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课程设计任务书设计一个列管式冷却器，冷却器的年处理能力为19.8×104 t。
将煤油液体从140℃冷却到40℃。
冷却水的入口温度为30℃，出口温度为40℃。
要求设计的换热器的管程和壳程的压降不大于100kPa。
设计要求（1）换热器工艺设计计算（2）换热器工艺流程图（3）换热器设备结构图（4）设计说明目录一、前言 (3)二、方案设计 (5)1、确定设计方案 (5)2、确定物性数据 (5)3、计算总传热系数 (6)4、计算传热面积 (6)5、工艺结构尺寸 (6)6、换热器核算 (8)三、设计结果一览表 (11)四、对设计的评述 (12)五、参考文献 (12)六、主要符号说明 (13)列管式换热器设计说明书一、方案简介本设计任务是利用冷流体（水）给煤油降温。
利用热传递过程中对流传热原则，制成换热器，以供生产需要。
下图（图1）是工业生产中用到的列管式换热器.选择换热器时,要遵循经济,传热效果优,方便清洗,复合实际需要等原则。
换热器分为几大类：夹套式换热器，沉浸式蛇管换热器，喷淋式换热器，套管式换热器，螺旋板式换热器，板翅式换热器，热管式换热器，列管式换热器等。
不同的换热器适用于不同的场合。
而列管式换热器在生产中被广泛利用。
它的结构简单、坚固、制造较容易、处理能力大、适应性大、操作弹性较大。
尤其在高压、高温和大型装置中使用更为普遍。
所以首选列管式换热器作为设计基础。
二、方案设计某厂在生产过程中，需将煤油液体从140℃冷却到40℃。
冷却器的年处理能力为19.8×104 t 。
冷却水入口温度30℃，出口温度40℃。
要求换热器的管程和壳程的压降不大于100kPa 。
试设计能完成上述任务的列管式换热器。
1．确定设计方案（1）选择换热器的类型两流体温度变化情况：热流体进口温度140℃，出口温度40℃冷流体。
冷流体进口温度30℃，出口温度40℃。
该换热器用循环水冷却，冬季操作时进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温和流体壁温之差较大，因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式换热器。
化工原理课程设计任务书2011化工原理课程设计任务书列管式换热器设计任务书一．设计题目：用水冷却煤油产品的多程列管式换热器设计用水冷却热水的列管式换热器设计二．设计原始数据1、煤油处理量（10t/h，15t/h，20t/h）进口温度（140℃）出口温度（60℃，40℃，20℃）2、冷却水进口温度（30℃，35℃）出口温度（40℃，50℃）允许的压降：不大于105Pa三．设计任务1、设计计算列管式换热器的热负荷、传热面积、换热管、壳体、管板、封头、隔板及接管等。
2、绘制列管式换热器的设计条件图(A1#图)。
3、设计结果汇总4、对设计过程的评述和的有关问题的讨论5、编写课程设计说明书。
四、参考资料1.上海医药设计院. 化工工艺设计手册(上、下). 北京：化学工业出版社，19862.尾范英郎（日）等，徐忠权译. 热交换设计手册，19813.时钧，汪家鼎等.化学工程手册，北京：化学工业出版社，19964.卢焕章等.石油化工基础数据手册，北京：化学工业出版社，19825.陈敏恒，丛德兹等. 化工原理(上、下册)(第二版).北京：化学工业出版社，20006.大连理工大学化工原理教研室. 化工原理课程设计. 大连：大连理工大学出版社，19947.柴诚敬，刘国维，李阿娜. 化工原理课程设计. 天津：天津科学技术出版社，19958.魏崇关，郑晓梅. 化工工程制图. 北京：化学工业出版社，19929.库潘. 换热器设计手册. 北京：中国石化出版社，200410.全国压力容器标准技术委员会，钢制压力容器（国家标准GB150-98）11.全国压力容器标准技术委员会，钢制压力容器，标准释义（国家标准GB150-98）12.中华人民共和国标准，钢制管壳换热器（GB151-98），国家技术监督局13.化工设备图册－热交换器化工原理课程设计任务书板式精馏塔设计任务书一、设计题目乙醇―水溶液连续精馏板式塔设计二、设计任务及操作条件1、设计任务生产能力（进料量）吨／年15000，17500，20000进料组成（质量分率，下同）（30％，35%，40%）塔顶产品组成（92.5％，93%，93.5%）塔底产品组成(≤1%)2、操作条件操作压力4kPa （表压）进料热状态自选单板压降：≯0.7 kPa全塔效率：52%3、塔板的型式自选4、厂址四川绵阳5、工作日：每年300天，每天24小时连续运行。
XX大学XX学院化工原理课程设计班级姓名学号指导教师 ____二零一X年X月X日化工原理课程设计任务书皖西学院生物与制药工程学院课程设计说明书题目：水冷却煤油列管式换热器的设计课程：化工原理系（部）：专业：班级：学生姓名：学号：指导教师：完成日期：课程设计说明书目录第一章设计资料一、设计简介 (5)二、设计任务、参数和质量标准 (7)第二章工艺设计与说明一、工艺流程图 (8)二、工艺说明 (8)第三章物料衡算、能量衡算与设备选型一、物料衡算 (9)二、能量衡算 (11)三、主要设备选型 (13)第四章结论与分析结论与分析 (15)第五章设计总结设计总结 (17)参考文献 (17)第一章设计资料一、设计简介换热器是许多工业生产部门的通用工艺设备，尤其是石油、化工生产应用更为广泛。
在化工厂中换热器可用作加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。
进行换热器的设计，首先是根据工艺要求选用适当的类型，同时计算完成给定生产任务所需的传热面积，并确定换热器的工艺尺寸。
根据操作条件设计出符合条件的换热器，设计方案的确定包括换热器形式的选择，加热剂或冷却剂的选择，流体流入换热器的空间以及流体速度的选择。
本课程设计是根据任务给出的操作目的及条件、任务，合理设计适当的换热器类型，以满足生产要求。
1、固定板式换热器（代号G）设备型号内容有：壳体公称直径（mm），管程数，公称压力(×9.81×104 Pa)，公称换热面积（m2），如G800I-6-100型换热器，G表示固定板式列管换热器，壳体公称直径为800mm，管程数为1，公称压力为6×9.81×104 Pa，换热面积为100m22、浮头式列管换热器（代号F）设备型号内容有：壳体公称直径（mm），传热面积（m2），承受压力（×9.81×104 Pa），管程数，如F A600-13-16-2型换热器，F代表浮头是列管换热器，B表示换热器为管径错误!未找到引用源。
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)一、设计方案1.1 换热器类型的选择列管式换热器有以下几种：1、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。
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食品营养与检测学生姓名学号指导教师二O O年12 月31 日目录1．设计任务 ----------------- 12. 设计计算 ----------------- 2（1）确定设计方案 ---------------------- 2（2）确定物性系数-------------------------- 2（3）计算总传热系数 ------------------- 3 （4）计算传热面积--------------------------- 4（5）工艺结构尺寸--------------------------- 4（6）换热器核算 ------------------------ 53. 换热器主要结构尺寸和计算结果表1 9煤油冷却器的设计列管式换热器【设计任务】一、设计题目列管式换热器的设计二、设计任务及操作条件（1）处理能力: M*103 t/Y（其中：Ｍ＝30+学号后两位）煤油（2）设备型式: 列管式换热器（3）操作条件①煤油：入口温度110℃，出口温度60℃。
②冷却介质：循环水，入口温度29℃，出口温度39℃。
③允许压降：不大于105 Pa。
④煤油定性温度下的物性数据：定压比热容＝3.297kJ/(kg.℃)导热系数＝0.0279 W/(m.0C)⑤每年按330天计，每天24小时连续运行。
（4）建厂地址蚌埠地区三、设计要求试设计一台适宜的列管式换热器完成该生产任务。
【设计计算】一、确定设计方案1.选择换热器的类型两流体温度变化情况：热流体进口为温度110℃，出口温度60℃；冷流体（循环水）进口温度29℃，出口温度39℃。
该换热器用循环水冷却，冬季操作时进口温度会降低，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，因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式换热器。
2.流动空间及流速的确定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，油品走壳程。
化工课程设计--用水冷却煤油产品的多程列管式换热器设计化工原理课程设计设计书专业年级 2011级应用化学小组成员指导教师日期 2014-5-27目录目录…………………………………………………第一章设计任务书 (1)第二章概述 (2)第三章结构设计与说明 (4)第四章换热器的设计计算 (5)第五章总结 (16)第六章参考文献 (18)第一章设计任务书一、设计名称用水冷却煤油产品的多程列管式换热器设计二、设计任务使煤油从140℃冷却到40℃,压力1bar(100kpa) ,冷却剂为水，水压力为3bar(300kpa)，处理量为10t/h。
三、设计任务1 合理的参数选择和结构设计2 传热计算和压降计算：设计计算和校核计算四、设计说明书内容1 传热面积2 管程设计包括：总管数、程数、管程总体阻力校核3 壳体直径4 结构设计包括流体壁厚5 主要进出口管径的确定包括：冷热流体的进出口管五、设计进度1 设计动员，下达设计任务书 0.5天2 搜集资料，阅读教材，拟定设计进度 1.5天3 设计计算（包括电算，编写说明书草稿） 5-6天4 绘图 3-4天5 整理，抄写说明书 2天第二章概述化工生产中,无论是化学过程还是物理过程,几乎都需要热量的引入和导出.例如在绝大多数化学反应过程和物理过程都是在一定温度下进行的,为了使物系达到并保持指定的温度,就要预先对物料进行加热或冷却,并在很多过程进行时,也要及时取走过程放出的热量或补充过程吸收的热量.工业上用于传热过程的基本设备称为换热器.在化工生产中,最常见的是两流体间的热交换.而且多是间壁式换热,两流体不接触,不混合.冷热两流体在传热是被固体壁面(传热面)所隔开,两流体分别在壁画两侧流动.典型的换热器有套管式换热器和列管式换热器. 列管式换热器是目前化工及酒精生产上应用最广的一种换热器。
它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。
所需材质，可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。
化工原理课程设计列管式换热器设计要求：设计一个列管式换热器，实现两种不同温度的流体之间的热量传递。
设计要求如下：1. 列管式换热器采用直管式结构，热传导介质为水和油；2. 设计流量分别为水流量 Q1 = 500 L/h，油流量 Q2 = 300 L/h；3. 设计温度分别为水的进口温度 T1i = 80℃，油的进口温度T2i = 120℃；4. 确定水的出口温度 T1o 和油的出口温度 T2o；5. 选择合适的换热器材料，确保换热效果良好；6. 根据设计参数计算所需的换热面积 A 和换热效率η。
设计方案：1. 确定管径和管长：首先根据水和油的流量和温度差，计算所需的换热面积。
然后确定换热器的尺寸，其中包括管径和管长。
2. 选择换热器材料：根据换热介质的性质和工作条件，选择合适的换热器材料，例如不锈钢。
3. 计算出口温度：根据热平衡原理，计算水和油的出口温度。
假设换热器满足热平衡条件，即水的热量损失等于油的热量增加。
4. 计算换热面积：根据换热器的尺寸和热传导方程，计算所需的换热面积。
5. 计算换热效率：根据热平衡原理和换热器的热传导性能，计算换热效率。
实施步骤：1. 根据设计流量和温度差，计算所需的换热面积。
假设水和油的传热系数均为常数，可以使用换热传导方程进行计算。
2. 根据所需的换热面积和理论计算值，选择合适的换热器尺寸。
3. 根据所选换热器材料，计算换热器的尺寸和管径。
假设管壁温度近似等于流体温度。
4. 根据热平衡原理，计算出口温度。
假设热平衡条件满足，即水的热量损失等于油的热量增加。
5. 根据所选材料和尺寸，计算换热效率。
假设换热器的热传导系数为常数，使用换热效率计算公式进行计算。
总结：本课程设计主要针对列管式换热器的设计，通过选择合适的换热器材料和计算换热器的尺寸，实现了水和油之间的热量传递。
根据设计要求，通过计算出口温度和换热效率，验证了设计方案的合理性。
设计过程需要考虑多方面的因素，如流体性质、流量和温度差等。
化工原理课程设计煤油冷却列管式放热器目录概述1.1换热器设计任务书1.2换热器的结构形式1.3换热器材质的选择1.4列管式换热器的优点1.5列管式换热器的结构1.6管板式换热器的类型及工作原理1.7确定设计方案2.1设计参数2.2计算总传热系数2.3工艺结构尺寸2.4换热器核算3.换热器主要结构尺寸和计算结果汇总表4.结束语参考文献设计简图化工原理课程设计，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。
工业生产过程，两种物料之间的热交换一般是通过热交换器完成的，所以换热器的设计就显的尤为重要。
换热器的设计，首先应根据工艺要求确定换热系统的流程方案并选用适当类型的换热器，确定所选换热器中流体的流动空间及流速等参数，同时计算完成给定生产任务所在地需的传热面积，并确定换热器的工艺尺寸且根据实际流体的腐蚀性确定换热器的材料，根据换热器内的压力来确定其壁厚。
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）。
1．1 换热器设计任务书1．设计题目煤油冷却列管式换热器的设计。
设计课题工程背景：在石油化工生产过程中，常常需要将各种石油产品（如汽油、煤油、柴油等）进行冷却，本设计以某炼油厂冷却煤油产品为例，熟悉列管式换热器的设计过程。
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。
填料式换热器的管束一端可以自由膨胀，结构比浮头式简单，造价也较低。
但壳程内介质有外漏的可能，因此不应处理易挥发、易燃、易爆和有毒的介质。
化工原理课程设计设计题目：用水冷却煤油产品的列管式换热器的设计实用文档目录（一）综述 (2)1.换热器类型 (2)2.换热器的主要用途........................ (2)（二）课程任务设计书 (3)1.设计题目 (3)2.设计条件 (3)（三）设计方案简介 (4)1.流动空间的确定 (4)2.定性温度 (4)3.水和煤油的物理性质 (4)（四）计算总的传热系数 (4)1.热流量及温度计算 (4)2.平均温度校正 (5) (5)3.确定总的传热系数K估4.选择换热器类型 (5)（五）换热总传热系数核算 (6)1.壳程对流传热系数 (6)实用文档2. 管程对流传热系数 (7)3. 污垢热阻 (8)4.传热系数K (8)（六）计算传热面积裕度 (8)1.换热器实际面积 (8)2.面积裕度 (8)（七）核算压强降 (8)1.管程压力降的核算 (8)2.壳程压力降核算 (9)（八）设计结果总览 (11)（九）实验心得 (11)（十）参考文献 (12)（一）综述实用文档换热器的分类与比较，根据冷、热流体热量交换的原理和方式，器基本上可分为三大类即间壁式混合式和蓄热式，其中间壁式换热器应用最多，所以主要讨论此类换热器。
1.换热器的主要类型表面式换热器表面式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，两种流体之间进行换热。
表面式换热器有管壳式、套管式和其他型式的换热器。
蓄热式换热器蓄热式换热器通过固体物质构成的蓄热体，把热量从高温流体传递给低温流体，热介质先通过加热固体物质达到一定温度后，冷介质再通过固体物质被加热，使之达到热量传递的目的。
蓄热式换热器有旋转式、阀门切换式等。
流体连接间接式换热器流体连接间接式换热器，是把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器，热载体在高温流体换热器和低温流体之间循环，在高温流体接受热量，在低温流体换热器把热量释放给低温流体。
化工原理课程设计任务书
一．设计题目：水冷却煤油产品的列管式换热器的设计
二．设计条件：
1.处理能力 1.188ⅹ吨/年煤油
2.设备型式列管式换热器
3.操作条件 a.煤油：入口温度120℃，出口温度40℃
b.冷却介质：自来水，入口温度10℃，出口温度30℃
c.允许压强降：不大于1.5ⅹPa
d.每年按330天计，每天24小时连续运行
三．设计参数
确定物性参数
煤油的定性温度 T=(120+40)/2=80℃
密度=810kg/
定压比热容=2.3kJ/kg℃
热导率=0.13W/m℃
粘度=0.91mPa·s
水的定性温度 T=(10+30)/2=20℃
密度=998kg/
定压比热容=4.183kJ/kg℃
热导率=0.5989W/m℃
粘度=1.005mPa·s
四．设计要求
提交设计结果，完成设计说明书。
设计说明说包括：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。
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09级生物工程（2）班学生姓名学号指导教师孙兰萍二O一一年十二月二十日1 设计任务书1.1 设计题目煤油冷却器的设计1.2 设计任务及操作条件（1）处理能力: M ⨯104 t/Y 煤油（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：循环水，入口温度30℃，出口温度40℃。
③允许压降：不大于105 Pa 。
④煤油定性温度下的物性数据：3/825m kg C =ρ；s Pa C ⋅⨯=-41015.7μ；pC c ＝2.22kJ/(kg.℃)；C λ＝0.14 W/(m.℃)⑤每年按330天计，每天24小时连续运行。
（4）建厂地址 天津地区1.3 设计要求试设计一台适宜的列管式换热器完成该生产任务。
1.4 工作计划1、领取设计任务书，查阅相关资料（1天）；2、确定设计方案，进行相关的设计计算（2天）；3、校核验算，获取最终的设计结果（1天）；4、编写课程设计说明书（论文），绘制草图等（1天）。
1.5 设计成果要求1、通过查阅资料、设计计算等最终提供课程设计说明书（论文）电子稿及打印稿1份，并附简单的设备草图。
2、课程设计结束时，将按以下顺序装订的设计成果材料装订后交给指导教师：（1）封面（具体格式见附件1）（2）目录（3）课程设计任务书（4）课程设计说明书（论文）（具体格式见附件2）（5）参考文献（6）课程设计图纸（程序）1.6 几点说明1、本设计任务适用班级：09生物工程（本）2班（其中：学号1-15号，M=15；学号16-30号，M=25；学号31-46号，M=40）；2、课程设计说明书（论文）格式也可参阅《蚌埠学院本科生毕业设计（论文）成果撰写规范》中的相关内容。
指导教师：教研室主任：系主任：2 确定设计方案2.1 选择换热器的类型两流体的温度变化情况：热流体即煤油的进口温度140℃，出口温度40℃；冷流体即循环水进口温度30℃，出口温度40℃。
-一、设计名称用水冷却煤油产品的多程列管式换热器设计二、设计条件使煤油从 140℃冷却到40℃,压力 1bar ,冷却剂为水，水压力为3bar，处理量为 10t/h,进口温度 20 ℃，出口温度 40 ℃三、设计任务1 合理的参数选择和构造设计2 传热计算和压降计算：设计计算和校核计算四、设计说明书容1 传热面积2 管程设计包括：总管数、程数、管程总体阻力校核3 壳体直径4 构造设计包括壁厚5 主要进出口管径确实定包括：冷热流体的进出口管6 流程图〔以图的形式，并给出各局部尺寸〕及构造尺寸汇总〔以表的形式〕7 评价之8 参考文献一、设计的目的通过对煤油产品冷却的列管式换热器设计，到达让学生了解该换热器的构造特点，并能根据工艺要求选择适当的类型，同时还能根据传热的根本原理，选择流程，确定换热器的根本尺寸，计算传热面积以及计算流体阻力。
总之，通过设计到达让学生自己动手发展设计的实践，获取从事工程技术工作的能力。
二、设计的指导思想1 构造设计应满足工艺要求2 构造简单合理，操作调节方便，运行安全可靠3 设计符合现行国家标准等4 安装、维修方便三、设计要求1 计算正确，分析认证充分，准确2 条理清晰，文字流畅，语言简炼，字迹工整3 图纸要求，图纸、尺寸标准，图框，图签字规4 独立完成四、设计课题工程背景在石油化工生产过程中，往往需要将各种石油产品〔如汽油、煤油、柴油等〕进展冷却，本设计以某厂冷却煤油产品为例，让学生熟悉列管式换热器的设计过程。
五、参考文献1 化工过程及设备设计，华南工学院， 19862 传热设备及工业炉，化学工程手册第 8 篇， 19873 化工设备设计手册编写组. 金属设备， 1975-4 尾英郎〔日〕等，徐忠权译，热交换设计物册， 19815 谭天恩等. 化工原理(上、下册)化学工业.六、设计思量题1 设计列管式换热器时，通常都应选用标准型号的换热器，为什么？2 为什么在化工厂使用列管式换热最广泛？3 在列管式换热器中，壳程有挡板和没有挡板时，其对流传热系数的计算方法有何不同？4 说明列管式换热器的选型计算步骤？5 在换热过程中，冷却剂的进出口温度是按什么原那末确定的？6 说明常用换热管的标准规格〔批管径和管长〕。
《材料工程原理B》课程设计设计题目：处理量10×104吨/年煤油冷却器的设计专业：班级：学号：姓名：日期：指导教师：设计成绩：日期：设计任务书目录一、概述 0二、设计方案说明 02.1 列管式换热器设计简介 02.2 列管式换热器的类型 (1)2.2.1 固定管板式 (1)2.2.2 浮头式换热器 (1)2.2.3 U型管式换热器 (2)2.2.4 填料函式换热器 (2)2.3 换热器类型的选择 (2)2.4 流体流径流速的选择 (2)2.5 材质的选择 (3)2.6换热器其他结构的选择 (3)2.6.1 管程结构 (3)2.7工艺流程草图 (4)三、换热器设计计算 (5)3.1确定计算方案 (5)3.1.1选择换热器的类型 (5)3.1.2流体流径流速的选择 (5)3.2 确定物性参数 (5)3.3 估算传热面积 (6)3.3.1 热流量 (6)3.3.2平均传热温差 (6)3.3.3 传热面积 (6)3.3.4 冷却水用量 (7)3.4 工艺结构尺寸 (7)3.4.1管径和管内流速 (7)3.4.2管程数和传热管数 (7)3.4.3 平均传热温差校正及壳程数 (8)3.4.4 传热管排列和分程方法 (8)3.4.5 壳体内径 (8)3.4.6 折流板 (9)3.4.7 接管 (9)3.5 换热器核算 (9)3.5.1 热流量核算 (9)3.5.1.1 壳程表面传热系数 (9)3.5.1.2 污垢热阻和管壁热阻 (11)3.5.1.3 传热系数K (11)3.5.1.4 换热器面积裕度 (11)3.5.2 换热器内流体阻力计算 (12)3.5.2.1 管程流体阻力 (12)3.5.2.2 壳程阻力 (12)3.6壁温核算 (13)3.7水泵 (14)四、换热器主要结构尺寸和计算结果表 (15)五、设计心得体会 (16)参考资料 (17)主要符号说明 (17)一、概述课程设计是学习化工设计基础知识，培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过这一实践教学环节，使学生掌握化工单元过程及设备设计的基本程序和方法，熟悉查阅和正确使用技术资料，能够在独立分析和解决实际问题的能力方面有较大提高，增强工程观念和实践能力。
用水冷却煤油产品的列管式换热器的设计：一、设计任务及条件（1）使煤油从140℃冷却到40℃，压力1bar；（2）冷却剂为水，水压力为3bar，处理量为10t/h。
二、设计内容（1）合理的参数选择和结构设计：传热面积；管程设计包括：总管数、程数、管程总体阻力校核；壳体直径；结构设计包括流体壁厚；主要进出口管径的确定包括：冷热流体的进出口管（2）传热计算和压降计算：设计计算和校核计算。
三、设计成果（1）设计说明书一份；（2）A4设计图纸包括：换热器的设备尺寸图。
目录第一章绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2 换热器设计依据 (1)1.3 换热器选型 (1)1.3.1 固定管板式换热器 (2)1.3.2 浮头式换热器 (2)1.3.3 U型管式换热器 (2)1.3.4 填料函式换热器 (3)第二章确定设计方案 (4)2.1换热器类型的选型 (4)2.1.1 换热器内冷热流体通道的选择 (4)2.1.2 换热管的选择 (5)第三章确定物性参数 (6)第四章估算传热面积 (7)4.1 热流量 (7)4.2 平均传热温差 (7)4.3 冷却水用量 (7)4.4 总传热系数K (7)4.4.1管程传热系数 (7)4.5 传热面积 (8)第五章工艺结构尺寸 (9)5.1 管径和管内流速 (9)5.2 管程数和传热管数 (9)5.3 平均传热温差校正及壳程数 (9)5.4 传热管排列和分程方法 (10)5.5 壳体内径 (10)5.6 折流板 (10)5.7 接管 (10)第六章换热器核算 (12)6.1 热量核算 (12)6.1.1壳程对流传热系数 (12)6.1.2 管程对流给热系数 (13)6.1.3 传热系数K (13)6.2 换热器内流体的流动阻力 (14)6.2.1.管程流动阻力 (14)6.2.2.壳程流动阻力 (14)第七章结构设计 (16)7.1 壳体直径、长度、厚度设计 (16)7.2 换热器封头尺寸设计 (16)7.3 法兰及各连接材料的选择 (17)7.3.1选定法兰结构 (17)7.3.2选定垫片结构 (18)7.4 流体进、出口接管直径的计算 (18)7.5 开孔补强 (19)7.6 支座选用 (20)第八章汇总 (22)第一章绪论1.1 概述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。
设计题目：煤油冷却器的设计设计者：班级：学号：日期：指导教师：设计成绩：目录一、设计任务书····························································二、设计方案简介··························································1.换热器的选择························································2.流体流动空间的选择··················································三、主要物性参数··························································四、计算传热面积··························································1.热流量·······························································2.平均传热温度差·······················································3.冷却水用量···························································4.估算传热面积·························································五、换热器工艺结构尺寸·····················································1.管径和径内流速·······················································2.管程数和传热管数·····················································3.传热管排列方式和分程方法·············································4.壳内径·······························································5.折流板·······························································六、换热器核算·····························································1.总传热系数核算·······················································2.传热面积核算·························································3.裕量计算·····························································七、设计结果概要···························································八、设计的评述·····························································九、主要参考资料···························································十、换热器总装配图·························································一、设计任务书在某生产过程中，用循环冷却水将煤油油由120℃冷却至40℃。
用水冷却煤油产品的列管式换热器的设计：一、设计任务及条件（1）使煤油从140℃冷却到40℃，压力1bar；（2）冷却剂为水，水压力为3bar，处理量为10t/h。
二、设计内容（1）合理的参数选择和结构设计：传热面积；管程设计包括：总管数、程数、管程总体阻力校核；壳体直径；结构设计包括流体壁厚；主要进出口管径的确定包括：冷热流体的进出口管（2）传热计算和压降计算：设计计算和校核计算。
三、设计成果（1）设计说明书一份；（2）A4设计图纸包括：换热器的设备尺寸图。
目录第一章绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2 换热器设计依据 (1)1.3 换热器选型 (1)1.3.1 固定管板式换热器 (2)1.3.2 浮头式换热器 (2)1.3.3 U型管式换热器 (2)1.3.4 填料函式换热器 (3)第二章确定设计方案 (4)2.1换热器类型的选型 (4)2.1.1 换热器内冷热流体通道的选择 (4)2.1.2 换热管的选择 (5)第三章确定物性参数 (6)第四章估算传热面积 (7)4.1 热流量 (7)4.2 平均传热温差 (7)4.3 冷却水用量 (7)4.4 总传热系数K (7)4.4.1管程传热系数 (7)4.5 传热面积 (8)第五章工艺结构尺寸 (9)5.1 管径和管内流速 (9)5.2 管程数和传热管数 (9)5.3 平均传热温差校正及壳程数 (9)5.4 传热管排列和分程方法 (10)5.5 壳体内径 (10)5.6 折流板 (10)5.7 接管 (10)第六章换热器核算 (12)6.1 热量核算 (12)6.1.1壳程对流传热系数 (12)6.1.2 管程对流给热系数 (13)6.1.3 传热系数K (13)6.2 换热器内流体的流动阻力 (14)6.2.1.管程流动阻力 (14)6.2.2.壳程流动阻力 (14)第七章结构设计 (16)7.1 壳体直径、长度、厚度设计 (16)7.2 换热器封头尺寸设计 (16)7.3 法兰及各连接材料的选择 (17)7.3.1选定法兰结构 (17)7.3.2选定垫片结构 (18)7.4 流体进、出口接管直径的计算 (18)7.5 开孔补强 (19)7.6 支座选用 (20)第八章汇总 (22)第一章绪论1.1 概述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该根据工艺要求选择适合的类型，然后计算换热器所需传热面积，并确定换热管的结构尺寸。
1.2 换热器设计依据1）《浮头式换热器和冷凝器型式与基本参数》JB/T4714-052）《固定管板式换热器型式与基本参数》JB/T4715-053）《管式换热器用金属包垫片》JB/T4718-054）《管式换热器用缠绕垫片》JB/T4719-055）《管式换热器用非金属包垫片》JB/T4720-056）《化工设计手册》华东理工大学出版社1.3 换热器选型在化工生产中，经常要求在各种不同的条件下进行热交换，因此对各种换热器的要求必然是多种多样的。
而每种类型的换热器都有其优缺点，选择时考虑的因素很多，例如材料、压强、温度、温度差、压强降、流动状态、传热效果、结垢腐蚀情况、检修和操作等。
1.3.1 固定管板式换热器这类换热器操作简单、便宜。
最大的缺点是管外侧清洗困难，因而多用于壳侧流体清洁，不易结垢或污垢容易化学处理的场合。
当壳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，因此，一般管壁与壳壁温度相差50℃以上时，换热器应有温差补偿装置，图为具有温差补偿圈（或称膨胀节）的固定管板式换热器。
1.3.2 浮头式换热器用法兰把管束一侧的管板固定到壳体的一端，另一侧的管板不与外壳连接，以便管子受热或冷却时可以自由伸缩。
这种形式的优点是当前两侧传热介质温差较大时，不会因膨胀产生温差压力，且管束可以自由拉出，便于清洗。
缺点是结构复杂，造价高。
1.3.3 U型管式换热器此类换热器只有一个管板，管程至少为两程。
由于管束可以取出，管外侧清洗方便，另外，管子可以自由膨胀。
缺点是U型管的更换及管内清洗困难。
考虑到换热器管壁与壳壁温差不超过50 ℃，而且应用广泛，操作简单、方便。
用水冷却氨气不易结垢，所以选择带有补偿圈的固定管板式换热器。
1.3.4 填料函式换热器填料函式换热器的结构如图1-4所示。
其特点是管板只有一端与壳体固定连接，另一端采用填料函密封。
管束可以自由伸缩，不会产生因壳壁与管壁温差而引起的温差应力。
填料函式换热器的优点是结构较浮头式换热器简单，制造方便，耗材少，造价也比浮头式的低；管束可以从壳体内抽出，管内管间均能进行清洗，维修方便。
其缺点是填料函乃严不高，壳程介质可能通过填料函外楼，对于易燃、易爆、有度和贵重的介质不适用。
本次设计任务为列管式换热器工艺设计，用冷水冷却煤油。
煤油作为热流体，其入口温度为140°C，出口温度为40°C；水作为冷流体，入口温度为25°C,出口温度为35°C。
该换热器采用循环冷却水冷却，考虑到冬季操作时进口温度会降低，估计该换热器的关闭温和壳体壁温之差较大，所以初步确定选用浮头式换热器。
第二章确定设计方案2.1换热器类型的选型本设计任务是利用冷流体（水）给煤油降温。
利用热传递过程中对流传热原则，制成换热器，以供生产需要。
选择换热器时，要遵循经济，传热效果优，方便清洗，复合实际需要等原则。
不同的换热器适用于不同的场合。
换热器的选择涉及的因素很多，如换热流体的腐蚀性及其他特性，操作温度与压力，换热器的热负荷，管程与壳程的温差，检修与清洗要求等。
而列管式换热器在生产中被广泛利用。
它的结构简单、坚固、制造较容易、处理能力大、适应性大、操作弹性较大。
尤其在高压、高温和大型装置中使用更为普遍。
所以首选间壁式换热器中的列管式换热器作为设计基础。
2.1.1 换热器内冷热流体通道的选择冷、热流体流动通道的选择的一般原则：(1)不洁净或易结垢的液体宜在管程，因管内清洗方便。
(2)腐蚀性流体宜在管程，以免管束和壳体同时受到腐蚀。
(3)压力高的流体宜在管内，以免壳体承受压力。
(4)饱和蒸汽宜走壳程，因饱和蒸汽比较清洁，表面传热系数与流速无关，而且冷凝液容易排出。
(5)流量小而粘度大的流体一般以壳程为宜，因在壳程Re>100即可达到湍流。
但这不是绝对的，如流动阻力损失允许，将这类流体通入管内并采用多管程结构，亦可得到较高的表面传热系数。
(6)若两流体温差较大，对于刚性结构的换热器，宜将表面传热系数大的流体通入壳程，以减小热应力。
需要被冷却物料一般选壳程，便于散热。
由于循环冷却水容易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，油品走壳程。
2.1.2 换热管的选择选用较小直径的管子，可以提高流体的对流给热系数，并使单位体积设备中的传热面积增大，设备较紧凑，单位传热面积的金属耗量少，但制造麻烦，小管子易结垢，不易清洗，可用于较清洁流体。
大管径的管子用于粘性较大或易结垢的流体。
我国列管式换热器常采用无缝钢管，规格为外径×壁厚，常用的换热管的规格：φ19×2，φ25×2.5，φ38×3。
在此项目设计中选择换热管的规格为φ25×2.5碳钢管，管内流速取=0.5m/sui第三章确定物性参数定性温度：可去流体进口温度的平均值。
壳程油的定性温度为T=240140+=90(°C)管程冷却水的定性温度为t=23525+=30(°C)根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。
（注：水的物性参数在《化工原理上册》课本上找的，煤油的物性参数在网上找的，由于网上参数甚多，有些参数会有偏差。
）油在90°C下的有关物性数据如下：密度ρ=825 ㎏/ m3定压比热容cp=2.22 kJ/（kg.k）导热系数λ=0.140 （W/m.k）粘度η=0.000715（Pa.s）循环冷却水在30°C下的有关物性数据如下：密度ρi=995.7 ㎏/ m3定压比热容cpi=4.174kJ/（kg.k）导热系数iλ=0.618 （W/m.k）粘度ηi=0.000801（Pa.s）第四章 估算传热面积4.1 热流量Q 0=1m t c po c ∆=10000 x 2.22 x (140-40)=2.2 x106(kJ/h)=616.7（kW ） 4.2 平均传热温差m t /∆=2121ln t t t t ∆∆∆-∆=253540140ln )2535()40140(-----=39(°C) 4.3 冷却水用量 )/(53186)2535(174.41022.2620i h kg t C Q pi =-⨯⨯=∆=ω4.4 总传热系数K4.4.1管程传热系数 12431000801.07.9955.002.0Re =⨯⨯==i ii i u d ηρ故采用下式计算i h ： C W/m 7.2633618.0000801.010147.4000801.07.9955.0020.0020.0618.0023.0023.0h 24.038.04.08.0︒⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=i i p ii i i i i i c u d d ληηρλ4.4.2壳程传热系数假设壳程的传热系数2900=αW/（m .2°C ） 污垢热阻C/W m 000172.0C/W m 000344.022︒⋅=︒⋅=so si R R 管壁的导热系数C W/m ︒⋅=45λ2901000172.00225.045025.00025.0020.0025.0000344.0020.02731025.0111++⨯⨯++⨯=++++=oso m o i o si i i o R d bd d d R d d K αλα003448.0000172.0000062.000043.0000457.01++++==219.5C W/m 2︒⋅4.5 传热面积()23''m 0.72395.219107.616t =⨯⨯=∆=m K Q S 考虑15%的面积裕度，)m (8.820.7215.115.12=⨯='=S S第五章 工艺结构尺寸5.1 管径和管内流速选用5.225⨯Φ的碳钢换热管，管内流速m/s 5.0=i u5.2 管程数和传热管数根据传热管内径和流速确定单程传热管数ρmv q =q955.945.002.0785.0)36007.995/(4.531864q 22≈=⨯⨯==x u d n ii vs π（根） 按单管程计算所需换热管的长度m 1.11025.014.3958.82=⨯⨯==o s d n S L π 按单管程设计，传热管过长，现取传热管长m 6=l ，则该换热器的管程数为261.11≈==l L N p （管程） 传热管的总根数（根）190295=⨯=N 取标准传热管根数为220根5.3 平均传热温差校正及壳程数平均传热温差校正系数10253540140087.025140253512211112=--=--==--=--=t t T T R t T t t P按单壳程双管程结构，查单壳程R P --φ图(化工原理书p229)，因087.010==P R ，在图上难以读取，因而相应以R /1代替R ，PR 代替P ，查同一图线得82.0=φ 平均传热温差C323982.0︒=⨯=∆m t5.4 传热管排列和分程方法采用组合排列，即每层内按正三角形排列，隔板两侧按正方形排列。
