中南大学
化工原理课程设计
说明书
设计题目列管式换热器的设计
指导老师:孔江榕
学院:化学化工学院
专业班级:化工1202
姓名:刘亮
学号:1505120711
设计日期:2014-9-17
目录
一、概述 (2)
二、设计题目及原始数据 (13)
三、换热器的类型和特点 (14)
四、论述本换热流程结构的选择和材料选择 (15)
五、有关换热器计算 (15)
六、设计结果一览表 (21)
七、后记 (23)
八、参考资料 (24)
九、主要符号说明 (25)
一、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
类型特点
间壁式管
壳
式
列
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℃），
管间不能清洗
带膨胀有一定的温度补偿能力，壳程只能承受低压
节力
浮头式管内外均能承受高压，可用于高温高压场合U型管式管内外均能承受高压，管内清洗及检修困难
填料函式外填料
函
管间容易泄漏，不宜处理易挥发、易爆炸及
压力较高的介质
内填料
函
密封性能差，只能用于压差较小的场合
釜式壳体上部有个蒸发空间用于再沸、蒸煮
双套管式
结构比较复杂，主要用于高温高压场合和固
定床反应器中
套管式
能逆流操作，用于传热面较小的冷却器、冷
凝器或预热器
螺旋管式沉浸式
用于管内流体的冷却、冷凝或管外流体的加
热
喷淋式只用于管内流体的冷却或冷凝
板面式板式
拆洗方便，传热面能调整，主要用于粘性较
大的液体间换热
螺旋板式
可进行严格的逆流操作，有自洁的作用，可
用作回收低温热能
平板式
结构紧凑，拆洗方便，通道较小、易堵，要
求流体干净
板束类似于管束，可抽出清洗检修，压力不板壳式
能太高
混合式适用于允许换热流体之间直接接触
换热过程分阶段交替进行，适用于从高温炉蓄热式
气中回收热能的场合
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。
1.2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：
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。
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。
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。流体的腐蚀性能以及对材料的制造工艺性能等的要求来选取。当然，最后还要考虑材料的经济合理性。一般为了满足设备的操作压力和操作温度，即从设备的强度或刚度的角度来考虑，是比较容易达到的，但材料的耐腐蚀性能，有时往往成为一个复杂的问题。在这方面考虑不周，选材不妥，不仅会影响换热器的使用寿命，而且也大大提高设备的成本。至于材料的制造工艺性能，是与换热器的具体结构有着密切关系。
一般换热器常用的材料，有碳钢和不锈钢。
（1）碳钢
价格低，强度较高，对碱性介质的化学腐蚀比较稳定，很容易被酸腐蚀，在无耐腐蚀性要求的环境中应用是合理的。如一般换热器用的普通无缝钢管，其常用的材料为10号和20号碳钢。
（2）不锈钢
奥氏体系不锈钢以1Crl8Ni9Ti为代表，它是标准的18-8奥氏体不锈钢，有稳定的奥氏体组织，具有良好的耐腐蚀性和冷加工性能。
正三角形排列结构紧凑；正方形排列便于机械清洗；同心圆排列用于小壳径换热器，外圆管布管均匀，结构更为紧凑。我国换热器系列中，固定管板式多采用正三角形排列；浮头式则以正方形错列排列居多，也有正三角形排列。
（2）管板
管板的作用是将受热管束连接在一起，并将管程和壳程的流体分隔开来。
管板与管子的连接可胀接或焊接。胀接法是利用胀管器将管子扩胀，产生显著的塑性变形，靠管子与管板间的挤压力达到密封紧固的目的。胀接法一般用在管子为碳素钢，管板为碳素钢或低合金钢，设计压力不超过4 MPa，设计温度不超过350℃的场合。
（3）封头和管箱
封头和管箱位于壳体两端，其作用是控制及分配管程流体。
①封头当壳体直径较小时常采用封头。接管和封头可用法兰或螺纹连接，
封头与壳体之间用螺纹连接，以便卸下封头，检查和清洗管子。
②管箱换热器管内流体进出口的空间称为管箱,壳径较大的换热器大多采用管箱结构。由于清洗、检修管子时需拆下管箱，因此管箱结构应便于装拆。
③分程隔板当需要的换热面很大时，可采用多管程换热器。对于多管程换热器，在管箱内应设分程隔板，将管束分为顺次串接的若干组，各组管子数目大致相等。这样可提高介质流速，增强传热。管程多者可达16程，常用的有2、4、6程。在布置时应尽量使管程流体与壳程流体成逆流布置，以增强传热，同时应严防分程隔板的泄漏，以防止流体的短路。
1.4管板式换热器的优点
(1) 换热效率高,热损失小
在最好的工况条件下, 换热系数可以达到6000W/ m2K, 在一般的工况条件下, 换热系数也可以在3000～4000 W/ m2K左右,是管壳式换热器的3～5倍。设备本身不存在旁路,所有通过设备的流体都能在板片波纹的作用下形成湍流,进行充分的换热。完成同一项换热过程, 板式换热器的换热面积仅为管壳式的1/ 3～1/ 4。
(2) 占地面积小重量轻
除设备本身体积外, 不需要预留额外的检修和安装空间。换热所用板片的厚度仅为0. 6～0. 8mm。同样的换热效果, 板式换热器比管壳式换热器的占地面积和重量要少五分之四。
(3) 污垢系数低
流体在板片间剧烈翻腾形成湍流, 优秀的板片设计避免了死区的存在, 使得杂质不易在通道中沉积堵塞,保证了良好的换热效果。
(4) 检修、清洗方便
换热板片通过夹紧螺柱的夹紧力组装在一起,当检修、清洗时, 仅需松开夹紧螺柱即可卸下板片进行冲刷清洗。
(5) 产品适用面广
设备最高耐温可达180 ℃, 耐压2. 0MPa , 特别适应各种工艺过程中的加热、冷却、热回收、冷凝以及单元设备食品消毒等方面, 在低品位热能回收方面, 具有明显的经济效益。各类材料的换热板片也可适应工况对腐蚀性的要求。
当然板式换热器也存在一定的缺点, 比如工作压力和工作温度不是很高, 限制了其在较为复杂工况中的使用。同时由于板片通道较小,也不适宜用于杂质较多,颗粒较大的介质。
1.5列管式换热器的结构
介质流经传热管内的通道部分称为管程。
（1）换热管布置和排列间距
常用换热管规格有ф19×2 mm、ф25×2 mm(1Crl8Ni9Ti)、ф25×2.5 mm(碳钢10)。小直径的管子可以承受更大的压力，而且管壁较薄；同时，对于相同的壳径，可排列较多的管子，因此单位体积的传热面积更大，单位传热面积的金属耗量更少。换热管管板上的排列方式有正方形直列、正方形错列、三角形直列、三角形错列和同心圆排列。
（A）（B）（C）
（D）（E）
图1-4 换热管在管板上的排列方式
(A) 正方形直列（B）正方形错列(C) 三角形直列
（D）三角形错列（E）同心圆排列
正三角形排列结构紧凑；正方形排列便于机械清洗；同心圆排列用于小壳径换热器，外圆管布管均匀，结构更为紧凑。我国换热器系列中，固定管板式多采用正三角形排列；浮头式则以正方形错列排列居多，也有正三角形排列。
（2）管板
管板的作用是将受热管束连接在一起，并将管程和壳程的流体分隔开来。
管板与管子的连接可胀接或焊接。胀接法是利用胀管器将管子扩胀，产生显著的塑性变形，靠管子与管板间的挤压力达到密封紧固的目的。胀接法一般用在管子为碳素钢，管板为碳素钢或低合金钢，设计压力不超过4 MPa，设计温度不超过350℃的场合。
（3）封头和管箱
封头和管箱位于壳体两端，其作用是控制及分配管程流体。
①封头当壳体直径较小时常采用封头。接管和封头可用法兰或螺纹连接，封头与壳体之间用螺纹连接，以便卸下封头，检查和清洗管子。
②管箱换热器管内流体进出口的空间称为管箱,壳径较大的换热器大多采用管箱结构。由于清洗、检修管子时需拆下管箱，因此管箱结构应便于装拆。
③分程隔板当需要的换热面很大时，可采用多管程换热器。对于多管程换热器，在管箱内应设分程隔板，将管束分为顺次串接的若干组，各组管子数目大致相等。这样可提高介质流速，增强传热。管程多者可达16程，常用的有2、4、6程。在布置时应尽量使管程流体与壳程流体成逆流布置，以增强传热，同时应严防分程隔板的泄漏，以防止流体的短路。
1.6管板式换热器的类型及工作原理
板式换热器按照组装方式可以分为可拆式、焊接式、钎焊式等形式;按照换热板片的波纹可以分为人字波、平直波、球形波等形式; 按照密封垫可以分为粘结式和搭扣式。各种形式进行组合可以满足不同的工况需求,在使用中更有针对性。比如同样是人字形波纹的板片还因采用粘结式还是搭扣式密封垫而有所不同, 采用搭扣式密封垫可以有效的避免胶水中可能含有的氯离子对板片的腐蚀, 并且设备拆装更加方便。又如焊接式板式换热器的耐温耐压明显好于可拆式板式换热器, 可以达到250 ℃、2. 5MPa 。因此同样是板式换热器, 因其形式的多样性,可以应用于较为广泛的领域,在大多数热交换工艺过程都可以使用。
虽然板式换热器有多种形式, 但其工作原理大致相同。板式换热器主要是通过外力将换热板片夹紧组装在一起, 介质通过换热板片上的通孔在板片表面进行流动, 在板片波纹的作用下形成激烈的湍流, 犹如用筷子搅动杯中的热水, 加大了换热的面积。冷热介质分别在换热板片的两侧流动,湍流形成的大量换热面与板片接触, 通过板片来进行充分的热传递,达到最终的换热效果。冷热介质的隔离主要通过密封垫的分割, 或者通过大量的焊缝来保证, 在换热板片不开裂穿孔的情况下, 冷热介质不会发生混淆。
1.7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140℃出口温度40℃；冷流体进口温度30℃，出口温度为40℃，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，因此初步确定选用列管式换热器。
2 管程安排
从两物流的操作压力看，应使煤油走管程，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贱，所以从总体考虑，应使循环水走管程，煤油走壳程。
二、设计题目：列管式换热器的设计
（一）设计任务及操作条件：
1.处理能力：（1
2.8×104）吨/年煤油
2.设备型式：浮头式换热器
3.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25℃，出口温度40℃；
（3）允许压强降不大于105Pa;
（4）煤油定性温度下的物性数据：密度为825kg/m3；粘度为：
7.5×10-4Pa.S;比热容为：2.22kJ/（kg. ℃）；导热系数为：
0.14W/（m. ℃）
水定性温度下的物性数据：密度为994kg/m3；粘度为：
7.27×10-4Pa.S;比热容为：4.187kJ/（kg. ℃）；导热系数为：
0.626W/（m. ℃）
（5）每年按330天计，每天24小时连续运行。
三、换热器类型：浮头式换热器
换热器特点: 两端管板中只有一端与壳体固定，另一端可相对壳体自由移动，称为浮头。浮头由浮头管板、钩圈和浮头端盖组成，是可拆连接，管束可从壳体内抽出。管束与壳体的热变形互不约束，因而不会主生热应力。
四、论述本换热流程结构的选择和材料选择。
1、选择换热器的类型：
两流体温度变化情况：煤油进口温度为140℃，出口温度40℃，冷流体进口温度25℃，出口温度40℃；设煤油压力为0.3MP a ，冷却水压力为0.4MP a 。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。 2、流程安排:
由于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。选用ф25×2.5的碳钢管（换热管标准：GB8163）。
五、有关换热器计算
1、估算传热面积 1.1热流量
m 0=4
3
4106161.12433010108.12?=???（kg/h ）
Q o=m 0c p 0Δt 0=1.6161×410×2.22×310×(140-40)/（140-40）=9.97×
510W
1.2平均传热温差
8.44t t ln t -t 1
21
2'
m ==
△△△△△t (℃) 67
.625
404014067.725
14025
4012211212=--=--==--=--=
t t T T R T T t t P
785.011)/2(11)/2(ln /-1P -1ln 11222=???
?????+---++--?-+=?R R P R R P RP R R t ）（?
℃168.358.44785.0'
=?=?=?∴?m t m t t ?
1.3传热面积
假设K=300W/(m 2·K),则估算面积为：
A P =Q 0/(K ×Δt m )=9.97×510/(300×35.168)=95(m 2) 1.4冷却水用量
)/(87.15)
2540(10187.41097.9,3
5
0s kg t cp Q q i i c m =-???=?==57132（kg/h ）
2、工艺结构尺寸
2.1管径和管内流速
选用ф25×2.5较高级冷拔传热管(碳钢10)，取管内流速u i = 1.5m/s
2.2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
i
i s u d qV
n 2
4
π
=
≈104（根）
按单程管计算，所需的传热管长度为：
208
025.014.395
0??=
=
s P n d A L π=6（m ） 按单管程设计，传热管过长，宜采用多管程结构，根据本设计实际情况，采用非标准设计，现取传热管长为l=3m ，则该换热器的管程数为：N P =L/l=2；传热管总根数： N T =104×2=208（根）
2.3平均传热温差校正及壳程数：
由于平均传热温差校正系数约等于0.8，同时壳程流体流量较大，故取单壳程合适。
2.4传热管排列和分程方法
管子排列方法为正方形斜转45°。（见化工过程及设备课程设计书本图3-13）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 ）。
各程相邻的管心距为44mm 。管束的分程方法，每程各有传热管104根，其前后箱中隔板设置和介质的流通顺序按化工过程及设备课程设计书本图3-14选取。
2.5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=8
.0324
32
05.105.1?=η
T
N t
=600(mm) 2.6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 ＝0.25×700=175（mm ）。折流板间距B=0.3D,则B=0.3×700=210mm 。
折流板数 N B =传热管长/折流板间距-1=6/0.15-1≈39(块)，折流板圆缺面水平装配见化工过程及设备课程设计书本图3-15。
2.7其他附件
拉杆数量与直径按化工过程及设备课程设计书本图表3-9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。
2.8接管
壳程流体进出口接管：取接管内气体流速为u1=10m/s ，则接管内径为 圆整后可取管内径为300mm 。
管程流体进出口接管：取接管内液体流速u2=2.5m/s ，则接管内径为 圆整后去管内径为360mm
3. 换热器核算 3.1热流量核算
3.1.1壳程表面传热系数，用克恩法计算：14
.031
55.000Pr Re 36.0???
?
??=w e d h ηηλ
当量直径，由排列得：
d e =
027.0)
4
(40
2
02=-
d d t ππ
m
壳程流通截面积：
)032
.0025.01(6.015.0)1(00-?=-
=t d BD S =0.028（m 2）
壳程流体流速及其雷诺数分别为：
u 0=28.00197.0)8253600(16161
=?（m/s ） Re 0=000715
.082528.0027.0??=8723
普朗特数：Pr=34.11140.010*******.26
3=???-；粘度校正：95.014
.0=???
? ??w ηη h 0=95.03.118723027
.0140.036.03155.0????
=585〔W/(m 2
·K) 〕
3.1.2管内表面传热系数：
h i 4.08.0Re 023.0Rr d i
λ=
管程流体流通截面积：S i =0.785×0.022×324/2=0.051（m 2） 管程流体流速及其雷诺数分别为：
u i =0327
.0)9943600/(1071.54??=0.488（m/s ）
Re i =
000727
.0994
488.002.0??=13344（湍流）
普朗特数：Pr=
86.4626
.010********.46
3=???- h i =0.023×4.08.086.41334402
.0626.0??=2705〔W/ (m 2
·K )〕
3.1.3污垢热阻和管壁热阻 查有关文献知可取： 管外侧污垢热阻 R 0=0.00017 m 2·K/W 管内侧污垢热阻 R i =0.00034 m 2·K/W
管壁热阻 查有关文献知碳钢在该条件下的热导率为50W/(m ·K )。故
R W =0.0025/50=0.00005（m 2·K/W ）
3.1.4计算传热系数K C ：
K C =
585
1
00017.00200.027050250.0020.0025.000034.0020.03782025.01
+
+?+?+?
=361〔w/（m ·℃）〕 计算传热面积A C :
A C =Q/(K C ×△tm)=997×103/（361×35.168）=78.5（m 2）
该换热器的实际传热面积A ：
A=T N l d ???0π=3.14×0.025×（6-0.1）×208=96（m 2）
3.1.5 安全系数为
%100300
300
361?-=20.3%
3.2壁温核算
因管壁很薄，且管壁热阻很小，故管壁温度可按式（3-42）计算。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40℃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 =h
c h
m c m
h h h t h T 11/++
式中液体的平均温度t m =和气体的平均温度分别按式（3-44）和式（3-45）
计算为
t m =0.4×40+0.6×16=25.6（℃） T m =0.5（140+40）=90（℃） h c =h i =5833〔W/ (m 2·K )〕 h h =h 0=806.6〔W/ (m 2·K )〕 传热管平均壁温
t=
=+
+6
.8061
583316.8066
.25583390
33.4（℃）
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=90-32.5=57.5（℃）>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。
3.3换热器内流体的流动阻力
《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
课程设计任务书 设计题目：水冷却环己酮换热器的设计 一、设计条件 1、处理能力53万吨/年 2、设备型式列管式换热器 3、操作条件 a．环己酮：入口温度120℃，出口温度为43℃ b．冷却介质：自来水，入口温度20℃，出口温度40℃ c．允许压强降：不大于1×105Pa d．每年按330天计，每天24小时连续运行 4、设计项目 a．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。 b．换热器的工艺计算：确定换热器的传热面积。 c．换热器的主要结构尺寸设计。 d．主要辅助设备选型。 e．绘制换热器总装配图。 二、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；
目录 1. 前言 (1) 1.换热器简介 (1) 2. 列管式换热器分类： (2) 2. 设计方案简介 (2) 2.1换热器的选择 (2) 2.2流程的选择 (2) 2.3物性数据 (2) 3. 工艺计算 (3) 3.1试算 (3) 3.1.1计算传热量 (3) 3.1.2计算冷却水流量 (3) 3.1.3计算两流体的平均传热温度 (3) 3.1.4计算P、R值 (3) 3.1.5假设K值 (4) 3.1.6估算面积 (5) 3.1.7拟选管的规格、估算管内流速 (5) 3.1.8计算单程管数 (5) 3.1.9计算总管数 (5) 3.1.10管子的排列 (6) 3.1.11折流板 (6) 3.2核算传热系数 (6) 3.2.1计算管程传热系数 (6) 3.2.2计算壳程传热系数 (7) 3.2.3污垢热阻 (7) 3.2.4计算总传热系数 (7) 3.3核算传热面积 (7) 3.3.1计算估计传热面积 (7) 3.3.2计算实际传热面积 (8) 3.4压降计算 (8) 3.4.1计算管程压降 (8) 3.4.2计算壳程压降 (8) 3.5附件 (9) 3.5.1接管 (9) 3.5.2拉杆 (9) 4. 换热器结果一览总表 (10) 5. 设计结果概要 (11) 1.结果 (11) 6. 致谢 (12)
x x x x x大学 化工原理课程设计题目煤油冷却器的设计 教学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 20XX年6月8日 目录
第一章绪论 (1) 第二章方案设计说明 (1) 2.1换热器的选型 (1) 2.1.1 换热器的分类 (1) 2.1.2 间壁式换热器 (1) 2.1.3 管壳式换热器 (1) 2.1.4 换热器的选型 (2) 2.2材质的选择 (2) 2.3换热器其他结构设计 (2) 2.3.1 管程机构 (2) 2.3.2 壳程结构 (2) 第三章管壳式换热器的设计计算 (3) 3.1确定设计方案 (3) 3.1.1 选择换热器类型 (3) 3.3.2 流动空间及流苏确定 (3) 3.2 确定物性参数 (3) 3.3 计算总传热系数 (4) 3.3.1 热流量 (4) 3.3.2 平均传热温差 (4) 3.3.3 冷却水用量 (4) 3.3.4 总传热系数 (4) 3.4 计算传热面积 (5) 3.5 工艺结构尺寸 (5) 3.5.1 管径和管内流速 (5) 3.5.2 管程数和传热管数 (5) 3.5.3 平均传热温差校正及壳程 (6) 3.5.4 传热管排列和分程方法 (6) 3.5.5 壳体内径 (6) 3.5.6 折流板 (7) 3.5.7 接管 (7) 3.6 换热器核算 (7)
3.6.1 热量核算 (7) 3.6.2 换热器内流体的流动阻力 (9) 第四章计算结果一览表 (11) 课程设计心得与体会 (12) 参文文献 (14) 附录（1）油冷却器的设计任务书 (15) 附录（2）符号说明 (16)
第一章绪论 工程设计是工程建设的灵魂，又是科研成果转化为现实生产力的桥梁和纽带，它决定了工业现代化水平。设计是一项政策性很强的工作，它涉及政治、经济、技术、环保、法规等诸多方面，而且还会涉及多专业、多学科的交叉、综合和相互协调，是集体性的劳动。先进的设计思想、科学的设计方法和优秀的设计作品是工程设计人员应坚持的设计方向和追求的目标。而化工原理课程设计，是将所学的化工原理理论知识联系实际生产的重要环节。一方面，它要求综合运用物理，化学，化工原理，工程制图的理论知识，确定生产工艺流程和计算设备的尺寸；另一方面，又要求根据设计对象的具体特征，凭借设计者的经验（或借鉴前人的经验），灵活运用设计的诀窍，对所选设备，工艺过程以及各种参数进行合理的筛选，校正和优化，达到经济合理的生产要求。 第二章设计方案说明 2.1换热器的选型 2.1.1换热器的分类 换热器是化工，炼油工业中普遍应用的工艺设备，用来实现热量的传递，使热量由高温流体传给低温流体。根据传热方式可分为混合式换热器，蓄热式换热器，和间壁式换热器，其中间壁式换热器是工业中应用最为广泛的一类。其主要特点为：冷热流体被一固体间壁隔开，通过壁面进行转热。考虑到间壁式换热器设计技术比较成熟，而且国家在该类换热器的设计，制造，检验和验收等方面已有较为完善的设设计资料和系列化标准，因此选择间壁式换热器。 2.1.2间壁式换热器 按照传热面的形状和结构特点，间壁式换热器又可细分为管式换热器，如套管式，螺旋管式，管壳式，热管式；板面式换热器，如板式，螺旋式，板壳式等；扩展面式换热器，如板翅式，管翅式，强化的传热管等。在管式换热器中，管壳式换热器是应用最广泛的一种，该类换热器结构相对简单，造价不高，壳选用多种结构材料，管内清洗方便，处理量大，在高温条件下也能应用。考虑其诸上优点，以及生产任务均符合管式换热器的要求，选择管壳式换热器。 2.1.3 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。它因结构简单、耐用、造价低廉、用材广泛、清洗方便、适应性强等优点而在换热设备中占据主导地位。管壳式换热器根据其结构特点分为：固定管板式换热器，浮头式换热器，U形管式换热器。以下主要介绍固定管板式换热器。 固定管板式换热器，管端以焊接或胀接的方法固定在两块管板上，而管板则以焊接的方法与壳体连接，与其他形式的管壳式换热器相比，结构简单，当壳体
中南大学 化工原理课程设计 说明书 设计题目列管式换热器的设计 指导老师:孔江榕 学院:化学化工学院 专业班级:化工1202 :亮 学号:1505120711 设计日期:2014-9-17
目录 一、概述 (2) 二、设计题目及原始数据 (13) 三、换热器的类型和特点 (14) 四、论述本换热流程结构的选择和材料选择 (15) 五、有关换热器计算 (15) 六、设计结果一览表 (21) 七、后记 (23) 八、参考资料 (24) 九、主要符号说明 (25)
一、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
《化工原理》课程设计报告精馏塔设计 学院 专业 班级 学号 姓名 指导教师
目录 苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计任务 (3) 一．设计题目 (3) 二．操作条件 (3) 三．塔设备型式 (3) 四．工作日 (3) 五．厂址 (3) 六．设计内容 (3) 设计方案 (4) 一．工艺流程 (4) 二．操作压力 (4) 三．进料热状态 (4) 四．加热方式 (4) 精馏塔工艺计算书 (5) 一．全塔的物料衡算 (5) 二．理论塔板数的确定 (5) 三．实际塔板数的确定 (7) 四．精馏塔工艺条件及相关物性数据的计算 (8) 五．塔体工艺尺寸设计 (10) 六．塔板工艺尺寸设计 (12) 七．塔板流体力学检验 (14) 八．塔板负荷性能图 (17) 九．接管尺寸计算 (19) 十．附属设备计算 (21) 设计结果一览表 (24) 设计总结 (26) 参考文献 (26)
苯-氯苯精馏塔的工艺设计 苯-氯苯分离过程精馏塔设计任务 一．设计题目 设计一座苯-氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为99.6%的氯苯140000t，塔顶馏出液中含氯苯不高于0.1%。原料液中含氯苯为22%（以上均为质量%）。 二．操作条件 1.塔顶压强自选； 2.进料热状况自选； 3.回流比自选； 4.塔底加热蒸汽压强自选； 5.单板压降不大于0.9kPa； 三．塔板类型 板式塔或填料塔。 四．工作日 每年300天，每天24小时连续运行。 五．厂址 厂址为天津地区。 六．设计内容 1.设计方案的确定及流程说明 2. 精馏塔的物料衡算； 3.塔板数的确定； 4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算； 5.精馏塔主要工艺尺寸；
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)
化工原理课程设计报告样本
《化工原理课程设计》报告 48000吨/年乙醇~水精馏装置设计 年级 专业 设计者姓名 设计单位 完成日期年月日 7
目录 一、概述 (4) 1.1 设计依据 (4) 1.2 技术来源 (4) 1.3 设计任务及要求 (5) 二：计算过程 (6) 1. 塔型选择 (6) 2. 操作条件的确定 (6) 2.1 操作压力 (6) 2.2 进料状态 (6) 2.3 加热方式 (7) 2.4 热能利用 (7) 3. 有关的工艺计算 (7) 3.1 最小回流比及操作回流比 的确定 (8) 3.2 塔顶产品产量、釜残液量及 7
加热蒸汽量的计算 (9) 3.3 全凝器冷凝介质的消耗量9 3.4 热能利用 (10) 3.5 理论塔板层数的确定 (10) 3.6 全塔效率的估算 (11) 3.7 实际塔板数P N (12) 4. 精馏塔主题尺寸的计算 (12) 4.1 精馏段与提馏段的体积流 量 (12) 4.1.1 精馏段 (12) 4.1.2 提馏段 (14) 4.2 塔径的计算 (15) 4.3 塔高的计算 (17) 5. 塔板结构尺寸的确定 (17) 5.1 塔板尺寸 (18) 5.2 弓形降液管 (18) 5.2.1 堰高 (18) 5.2.2 降液管底隙高度h019 7
5.2.3 进口堰高和受液盘 19 5.3 浮阀数目及排列 (19) 5.3.1 浮阀数目 (19) 5.3.2 排列 (20) 5.3.3 校核 (20) 6. 流体力学验算 (21) 6.1 气体通过浮阀塔板的压力 降(单板压降) h (21) p 6.1.1 干板阻力 h (21) c 6.1.2 板上充气液层阻力1h (21) 6.1.3 由表面张力引起的阻 (22) 力h 6.2 漏液验算 (22) 6.3 液泛验算 (22) 6.4 雾沫夹带验算 (23) 7. 操作性能负荷图 (23) 7.1 雾沫夹带上限线 (23) 7
课程设计任务书
一、摘要 换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，以实现不同温度流体间的热能传递，又称热交换器。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。在换热器中，至少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。 在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器，且它们是上述这些行业的通用设备，占有十分重要的地位。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，对换热器的要求也日益增强。换热器的设计制造结构改进以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。根据不同的目的，换热器可以是热交换器、加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器等。由于使用条件的不同，换热器可以有各种各样的形式和结构。在生产中，换热器有时是一个单独的设备，有时则是某一工艺设备的组成部分。 衡量一台换热器好的标准是传热效率高、流体阻力小、强度足够、结构合理、安全可靠、节省材料、成本低，制造、安装、检修方便、节省材料和空间、节省动力。 二、关键字 煤油，换热器，列管式换热器，固定管板式
目录 一、概述 (1) 二、工艺流程草图及设计标准 (1) 2.1工艺流程草图 (1) 2.2设计标准 (2) 三、换热器设计计算 (2) 3.1确定设计方案 (2) 3.1.1选择换热器的类型 (2) 3.1.2流体溜径流速的选择 (2) 3.2确定物性的参数 (3) 3.3估算传热面积 (3) 3.3.1热流量 (3) 3.3.2平均传热温差 (3) 3.3.3传热面积 (3) 3.3.4冷却水用量 (4) 3.4工艺结构尺寸 (4) 3.4.1管径和管内流速 (4) 3.4.2管程数和传热管数 (4) 3.4.3平均传热温差校正及壳程数 (4) 3.4.4传热管排列和分程方法 (5) 3.4.5壳体内径 (5) 3.4.6折流板 (5)
《化工原理课程设计任务书》（1） 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35℃。 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： 1. 99000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。 一、选定管壳式换热器的种类和工艺流程 1.选定管壳式换热器的种类 管壳式换热器是目前化工生产中应用最广泛的传热设备。与其他种类的换热器相比，其主要优点是：单位体积具有的传热面积较大以及传热效果较好；此外，结构简单，制造的材料范围较广，操作弹性也较大等。因此在高压高温和大型装置上多采用管壳式换热器。 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，因此他们的热膨胀程度也有差别。若两流体的温度差较大（50℃以上）时，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。根据热补偿方法的不同，管壳式换热器有下面几种形式。
（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。通常在管外装置一些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，以致管子扭弯或是管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。 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下。一般壳程压强超过0.6MPa时，补偿圈过厚，难以伸缩，失去温差补偿作用，就要考虑其他结构。其结果如下图所示： （2）浮头式换热器 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，以使管子受热或冷却时可以自由伸缩，但在这块管板上连接一个顶盖，称之为“浮头”,所以这种换热器称为浮头式换热器。其优点是：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨胀不受壳体约束，因此当两种换热器介质的温差大时，不会因管束与壳体的热膨胀量的不同而产生温差应力。其缺点是结构复杂，造价高。其结构如下： （3） 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，管子可以自由膨胀。其缺点是管子内壁清洗困难，管子更换困难，管板上排列的管子少。其结构如下图所示： （4）填料函式换热器 这类换热器管束一端可以自由膨胀，结构比浮头式简单，造价也比浮头式低廉。但壳程内介质有外漏的可能，壳程中不应处理一易挥发、易燃易爆和有毒的介质。其结构如下： 由设计书的要求进行分析: 一般来说，设计时冷却水两端温度差可取为5℃~10℃。缺水地区选用较大的温度差，水资源丰富地区选用较小的温度差。青海是“中华水塔”，水资源 相对丰富，故选择冷却水较小的温度差6℃，即冷却水的出口温度为31℃。T m -t m =80+4025+31 -=32 22 ℃<50℃，且允许压强降不大于50kPa，可选择固定管板式换 热器。 2.工艺流程图 主要说明：由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，所以选定循环水走管程，苯走壳程。如图所示，苯经泵抽上来，经加水器加热后，再经管道从接管C进入换热器壳程；冷却水则由泵抽上来经管道从接管A进入换热器管程。两物质在换热器中进行换热，苯从80℃被冷却至40℃之后，由接管D流出；循环冷却水则从25℃变为31℃，由接管B流出。 二、管壳式换热器的工艺计算和主要工艺尺寸的设计 1.估算传热面积，初选换热器型号 （1）基本物理性质数据的查取
南京工业大学《材料工程原理B》课程设计 设计题目: 煤油冷却器的设计 专业：高分子材料科学与工程 班级：高材0801 学号: 1102080104 姓名: 夏亚云 指导教师: 周勇敏 日期： 2０10/12/30 设计成绩:
目录 一.任务书 (3) １.1．设计题目 1．2.设计任务及操作条件 1.3.设计要求 二.设计方案简介 (3) ２.1．换热器概述 2.２列管式换热器 2．3.设计方案的拟定 2.4.工艺流程简图 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.工艺结构设计…………………………………………………………………………………………..-８- 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.传热管排列和分程方法 4.5．壳程内径及换热管选型汇总 4.6.折流板 4.7.接管 五．换热器核算…………………………………………………………………………………………．-13－ 5.１.热量核算 5.2.压力降核算 六.辅助设备的计算和选择……………………………………………………………………………１７ 6.1.水泵的选择 6.2.油泵的选择 七.设计结果表汇 (20) 八.参考文献． (20) 九.心得体会………………………………………………………………………………….…………… 2１附图：（主体设备设计图,工艺流程简图）
§一．化工原理课程设计任务书 1.1设计题目 煤油冷却换热器设计 1.2设计任务及操作条件 １、处理能力 15.8×１04t/y 2、设备型式列管式换热器 ３、操作条件 （１）煤油: 入口温度１4０℃，出口温度４０℃ (２)冷却介质：工业硬水,入口温度２0℃,出口温度4０℃ (3）油侧与水侧允许压强降：不大于１05 Pa （４）每年按３３０天计，每天24小时连续运行 (5)煤油定性温度下的物性参数: 1．3设计要求 选择合适的列管式换热器并进行核算 1．４绘制换热器装配图 (见Ａ４纸另附） §二．设计方案简介 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意义。 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。
课程设计 课程名称化工原理课程设计题目名称煤油冷却器的设计
专业班级08级食品科学与工程（2）班学生姓名纪平平 学号50806022006 指导教师赵大庆 二O一O年十二月三十日
目录 1 《化工原理》课程设计任务书.......................................................................................................... - 1 - 1.1 设计题目..................................................................................................................................... - 1 - 1.2 原始数据及操作条件................................................................................................................. - 1 - 1.3 设计要求..................................................................................................................................... - 1 - 2 《化工原理》课程设计说明书.......................................................................................................... - 2 - 2.1 前言............................................................................................................................................. - 2 - 2.2 工艺流程图及说明..................................................................................................................... - 3 - 3 生产条件的确定.................................................................................................................................. - 4 - 4 换热器的设计计算.............................................................................................................................. - 4 - 4.1 选择换热器类型......................................................................................................................... - 4 - 4.2 流动空间及流速的确定............................................................................................................. - 4 - 4.3 确定物性数据............................................................................................................................. - 4 - 4.4 计算总传热系数......................................................................................................................... - 5 - 4.4.1 热流量............................................................................................................................ - 5 - 4.4.2 平均传热温差................................................................................................................ - 5 - 4.4.3 冷却水用量.................................................................................................................... - 6 - 4.4.4 总传热系数.................................................................................................................... - 6 - 4.5 计算传热面积............................................................................................................................. - 7 - 4.6 工艺结构尺寸............................................................................................................................. - 7 - 4.6.1 管径和管内流速............................................................................................................ - 7 - 4.6.2 管程数和传热管数........................................................................................................ - 7 - 4.6.3 平均传热温差校正及壳程数 ........................................................................................ - 7 - 4.6.4 传热管排列和分程方法................................................................................................ - 8 - 4.6.5 壳体内径........................................................................................................................ - 8 - 4.6.6 折流板............................................................................................................................ - 8 - 4.6.7 接管................................................................................................................................ - 9 - 4.7 换热器核算................................................................................................................................. - 9 - 4.7.1热量核算......................................................................................................................... - 9 - 4.7.2 换热器内流体的流动阻力...........................................................................................- 11 - 5 设计结果汇总表................................................................................................................................ - 13 - 6 设计评述............................................................................................................................................ - 14 - 7 心得体会.............................................................................................................................................. - 15 - 8 参考文献............................................................................................................................................ - 16 -
《化工原理》课程设计报告 真空蒸发制盐系统卤水分效预热器设计 学院天津大学化工学院 专业化学工程与工艺 班级 学号 姓名 指导教师
化工流体传热课程设计任务书 专业化学工程与工艺班级姓名学号（编号） （一）设计题目：真空蒸发制盐系统卤水分效预热器设计 （二）设计任务及条件 1、蒸发系统流程及有关条件见附图。 2、系统生产能力：40 万吨/年。 3、有效生产时间：300天/年。 4、设计内容：Ⅱ效预热器（组）第 3 台预热器的设计。 5、卤水分效预热器采用单管程固定管板式列管换热器，试根据附图中卤水预热的温度要求对预热器（组）进行设计。 6、卤水为易结垢工质，卤水流速不得低于0.5m/s。 7、换热管直径选为Φ38×3mm。 （三）设计项目 1、由物料衡算确定卤水流量。 2、假设K计算传热面积。 3、确定预热器的台数及工艺结构尺寸。 4、核算总传热系数。 5、核算压降。 6、确定预热器附件。 7、设计评述。 （四）设计要求 1、根据设计任务要求编制详细设计说明书。 2、按机械制图标准和规范，绘制预热器的工艺条件图（2#），注意工艺尺寸和结构的清晰表达。
设计说明书的编制 按下列条目编制并装订：（统一采用A4纸，左装订） （1）标题页，参阅文献1附录一。 （2）设计任务书。 （3）目录。 （4）说明书正文 设计简介：设计背景，目的，意义。 由物料衡算确定卤水流量。 假设K计算传热面积。 确定预热器的台数及工艺结构尺寸。 核算总传热系数。 核算压降。 确定预热器附件。 设计结果概要或设计一览表。 设计评述。 （5）主要符号说明。 （6）参考文献。 （7）预热器设计条件图。 主要参考文献 1. 贾绍义，柴诚敬. 化工原理课程设计. 天津: 天津大学出版社, 2002 2. 柴诚敬，张国亮. 化工流体流动和传热. 北京: 化学工业出版社, 2007 3. 黄璐，王保国. 化工设计. 北京: 化学工业出版社, 2001 4. 机械制图 自学内容： 参考文献1，第一章、第三章及附录一、三； 参考文献2，第五~七章； 参考文献3，第1、3、4、5、11部分。
河西学院 Hexi University 化工原理课程设计 题目 :煤油冷却器设计 学院 :化学化工学院 专业 :化学工程与工艺 学号 : 姓名 :张冠雄 指导教师 :王兴鹏 2016 年 11 月 21 日
化工原理课程设计任务书一、设计题目 煤油冷却器的设计 二、设计任务及操作条件 1.设计任务 生产能力（进料量）25000吨 / 年 操作周期7200小时 / 年 2. 操作条件 煤油入口温度120 ℃，出口温度40 ℃ 冷却介质自来水，入口温度20 ℃，出口温度40 ℃ 允许压降≦ 105Pa 冷却水温度20℃ 饱和水蒸汽压力( 表压 ) 3. 设备型式列管式换热器 4.厂址上海（压力： 1atm ） 三、设计内容 1.设计方案的选择及流程说明 2.换热器的工艺计算 3.换热器的主要尺寸设计 4.辅助设备选型 5.设计结果汇总 6.绘制换热器总装配图：主视图、俯视图、剖面图、两个局部放大图 7.设计评述
目录 1 概述 .................................................. 化工原理课程设计的目的、要求...........................列管式换热器及其分类................................... 换热器的设计要求....................................... 符号说明 ............................................... 2 确定设计方案 .......................................... 设计任务 ............................................... 列管式换热器形式的选择................................. 管壳程的选择 ........................................... 流体流速的选择......................................... 3 列管式换热器的结构.................................... 管程结构 ............................................... 壳程结构 .............................................. 4 列管式换热器的设计计算................................ 计算步骤 ............................................... 计算传热系数 ........................................... 计算传热面积 ........................................... 5 工艺结构尺寸的计算.................................... 管径和管内流速......................................... 管程数和传热管数....................................... 平均传热温差校正系数................................... 传热管排列和分程方法................................... 壳体内径 ............................................... 折流板 ................................................. 接管 ................................................... 6 换热器核算 ............................................ 热量核算 ............................................... 面积核算 ...............................................错误 ! 未指定书签。错误 ! 未指定书签。错误 ! 未指定书签。错误 ! 未指定书签。错误 ! 未指定书签。错误 ! 未指定书签。错误 ! 未指定书签。错误 ! 未指定书签。错误 ! 未指定书签。错误 ! 未指定书签。错误 ! 未指定书签。错误 ! 未指定书签。错误 ! 未指定书签。错误 ! 未指定书签。错误 ! 未指定书签。错误 ! 未指定书签。错误 ! 未指定书签。错误 ! 未指定书签。错误 ! 未指定书签。错误 ! 未指定书签。错误 ! 未指定书签。错误 ! 未指定书签。错误 ! 未指定书签。错误 ! 未指定书签。错误 ! 未指定书签。错误 ! 未指定书签。错误 ! 未指定书签。错误 ! 未指定书签。