所以出来一个相对准确的数值, 当△T1/△T2>1.7时用公式： △Tm=（△T1-△T2）/㏑（△T1/△T2）. 如果△T1/△T2≤1.7时，△Tm=（△T1+△T2）/2 二种流体在热交换器中传热过程温差的积分的平均值。
根据给定的原始条件，确定各股物料的进出口温度，计算换热器所需的传热面积，设计换热器的结构和尺寸，并要求核对换热器压强降是否符合小于30 kPa的要求。各项设计均可参照国家标准或是行业标准来完成。具体项目如下：设计要求： =0.727Χ10-3Pa.s 密度ρ=994kg/m3粘度μ 2 导热系数λ=62.6Χ10-2 W/(m.K) 比热容Cpc=4.184 kJ/(kg.K) 苯的物性如下： 进口温度：80.1℃出口温度：40℃ =1.15Χ10-3Pa.s 密度ρ=880kg/m3粘度μ 2 导热系数λ=14.8Χ10-2 W/(m.K) 比热容Cpc=1.6 kJ/(kg.K) 苯处理量：1000t/day=41667kg/h=11.57kg/s 热负荷：Q=WhCph（T2-T1）=11.57×1.6×1000×(80.1-40)=7.4×105W 冷却水用量：Wc=Q/[c pc(t2-t1)]=7.4×105/[4.184×1000×(38-30)]=22.1kg/s
4、传热面积的计算。 平均温度差 确定R和P值 查阅《化工原理》上册203页得出温度校正系数为0.8，适合单壳程换热器，平均温度差为 △tm=△t’m×0.9=27.2×0.9=24.5 由《化工原理》上册表4-1估算总传热系数K（估计）为400W/（m2·℃） 估算所需要的传热面积： S0==75m2 5、换热器结构尺寸的确定，包括： （1）传热管的直径、管长及管子根数； 由于苯属于不易结垢的流体，采用常用的管子规格Φ19mm×2mm 管内流体流速暂定为0.7m/s 所需要的管子数目：，取n为123 管长：=12.9m 按商品管长系列规格，取管长L=4.5m，选用三管程 管子的排列方式及管子与管板的连接方式: 管子的排列方式，采用正三角形排列；管子与管板的连接，采用焊接法。（2）壳体直径； e取1.5d0，即e=28.5mm D i=t(n c—1)+2e=19×(—1)+2×28.5=537.0mm，按照标准尺寸进行整圆，壳体直径为600mm。此时长径比为7.5，符合6-10的范围。
化工基础知识题库 一、选择题 1、反应物浓度增大，反应速度常数K值 C 。 A.增大 B.减小 C.不变。 2、温差法计算热负荷的公式，适应于载热体在换热过程中 B 。 A.有相变但无温变 B.无相变但有温变 C.既有相变又有温变。 3、单位时间内流过管道任一截面积的流体质量称为 B。 A.质量流量 B.质量流速 C.体积流量。 4、压力 A 有碍于吸收过程的进行。 A.增大 B.降低 C.不变。 5、润滑油的质量指标中，酸值越 A ，质量越好。 A.低 B.高。 6、仪表输出的变化与引起变化的被测变量之比为仪表的 C 。 A.相对误差 B.灵敏限 C.灵敏度。 7、自动控制系统的过渡过程是控制作用不断克服 B 的过程。 A.随机影响 B.干扰影响 C.设定值变化。 8、选择被控变量原则为 C 。 A.多值对应关系 B.被控变量变化灵敏大 C.单值对应关系，工艺合理性，被控变量变化灵敏度大。 9、相对压强的负值为 C 。 A．表压 B.绝压 C.真空度 D.大气压 10、气体密度与压强，温度有关，什压降温，气体密度 A 。 A.增大 B.减小 C.不变 11、流体的粘度愈大，它的流动性就 B。 A.愈大 B.愈小 C.不变 12、离心泵的叶轮能提高液体的 C 。 A.静压能 B.动能 C.静压能和动能 13、一个满足生产要求的换热器其传热速度 D 热负荷。 A.大于 B.小于 C.等于 D.等于或大于 C.小于或等于 14、许多试验证明，雷诺系数在2000～10000流动类型为 C 。 A.层流 B.湍流 C.过渡流。 15、两种流体在环热器内，两侧分别以相同的方向流动称为A。 A.并流 B.逆流 C.错流 D.折流 16、在流体输送过程中，冬天克服的阻力 B 夏天克服的阻力。 A．小于 B.大于 C.等于 17、许多化学反应中采用催化剂在化学反应中起到的作用是 A 。 A.增加正反应速度 B.降低逆反应速度 C.改变化学平衡 D.降低反应活化能，增大正、逆反应速度。 18、将过热蒸汽冷却当温度降至一定值时混合气开始冷凝，产生第一滴液体，相应的温度称为 C 。 A.饱和温度 B.临界温度 C.露点温度 19、一定质量的气体在恒温下体积膨胀为原来的10倍，下面哪种情况将伴随发生 C 。 A.气体的分子数增加10倍 B.气体分子平均速度的大小减小10倍 C.容器壁所受气体分子平均作用减少为原来的1/10 D.气体分子的密度保持不变。 20、泵的扬程是指 B 。 A.泵的升扬高度 B.泵所提供的总能量 C.泵的静压能和位压能 D.泵出口处压力
换热器计算的设计型和操作型问题--传热过程计算 与换热器 日期:2005-12-28 18:04:55 来源:来自网络查看:[大中小] 作者：椴木杉热度： 944 在工程应用上，对换热器的计算可分为两种类型：一类是设计型计算（或称为设计计算），即根据生产要求的传热速率和工艺条件，确定其所需换热器的传热面积及其他有关尺寸，进而设计或选用换热器；另一类是操作型计算（或称为校核计算），即根据给定换热器的结构参数及冷、热流体进入换热器的初始条件，通过计算判断一个换热器是否能满足生产要求或预测生产过程中某些参数（如流体的流量、初温等）的变化对换热器传热能力的影响。两类计算所依据的基本方程都是热量衡算方程和传热速率方程，计算方法有对数平均温差（LMTD）法和传热效率-传热单元数（e-NTU）法两种。 一、设计型计算 设计型计算一般是指根据给定的换热任务，通常已知冷、热流体的流量以及冷、热流体进出口端四个温度中的任意三个。当选定换热表面几何情况及流体的流动排布型式后计算传热面积，并进一步作结构设计，或者合理地选择换热器的型号。 对于设计型计算，既可以采用对数平均温差法，也可以采用传热效率-传热单元数法，其计算一般步骤如表5-2所示。 表5-2 设计型计算的计算步骤
体进出口温度计算参数P 、R ； 4． 由计算的P 、R 值以及流动排布型式，由j-P 、R 曲线确定温度修正系数j ；5．由热量衡算方程计算传热速率Q ，由端部温度计算逆流时的对数平均温差Δtm ； 6．由传热速率方程计算传热面积 。 体进出口温度计算参数e 、CR ； 4．由计算的e 、 CR 值确定NTU 。由选定的流动排布型式查取 e-NTU 算图。可能需由e-NTU 关系反复计算 NTU ；5．计算所需的传热面积 。 例5-4 一列管式换热器中，苯在换热器的管内流动，流量为 kg/s ，由80℃冷却至30℃；冷却水在管间与苯呈逆流流动，冷却水进口温度为20℃，出口温度不超过50℃。若已知换热器的传热系数为470 W/（m2·℃），苯的平均比热为1900 J/（kg·℃）。若忽略换热器的散热损失，试分别采用对数平均温差法和传热效率-传热单元数法计算所需要的传热面积。 解 （1）对数平均温差法 由热量衡算方程，换热器的传热速率为 苯与冷却水之间的平均传热温差为 由传热速率方程，换热器的传热面积为 A = Q/KΔt m = = m 3 （2）传热效率-传热单元数法 苯侧 (m C ph ) = *1900 = 2375 W/℃ 冷却水侧 (m c C pc ) =(m h C ph )(t h1-t h2)/(t c1-t c2) =2375*(80-30)/(50-20)= W/℃ 因此， (m C p )min=(m h C ph )=2375 W/℃ 由式（5-29），可得
一、换热器的结构型式有哪些？ 换热器是很多工业部门广泛应用的一种常见设备，通过这种设备进行热量的传递，以满足生产工艺的需要。可按用途、换热方式、结构型式三种不同的方法进行分类。按结构型式分类如下： 换热器分为管式换热器、板式换热器、新型材料换热器和其他型式的换热器。 管式换热器又分为：套管式换热器、管壳式换热器、沉浸式换热器、喷淋式换热器和翅片管式换热器。 板式换热器又分为：夹套式换热器、平板式换热器、伞板式换热器、螺旋板式换热器、板翅式换热器和板壳式换热器。 新型材料换热器分为：石墨换热器、聚四氟乙烯换热器、玻璃换热器和钛材及其他稀有金属材料换热器。 其他形式的换热器包括回转式换热器和热管。 二、换热器管为什么会结垢？如何除垢？ 因为换热器大多是以水为载热体的换热系统，由于某些盐类在温度升高时从水中结晶析出，附着于换热管表面，形成水垢。在冷却水中加入聚磷酸盐类缓冲剂，当水的PH值较高时，也可导致水垢析出。初期形成的水垢比较松软，但随着垢层的生成，传热条件恶化，水垢中的结晶水逐渐失去，垢层即变硬，并牢固地附着于换热管表面上。 此外，如同水垢一样，当换热器的工作条件适合溶液析出晶体时，换热管表面上即可积附由物料结晶形成的垢层；当流体所含的机械杂质有机物较多、而流体的流速又较小时，部分机械杂质或有机物也会在换热器内
沉积，形成疏松、多孔或胶状污垢。 换热器管束除垢的方法主要有下列三种。 一、手工或机械方法 当管束有轻微堵塞和积垢时，借助于铲削、钢丝刷等手工或机械方法来进行清理，并用压缩空气，高压水和蒸汽等配合吹洗。当管子结垢比较严重或全部堵死时，可用管式冲水钻（又称为捅管机）进行清理。 二、冲洗法 冲洗法有两种。第一种是逆流冲洗，一般是在运动过程中，或短时间停车时采用，可以不拆开装置，但在设备上要预先设置逆流副线，当结垢情况并不严重时采用此法较为有效。 第二种方法是高压水枪冲洗法。对不同的换热器采用不同的旋转水枪头，可以是刚性的，也可以是绕性的，压力从10MPa至200ＭＰa自由调节。利用高压水除污垢，无论对管间、管内及壳体均适用。高压水枪冲洗换热器效果较好。应用广泛。 三、化学除垢 换热器管程结垢，主要是因为水质不好形成水垢及油垢的结焦沉淀和粘附两种形式，用化学法除垢，首先应对结垢物质化验分析，搞清结垢物性质，就可以决定采用哪种溶剂清洗。一般对硫酸盐和硅酸盐水垢采用碱洗（纯碱、烧碱、磷酸三钠等），碳酸盐水垢则用酸洗（盐酸、硝酸、磷酸、氟氢酸等）。对油垢结焦可用氢氧化钠、碳酸钠、洗衣粉、液体洗涤剂、硅酸钠和水按一定的配比配成清洗液进行清洗。采用化学清洗的办法，现场需要重新配管，比较花费时间。
压力容器基础知识试题 姓名职务得分口期 ?、判断题 1.压力容器的设计总图（底图）上，必须盖有压力容器设计资格印章° （） 2.压力容器焊材一级库的相对温度一?般不应大于60%o （） 3.压力容器封头拼接焊接缝进行100%射线探伤时，合格级别为II级。（） 4.Q235-B用于制造压力容器时，其厚度不得大于16mm。（） 5.《容规》适用于最高工作压力大于等于0.1 MPC的压力容器。（） 6.用于制造受压元件的材料在切割（或加工）后应进行标记移植。（） 7.压力容器组焊时，不允许采用十字焊接。（） 8.不锈钢制造的容器表面咬边深度不得大于0.5mm,咬边连续长度不得大于100mm.（） 9.有抗晶间腐蚀要求的奥氏体不锈钢制造压力容器，返修部位仍需保证原有的机械性 能（） 10.锥形封头与园筒的连接应采用全焊透焊缝。（） 11.不锈钢材料下料采用的最好方法是火焰切割。（） 12.16mmR钢制压力容器在液压试验时，液体温度不得低于50°（） 13.换热气接管安装时宜与壳体内表面平齐。（） 14.GB151规定当换热管为U形管时，U形管的直管长度即为公称长度。（） 15.GB150、GB151、JB4730标准就材料而言,仅适用于钢制压力容器°（） 16.焊工应按焊接工艺评定或焊接工艺施焊，制造单位应建立焊工人员档案。（） 17.制造单位对原设计的修改，应取得原设计单位的同意修改的书血证明文件，并对改动 部位作详细记载。（） 18.316L 可代替316。（） 19.角焊缝焊脚高度，应符合设计图样要求，外形应平缓过渡。（） 20.有延迟裂纹倾向的材料应焊后12小时后进行无损检测，有再热裂纹倾向材料，应 在热处理后，再增加一次水压试验。（）二、选择题： 1.GB150-98规定，接管和手焊法兰连接的焊缝应是（） 1）B类焊缝2）C类焊缝3）D类焊缝 2.按《容规》规定，用于焊接压力容器的碳素钢和纸合金钢，含碳量不应大于（） 1) 0.20%2) 0.25% 3)0.30% 3.对接后的换热管，应逐根进行水压试验，试验压力为设计压力的（） 1) 1.25 倍2)1.5 倍3)2 倍 4.焊接接头焊后热处理的主要目的是（） 1）促使焊缝中扩散氢尽快逸出，防止冷裂纹。 2）降低焊接残余应力。3）改善接头力学性能。 5.奥氏体不锈钢压力容器用水进行液压试验时，应控制水中氯离子含量最高不超过 （）
化工原理课程设计 学院: 化学化工学院 班级： | 姓名学号： 指导教师： $
目录§一.列管式换热器 ！ .列管式换热器简介 设计任务 .列管式换热器设计内容 .操作条件 .主要设备结构图 §二.概述及设计要求 .换热器概述 .设计要求 ~ §三.设计条件及主要物理参数 . 初选换热器的类型 . 确定物性参数 .计算热流量及平均温差 壳程结构与相关计算公式 管程安排(流动空间的选择)及流速确定 计算传热系数k 计算传热面积 ^ §四.工艺设计计算 §五.换热器核算 §六.设计结果汇总 §七.设计评述 §八.工艺流程图 §九.主要符号说明 §十.参考资料
： §一 .列管式换热器 . 列管式换热器简介 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。 设计任务 ￥ 1.任务 处理能力：3×105t/年煤油（每年按300天计算，每天24小时运行） 设备形式：列管式换热器 2．操作条件 (1)煤油：入口温度150℃，出口温度50℃ (2)冷却介质：循环水，入口温度20℃，出口温度30℃ (3)允许压强降：不大于一个大气压。 备注：此设计任务书（包括纸板和电子版）1月15日前由学委统一收齐上交，两人一组，自由组合。延迟上交的同学将没有成绩。 [ .列管式换热器设计内容 1.3.1、确定设计方案 （1）选择换热器的类型；（2）流程安排 1.3.2、确定物性参数 （1）定性温度；（2）定性温度下的物性参数 1.3.3、估算传热面积 （1）热负荷；（2）平均传热温度差；（3）传热面积；（4）冷却水用量 % 1.3.4、工艺结构尺寸 （1）管径和管内流速；（2）管程数；（3）平均传热温度差校正及壳程数；（4）
压力容器基础知识考试题 压力容器基础知识考试题 姓名得分 一、判断题 1．压力容器的设计、制造（组焊）、安装、使用、检验、修理和改造，均应严格执行《压力容器安全技术监察规程》的规定。（√） 2．内压圆筒强度计算公式的理论依据是第一强度理论。（√） 3．压力容器壳体的最小厚度的规定是为了保证容器的最低强度条件要求。（×）4．压力容器的设计文件至少应包括设计计算书和设计图样。（√） 5．材料抗拉强度sb>540MPa的钢制压力容器的C、D类焊缝必须进行磁粉或渗透探伤检查。（√） 6．对易燃或II、III级毒性的介质，选用管法兰的公称压力不得低于1MPa。（）7．公称直径大于等于250mm接管的对接焊接接头须20％无损探伤。（×）8．外压容器因开孔削弱，所须补强面积比内压容器开孔削弱所须的补强面积 大。（） 9．金属温度是指受压元件内表面的最高温度。（） 10．压力容器的补强圈，应至少设置一个直径不小于M6的泄漏信号指示孔。（）11．压力容器设计中，将主要受压元件材料选错，属设计技术性错误。（） 12．悬挂式支座设计时仅须考虑重量载荷。（） 13．工作压力系指在正常操作情况下，容器顶部可能出现的最高压力。（） 14．低温容器是指工作温度低于或等于-20℃的容器。（） 15．外压容器圆筒体的不圆度是造成其失稳的主要原因。（） 16．压力容器壳体的最小厚度的规定是为了保证容器的最低强度条件要求。（）17．换热器的接管法兰在设计温度>300℃，必须采用整体法兰。（） 18．裙座壳的有效有效厚度应不小于塔器的圆筒有效厚度。（） 19．GB151-89规定当换热管为U型管时，U型管的直管长度即为公称长度。（）20．压力容器专用钢板的磷含量不应大于0.03％，硫含量不应大于0.02％。（） 二、填空题 1、GB150-1998适用于设计压力不大于35 MPa，不低于0.1MPa的钢制压力容器的设计、制造检验和验收。GB150-1998管辖范围是设计压力不大于35 Mpa不低于0.1MPa及_真空度≥0.02MPa。 2、GB151-1999适用的换热器参数是_ DN≤2600mm，PN≤35M Pa，PN*DN≤1.75×10 4。换热器与管板的连接形式有固定管板_，_浮头式_，U型管板和填料函__。 3、压力容器的压力试验目的是检验容器的宏观强度和致密性能，内压容器的液压试验压力为Pt=1.25Pd X[σ] /[σ]t，液压试验圆筒的强度条件σt≤0.9Φσs (σ0.2)。 4、标准椭圆型封头的有效厚度不小于3mm 主要原因是保证标准椭圆型封头的刚度要求。 5、焊接接头系数φ应根据受压元件焊接接头型式及无损检测的长度比例确定。 6、介质的毒性程度为极度、高度危害或设计上不允许有微量泄漏的压力容器，必须进行气密性试验。
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。 （4）U型管换热器：这类换热器只有一个管板，管程至少为两程管束可以抽出清洗，
1 化工原理实验试卷 注意事项：1. 考前请将密封线内填写清楚； 2. 所有答案请直接答在试卷上； 3．考试形式：闭卷； 4. 本试卷共四大题，满分100分，考试时间90分钟。 一、填空题 1.在阻力实验中，两截面上静压强的差采用倒U 形压差计测定。 2.实验数据中各变量的关系可表示为表格，图形和公式. 3.影响流体流动型态的因素有流体的流速、粘度、温度、尺寸、形状等. 4.用饱和水蒸汽加热冷空气的传热实验，试提出三个强化传热的方案(1)增加空气流速(2)在空气一侧加装翅片(3)定期排放不 凝气体。 5.用皮托管放在管中心处测量时，其U 形管压差计的读数R 反映管中心处的静压头。 6.吸收实验中尾气浓度采用尾气分析装置测定，吸收剂为稀硫酸，指示剂为甲基
红。 7.在精馏实验数据处理中需要确定进料的热状况参数q 值，实验中需要测定进料量、进料温度、进料浓度等。 8.干燥实验操作过程中要先开鼓风机送风后再开电热器，以防烧坏加热丝。 9.在本实验室中的精馏实验中应密切注意釜压，正常操作维持在0.005mPa，如果达到0.008～0.01mPa，可能出现液泛，应减 少加热电流（或停止加热），将进料、回流和产品阀关闭，并作放空处理，重新开始实验。 10.吸收实验中尾气浓度采用尾气分析装置测定，它主要由取样管、吸收盒和湿式体积流量计组成的，吸收剂为稀硫酸，指示 剂为甲基红。 11.流体在流动时具有三种机械能：即①位能，②动能，③压力能。这三种能量可以互相转换。 12.在柏努利方程实验中，当测压管上的小孔（即测压孔的中心线）与水流方向垂直时，测压管内液柱高度（从测压孔算起） 为静压头，它反映测压点处液体的压强大小；当测压孔由上述方位转为正对水流方向时，测压管内液位将因此上升，所增加的液 位高度，即为测压孔处液体的动压头，它反映出该点水流动能的大小。 13.测量流体体积流量的流量计有转子流量计、孔板流量计和涡轮流量计。 14.在精馏实验中，确定进料状态参数q 需要测定进料温度，进料浓度参数。 15.在本实验室的传热实验中，采用套管式换热器加热冷空气，加热介质为饱和水蒸汽，可通过增加空气流量达到提高传热系
板式换热机组产品知识试题答案 分公司办姓名得分 一、填空题 1、PUC05H系列板式换热器的型号意义PU熊猫环保熊猫环保科技换热机组、C用途：散热 片采暖、05热负荷0.5MW、H控制模式：集中控制。 2、换热水泵的杨程选择和项目的管阻压力相等，和用户的楼层高度压力上没有直接 关系。 3、板式换热器机组补水时，补水泵的杨程应按照用户楼层高度选择补水泵的杨程。 4、我们熊猫的板式换热器机组主要节能的有点分别是板片节能、水泵节能、管路节能和控制节能。 5、PN型换热器的特点：传热效率高、允许两侧有不同的处理量、阻力低、清洗拆装方便、不易结垢等优点。 6、我们板式换热器垫片的主要材质是丁晴橡胶、三元乙丙橡胶、氟橡胶；安装方式有是挂接、卡接及粘接。 7、我公司换热机组控制方式：模糊控制和矢量控制 二、选择题 1、我公司板式换热机组与同类产品比较有哪些优势 C 。 A、节能10% 以上 B、节能20%以上 C、节能30%以上 D、节能50%以上 2、换热机组配用的循环泵是 B 。 A、FLG水泵 B、FLGR 水泵 C、CK水泵 D、AABS水泵 3、我们板式换热器板片中间垫片材质是 B,C 。 A、硅橡胶 B、丁晴橡胶 C、氟橡胶 D、食品级橡胶 4、换热机组循环泵选型时，水泵流量 C 。 A、根据用户家中暖气片的多少 B、根据供暖管网的直径 C、换热零 5、我公司换热机组温度控制 C 。 A、控制循环泵转速 B、控制二次网的流量 C、控制一次网的热源 三、判断题
1、我们熊猫板式换热机组主要是给小区供暖（×） 2、换热机组循环泵流量越大换热效果越好（×） 3、板式换热机组供暖楼层高度，取决于补水泵的扬程（√） 4、熊猫板式换热机组只能用于水水交换（×） 5、熊猫换热机组可以通过室内外温度补偿来控制循环泵的运行频率（√） 四、问答题 ●板换机组为什么比市场同类产品节能？ 循环泵节能：集团公司有同行业最先进的水泵技术。拥有多项专利的轴承冷却热水泵，具有高效、稳定、低噪的卓越性能。 板片节能：针对石油、化工、食品、电力、余热回收、城市供热等各个领域不同使用特点及热工参数，结合国内外领先技术，研究出了高效、节能、低阻板型。尤其为国内暖通行业开发了专用板型。 控制方式节能：将丰富的工业级技术经验，应用到暖通民用领域，针对不同的使用环境和用户要求，对稳定、能耗、效率提出完美的解决方案。 附件节能：低阻力阀门 ●板式换热机组的控制方式？板片的材质、厚耐腐蚀性？ 模糊控制：记忆功能 矢量控制：补偿热量多少 厚度: 0.4 ～ 1.2mm 通常采用0.5 ～ 0.6mm. 说明：板片越薄换热系数越高（0.1mm可影响200左右，基础值5000）、成本越低。但是换热器是一个需承压设备，实际经验表明最低0.45到0.6mm可行。板片厚度与腐蚀之间无决定性影响，一旦发生腐蚀，就会加速进行，1mm厚只不过多维持1到几个月而已，与设备整体寿命不成正比。用户对厚度的误解应该予以澄清，只要承压满足最低要求，越薄越好。国外同行可用到0.4mm，对小板幅和浅密波纹来说，我们也可以做到。过薄的板片强度降低，容易引起板片间震动，耗能的同时，也容易发生应力腐蚀。 ●板式换热机组垫片材质？ 垫片作为换热器板片间的密封元件，是为了防止板片泄漏的。垫片的质量好坏直观地影响换热器的质量和形象。在暖通行业，垫片主要为橡胶制品，受温度、介质影响大，因此在制作过程中受配方、组分的均匀度、硫化定型的条件影响很大。 1、配方科学，必须具有抗老化、抗撕裂、高回弹的特性（降低弹性引起的反作用力，板片不易变形）。 2、密封接触面尺寸精确，报警信号孔灵敏。 3、免粘接结构，拆装方便。 ☆垫片的品牌：国内用户认可的胶条生产厂家 1、国内品牌：武汉派克（北京市场很认）、西安联谊、江苏启东等。 2、国外品牌：美国杜邦等。
化工生产基础考试试题 一、填空题 1.按照检测仪表根据其被测变量不同，根据化工生产五大参量又可分为（温度），（压力），（流量）， （液位），分析仪表。 2.测量流体压力用的压力表的读数叫（表）压，如果被测流体的绝对压力低于大气压，则压力表 所测得的值称为（负压或真空度）。 3.压缩机入口应选（气关）式调节阀。加热炉燃料气系统应选用（气开）式调节阀。 4.燃烧应具备的三个条件：————、————、————。 可燃物助燃剂着火源 5.受压容器要严禁：————、————、————。 超温超压超负荷 6.安全生产的方针是————、————。 安全第一、预防为主 7.预防伤亡事故三不伤害————、————、————。 不伤害自己、不伤害他人、不被他人伤害 8.事故处理“四不放过”原则是————、————，————、————。 事故原因不清楚不放过，事故责任者和员工没有受到教育不放过，事故责任者没有处理不放过，没有制定防范措施不放过 9.物质的饱和蒸汽压主要与物质的（）（）。 答：温度、性质（挥发度、沸点） 10.一种物质的原子或分子附着在另一种物质的表面上的现象叫（）。 答：吸附 11.使气体从溶液中解吸出来的方法有（）（）（）（）。 答：加热、闪蒸（减压）、气提、蒸馏（精馏） 12.离心泵启动前入口阀必须（）,出口阀必须（）。 答：全开（打开）、关闭 13.影响换热器换热效果的因素有（）（）（）。 答：换热温差、换热面积、传热系数（材质） 14.1标准大气压等于（）MPa，等于（）Kg/cm2，（）mmHg。 答：1atm=0.1013MPa=1.033 Kg/cm2=760 mmHg 1at=0.09807 MPa=1 Kg/cm2=735.6 mmHg（易） 15.灭火的四种方法是（）（）（）（）。 答：冷却法、隔离法、窒息法、抑制法（易） 16.工艺介质三串是（）（）（）。 答：“三串”是指生产工艺介质从高压系统串向低压系统，从生产系统串向生活系统，从易燃易
化工工艺基础知识篇
目录 致新员工书 (1) 第一篇销售人员管理政策篇 (6) 第一章 2009年度市场营销策略 (6) 第二章营销组织体系 (7) 第二章责任分布/工作职责 (10) 第三章业务管理/业务流程 (15) 第四章销售政策/奖惩政策 (18) 第五章薪酬/绩效管理 (22) 第二篇化工工艺基础知识篇 (26) 第六章流体流动 (26) 第七章传热学基本知识 (35) 第八章吸收基本知识 (38) 第九章蒸馏基本知识 (40) 第十章去湿/干燥基本知识 (48) 第三篇换热器基本知识篇 (50) 第四篇公司产品知识篇 (65) 第十一章公司产品概述 (65) 第十二章 JAD换热器性能特点 (66) 第十三章销售工程师知识问答 (68) 第五篇产品工艺应用篇 (78) 第十四章换热器工艺应用概述 (78) 第十五章 JAD换热器工艺应用 (83) 第十六章工程案例分析 (88)
第二篇化工工艺基础知识篇 第六章流体流动 一、概述 1、流体：气体和液体统称为流体。 在化工生产中所处理的物料有很多是流体。根据生产要求，往往需要将这些流体按照生产程序从一个设备输送到另一个设备。化工厂中，管路纵横排列，与各种类型的设备连接，完成着流体输送的任务。除了流体输送外，化工生产中的传热、传质过程以及化学反应大都是在流体流动下进行的。流体流动状态对这些单元操作有着很大影响。 在研究流体流动时，常将流体视为由无数流体微团组成的连续介质。所谓流体微团或流体质点是指这样的小块流体：它的大小与容器或管道相比是微不足道的。 二、流体静力学：研究流体在外力作用下的平衡规律 1、密度：单位体积流体的质量，称为流体的密度，其表达式为 式中ρ――流体的密度，kg/m3； m――流体的质量，kg； V――流体的体积，m3。 液体的密度随压力的变化甚小（极高压力下除外），可忽略不计，故常称液体为不可压缩的流体，但其随温度稍有改变。气体的密度随压力和温度的变化较大。
《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 -
列管式换热器设计的基本步骤 （一）新设计换热器的设计计算步骤 由化工工艺计算热负荷以确定换热器所需之传热速率，及流体进出口温度。确定流体计算所用的定性温度，查取与计算流体的物性数据，如定压比热容，重度或密度，粘度，导热系数等。 确定流体流入的空间，并确定两流体的流向，再进行平均温差的计算。选取管径和管内线速度。按经验数据选择传热系数值，或初步计算值，即先计算或估计管内管外流体的传热系数，再计算值。在计算管外流体时需先确定壳体直径，但此时结构与尺寸还未定。为方便起见，亦可假设管外的值，以计算值。根据初估的值再计算出传热面积。为安全起见取实际面积为初始计算值的倍。 进行总体结构设计。即选择管长，计算管数，排列管子，计算壳径，并根据系列尺寸进行圆整。不考虑管程分程时，应使管数及在管板上的排列与系列相同。 兴管程与壳程线速度，根据管内流速确定是否分程，若分程后影响到管板上管子的排列，则要重新考虑排列管子。兴管内管外传热系数，估计垢层热阻，复算传热系数。兴（修正）平均温差。 核算传热面积。若与初步计算的面积相符即可，若不相符，且相差较大，则需对管数、程数或管子长度等进行调整，重复的计算，直至计算相符。 计算管程与壳程的压力降。 （二）选型的计算步骤 以上的计算过程适合于一般设计之用，对于常见的石墨换热器，原化工部已制订了系列标准，提高了设计与制造的效率。一般情况下应该根据具体的工艺过程的要求，在石墨换热器系列中选择合适的型号，这时可按如下的方法进行计算与选型。 根据化工生产工艺过程要求的热负荷，选择流入空间，确定管内管外的流向，计算平均温差。根据生产经验数据初步估算所需之传热面积。根据初步估算之传热面积（并需考虑适当的裕度），在产品系列中选择热面积最为接近的型号。查阅所选定的定型产品结构参数，按其结构参数进行传热计算。即计算管程与壳程流体的流速，计算传热系数和，计算传热系数值，复算传热面积与所选产品型号是否相符（要求所选型号的面积比计算出的面积大）。若相差太大均需重新选型与重新复算，直到满足要求为止。最后仍需计算流体阻力，以评定操作中的经济性能。如果压力降太大，则需重新选型，直到传热要求与压力降要求均可满足为止。 九、关于块孔式石墨换热器传热计算中的一些问题 块孔式石墨换热器的传热计算与列管式有很多相似之处，例如它们的传热原理与传热系数的计算方法是一致的，可以采用式一类的关联式计算传热系数。在计算中应注意到孔道长度与孔道直径之比常翅小于，流体在孔道中不断改变运动方向，有强化传热的作用，因此应对传热系数的计算值乘上一个大于的修正系数。当该系数小于若不考虑修正，对计算结果影响也不大。此外，块孔换热器还有不少自身的特殊性。例如在平均温差计算的修正以及块孔传热壁厚度的计算中需予以特殊处理。平均温差的校正对于孔道平行型的石墨块孔，当由多个块孔单元组合成时，由于两种流体的流动方向是平行的，可以做成全逆流或全并流的形式。此外也可以做成一种流体为单程，另一种为多程的，或两种流体均为多程的。除全逆流和全并流不需进行平均温差的校正计算.之外，其余均可近似地按列管式换热器相应的流动方式进行平均温差的校正，即按图进行校正。对于孔道相互垂直型块孔石墨换热器的温差校正计算较为繁复。这是因为孔道相互垂直型块孔换热器就其某一块孔单元来说属于错流传热，而且两个流体均不自相混合，但就多个块孔单元组合后就形成如图所示的流向，所以总体上就不是简单的错流，而成为非常复杂的错流流动，这就不能按图所示的曲线来校正平均温差。这需要采用传热单元数（-）的方法进行。