7[1].3-08换热器设计条件图

目录一．任务书 (2)1.1.题目1.2.任务及操作条件1.3.列管式换热器的选择与核算1.4．换热器装配图二．概述 (2)2.1.换热器概述2.2.列管式换热器的分类2.3.设计背景及设计要求三．热量设计 (5)3.1.初选换热器的类型3.2.管程安排（流动空间的选择）及流速确定3.3.确定物性数据3.4.计算总传热系数3.5.计算传热面积四. 机械结构设计 (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．管程内径4.5.折流板4.6.接管4.7.管板4.8.换热管4.9.换热管与管板的连接五.换热器核算 (14)5.1.热量核算5.2.压力降核算六. 辅助设备的计算 (19)七．设计结果表汇 (21)八．参考文献 (21)一.化工原理课程设计任务书1.1.题目煤油冷却器的设计1.2.任务及操作条件1.2.1处理能力：12.8×104吨/年煤油1.2.2.设备形式：列管式换热器1.2.3.操作条件(1).煤油：入口温度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).允许压强降：不大于100kPa(4).煤油定性温度下的物性数据：密度825kg/m3，黏度7.15×10-4Pa.s，比热容2.22kJ/(kg.℃)，导热系数0.14W/(m.℃)(5).每年按330天计，每天24小时连续运行1.3.列管式换热器的选择与核算1.3.1.传热计算1.3.2.管、壳程流体阻力计算1.3.3.管板厚度计算1.3.4.管壳式换热器零部件结构1.4.换热器装配图（见附图）二.概述2.1.换热器概述换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。

换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。

在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用更加广泛。

第七节换热器§4.7.1 间壁式换热器一.夹套式换热器结构如图所示。

夹套空间是加热介质和冷却介质的通路。

这种换热器主要用于反应过程的加热或冷却。

当用蒸汽进行加热时, 蒸汽上部接管进入夹套, 冷凝水由下部接管流出。

作为冷却器时, 冷却介质〔如冷却水〕由夹套下部接管进入, 由上部接管流出。

夹套式换热器结构简单, 但由于其加热面受容器壁面限制, 传热面较小, 且传热系数不高。

喷淋式换热器的结构与操作如下列图所示。

这种换热器多用作冷却器。

热流体在管内自下而上流动, 冷水由最上面的淋水管流喷淋式换热器的结构与操作如下列图所示。

这种换热器多用作冷却器。

热流体在管内自下而上流动，冷水由最上面的淋水管流出, 均匀地分布在蛇管上, 并沿其表面呈膜状自上而下流下, 最后流入水槽排出。

喷淋式换热器常置于室外空气流通处。

冷却水在空气中汽化亦可带走部分热量, 加强冷却效果。

其优点是便于检修, 传热效果较好。

缺点是喷淋不易均匀。

套管式换热器的基本部件由直径不同的直管按同轴线相套组合而成。

内管用180°的回弯管连接, 外管亦需连接, 结构如图所示。

每一段套管为一程,每程有效长度为4～6m。

假设管子太长, 管中间会向下弯曲, 使环隙中的流体分布不均匀。

套管换热器的优点是构造简单, 内管能耐高压, 传热面积可依据需要增减, 适当选择两管的管径, 两流体皆可获得适宜的流速, 且两流体可作严格逆流。

其缺点是管间接头较多, 接头处易泄漏, 单位换热器体积具有的传热面积较小。

故适用于流量不大、传热面积要求不大但压强要求较高的场合。

结构如图所示。

管子两端与管板的连接方式可用焊接法或胀接法固定。

壳体则同管板焊接。

从而管束、管板与壳体成为一个不可拆的整体。

这就是固定管板式名称的由来。

折流板主要是圆缺形与盘环形两种, 其结构如图所示。

操作时, 管壁温度是由管程与壳程流体共同控制的, 而壳壁温度只与壳程流体有关,与管程流体无关。

目录1.换热器选型和工艺设计41.1设计条件41.2换热器选型41.3工艺设计41.3.1传热管根数的确定41.3.2传热管排列和分程方法51.3.3壳体内径52 换热器结构设计与强度校核62.1 管板设计62.1.1管板材料和选型62.1.2管板结构尺寸62.1.3管板质量计算72.2法兰与垫片72.2.1管箱法兰与管箱垫片72.3 接管82.3.1接管的外伸长度92.3.2 接管位置设计9欧阳与创编2.3.3 接管法兰112.4管箱设计112.4.1管箱结构形式选择122.4.2管箱最小长度122.5 换热管132.5.1 布管限定圆132.5.2 换热管与管板的连接132.6 拉杆与定距管142.6.1 拉杆的结构形式142.6.2 拉杆的直径、数量及布置152.6.3 定距管152.7防冲板152.7.1防冲板选型162.7.2防冲板尺寸162.8 折流板162.8.1 折流板的型式和尺寸172.8.2 折流板的布置172.8.3 折流板重量计算173.强度计算183.1壳体和管箱厚度计算183.1.1 壳体、管箱和换热管材料的选择18欧阳与创编3.1.2 圆筒壳体厚度的计算193.1.3 管箱厚度计算203.2 开孔补强计算213.2.1 壳体上开孔补强计算223.3 水压试验223.4支座223.4.1支反力计算如下：233.4.2 鞍座的型号及尺寸244焊接工艺设计254.1.壳体与焊接254.1 .1壳体焊接顺序254.1.2 壳体的纵环焊缝264.2 换热管与管板的焊接264.2.1 焊接工艺264.2.2 法兰与短节的焊接274.2.3管板与壳体、封头的焊接274.2.4接管与壳体焊接27总结28参考文献28欧阳与创编欧阳与创编 1.换热器选型和工艺设计1.1设计条件1.2换热器选型 管程定性温度壳程定性温度管壳程温差故初步选择不带膨胀节的固定管板式换热器（双管程）。

根据介质特性初步选择换热管材料为20号碳钢，壳体材料为Q245R1.3工艺设计1.3.1传热管根数的确定 已知换热管外径，内径，换热面积S=90,管程数为2。

化工设计说明书设计题目：煤油冷却器的设计设计人：专业班级：学号：指导老师：二〇〇九年六月八日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，参考文献。

整个设计由论述，计算和图表三个部分组成，论述应该条理清晰，观点明确；计算要求方法正确，误差小于设计要求，计算公式和所有数据必需注明出处；图表应能简要表达计算的结果。

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，因而对换热器的要求也日益加强。

蒸发器主体为加热室和分离室，蒸发器的主要结构尺寸包括：加热室和分离室的直径及高度；加热管的规格、长度及在花板上的排列方式、连接管的尺寸。

这些尺寸的确定取决于工艺计算结果，主要是传热面积。

3.1加热管的选择和管数的初步估计3.1.1管子长度的选择根据溶液结垢的难易程度、溶液的起泡性和厂房的高度等因素来考虑。

本次设计选用外循环式蒸发器，国产外循环式蒸发器蒸发器的管长一般从2560到3000mm 不等，具体参考《糖汁加热与蒸发》[1]第139页表6-1，再根据糖汁的黏度情况，选择加热管以及板管型号如下表3-1所示：表3-1加热选择参数因加热管固定在管板上，管板选择考虑到管板厚所占有的传热面积，以及因焊接所需要每端留出的剩余长度，则计算理论管子数n 时的管长实际可以按以下公式计算：L=（L0-0.1）m=3-0.1=2.9 m前面已经计算求得各效面积A 取500m 2n= = =1307加热管的排布方式按正三角形排列，查《常用化工单元设备设计》[3]第163页表4-6，知道当管数为1303时，排布为a=19层，1307与1303相差不大，在这可以取19层进行计算。

其中排列在六角形内管数为 =1027根，其余排列在弓形面管子规格（mm ）管间距离（mm ）管长（mm ） 15CrMoR 型管板后度（mm ）φ42×3 54 3000 30积内，如果按标准间距即管间距离54mm排列，则有四根管排不下，四根管的总面积为：A3=3.1415926×0.042×2.9×3=1.53 m2鉴于前面已经取1.11的安全系数，如果现在取1303根管，则总面积为：=500-1.53=498.47 安全系数为 K= =1.108在安全系数范围内，所以可以不要三根管，取1303根。

3.1.2加热壳体的直径计算D=t(b-1)+2eD-----壳体直径，m；t------管间距，m；b-----沿直径方向排列的管子数目；,在此取 e-----外层管的中心到壳体内壁的距离，一般取e=(1.0～1.5)d1.5。

X X X X 大学《材料工程原理B》课程设计设计题目： 5.5×104t/y热水冷却换热器设计专业： -----------------------------班级： -------------学号： ----------- 姓名： ---- 日期： ---------------指导教师： ----------设计成绩：日期：换热器设计任务书目录1.设计方案简介2.工艺流程简介3.工艺计算和主体设备设计4.设计结果概要5.附图6.参考文献1.设计方案简介1.1列管式换热器的类型根据列管式换热器的结构特点，主要分为以下四种。

以下根据本次的设计要求，介绍几种常见的列管式换热器。

（1）固定管板式换热器这类换热器如图1-1所示。

固定管板式换热器的两端和壳体连为一体，管子则固定于管板上，它的结余构简单；在相同的壳体直径内，排管最多，比较紧凑；由于这种结构式壳测清洗困难，所以壳程宜用于不易结垢和清洁的流体。

当管束和壳体之间的温差太大而产生不同的热膨胀时，用使用管子于管板的接口脱开，从而发生介质的泄漏。

（2）U型管换热器U型管换热器结构特点是只有一块管板，换热管为U型，管子的两端固定在同一块管板上，其管程至少为两程。

管束可以自由伸缩，当壳体与U型环热管由温差时，不会产生温差应力。

U型管式换热器的优点是结构简单，只有一块管板，密封面少，运行可靠；管束可以抽出，管间清洗方便。

其缺点是管内清洗困难；哟由于管子需要一定的弯曲半径，故管板的利用率较低；管束最内程管间距大，壳程易短路；内程管子坏了不能更换，因而报废率较高。

此外，其造价比管定管板式高10%左右。

（3）浮头式换热器浮头式换热器的结构如下图1-3所示。

其结构特点是两端管板之一不与外科固定连接，可在壳体内沿轴向自由伸缩，该端称为浮头。

浮头式换热器的优点是党环热管与壳体间有温差存在，壳体或环热管膨胀时，互不约束，不会产生温差应力；管束可以从壳体内抽搐，便与管内管间的清洗。