化工原理换热器设计
化工原理换热器设计
换热器是一种用于加热、降温、密闭蒸发及真空加热干燥等工艺的热交换设备，广泛应用于化工、制药、食品、能源等行业。在化工生产中，换热器的选型和设计是关键步骤，它能够对生产过程中的能源消耗、产品质量和安全生产产生极大的影响。
一、换热传热原理
对于换热器而言，传热是其中最核心的原理。换热器常用的传热方式有三种：对流、传导和辐射。在化工过程中，主要采用对流传热方式，即通过流体间热量的传递来进行换热。同时，设计中还需要考虑到热传导、影响换热效果的温度、流速、密度、热容等物理量，以及流体本身的性质。
二、换热器类型和结构
换热器的类型和结构有很多种，根据传热方式的不同可以分为管壳式、板壳式和实心管式等。其中，管壳式换热器是最常见的一种类型，通常由套管、管子和管板等组成。套管是换热器的外壳，一般用钢板、铝合金等制成，套管的内部是一组纵向安装且参差不齐的管子，管板则用来固定管子并将其分组。
三、化工原理换热器设计要点
1. 选取合适的传热面积
在换热器的设计中，传热面积是十分重要的参数之一，不仅影响换热器的传热效率，而且直接影响其尺寸和重量。所以需要根据具体工艺流程的要求，选择合适的表面积，以达到工艺流程的要求。
2. 制定合理的流动方案
流量对于换热器的传热效率也有着极大的影响，因此，需要制定合理的流动方案，避免流体产生剧烈的流动过程，以做到最小的传质阻力。
3. 合理选择材质
基于化工领域的产品多变性与毒性，需要选择合理的材质进行制造，在保证产品质量和腐蚀性的前提下，可以选择不同种类的金属材料。
4. 合理设计换热器管子结构
在进行换热器设计时，需要注意管子设计的合理性，以避免产生过大的压降和传热不均的情况，同时，管子的连接方式和防止泄露的措施也需要斟酌。
5. 充分考虑安全因素
工业生产中关于安全问题的考虑，不能仅仅局限于工艺生产过程中，对于换热器的选型排除并发生的安全风险，更应该谨慎。
综上所述，换热器在化工领域中起着重要的作用，设计人员可以根据自己实际的需求和知识技能，选择适当的换热器类型，根据传热原理结合热力学理论和操作经验，进行合理设计来达到更好的生产效益。
化工原理课程设计换热器 本文主要介绍化工原理课程设计中涉及到的换热器的相关知识和设计思路。换热器是化工工业中常用的设备之一，其主要功能是通过传导、对流和辐射的方式实现热量的传递，从而将一个流体的热量传递给另一个流体。因此，在化工原理课程设计中涉及到换热器的设计，既需要考虑流体的物理性质，也需要考虑热力学参数的影响。 换热器的类型繁多，按照传热方式的不同可分为对流式换热器和辐射式换热器。常用的对流式换热器包括管壳式换热器、板式换热器和螺旋式换热器等。在换热器的设计中，需要首先确定换热器所要实现的传热方式和工作条件，如流体流速、进出口温度和压力等。接下来需要考虑的问题是如何选择合适的材料以满足流体的物理性质和热力学参数的要求。 在化工原理课程设计中，换热器的设计重点之一是热力学计算。为了实现对流体的热量传递，需要考虑流体的传热系数。传热系数与流体的物理性质密切相关，包括流体的密度、比热、粘度和导热系数等。通过对这些参数的测量和分析，可以计算出传热系数，并进而确定换热器的传热效率。 另外，在化工原理课程设计中，换热器的设计还需要考虑到换热器的尺寸、材料和结构等方面的问题。尺寸的设计需要考虑工作流体的容积和流速等因素，以保证换热器的实现效率和安全性。材料选择需要考虑到流体的化学性质，以避免流体
与材料发生反应和腐蚀。结构设计需要兼顾容易清洗、拆卸和维护的要求，以方便日常运行和维护。 总之，在化工原理课程设计中，换热器的设计是一个系统性的工程，包括物理学、化学和工程学等多个学科领域的综合运用。只有充分理解流体的物理性质和热力学参数，才能做出合理的设计并实现高效的换热效果。同时，还需要考虑到实际工程的应用需求，以满足生产的需要和安全的要求。
化工原理课程设计 题目:原油加热器——固定式换热器 指导教师: 李先生院士 职称: 国家特级院士 班级: 高分子材料与工程系 学号: 学生姓名: 目录 一．绪论 (3) 二、设计条件及主要物性参数 (4) 1、设计条件 (4) 2、定性温度的确定 (4) 三. 确定设计方案 (5) 1、选择换热器的类 型 (5) 2、流程安
排 (5) 四．估算传热面积 (5) 1、热流量 (5) 2、平均传热温差 (5) 3、传热面积 (5) 五．工程结构尺寸 (6) 1、管径和管内流 速 (6) 2、管程数和传热管 数 (6) 3、平均传热温差校正及壳 数 (6) 4、传热管的排列和分程方
法······························ (7) 5、折流板 (7) 6、接管 (7) 六、换热器核算 (8) 1、壳程传热系数 (8) 2、管程传热系数 (8) 3、污垢热阻和管壁热阻 (9) 4、总传热系数K (10) 5、传热面积裕度 (10) 7、管程流动阻力 (11) 8、壳程流动阻力 (11) 七、设计计算结果汇总 (12) 一、绪论 1.加热器简介 .固定管板式 固定管板式换热器的两端管板和壳体制成一体，当两流体的温度差较大时，在外壳的适当位置上焊上一个补偿圈（或膨胀节）。当壳体和管束热膨胀不同时，
补偿圈发生缓慢的弹性变形来补偿因温差应力引起的热膨胀。特点：结构简单，造价低廉，壳程清洗和检修困难，壳程必须是洁净不易结垢的物料。 形管式 U形管式换热器每根管子均弯成U形，流体进、出口分别安装在同一端的两侧，封头内用隔板分成两室，每根管子可自由伸缩，来解决热补偿问题。特点：结构简单，质量轻，适用于高温和高压的场合。管程清洗困难，管程流体必须是洁净和不易结垢的物料。 .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，完全消除了温差应力。特点：结构复杂、造价高，便于清洗和检修，完全消除温差应力，应用普遍。 本实验采用的是浮头式加热器，包括输油管，输油管上套有密闭的外壳，外壳的一段管道上设有加热体，该加热体用固定卡固定在外壳表面上，所述外壳的外表面上包覆有保温层。本实用新型具有传热速度快、均温性好的特点，避免了在输送过程中热损失大而导致油品凝固难以输送的问题。 2.设计目的 培养学生综合运用本门课程及有关选修课程基础理论和基础知识完成某项单元操作设备设计的实践操作能力。设计的设备必学在技术上是可行的，经济上是合理的，操作上是安全的，环境上是友好的。 二、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：
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)
广东石油化工学院 化工原理课程设计 说明书 题目：柴油预热原油的管壳式换热器 学生班级： 学生姓名： 学生学号： 18 指导教师：李燕 化学化工学院 年月日 化工原理课程设计任务书 一、设计题目：列管式换热器设计
二、设计任务及操作条件 某炼油厂用柴油将原油预热。柴油和原油的有关参数如下表, 两侧的污垢热阻均可取1.72×10-4m2.K/W，要求两侧的阻力损失均不超过0.5×105Pa。试选用一台适当型号的列管式换热器。(x:学号) 三、设计要求 提交设计结果，完成设计说明书。 设计说明书包括：封面、目录、设计任务书、设计计算书、设计结果汇总表、参考文献及设计自评表、换热器装配图等。（设计说明书及图纸均须手工完成） 四、定性温度下流体物性数据 物料温度℃质量流 量 kg/h 比热 kJ/kg.℃ 密度 kg/m3 导热系 数 W/m.℃ 粘度 Pa.s 入 口 出 口 柴 油 175 T2 34220 2.48 715 0.133 0.64×10-3 原 油 70 110 44330 2.20 815 0.128 3.0×10-3 推荐总K=45~280 W/m.℃
注：若采用错流或折流流程，其平均传热温度差校正系数应大于0.8 五、参考书目: 1、姚玉英 . 化工原理 ,上册,1版.天津:天津大学出版社,1999 2、柴诚敬.化工原理课程设计. 1版.天津:天津大学出版社,1994 3、匡国柱.化工单元过程及设备课程设计. 1版.北京:化学工业出版社,2002 4、李功祥.常用化工单元设备设计.1版.广州:华南理工大学出版 社,2003
目录 1.设计任务书 (1) 2.概述 (2) 3.设计条件及物性参数表 (2) 4.方案设计和拟定 (3) 5.设计计算 (6) 6.热量核算 (11) 7.参考文献 (16) 8.心得体会 (17)
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 ...........................................
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35℃。 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、设备型式： 管壳式换热器 四、处理能力： 114000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的工艺尺寸设计。 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。
第1章设计概述 1、1热量传递的概念与意义[1](205) 1、1、1 传热的概念 所谓的传热（又称热传递）就是间壁两侧两种流体之间的热量传递问题。由热力学第二定律可知，凡是有温差存在时，就必然发生热量从高温处传递到低温处，因此传热是自然界和工程技领域中极普遍的一种传递现象。 1、1、2 传热的意义 化工生产中的很多过程和单元操作，都需要进行加热和冷却，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。所以传热是最常见的重要单元操作之一。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。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。归纳起来化工生产中对传热过程的要求经常有以下两种情况：①强化传热过程，如各种换热设备中的传热。 ②削弱传热过程，如设备和管道的保温，以减少热损失。 1、2 换热器的概念与意义[2] 1、2、1 换热器的概念 在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交设备，简称为换热器。在换热器中至少要有两种不同的流体，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。
化工原理换热器设计 化工原理换热器设计 换热器是一种用于加热、降温、密闭蒸发及真空加热干燥等工艺的热交换设备，广泛应用于化工、制药、食品、能源等行业。在化工生产中，换热器的选型和设计是关键步骤，它能够对生产过程中的能源消耗、产品质量和安全生产产生极大的影响。 一、换热传热原理 对于换热器而言，传热是其中最核心的原理。换热器常用的传热方式有三种：对流、传导和辐射。在化工过程中，主要采用对流传热方式，即通过流体间热量的传递来进行换热。同时，设计中还需要考虑到热传导、影响换热效果的温度、流速、密度、热容等物理量，以及流体本身的性质。 二、换热器类型和结构 换热器的类型和结构有很多种，根据传热方式的不同可以分为管壳式、板壳式和实心管式等。其中，管壳式换热器是最常见的一种类型，通常由套管、管子和管板等组成。套管是换热器的外壳，一般用钢板、铝合金等制成，套管的内部是一组纵向安装且参差不齐的管子，管板则用来固定管子并将其分组。 三、化工原理换热器设计要点
1. 选取合适的传热面积 在换热器的设计中，传热面积是十分重要的参数之一，不仅影响换热器的传热效率，而且直接影响其尺寸和重量。所以需要根据具体工艺流程的要求，选择合适的表面积，以达到工艺流程的要求。 2. 制定合理的流动方案 流量对于换热器的传热效率也有着极大的影响，因此，需要制定合理的流动方案，避免流体产生剧烈的流动过程，以做到最小的传质阻力。 3. 合理选择材质 基于化工领域的产品多变性与毒性，需要选择合理的材质进行制造，在保证产品质量和腐蚀性的前提下，可以选择不同种类的金属材料。 4. 合理设计换热器管子结构 在进行换热器设计时，需要注意管子设计的合理性，以避免产生过大的压降和传热不均的情况，同时，管子的连接方式和防止泄露的措施也需要斟酌。 5. 充分考虑安全因素 工业生产中关于安全问题的考虑，不能仅仅局限于工艺生产过程中，对于换热器的选型排除并发生的安全风险，更应该谨慎。
化工原理课程设计换热器设计 化工原理课程设计是化工专业学生必修的一门课程。在该课程中，学生需要了解化工生产过程中涉及到的各种原理和技术，并根据所学知识进行实际的工程设计。其中，换热器设计是该课程中的一个重要组成部分。 换热器是化工生产过程中常用的一种装置，它能够将热量从一种流体传递到另一种流体中，实现热能的转移和利用。化工生产中的换热器种类繁多，包括壳管式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器等。而在换热器的设计中，需要考虑的关键因素包括传热面积、流体流量、温度差等。 设计一个换热器需要经过多个步骤，其中的关键步骤包括：确定热传递系数、计算换热面积、选择换热器类型、确定流体流量及温度等。这些计算都需要基于化工原理这门学科的知识来进行。具体来说，需要掌握传热原理和传热换热器的设计原理，以及流体动力学知识等。 在进行换热器的设计时，需要衡量各个指标的优先级。例如，在流体流量和温度差的确定中，需要根据具体的工程需求来确定优先顺序。若流量需要更精确的控制，则需要首先计算出所需的最小流量。而若温度差更为关键，则需要考虑在设计中增加换热面积来加强热能传递效果。 此外，在设计过程中还需要考虑到实际操作中的各种特殊条件。例如，在实际工厂中，换热器需要面临腐蚀、结垢等问
题。因此，在进行设计时需要在材料选择、清洗方式等方面进行综合考虑，以确保换热器的使用寿命和效能。 在完成换热器设计的过程中，需要采用计算机辅助设计软件，如HTRI软件、CHEMCAD软件，对设计结果进行验证和优化。这些软件能够帮助工程师快速计算出各项关键参数，并进行实时计算和模拟，以确保设计的合理性和可行性。 总的来说，换热器设计是化工原理课程中的重要课程之一，同时也是化工生产中不可或缺的一部分。在学习和掌握相关知识时，需要注重对理论知识的建立，并注重实践经验和操作技能的培养。只有进行全面的学习和实践，才能更好的掌握换热器设计的技巧，提高设计的合理性和效率，为化工生产工艺的改进和优化做出贡献。
1．概述 化工生产中所用的换热器类型很多。按其用途分，有加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器。按其结构分，有列管式、板式等。不同类型换热器，其性能各异。 列管式换热器是目前应用最广泛的一种换热器设备，设计资料和数据比较完善，目前在许多国家已有系列化标准。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它新型换热器，但由于它有结构牢固、适应性大、材料范围广等独特优点，因而在各种换热器的竞争发展中占有绝对优势。 2．设计方案的确定 2.1 列管式换热器型式的选择 本次设计任务是用25℃的自来水将甲苯从105℃冷却到60℃，两种换热流体的温差较大，故可选用浮头式换热器。浮头式换热器管束可以拉出，便于清洗；管束的膨胀不受壳体的约束，因而当两种换热流体的温差较大时，不会因为管束与壳体的膨胀量不同而产生温差应力。 2.2 流程的选择 可选水走管程，甲苯走壳程。原因：冷却水硬度较高，受热后容易结垢，在管内便于清洗，管内流体易于维持较高流速，可以避免悬浮颗粒的沉积。被冷却物料走壳程，便于散热。 2.3 流速的选择
表1 列管式换热器内常用的流速范围 流体种类 流速/（m/s） 流体种类 流速/（m/s）管程壳程管程壳程一般流体0.5~3 0.2~1.5 气体5~30 3~15 易垢流体﹥1 ﹥0.5 表2 不同黏度流体的流速（以普通钢管为例） 流体黏度μ/[×10N·s/m] 最大流速 （m/s） 流体黏度μ/[10N·s/m] 最大流速 （m/s）＞1500 0.6 100~35 1.5 1500~500 0.75 35~1 1.8 500~100 1.1 ﹤1 2.4 由题意选管程流速为0.7m/s。 2.4 确定物性数据 定性温度：可取流体进出口温度的平均值 壳程甲苯的定性温度T==82.5℃ 管程水的定性温度t = =30℃ 根据定性温度，分别查表可得有关物性数据： 甲苯（82.5℃）水（30℃） 比热容c[J/(kg?℃)] 1910 4174 物 质 物 性
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。
化工原理课程设计换热器西南科技大学-图文 一、设计题目、设计条件及任务 1.1设计题目：用水冷却25%甘油的列管式换热器的设计1.2设计条件 (1)甘油 处理量：34255kg/h、进口温度：100℃、出口温度：40℃、压强降：＜101.3kPa (2)冷却水 进口温度：25℃、出口温度：35℃，压强降：＜101.3kPa 1.3设计任务： (1)根据设计条件选择合适的换热器型号，并核算换热面积、压力降是否满足要求，并设计管道与壳体的连接，管板与壳体的连接、折流板数目、形式等。 (2)绘制列管式换热器的装配图。 (3)编写课程设计说明书。 一、设计方案简介 2.1选择换热器的类型： 题目要求规定为列管式换热器 2.2管程安排：
从两物流的操作压力看，应使甘油走管程，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 器的热流量下降；又因为被冷却的流体走壳程，便于散热。所以从总体上 综合考虑，应使冷却循环水走管程，甘油走壳程。 2.3流向的选择： 当冷、热流体的进出口温度相同时，逆流操作的平均推动力大于并流，因而传递同样的热流体，所需的传热面积较小。逆流操作时，冷却介质温 升可选择得较大因而冷却介质用量可以较小。显然，在一般情况下，逆流 操作总是优于并流。故选择逆流为流向。 三、流体物性的确定 3.1流体定性温度的确定 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25%甘油的定性温度为：TT1T21004070C22管程冷却水的定 性温度为：tt1t2352530C223.2定性温度下流体的物性 查[1]知，在70C下，甘油的比热容cp1a=2.66kJkgK，水的比热容 cp1b=4.167kJkgK；在30C下，水的比热容cp2=4.174kJkgK 即在70C下，25%甘油的比热容 cp1cp1a0.25cp1b0.752.660.254.1670.75=3.790kJkgK 四、计算总传热系数 4.1热流量Q=qm1cp1T1T2=342553.79010040=7789587kg/h4.2平均传 热温差
课程设计 课程名称化工原理课程设计 题目名称列管式换热器设计 专业班级10级食品科学与工程（1）学生姓名fff 学号 77777 指导教师 赵大庆
二O一二年十二月二十八日 目录 1 化工原理课程设计任务书 (1) 2 概述与设计方案简介 (2) 3 确定设计方案 (6) 3.1 选择换热器的类型 (6) 3.2 管程安排 (6) 4 确定物性数据 (6) 5 估算传热面积 (7) 5.1 热流量 (7) 5.2 平均传热温差 (7) 5.3 传热面积 (7) 5.4 冷却水用量 (7) 6 工艺结构尺寸 (8)
6.2 管程数和传热管数 (8) 6.3 传热温差校平均正及壳程数 (8) 6.4 传热管排列和分程方法 (10) 6.5 壳体内径 (10) 6.6 折流挡板 (10) 6.7 其他附件 (10) 6.8 接管 (10) 7 换热器核算 (10) 7.1 热流量核算 (10) 7.2 壁温计算 (13) 7.3 换热器内流体的流动阻力 (13) 8 结构设计 (15) 9参考文献 (16) 10 主要符号说明 (17)
设计任务与条件 某生产过程中，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组分。已知混合气体的流量为6.3×104kg/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℃，出口温度为39℃，试设计一台列管式换热器，完成该生产任务。经查得混合气体在85℃下有关物性数据： =90kg/m3, 密度ρ 1 定压比热容C =3.297kJ/(kg*℃)； p1 =0.0279W/(m*℃)； 热导率λ 1 =1.5×10-5pa*s。 粘度ц 1 循环水在34℃下的物性数据： ρ=994.3㎏/m3 密度 1 定压比热容 c=4.174kJ/kg*K 1p λ=0.624w/m*K 热导率 1 μ=0.742×10-3Pa*s 粘度 1
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。
化工原理换热器设计 丁 二 烯 蒸 汽 冷 凝 器 的 设 计 年级：2014级 姓名:逄江华 学号:2014094068 班级：化学工程与工艺班
前言 一、换热器的种类 固定管板式换热器 管板式换热器浮头式换热器 填料涵式换热器 换热器套管式换热器 蛇形式换热器 二、换热器的特点 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。 三、换热器的发展趋势 70年代的世界能源危机，有力地促进了传热强化技术的发展。为了节能降耗，提高工业生产经济效益，要求开发适用于不同工业过程要求的高效能换热设备。这是因为，随着能源的短缺(从长远来看，这是世界的总趋势)，可利用热源的温度越来越低，换热允许温差将变得更小，当然，对换热技术的发展和换热器性能的要求也就更高。所以，这些年来，换热器的开发与研究成为人们关注的课题。最近，随着工艺装置的大型化和高效率化，换热器也趋于大型化，并向低温差设计和低压力损失设计的方向发展。同时，对其一方面要求成本适宜，另一方面要求高精度的设计技术。当今换热器技术的发展以CFD(Computational Fluid Dynamics)、模型化技术、强化传热技术及新型换热器开发等形成了一个高技术体系。近年来，随着制造技术的进步，强化传热元件的开发，使得新型高效换热器的研究有了较大的发展，根据不同的工艺条件与换热工况设计制造了不同结构形式的新型换热器，并已在化工、炼油、石油化工、制冷、空分及制药各行业得到应用与推广，取得了较大的经济效益。
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：