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一 设计任务与条件现试设计一台正戊烷冷凝器，实现正戊烷蒸汽由160C ︒冷却至40C ︒，正戊烷的流量为7200h kg /，操作压力为0.175MPa 。
水蒸气的入口水温为30C ︒，出口水温为40C ︒。
二 设计计算〈一〉 确定设计方案 （1） 选择换热器的类型正戊烷蒸汽： 160C ︒→40C ︒ 冷却水： 30C ︒→40C ︒因为壳体与传热管壁温差大于50C ︒，初步确定选用带有补偿圈的固定管板式换热器。
（2）管程安排考虑到冷却水若走壳程由于流速较低易结垢，确定水蒸气走管程正戊烷饱和蒸汽走壳程。
〈二〉确定物性数据正戊烷蒸汽定性温度： 100240160=+=T )(C ︒ 冷却水定性温度： 3524030=+=t )(C ︒正戊烷蒸汽在100℃,0.175MPa 条件下的有关物性数据如下：06.4)1000273(314.8072.01017531=+⨯⨯⨯==RT PM ρ)/(3m kg)/(1057.131,K kg J c p ⋅⨯= )/(0128..01K m W ⋅=λ s Pa ⋅⨯=-5110874.0μ水在35℃时的有关物性数据如下： 31/7.995m kg =ρ )/(10174.431,C kg J c p ︒⋅⨯=)/(6176.01C m W ︒⋅=λ s Pa ⋅⨯=-511075μ 〈三〉估算传热面积 （1）热流量8.376)40160(57.13600/7200,,=-⨯⨯=∆⋅⋅=T c q Q h p h m T )(kW(2)冷却水用量9.32709)3040(10147.43600108.37633,,=-⨯⨯⨯⨯=∆⋅=t c Q q c p T cm )/(h kg （3）平均传热温差，按逆流算3.44304040160ln)3040()40160(=-----=∆m t )(C ︒（4）初算传热面积 由于在高压力下操作，假设)/(1102C m W K ︒⋅=则估算的传热面积为3.773.44110108.3763=⨯⨯=∆=m T t K Q S 估)(2m 〈四〉工艺结构尺寸 （1）管径和管内流速选用mm mm 5.225⨯φ较高级冷拔传热管（碳钢），取管内流速为s m u i /6.0=。
冷凝器的设计步骤解释说明1. 引言1.1 概述冷凝器是一种重要的热交换设备，广泛应用于各个工业领域。
它的主要作用是将具有高温高压态的气体或蒸汽通过传热过程转化为液体。
冷凝器的设计步骤是确保其能够有效地将热量散发出去，并满足特定工作条件下的要求。
本文将详细介绍冷凝器的设计步骤和相关原理。
1.2 文章结构本文将分为五个部分进行阐述。
首先是引言部分，对冷凝器及其设计步骤进行概述并阐明文章结构。
接下来，在第二部分中，我们将详细讨论冷凝器的设计步骤，包括了解工作原理、确定设计要求以及选择合适的冷却介质和传热方式。
在第三和第四部分中，我们将介绍正文内容，并提供相关要点进行说明。
最后，在结论部分对设计步骤进行总结，并展望未来可能的改进和建议。
1.3 目的本文旨在为读者提供关于冷凝器设计步骤方面的全面指南。
通过深入了解冷凝器的工作原理、设计要求及选择合适的冷却介质和传热方式，读者能够更好地理解和应用这些步骤于实际工程中。
同时，本文还将为读者展示如何进行改进和提供宝贵的建议，以促进冷凝器设计的发展与创新。
2. 冷凝器的设计步骤2.1 了解工作原理在进行冷凝器的设计之前，我们首先需要充分了解冷凝器的工作原理。
冷凝器是一种用于将气体或蒸汽转化为液体的热交换设备。
通过冷却和压缩气体或蒸汽，使其内部分子能量降低，从而实现相变为液体，并释放出大量热量。
2.2 确定设计要求确定设计要求是冷凝器设计过程中非常关键的一步。
在这一阶段，我们需要考虑以下因素：- 待处理气体的性质和特点：包括气体流量、温度、压力等参数。
- 冷凝器的使用环境：包括环境温度、环境压力等因素。
- 冷凝液排放方式：确定液态产物的排放方式，例如采用重力排放还是泵送排放等。
- 性能要求：根据应用需求确定效率、能耗等性能指标。
2.3 选择合适的冷却介质和传热方式在设计冷凝器时，我们需要选择合适的冷却介质和传热方式以达到预期效果。
常见的冷却介质包括空气、水和制冷剂等，而传热方式则有对流传热、辐射传热和传导传热等。
正戊烷冷凝器的设计目录第一章前言............................................................... 1...第二章概述............................................................... 2...2.1 列管式换热器的概述................................................. 2..2.2 列管式换热器的结构组成............................................. 2..第三章正戊烷立式列管式换热器的设计和计算.................................3.3.1 设计方案的论述..................................................... 3..3.1.1 列管式换热器形式的选择 ....................................... 3..3.1.2流体流动通道的选择 (4)3.1.3 换热器的安装方式 (4)3.1.4流体流速的选择 (4)3.2 工艺计算和设备结构的设计计算....................................... 6..3.2.1计算冷、热载体的定性温度 (6)3.2.2计算热负荷 (6)323选取经验传热系数K值 (6)3.2.4初选换热器的规格 (7)3.2.5核算总传热系数KO (8)3.2.6计算压降 (10)第四章换热器材料和主要参数 (11)4.1换热器材料选用 (11)第五章设计总结 ........................................................... 1..2.5.1本设计的优点及存在问题............................................. 1..25 . 2设计过程中的体会.................................................. 1..2附录 .................................................... 错.. 误！未定义书签。
新疆工程学院化工原理课程设计说明书题目名称： GB151管板式立式正戊烷冷凝器工艺设计系部：化学与环境工程系专业班级：化学工程与工艺13-1 学生姓名：黎强指导老师：杨智勇完成日期：2016.01.07格式及要求1、摘要1)摘要正文(小四，宋体)摘要内容200～300字为易，要包括目的、方法、结果和结论。
2）关键词 XXXX；XXXX；XXXX (3个主题词)(小四，黑体)2、目录格式目录(三号，黑体，居中)1 XXXXX（小四，黑体） 11.l XXXXX(小四，宋体) 21.1.1 XXXXX(同上) 33、说明书正文格式：1. XXXXX (三号，黑体)1．1 XXXXX(四号，黑体)1.1.1 XXXXX(小四，黑体)正文：XXXXX(小四，宋体)（页码居中）4、参考文献格式：列出的参考文献限于作者直接阅读过的、最主要的且一般要求发表在正式出版物上的文献。
参考文献的著录，按文稿中引用顺序排列。
参考文献内容(五号，宋体)示例如下：期刊——[序号]作者1，作者2…，作者n．题(篇)名，刊名(版本)，出版年，卷次(期次)。
图书——[序号]作者1，作者2…，作者n．．书名，版本，出版地，出版者，出版年。
5、.纸型、页码及版心要求：纸型： A4，双面打印页码：居中，小五版心距离：高：240mm(含页眉及页码)，宽：160mm相当于A4纸每页40行，每行38个字。
6、量和单位的使用：必须符合国家标准规定，不得使用已废弃的单位。
量和单位不用中文名称，而用法定符号表示。
新疆工程学院课程设计任务书2015-2016学年第一学期2016年1月1日摘要立式热器，它结构紧凑简单，制造的材料范围广，处理能力大，适用性强。
此次设计正戊烷换热器主要包括流动空间的确定，计算出平均温度，传热系数和传热面积，通过计算初选换热器，根据所选换热器的参数，进一步计算出压降，并核算传热系数和传热面积与所设计的换热器进行对比校正，最后得到所需的换热器参数，并绘制基本的设备装置图和技术要求。
新疆工程学院化工原理课程设计说明书题目名称： GB151管板式立式正戊烷冷凝器工艺设计系部：化学与环境工程系专业班级：化学工程与工艺13-1 学生姓名：黎强指导老师：杨智勇完成日期：2016.01.07格式及要求1、摘要1)摘要正文(小四，宋体)摘要内容200～300字为易，要包括目的、方法、结果和结论。
2）关键词 XXXX；XXXX；XXXX (3个主题词)(小四，黑体)2、目录格式目录(三号，黑体，居中)1 XXXXX（小四，黑体） 11.l XXXXX(小四，宋体) 21.1.1 XXXXX(同上) 33、说明书正文格式：1. XXXXX (三号，黑体)1．1 XXXXX(四号，黑体)1.1.1 XXXXX(小四，黑体)正文：XXXXX(小四，宋体)（页码居中）4、参考文献格式：列出的参考文献限于作者直接阅读过的、最主要的且一般要求发表在正式出版物上的文献。
参考文献的著录，按文稿中引用顺序排列。
参考文献内容(五号，宋体)示例如下：期刊——[序号]作者1，作者2…，作者n．题(篇)名，刊名(版本)，出版年，卷次(期次)。
图书——[序号]作者1，作者2…，作者n．．书名，版本，出版地，出版者，出版年。
5、.纸型、页码及版心要求：纸型： A4，双面打印页码：居中，小五版心距离：高：240mm(含页眉及页码)，宽：160mm相当于A4纸每页40行，每行38个字。
6、量和单位的使用：必须符合国家标准规定，不得使用已废弃的单位。
量和单位不用中文名称，而用法定符号表示。
新疆工程学院课程设计任务书2015-2016学年第一学期2016年1月1日摘要立式热器，它结构紧凑简单，制造的材料范围广，处理能力大，适用性强。
此次设计正戊烷换热器主要包括流动空间的确定，计算出平均温度，传热系数和传热面积，通过计算初选换热器，根据所选换热器的参数，进一步计算出压降，并核算传热系数和传热面积与所设计的换热器进行对比校正，最后得到所需的换热器参数，并绘制基本的设备装置图和技术要求。
任务书一（一）设计题目：煤油冷却器的设计（二）设计任务及操作条件1：处理能力10600kg/h 煤油2：设备形式列管式换热器3：操作条件（1）煤油：入口温度140℃，出口温度40℃（2）冷却介质：自来水入口温度30℃，出口温度40℃（3）允许压强降：不大于100kpa（4）煤油定性温度下的物性数据：ρ=825Kg/m3，µ=7.15×10-4Pa·sCp=2.22KJ/(Kg·℃)，λ=0.14W/(m·℃)（5）每年按330天计，每天24h连续运行（三）设计容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算，及校核3、主要设备工艺尺寸设计（1）冷却器结构尺寸的确定（2）传热面积、两侧流体压降校核（3）接管尺寸的确定4、设计结果汇总5、换热器装备图及工艺流程图（手工绘图要求2号或3号；若计算机绘图要求3号或4号）6、设计评述（四）参考资料（一）设计题目：正戊烷蒸汽冷凝器的设计（二）设计任务及操作条件1：处理能力3000kg/h 正戊烷饱和蒸汽2：设备形式立式列管冷凝器3：操作条件（1）正戊烷：冷凝温度温度51.7℃，冷凝液于饱和温度离开冷凝器（2）冷却介质：井水入口温度32℃，流量7000kg/h（3）允许压强降：不大于150kpa（4）正戊烷定性温度下的物性数据：自查（5）每年按330天计，每天24h连续运行（三）设计容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算，及校核3、主要设备工艺尺寸设计（1）立式列管冷凝器结构尺寸的确定（2）传热面积、两侧流体压降校核（3）接管尺寸的确定4、设计结果汇总5、换热器装备图及工艺流程图（手工绘图要求2号或3号；若计算机绘图要求3号或4号）6、设计评述（四）参考资料（一）设计题目：吸收塔尾气冷凝器的设计（二）设计任务及操作条件1：处理能力3t/h吸收塔顶部出来的贫气（温度6℃，压强1.2Mpa,其中含C4约2.0%,C6约1.0%,其余组分按氮气处理），将其中未被吸收的C4、C6全部冷凝2：设备形式立式列管冷凝器3：操作条件（6）C4、C6：冷凝温度温度51.7℃，冷凝液于饱和温度离开冷凝器（7）冷却介质：盐水（性质按25%的浓度查取）入口温度－4℃，出口温度2℃，流量：自己计算（8）允许压强降：不大于100Kpa（9）C4、C6定性温度下的物性数据：自查（10）每年按330天计，每天24h连续运行（三）设计容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算，及校核3、主要设备工艺尺寸设计（1）立式列管冷凝器结构尺寸的确定（2）传热面积、两侧流体压降校核（3）接管尺寸的确定4、设计结果汇总5、换热器装备图及工艺流程图（手工绘图要求2号或3号；若计算机绘图要求3号或4号）6、设计评述（四）参考资料（一）设计题目：某吸收操作中富油预热器的设计（二）设计任务及操作条件1：处理能力15t/h富油(C4: 含量8.2%,C6含量91.8%，温度40℃，流量15t/h)2：设备形式列管式换热器3：操作条件（1）富油：入口温度40℃，出口温度80℃（2）加热介质：解析塔出来的贫油（组分近视按全部C6处理），入口温度102℃，出口温度88℃，流量13.2t/h（3）允许压强降：不大于150kpa定性温度下的物性数据：自查（4）每年按330天计，每天24h连续运行（三）设计容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算，及校核3、主要设备工艺尺寸设计（1）预热器结构尺寸的确定（2）传热面积、两侧流体压降校核（3）接管尺寸的确定4、设计结果汇总5、换热器装备图及工艺流程图（手工绘图要求2号或3号；若计算机绘图要求3号或4号）6、设计评述（四）参考资料（一）设计题目：某吸收操作中贫油冷却器的设计（二）设计任务及操作条件1：处理能力13.2t/h解析塔出来的贫油（组分近视按全部C6处理），2：设备形式列管式换热器3：操作条件（1）贫油：入口温度140℃，出口温度40℃（2）冷却介质：盐水（性质按25%的浓度查取）入口温度－4℃，出口温度2℃，流量：自己计算（3）允许压强降：不大于120kpa定性温度下的相关物性数据：自查（4）每年按330天计，每天24h连续运行（三）设计容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算，及校核3、主要设备工艺尺寸设计（1）冷却器器结构尺寸的确定（2）传热面积、两侧流体压降校核（3）接管尺寸的确定4、设计结果汇总5、换热器装备图及工艺流程图（手工绘图要求2号或3号；若计算机绘图要求3号或4号）6、设计评述（四）参考资料（一）设计题目：某解吸塔塔顶冷凝器的设计（二）设计任务及操作条件1：处理能力10t/h解析塔顶部出来的常压饱和蒸汽（近似按全部C4计算），全部冷凝，2：设备形式立式列管冷凝器3：操作条件（11）C4 冷凝温度温度自查，冷凝液于饱和温度离开冷凝器（12）冷却介质：自来水入口温度20℃，出口温度30℃，流量：自己计算（13）允许压强降：不大于150kpa（14）C4定性温度下的物性数据：自查（15）每年按330天计，每天24h连续运行（三）设计容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算，及校核3、主要设备工艺尺寸设计（1）立式列管冷凝器结构尺寸的确定（2）传热面积、两侧流体压降校核（3）接管尺寸的确定4、设计结果汇总5、换热器装备图及工艺流程图（手工绘图要求2号或3号；若计算机绘图要求3号或4号）6、设计评述（四）参考资料（一）设计题目：丁二烯蒸汽冷凝器的设计（二）设计任务及操作条件1：处理能力7500kg/h饱和丁二烯蒸汽，2：设备形式立式列管冷凝器3：操作条件（1）饱和丁二烯蒸汽：（温度40℃，冷凝潜热为373kJ/kg），冷凝液于饱和温度离开冷凝器（2）冷却介质：水入口温度15℃，出口温度25℃，流量：自己计算（3）允许压强降：不大于150kpa（4）饱和丁二烯定性温度下的物性数据：自查（5）每年按330天计，每天24h连续运行（三）设计容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算，及校核3、主要设备工艺尺寸设计（1）立式列管冷凝器结构尺寸的确定（2）传热面积、两侧流体压降校核（3）接管尺寸的确定4、设计结果汇总5、换热器装备图及工艺流程图（手工绘图要求2号或3号；若计算机绘图要求3号或4号）6、设计评述（四）参考资料（一）设计题目：丁二烯蒸汽冷凝器的设计（二）设计任务及操作条件1：处理能力7500kg/h饱和丁二烯蒸汽，2：设备形式水平列管冷凝器3：操作条件（1）饱和丁二烯蒸汽：（温度40℃，冷凝潜热为373kJ/kg），冷凝液于饱和温度离开冷凝器（2）冷却介质：水入口温度15℃，出口温度25℃，流量：自己计算（3）允许压强降：不大于150kpa（4）饱和丁二烯定性温度下的物性数据：自查（5）每年按330天计，每天24h连续运行（三）设计容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算，及校核3、主要设备工艺尺寸设计（1）水平列管冷凝器结构尺寸的确定（2）传热面积、两侧流体压降校核（3）接管尺寸的确定4、设计结果汇总5、换热器装备图及工艺流程图（手工绘图要求2号或3号；若计算机绘图要求3号或4号）6、设计评述（四）参考资料（一）设计题目：正戊烷蒸汽冷凝器的设计（三）设计任务及操作条件1：处理能力3000kg/h 正戊烷饱和蒸汽2：设备形式水平列管冷凝器3：操作条件（1）正戊烷：冷凝温度温度51.7℃，冷凝液于饱和温度离开冷凝器（2）冷却介质：井水入口温度32℃，流量7000kg/h（3）允许压强降：不大于100kpa（4）正戊烷定性温度下的物性数据：自查（5）每年按330天计，每天24h连续运行（三）设计容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算，及校核3、主要设备工艺尺寸设计（1）立式列管冷凝器结构尺寸的确定（2）传热面积、两侧流体压降校核（3）接管尺寸的确定4、设计结果汇总5、换热器装备图及工艺流程图（手工绘图要求2号或3号；若计算机绘图要求3号或4号）6、设计评述（四）参考资料（一）设计题目：吸收塔尾气冷凝器的设计（二）设计任务及操作条件1：处理能力3t/h吸收塔顶部出来的贫气（温度6℃，压强1.2Mpa,其中含C4约2.0%C6约1.0%其余组分按氮气处理），将其中未被吸收的C4、C6全部冷凝2：设备形式水平列管冷凝器3：操作条件（1）C4、C6：冷凝温度温度51.7℃，冷凝液于饱和温度离开冷凝器（2）冷却介质：盐水（性质按25%的浓度查取）入口温度－4℃，出口温度2℃，流量：自己计算（3）允许压强降：不大于100kpa（4）C4、C6定性温度下的物性数据：自查（5）每年按330天计，每天24h连续运行（三）设计容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算，及校核3、主要设备工艺尺寸设计（1）水平列管冷凝器结构尺寸的确定（2）传热面积、两侧流体压降校核（3）接管尺寸的确定4、设计结果汇总5、换热器装备图及工艺流程图（手工绘图要求2号或3号；若计算机绘图要求3号或4号）6、设计评述（四）参考资料任务书十一（一）设计题目：某解吸塔塔顶冷凝器的设计（二）设计任务及操作条件1：处理能力10t/h解析塔顶部出来的常压饱和蒸汽（近似按全部C4计算），全部冷凝，2：设备形式水平列管冷凝器3：操作条件（1）C4 冷凝温度温度自查，冷凝液于饱和温度离开冷凝器（2）冷却介质：自来水入口温度20℃，出口温度30℃，流量：自己计算（3）允许压强降：不大于150kpa（4）C4定性温度下的物性数据：自查（5）每年按330天计，每天24h连续运行（三）设计容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算，及校核3、主要设备工艺尺寸设计（1）水平列管冷凝器结构尺寸的确定（2）传热面积、两侧流体压降校核（3）接管尺寸的确定4、设计结果汇总5、换热器装备图及工艺流程图（手工绘图要求2号或3号；若计算机绘图要求3号或4号）6、设计评述（四）参考资料任务书十二（一）设计题目：某有机液冷却器的设计（二）设计任务及操作条件1：处理能力40000kg/h 有机液2：设备形式列管式换热器3：操作条件（1）有机液：入口温度65℃，出口温度50℃（2）冷却介质：自来水20000kg/h 水入口温度25℃，出口温度计算（3）允许压强降：不大于250Kpa（4）有机液定性温度下的物性数据：ρ=1000Kg/m3，µ=10.0×10-4Pa·sCp=2.261KJ/(Kg·℃)，λ=0.172W/(m·℃)水定性温度下的物性数据：ρ=950Kg/m3，µ=7.42×10-4Pa·sCp=4.187KJ/(Kg·℃)，λ=0.621W/(m·℃)（5）每年按330天计，每天24h连续运行（三）设计容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算，及校核3、主要设备工艺尺寸设计（1）冷却器器结构尺寸的确定（2）传热面积、两侧流体压降校核（3）接管尺寸的确定4、设计结果汇总5、换热器装备图及工艺流程图（手工绘图要求2号或3号；若计算机绘图要求3号或4号）6、设计评述（四）参考资料任务书十三（一）设计题目：某有机液冷却器的设计（二）设计任务及操作条件1：处理能力40100kg/h 有机液2：设备形式列管式换热器3：操作条件（1）有机液：入口温度65℃，出口温度50℃（2）冷却介质：自来水20050kg/h 水入口温度25℃，出口温度计算（3）允许压强降：不大于250kpa（4）有机液定性温度下的物性数据：ρ=1000kg/m3，µ=10.0×10-4Pa·sCp=2.261kJ/(kg·℃)，λ=0.172W/(m·℃)水定性温度下的物性数据：ρ=950kg/m3，µ=7.42×10-4Pa·sCp=4.187kJ/(kg·℃)，λ=0.621W/(m·℃)（5）每年按330天计，每天24h连续运行（三）设计容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算，及校核3、主要设备工艺尺寸设计（1）冷却器器结构尺寸的确定（2）传热面积、两侧流体压降校核（3）接管尺寸的确定4、设计结果汇总5、换热器装备图及工艺流程图（手工绘图要求2号或3号；若计算机绘图要求3号或4号）6、设计评述（四）参考资料任务书十四（一）设计题目：某有机液冷却器的设计（二）设计任务及操作条件1：处理能力40050kg/h 有机液2：设备形式列管式换热器3：操作条件（1）有机液：入口温度65℃，出口温度50℃（2）冷却介质：自来水20025kg/h 水入口温度25℃，出口温度计算（3）允许压强降：不大于250kpa（4）有机液定性温度下的物性数据：ρ=1000Kg/m3，µ=10.0×10-4Pa·sCp=2.261kJ/(kg·℃)，λ=0.172W/(m·℃)水定性温度下的物性数据：ρ=950kg/m3，µ=7.42×10-4Pa·sCp=4.187kJ/(kg·℃)，λ=0.621W/(m·℃)（5）每年按330天计，每天24h连续运行（三）设计容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算，及校核3、主要设备工艺尺寸设计（1）冷却器器结构尺寸的确定（2）传热面积、两侧流体压降校核（3）接管尺寸的确定4、设计结果汇总5、换热器装备图及工艺流程图（手工绘图要求2号或3号；若计算机绘图要求3号或4号）6、设计评述（四）参考资料（一）设计题目：某有机液冷却器的设计（二）设计任务及操作条件1：处理能力40150kg/h 有机液2：设备形式列管式换热器3：操作条件（1）有机液：入口温度65℃，出口温度50℃（2）冷却介质：自来水20075kg/h 水入口温度25℃，出口温度计算（3）允许压强降：不大于250kpa（4）有机液定性温度下的物性数据：ρ=1000Kg/m3，µ=10.0×10-4Pa·sCp=2.261kJ/(Kg·℃)，λ=0.172W/(m·℃)水定性温度下的物性数据：ρ=950kg/m3，µ=7.42×10-4Pa·sCp=4.187kJ/(Kg·℃)，λ=0.621W/(m·℃)（5）每年按330天计，每天24h连续运行（三）设计容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算，及校核3、主要设备工艺尺寸设计（1）冷却器器结构尺寸的确定（2）传热面积、两侧流体压降校核（3）接管尺寸的确定4、设计结果汇总5、换热器装备图及工艺流程图（手工绘图要求2号或3号；若计算机绘图要求3号或4号）6、设计评述（四）参考资料（一）设计题目：某有机液冷却器的设计（二）设计任务及操作条件1：处理能力40200kg/h 有机液2：设备形式列管式换热器3：操作条件（1）有机液：入口温度65℃，出口温度50℃（2）冷却介质：自来水20100kg/h 水入口温度25℃，出口温度计算（3）允许压强降：不大于250kpa（4）有机液定性温度下的物性数据：ρ=1000kg/m3，µ=10.0×10-4Pa·sCp=2.261kJ/(Kg·℃)，λ=0.172W/(m·℃)水定性温度下的物性数据：ρ=950kg/m3，µ=7.42×10-4Pa·sCp=4.187kJ/(Kg·℃)，λ=0.621W/(m·℃)（5）每年按330天计，每天24h连续运行（三）设计容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算，及校核3、主要设备工艺尺寸设计（1）冷却器器结构尺寸的确定（2）传热面积、两侧流体压降校核（3）接管尺寸的确定4、设计结果汇总5、换热器装备图及工艺流程图（手工绘图要求2号或3号；若计算机绘图要求3号或4号）6、设计评述（四）参考资料任务书十七（一）设计题目：某有机液冷却器的设计（二）设计任务及操作条件1：处理能力40250kg/h 有机液2：设备形式列管式换热器3：操作条件（1）有机液：入口温度65℃，出口温度50℃（2）冷却介质：自来水20125kg/h 水入口温度25℃，出口温度计算（3）允许压强降：不大于250Kpa（4）有机液定性温度下的物性数据：ρ=1000Kg/m3，µ=10.0×10-4Pa·sCp=2.261kJ/(kg·℃)，λ=0.172W/(m·℃)水定性温度下的物性数据：ρ=950kg/m3，µ=7.42×10-4Pa·sCp=4.187kJ/(Kg·℃)，λ=0.621W/(m·℃)（5）每年按330天计，每天24h连续运行（三）设计容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算，及校核3、主要设备工艺尺寸设计（1）冷却器器结构尺寸的确定（2）传热面积、两侧流体压降校核（3）接管尺寸的确定4、设计结果汇总5、换热器装备图及工艺流程图（手工绘图要求2号或3号；若计算机绘图要求3号或4号）6、设计评述（四）参考资料任务书十八（一）设计题目：正戊烷蒸汽冷凝器的设计（二）设计任务及操作条件1：处理能力3050kg/h 正戊烷饱和蒸汽2：设备形式立式列管冷凝器3：操作条件（1）正戊烷：冷凝温度温度51.7℃，冷凝液于饱和温度离开冷凝器（2）冷却介质：井水入口温度32℃，流量7100kg/h（3）允许压强降：不大于150kpa（4）正戊烷定性温度下的物性数据：自查（5）每年按330天计，每天24h连续运行（三）设计容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算，及校核3、主要设备工艺尺寸设计（1）立式列管冷凝器结构尺寸的确定（2）传热面积、两侧流体压降校核（3）接管尺寸的确定4、设计结果汇总5、换热器装备图及工艺流程图（手工绘图要求2号或3号；若计算机绘图要求3号或4号）6、设计评述（四）参考资料（一）设计题目：正戊烷蒸汽冷凝器的设计（二）设计任务及操作条件1：处理能力3050kg/h 正戊烷饱和蒸汽2：设备形式水平列管冷凝器3：操作条件（1）正戊烷：冷凝温度温度51.7℃，冷凝液于饱和温度离开冷凝器（2）冷却介质：井水入口温度32℃，流量7100kg/h（3）允许压强降：不大于150kpa（4）正戊烷定性温度下的物性数据：自查（5）每年按330天计，每天24h连续运行（三）设计容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算，及校核3、主要设备工艺尺寸设计（1）立式列管冷凝器结构尺寸的确定（2）传热面积、两侧流体压降校核（3）接管尺寸的确定4、设计结果汇总5、换热器装备图及工艺流程图（手工绘图要求2号或3号；若计算机绘图要求3号或4号）6、设计评述（四）参考资料（一）设计题目：正戊烷蒸汽冷凝器的设计（二）设计任务及操作条件1：处理能力29500kg/h 正戊烷饱和蒸汽2：设备形式立式列管冷凝器3：操作条件（1）正戊烷：冷凝温度温度51.7℃，冷凝液于饱和温度离开冷凝器（2）冷却介质：井水入口温度32℃，流量6900kg/h（3）允许压强降：不大于150kpa（4）正戊烷定性温度下的物性数据：自查（5）每年按330天计，每天24h连续运行（三）设计容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算，及校核3、主要设备工艺尺寸设计（1）立式列管冷凝器结构尺寸的确定（2）传热面积、两侧流体压降校核（3）接管尺寸的确定4、设计结果汇总5、换热器装备图及工艺流程图（手工绘图要求2号或3号；若计算机绘图要求3号或4号）6、设计评述（四）参考资料任务书二十一（一）设计题目：正戊烷蒸汽冷凝器的设计（二）设计任务及操作条件1：处理能力29500kg/h 正戊烷饱和蒸汽2：设备形式立式列管冷凝器3：操作条件（1）正戊烷：冷凝温度温度51.7℃，冷凝液于饱和温度离开冷凝器（2）冷却介质：井水入口温度32℃，流量6900kg/h（3）允许压强降：不大于150kpa（4）正戊烷定性温度下的物性数据：自查（5）每年按330天计，每天24h连续运行（三）设计容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算，及校核3、主要设备工艺尺寸设计（1）立式列管冷凝器结构尺寸的确定（2）传热面积、两侧流体压降校核（3）接管尺寸的确定4、设计结果汇总5、换热器装备图及工艺流程图（手工绘图要求2号或3号；若计算机绘图要求3号或4号）6、设计评述（四）参考资料任务书二十二（一）设计题目：正戊烷蒸汽冷凝器的设计（二）设计任务及操作条件1：处理能力29500kg/h 正戊烷饱和蒸汽2：设备形式水平列管冷凝器3：操作条件（1）正戊烷：冷凝温度温度51.7℃，冷凝液于饱和温度离开冷凝器（2）冷却介质：井水入口温度32℃，流量6900kg/h（3）允许压强降：不大于150kpa（4）正戊烷定性温度下的物性数据：自查（5）每年按330天计，每天24h连续运行（三）设计容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算，及校核3、主要设备工艺尺寸设计（1）水平列管冷凝器结构尺寸的确定（2）传热面积、两侧流体压降校核（3）接管尺寸的确定4、设计结果汇总5、换热器装备图及工艺流程图（手工绘图要求2号或3号；若计算机绘图要求3号或4号）6、设计评述（四）参考资料任务书二十三（一）设计题目：原油预热器的设计（二）设计任务及操作条件1：处理能力44000Kg/h 有机液2：设备形式列管式换热器3：操作条件（1）原油：入口温度70℃，出口温度110℃（2）加热介质：柴油34000Kg/h 水入口温度175℃，出口温度计算（3）允许压强降：不大于250Kpa（4）原油定性温度下的物性数据：ρ=815Kg/m3，µ=30.0×10-4Pa·sCp=2.20KJ/(Kg·℃)，λ=0.128W/(m·℃)柴油定性温度下的物性数据：ρ=715Kg/m3，µ=6.4×10-4Pa·sCp=2.48KJ/(Kg·℃)，λ=0.133W/(m·℃)（5）每年按330天计，每天24h连续运行（三）设计容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算，及校核3、主要设备工艺尺寸设计（1）预热器器结构尺寸的确定（2）传热面积、两侧流体压降校核（3）接管尺寸的确定4、设计结果汇总5、换热器装备图及工艺流程图（手工绘图要求2号或3号；若计算机绘图要求3号或4号）6、设计评述（四）参考资料任务书二十四（三）设计题目：原油预热器的设计（四）设计任务及操作条件1：处理能力44050Kg/h 有机液2：设备形式列管式换热器3：操作条件（6）原油：入口温度70℃，出口温度110℃（7）加热介质：柴油34075Kg/h 水入口温度175℃，出口温度计算（8）允许压强降：不大于250Kpa（9）原油定性温度下的物性数据：ρ=815Kg/m3，µ=30.0×10-4Pa·sCp=2.20KJ/(Kg·℃)，λ=0.128W/(m·℃)柴油定性温度下的物性数据：ρ=715Kg/m3，µ=6.4×10-4Pa·sCp=2.48KJ/(Kg·℃)，λ=0.133W/(m·℃)（10）每年按330天计，每天24h连续运行（三）设计容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算，及校核3、主要设备工艺尺寸设计（1）预热器器结构尺寸的确定（2）传热面积、两侧流体压降校核（3）接管尺寸的确定4、设计结果汇总5、换热器装备图及工艺流程图（手工绘图要求2号或3号；若计算机绘图要求3号或4号）6、设计评述（四）参考资料任务书二十五（一）设计题目：原油预热器的设计（二）设计任务及操作条件1：处理能力43950Kg/h 有机液2：设备形式列管式换热器3：操作条件（1）原油：入口温度70℃，出口温度110℃（2）加热介质：柴油33925Kg/h 水入口温度175℃，出口温度计算（3）允许压强降：不大于250Kpa（4）原油定性温度下的物性数据：ρ=815Kg/m3，µ=30.0×10-4Pa·sCp=2.20KJ/(Kg·℃)，λ=0.128W/(m·℃)柴油定性温度下的物性数据：ρ=715Kg/m3，µ=6.4×10-4Pa·sCp=2.48KJ/(Kg·℃)，λ=0.133W/(m·℃)（5）每年按330天计，每天24h连续运行（三）设计容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算，及校核3、主要设备工艺尺寸设计（1）预热器器结构尺寸的确定（2）传热面积、两侧流体压降校核（3）接管尺寸的确定4、设计结果汇总5、换热器装备图及工艺流程图（手工绘图要求2号或3号；若计算机绘图要求3号或4号）6、设计评述（四）参考资料任务书二十六（一）设计题目：原油预热器的设计（二）设计任务及操作条件1：处理能力44100Kg/h 有机液2：设备形式列管式换热器3：操作条件（1）原油：入口温度70℃，出口温度110℃（2）加热介质：柴油34150Kg/h 水入口温度175℃，出口温度计算（3）允许压强降：不大于250Kpa（4）原油定性温度下的物性数据：ρ=815Kg/m3，µ=30.0×10-4Pa·sCp=2.20KJ/(Kg·℃)，λ=0.128W/(m·℃)柴油定性温度下的物性数据：ρ=715Kg/m3，µ=6.4×10-4Pa·sCp=2.48KJ/(Kg·℃)，λ=0.133W/(m·℃)（5）每年按330天计，每天24h连续运行（三）设计容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算，及校核3、主要设备工艺尺寸设计（1）预热器器结构尺寸的确定（2）传热面积、两侧流体压降校核（3）接管尺寸的确定4、设计结果汇总5、换热器装备图及工艺流程图（手工绘图要求2号或3号；若计算机绘图要求3号或4号）6、设计评述（四）参考资料任务书二十七（一）设计题目：原油预热器的设计（二）设计任务及操作条件1：处理能力44150Kg/h 有机液2：设备形式列管式换热器3：操作条件（1）原油：入口温度70℃，出口温度110℃（2）加热介质：柴油34225Kg/h 水入口温度175℃，出口温度计算（3）允许压强降：不大于250Kpa（4）原油定性温度下的物性数据：ρ=815Kg/m3，µ=30.0×10-4Pa·sCp=2.20KJ/(Kg·℃)，λ=0.128W/(m·℃)柴油定性温度下的物性数据：ρ=715Kg/m3，µ=6.4×10-4Pa·sCp=2.48KJ/(Kg·℃)，λ=0.133W/(m·℃)（5）每年按330天计，每天24h连续运行（三）设计容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算，及校核3、主要设备工艺尺寸设计（1）预热器器结构尺寸的确定（2）传热面积、两侧流体压降校核（3）接管尺寸的确定4、设计结果汇总5、换热器装备图及工艺流程图（手工绘图要求2号或3号；若计算机绘图要求3号或4号）6、设计评述（四）参考资料任务书二十八（一）设计题目：原油预热器的设计（二）设计任务及操作条件1：处理能力44200Kg/h 有机液2：设备形式列管式换热器3：操作条件（1）原油：入口温度70℃，出口温度110℃（2）加热介质：柴油34300Kg/h 水入口温度175℃，出口温度计算（3）允许压强降：不大于250Kpa（4）原油定性温度下的物性数据：ρ=815Kg/m3，µ=30.0×10-4Pa·sCp=2.20KJ/(Kg·℃)，λ=0.128W/(m·℃)柴油定性温度下的物性数据：ρ=715Kg/m3，µ=6.4×10-4Pa·sCp=2.48KJ/(Kg·℃)，λ=0.133W/(m·℃)（5）每年按330天计，每天24h连续运行（三）设计容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算，及校核3、主要设备工艺尺寸设计（1）预热器器结构尺寸的确定（2）传热面积、两侧流体压降校核（3）接管尺寸的确定4、设计结果汇总5、换热器装备图及工艺流程图（手工绘图要求2号或3号；若计算机绘图要求3号或4号）6、设计评述（四）参考资料任务书二十九（一）设计题目：原油预热器的设计（二）设计任务及操作条件1：处理能力43900Kg/h 有机液2：设备形式列管式换热器3：操作条件（1）原油：入口温度70℃，出口温度110℃（2）加热介质：柴油33850Kg/h 水入口温度175℃，出口温度计算（3）允许压强降：不大于250Kpa（4）原油定性温度下的物性数据：ρ=815Kg/m3，µ=30.0×10-4Pa·sCp=2.20KJ/(Kg·℃)，λ=0.128W/(m·℃)柴油定性温度下的物性数据：ρ=715Kg/m3，µ=6.4×10-4Pa·sCp=2.48KJ/(Kg·℃)，λ=0.133W/(m·℃)（5）每年按330天计，每天24h连续运行（三）设计容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算，及校核3、主要设备工艺尺寸设计（1）预热器器结构尺寸的确定（2）传热面积、两侧流体压降校核（3）接管尺寸的确定4、设计结果汇总5、换热器装备图及工艺流程图（手工绘图要求2号或3号；若计算机绘图要求3号或4号）6、设计评述（四）参考资料任务书三十（一）设计题目：脱丁烷塔塔顶蒸汽冷凝器的设计（二）设计任务及操作条件1：处理能力160000Kg/h 正丁烷饱和蒸汽2：设备形式水平列管冷凝器3：操作条件（1）正丁烷：冷凝温度按绝压为1atm查取，冷凝液于饱和温度离开冷凝器（2）冷却介质：井水入口温度32℃，流量7100Kg/h（3）允许压强降：不大于150Kpa（4）正丁烷定性温度下的物性数据：自查（5）每年按330天计，每天24h连续运行（三）设计容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算，及校核3、主要设备工艺尺寸设计（1）立式列管冷凝器结构尺寸的确定（2）传热面积、两侧流体压降校核（3）接管尺寸的确定4、设计结果汇总5、换热器装备图及工艺流程图（手工绘图要求2号或3号；若计算机绘图要求3号或4号）6、设计评述（四）参考资料。
课程设计设计题目冷凝器的设计姓名学号专业班级指导教师2011年1月20日化工原理课程设计任务书专业班级姓名设计题目：列管式换热器设计设计时间:指导老师：设计任务:年处理吨正戊烷的正戊烷冷凝器1.设备型式立式列管式换热器2.操作条件（1）正戊烷：冷凝温度51℃，冷凝液于饱和温度下离开冷凝器；（2）冷却介质：井水，进口温度32℃，出口温度40℃（3）允许压强降，不大于510Pa（4）每年按330天计算，每天24小时连续运行；(5)设备最大承受压力，p=2.5Mp a设计报告：1.设计说明书一份2.主体设备总装图（1#图纸）一张，带控制点工艺流程图（3#图纸）一张目录摘要 (1)1前言 (2)2 列管式换热器设计方案 (3)2.1 列管式换热器类型的选择 (4)2.1.1 固定管板式换热器 (4)2.1.2 浮头式换热器 (4)2.1.3 U形管换热器 (4)2.1.4 滑动管板式换热器 (4)2.2 流体流动通道的选择 (5)2.3换热器结构的计算 (5)2.3.1热负荷Q： (5)2.3.2平均温度差 (6)2.3.3估算面积 (6)2.3.4 管子初选 (7)2.3.5对流传热系数 (7)2.3.6污垢热阻 (10)2.3.7 总传热系数和计算所需面积 (10)2.3.8壁温的计算 (11)2.4压强降计算 (11)2.4.1管程压强降： (11)2.4.2 壳程压强降 (12)2.5列管式换热器其他结构设计 (13)2.5.1管程结构 (13)2.5.2壳程结构 (14)2.5.3其他重要附件 (14)2.6 换热器材质的选择 (14)2.6.1 碳钢 (15)2.6.2 不锈钢 (15)3列管式换热器的具体计算 (16)3.1试算并初选换热器规格 (16)3.1.1确定流体流动通道 (16)3.1.2流体定性温度、物性以及列管式换热器形式选择 (16)3.1.3 热负荷Q的计算 (16)3.1.4 计算平均温差 (16)3.1.5 初选换热器规格 (17)3.2核算总传热系数 (17)3.2.1 计算管程的对流传热系数 (18)3.2.2计算壳程对流传热系数 (18)3.2.3 确定污垢热阻 (18)3.2.4 核算总传热系数 (18)3.2.5 核算壁温 (19)3.3计算压强降 (19)3.4结构尺寸的确定 (19)3.4.1筒体内径 (20)3.4.2 换热器壁厚设计与液压试验 (20)3.4.3 封头 (22)3.4.4 管板 (23)3.4.5 容器法兰 (23)3.4.6 接管尺寸 (23)3.4.7 接管法兰 (24)3.4.8 管箱长度 (25)3.4.9 折流板 (25)3.4.10 拉杆与定距管 (25)3.4.11 分程隔板与缓冲板 (25)3.4.12 总重量计算 (26)3.5离心泵和风机的选取 (28)附录一 (30)附录二：本书符号说明 (31)4设计总结 (33)参考文献 (34)摘要：列管式换热器在化工、石油等行业中广泛应用。
正戊烷处理设计：处理能力:5.7X10^4吨/年。
冷凝温度51.7℃冷凝液处于饱和温度下离开冷凝器51.7℃。
冷却介质：井水入口温度20℃，出口温度30℃。
允许压降：≤0.5MPa。
每年按330天计算每天24小时连续操作。
正戊烷：密度：596Kg/m³粘度：0.18X10^-3Pa•S定压比热容：2.34KJ/Kg•℃。
井水：密度：994.8Kg/m³粘度：0.725X10^-3Pa•S定压比热容：4.174 KJ/Kg•℃。
正戊烷潜热：347.50KJ/Kg。
(1KW=859.845Kcal/h或者1Kcal/h=1.163W)第一步：选择流径以及推动力计算：井水走管程，正戊烷走壳程。
（逆流）理由如下：①不洁净和易结垢的液体宜在管程。
②腐蚀性流体宜在管程。
③压强高的流体宜在管内。
④饱和蒸汽宜走壳程。
⑤被冷却的流体宜走壳程。
⑥若两流体温差较大，对于刚性结构的换热器，宜将给热系数大的流体通入壳程。
流量小而粘度大的液体一般以壳程为宜。
第二步：热负荷Q ：qm 戊烷=5.7×10^4×10^3/(330×24)Kg/h=7196.97kg/h Q=qm 戊烷×347.5KJ/Kg=2500947KJ/h=694.71KW= =26.3℃（推动力计算）=0 =0.315 Ψ=1（查图表得） 选择固定管板式换热器（原因：51.7℃-26.3℃＜50℃）()()h T s kg h Kg t t Cp Q q m 60/64.16/3.599172030174.42500947122≈==-⨯=-=水）（估逆逆720K 7.36K KW 71.694==∆⨯=∆⨯=s m K Q A p s m A A q u om o 1596360097.71963600122=⨯⨯==ρ 43111095.61018.05961021.0Re ⨯=⨯⨯⨯==-μρμo o d s pa m Cp o ••=⨯⨯==-68.2157.01018.02340Pr 3λμ管，壳程参考流速如下表：()()307.51207.51ln 307.51207.51-----=∆逆m t 38.0102121t t T T R --=1212t T t t P --=○1管程给热系数i α： 4311i 1098.310725.08.99438.1021.0Re ⨯=⨯⨯⨯==-μρμd i ⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=4.0~3.08.0023.0λμμξλαCp u d d i i i i i ℃/5958214.0•=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛m W m μμs m n N d q P i v i /38.1785.02=⋅=μ ○2壳程给热系数o α：430001095.61018.05961021.0Re ⨯=⨯⨯⨯==-μρu d ()C m W de W ︒⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=214.03155.001837Pr Re 36.0μμλα 第三步：传热系数校核. ()C m W K ︒⋅=++++=265800005.000058.0000176.018371595811计 20454025.014.3436m l d N A T =⨯⨯⨯⨯==π 2403.26658100071.694m t K Q A m =⨯⨯=∆=ψ计计 125.14045==计A A。
5.2计算流体的定性温度，确定流体的物性数据正戊烷液体在定性温度（51.7℃）下的物性数据（查化工原理附录）：ρ=596kg/m3，μ＝1.8×10-3Pa ·s ，Cp=2.34 kJ/（kg ·℃），λ=0.13 W/（m ·℃），r=357.4KJ/kg ，该冷凝温度对应的压强为174.8775kPa 。
因为冷却剂出口温度自定，而该温度直接影响冷却剂的耗量和换热器的大小，所以此温升为6℃、8℃、10℃,进行设计计算，最后取相对较优方案。
5.2.1温升为6℃时，即t2=31℃,井水的定性温度tm=t1+t2/2=28℃。
两流体的温度差Tm-tm=51.7-28=23.7℃<50℃,故选固定管板式换热器。
1、计算热负荷：m s1=3.8×104×103/330×24=4798kg/h=1.333kg/s Q=m s1r=1.333×357.4=476.4kW由热量守恒，m 2=6186.44.476⨯=18.968kg/s2、计算有效平均温度差 逆流平均推动力逆m t ∆=12211221ln )()(t t T T t t T T -----=(51.725)(51.731)51.725ln51.731-----=23.6℃表5.1 冷热流体定性温度下的物性数据流体温度/℃密度 / (kg/m 3)黏度 / Pa ·s比热容 / [kJ/（kg ·℃）]热导率 / [W/（m ·℃）]正戊烷 51.7 596 0.18×10-3 2.34 0.13 井水289960.836×10-34.1860.6133、选取经验传热系数K =590W/()2m C ∙︒估算换热面积A= K t Qm ⋅∆=6.23590104.4763⨯⨯=34.212m4、初选换热管规格查管壳式热交换器系列标准（JB/T4715-92），立式固定管板式换热器规格如下： 公称直径D ：500mm 管长L ：3.0m实际换热面积A ：37.73m 2 管子直径：φ25mm ×2.5mm管程数N p :2 管数N T :164 管子排列方式：正三角形 则该换热器所要求的传热系数至少为K=m Q t A ∆⋅=6.2373.37104.4763⨯⨯=535()2/W m C 5、核算总传热系数K 0 （1）计算管程传热系数αiV si =m si /ρsi =996968.18=.0190m 3/s⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=24i P T i d N N A π=202.0785.02164⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=0.0257m 2 管内水流速i u =0257.00190.0=0.74m/si Re =iii i u d μρ=310836.074.002.0996-⨯⨯⨯=17633>10000(湍流) 0.836 4.186Pr 5.7090.613i i i i Cp μλ⨯=== 故i α=4.08.0Pr Re 023.0i iid ⨯⨯⨯λ=()4.08.0709.51763302.0613.0023.0⨯⨯⨯=3531()2/W m C （2）计算壳程对流传热系数α0因为立式管壳式换热器，壳程为正戊烷饱和蒸汽冷凝为饱和液体后离开换热器，故可按蒸汽在垂直管外冷凝的计算公式计算α0，在湍流下10.4233240.0077g L t ρλααμγμ⎛⎫⎛⎫∆=⨯⨯ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ 现假设管外壁温t w =36.4℃, t ∆=15.3℃湍流下物性用饱和温度51.7℃下的数据，()130.4230.623335969.810.134315.30.007710357.40.18100.18100.00776182.3 1.52α--⎛⎫⨯⨯⨯⨯⎛⎫ ⎪=⨯⨯ ⎪ ⎪⨯⨯⨯⎝⎭⨯⎝⎭=⨯⨯ =72.36故α0=1257()2/W m C（3）确定污垢热阻Rso=1.72×10-4()2/m C W (有机液体) Rsi=2.0×10-4()2/m C W （井水） （4）总传热系数0K =m i i i si so d d d d d d R R 0000111λδαα++++=5.2225450025.02025353112025100.21072.112571144++⨯+⨯⨯+⨯+--=612()2/W m C所选换热器的安全系数为（612-440）/440×100%=39.1% 表明该换热器的传热面积裕度符合要求 6、校核壁温和冷凝液流型核算壁温时，一般忽略管壁热阻，按以下近似公式计算011w wso T t t t R Ri iαα--=++000172.0125717.51+-wt =0002.03531128+-w tt w =35.9℃，这与假设基本一致，可以接受核算流型，冷凝负荷1035.0025.0164333.11=⨯⨯==πb m M s 180023001018.01035.044Re 3>=⨯⨯==-μM（符合湍流假设）7、计算压降 （1）计算管程压降()12itps p p p F NN ∆=∆+∆∑（t F 结垢校正系数，p N 管程数，s N 壳程数）取碳钢的管壁粗糙度为0.1mm ，则/d ε=0.005，Re i=17633,于是034.01763368201.01.0Re 681.023.023.0=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=⎪⎭⎫⎝⎛+⨯=d ελpa u d L p i i 1391274.0996034.02221=⨯⨯==∆ρλ818274.0996323222=⨯⨯=⨯=∆i u p ρ对于φ25mm ×2.5mm 的管子t F =1.4，且p N =2，s N =1()()6185124.1818139121=⨯⨯⨯+=∆+∆=∆∑S ptiN NF p p p（2）计算壳程压力()''012s s p pp F N ∆=∆+∆∑（s F 为结垢校正系数，对液体s F =1.15，s N =1为壳程数） 流体流经管束的阻力，2'010(1)2c B u p Ff n N ρ∆=+式中，F 管子排列方式对压力降的校正系数， 1.1 1.112612c T n N ===，126T N = f 0壳程流体的摩擦系数折流板间距B=0.3m ，N B =L/h-1=3/0.3-1=9壳程流通面积A 0=B(D-n c d 0)=0.3×(0.45-12×0.025)=0.045m 200.8330.031/5960.045u m s ==⨯ 0000.0250.031596Re 25660.00018d u ρμ⨯⨯=== 当0Re >500时，0.2280.228005.0Re 5.025660.835f --==⨯= 所以，'210.50.83512(91)5960.031214.35p Pa ∆=⨯⨯⨯+⨯⨯= 流体流经折流板缺口的阻力，2'022(3.5)2B u B p N D ρ∆=-,2'220.35960.0319(3.5) 5.580.452p Pa ⨯⨯∆=⨯-⨯= ()014.35 5.58 1.15122.92p Pa ∆=+⨯⨯=∑可知壳程压降很小，可忽略。
辽宁科技学院本科生课程设计辽宁科技学院课程设计课程名称：化工原理课程设计题目：正戊烷冷凝器设计专业：环境工程学生姓名：朱延玮班级：环境BG111 学号：641111131 指导教师姓名：潘宁宁设计完成时间：2014年1月8日1目录目录 (2)一．设计任务书 (3)1.设计题目 (3)2. 设计任务及操作条件 (3)二．概述 (4)1.固定管板式换热器 (4)2．填料函式换热器 (5)3．U型管式换热器 (5)4．浮头式换热器 (6)三．主要设备设计计算和说明 (7)1. 确定流体流动空间 (7)2. 计算流体的定性温度，确定流体的物理性质 (7)3. 计算热负荷 (7)4. 计算有效平均温度差 (7)5. 选取经验传热系数K值 (8)6. 估算换热面积 (8)7. 初选换热器规格 (8) (9)8. 计算管程对流传热系数αi9. 计算压降 (11)四．工艺设计计算结果汇总表 (15)五．参考文献 (16)六、设备装置图 (16)一．设计任务书1.设计题目正戊烷冷凝器的设计2.设计任务及操作条件2.1、处理能力：2.0×104t/a正戊烷2.2、设备型式：标准立式列管冷凝器2.3、操作条件（1）正戊烷冷凝温度为51.7℃，冷凝液于饱和液体下离开冷凝器。
（2）冷却介质：地下水，入口温度20℃，出口温度28℃。
（3）允许压降：不大于105Pa。
（4）正戊烷在51.7℃下的物性数据：ρ=596kg/m3 μ=1.8×10-4Pa.s Cp=2.34kJ/(kg·℃) λ=0.13W/(m·℃) r=357.4kJ/kg（5）每年按330天计，每天24小时连续运行。
2.4、建厂地址：本溪地区二．概述在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称热换器。
在热换器中至少需要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，它们也是这些行业的通用设备，并占有十分重要的地位。
目录课程设计（论文）任务及评语 (2)一、设计任务及条件 (3)二、确定设计方案 (3)2.1选择换热器的类型 (3)2.2 热流量 (4)2.3 平均传热温差，按逆流算 (5)2.4初算传热面积 (5)三、工艺结构尺寸 (5)3.1 管径和管内流速 (5)3.2 管程数和传热管数 (6)3.3 平均传热温差校正及壳程数 (6)3.4 传热管排列和分程方法 (7)3.5 壳体直径 (8)3.6折流板 (8)3.7接管 (8)四、换热器核算 (9)4.1传热面积校核 (9)4.2 壳程传热膜系数 (9)4.3 污垢热阻和管壁热导率 (10)4.4 总传热系数 (10)4.5 传热面积校核 (11)五、换热器内压降的核算 (11)5.1管程阻力 (11)5.2壳程阻力 (11)体会心得 (13)附表一：换热器主要结构尺寸和计算结果列表如下： (14)参考文献 (15)课程设计（论文）任务及评语一、设计任务及条件（1）处理量：7600kg/h（2）正戊烷入口温度为160℃，出口温度40℃（3）冷却介质：地下水，入口温度：30℃，出口温度40℃ （4）操作压强：0.175MPa ，允许压强降：不大于105Pa二、确定设计方案2.1选择换热器的类型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： （1） 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。
带有补偿圈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。
（2） 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。
正戊烷定性温度C 1002/)40160( =+=m T 循环水的定性温度()C 352/4030 =+=m t两流体的温差C 50C 6535100 >=-=-m m t T ，初选带有补偿圈的固定管板式换热器 管程安排：考虑到冷却水若走壳程由于流速较低易结垢，确定冷却水走管程，热氢气走壳程，增大传热强度。
图1 具有补偿圈的固定管板式换热器确定物性数据：正戊烷蒸汽在100℃,0.175MPa 条件下的有关物性数据如下：（查化工原理附录）)/(063.4)100273(314.8072.010175.0361m kg RTPM =+⨯⨯⨯==ρC W/m 0128.0C kJ/kg 57.1，s Pa 10874.05︒⋅=︒⋅=⋅⨯=-λμ，p c表2-1 两流体在定性温度下的物性数据如下2.2 热流量)(7.397)40160(1057.1360076003,,kW T c q Q h p h m T =-⨯⨯⨯=∆⋅⋅=(2)冷却水用量)/(1043.3)3040(10174.43600107.397433,,h kg tc Q q c p T c m ⨯=-⨯⨯⨯⨯=∆⋅=2.3 平均传热温差，按逆流算C3.44304040160ln)3040()40160(o=-----=∆m t2.4初算传热面积表2-2 列管式换热器中K 值大致范围由于在高压力下操作，假设)/(1202C m W K ︒⋅=则估算的传热面积为)(8.743.44120107.39723m t K Q S mT =⨯⨯=∆=估三、工艺结构尺寸3.1 管径和管内流速选用mm mm 5.225⨯φ较高级冷拔传热管（碳钢），取管内流速为s m u i /8.0=。
3.2 管程数和传热管数单程传热管数为 388.002.0785.0)9973600/(1043.34232=⨯⨯⨯⨯==ii vu d q N π所需传热管总长度为 )(1.2538025.014.38.74m Nd L o s=⨯⨯==π估取传热管长m l 6=，则管程数 461.25===lL N p传热管总跟数 152438=⨯=n 3.3 平均传热温差校正及壳程数 平均传热温差校正系数如下：077.03016030401112=--=--=t T t t P 123040401601221=--=--=t t T T R按单壳程四管程结构查表得95.0=∆tϕ图2 校正系数图平均传热温差)(423.4495.0'C t t mt m ︒∆=⨯=∆=∆ϕ因为8.095.0>=∆t ϕ，故采用单壳程。
3.4 传热管排列和分程方法每程内传热管按正三角形排列，隔板两侧分程采用正方形排列。
取管心距 322525.125.1=⨯==o t d P )(mm 隔板中心到离其最近的一排传热管中心距离22623262=+=+=t P Z )(mm各程相邻管心距为44mm 。
图2 三角形排列3.5 壳体直径采用四管程结构，取管板利用率75.0=η，则壳体直径)(47875.0/1523205.1/05.1mm n P D t=⨯⨯==η按卷制壳体的进级档取mm D 500=。
3.6折流板采用弓形折流板，切去圆缺高度10040025.0=⨯=h )(mm折流板间距 )(4005008.08.0mm D B =⨯== 圆整取 mm D 400=。
折流板数目 14115060001=-=-=B l N B 图3 弓形折流板3.7接管壳程流体进出口接管 取接管内气体流速s m u /81=，则接管内径)(288814.3)063.43600/(76004411mm u q D v=⨯⨯⨯==π 圆整取mm D 3001=。
管程流体进出口接管 取接管内液体流速s m u /12=，则接管内径mm u q D v100109.0114.3)9973600/(1043.344322≈=⨯⨯⨯⨯==π初步选定卧式固定管板式换热器的规格如下：公称直径D ………………………………500mm 管程数p N ………………………………4 管数n ……………………………………5 管长L ……………………………………6m管子直径…………………………………mm 5225.Φ⨯ 管子排列方式……………………………正三角形四、换热器核算4.1传热面积校核管程传热膜系数 4.08.0023.0re P R d λα=管程流体流通截面积 22012.0415202.0785.0mS i =⨯⨯=管程流体流速和雷诺数 )/(8.0012.0)9973600/(1043.33s m u i =⨯⨯=2117310758.099702.0Re 5=⨯⨯⨯==-μρud普朗特数 0.562.0107510174.453=⨯⨯⨯==-λμp r c P3920.52117302.062.0023.04.08.0=⨯⨯⨯=i α4.2 壳程传热膜系数14.03/155.0')(Re36.0wreP dμμλα=传热管按正三角形排列时传热当量直径)(02.0025.014.3)025.0414.3032.023(4)423(42222'm d d P d oo t e =⨯⨯-⨯⨯=-=ππ壳程流通截面积 )(044.0)32251(500400)1(2m P d BD S to o =-⨯⨯=-=壳程流体流速和雷诺数 )/(81.11044.0)063.43600/(7600s m u o =⨯=10980310874.081.11063.402.0Re5=⨯⨯⨯==-μρud普朗特数 07.10128.010874.01057.153=⨯⨯⨯==-λμp r c P黏度校正取95.0)(14.0≈wμμ13395.007.110980302.00128.036.03/155.00=⨯⨯⨯⨯=α4.3 污垢热阻和管壁热导率污垢热阻往往对换热器的操作有很大影响，需要采取措施防止或减少污垢的积累或定期清洗。
表4-1污垢热阻Rd 的大致范围查得管内侧污垢热阻W C m R i /00058.02︒⋅=，管外侧热阻W C m R /000176.020︒⋅=。
管壁厚度m b 0025.0=，碳钢在该条件下的热导率)/(50C m W ︒⋅=λ。
4.4 总传热系数)(0225.02020.0025.0m d m =+=WC m d d d d R d d b R K ioi io imoo o/)(114020.0025.039201020.0025.000058.00225.0025.0500025.0000176.0112611111⋅=⨯+⨯+⨯++=++++=αλα4.5 传热面积校核)(1.8342114107.39723'm t K Q S mT =⨯⨯=∆=换热器的实际传热面积 )(6.711526025.014.32m n l d S o =⨯⨯⨯=⋅⋅⋅=π 换热器的面积裕度 %8.13%100|1.836.711.83|=⨯-='-'=S S S H五、换热器内压降的核算5.1管程阻力t p s i F N N P P P )(21∆+∆=∆ 其中1=s N ，4=pN，4.1=t F 。
直管阻力 221u dl P ρλ=∆由21173=e R ，传热管相对粗糙度0.01查得摩擦系数042.0=λ。
)(402028.099702.06042.021Pa P =⨯⨯⨯=∆局部阻力 )(95728.0997323222Pa u P i=⨯⨯==∆ρ)(028.0)(2.278714.141)9574020(MPa Pa P i ≈=⨯⨯⨯+=∆5.2壳程阻力t s o F N P P P )('2'1∆+∆=∆ 其中1=s N ，1=t F 。
流体流经管束的阻力 2)1(2'1o B c o u N n Ff P ρ+=∆ 其中5.0=F 。
35.01098035Re5228.0228.0=⨯==--o f 56.131521.11.1=⨯==n n c)(10086281.11063.4)114(56.1335.05.02'1Pa P =⨯⨯+⨯⨯⨯=∆流体流过折流板缺口的阻力)(012.0)(12297281.11063.4)5.01.025.3(142)25.3(22'2MPa Pa u D h N P o B ≈=⨯⨯⨯-⨯=-=∆ρPaMPa P o 510)(022.011)012.001.0(<=⨯⨯+=∆由于该换热器壳程流体的操作压力较高，所以壳程流体的阻力也比较适宜。
