传热学课程设计设计讲解

1 目录

一、概述 ..................................................................................................................................... 2

1.1、换热器的分类 .................................................................................................................. 2

二、设计方案简介 ................................................................................................................ 3

2.1、选择换热器的类型： ...................................................................................................... 3

2.2、流体空间及流速的确定： .............................................................................................. 3

三、工艺流程草图及说明 ................................................................................................ 4

四.列管式换热器的工艺计算 ........................................................................................ 4

4.1确定物性参数： ................................................................................................................. 4

4.2计算总传热系数 ................................................................................................................. 5

4.2.1、热流量 ................................................................................................................... 5

4.2.4、总传热系数K ....................................................................................................... 5

4.3、计算传热面积 .................................................................................................................. 6

4.4、工艺结构尺寸 .................................................................................................................. 6

4.4.1、管径和管内流速 ................................................................................................... 6

4.4.2、管程数和传热管数 ............................................................................................... 7

4.4.3、平均传热温差校正及壳程数 ............................................................................... 7

4.4.4、传热管排列和分程方程方法 ............................................................................... 8

4.4.5、壳体内径 ............................................................................................................... 8

4.4.6、折流板 ................................................................................................................... 8

4.4.7、接管 ....................................................................................................................... 8

4.5、换热器核算 ...................................................................................................................... 9

4.5.1、热量核算： ........................................................................................................... 9

4.5.3、传热系数K ......................................................................................................... 10

4.5.4、传热面积S ......................................................................................................... 11

4.5.5、换热器内流体的流动阻力 ................................................................................. 11

4.5.6、壁温核算 ............................................................................................................. 12

五、设计结果一览表......................................................................................................... 13

六、设计评述 ........................................................................................................................ 14

七、参考文献 ........................................................................................................................ 15

八、主要符号说明 .............................................................................................................. 15

2 一、概述

1.1、换热器的分类

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。

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。

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，不同类型的换热器也各有优缺点，性能各异。列管式换热器是最典型的管壳式换热器，它在工业上的应用有着悠久的历史，而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。

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。在进行换热时，一种流体由封头的连结管处进入，在管流动，从封头另一端的出口管流出，这称之管程；另-种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程列管式换热器。

列管式换热管器的分类如下：

1、固定管板式

固定管板式换热器的两端和壳体连为一体，管子则固定在管板上，在外壳上焊有膨胀节，当两流体的温度差较大时，管体和管束热膨胀不同，补偿圈发生缓慢的弹性形变来来补偿因温差引起的热膨胀。特点：结构简单、在相同的壳体直径内，排管最多、比较紧凑；造价低廉、壳程清洗和检修困难（壳程宜用于不易结垢和清洗的流体）。

适用：比较适合用于温差不大或温差较大但壳程压力不高的场合。

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 3 头”，所以这种换热器叫做浮头式换热器。其优点是：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨胀不变壳体约束，因而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。其缺点为结构复杂，造价高。

适用：管壳壁间温差较大，易于腐蚀和易于结垢的场合。

3、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。但壳程内介质有外漏的可能，壳程中不应处理易挥发、易燃、易爆和有毒的介质。

4、U型管式换热器

U形管式换热器，每根管子都弯成U形，两端固定在同一块管板上，每根管子皆可自由伸缩，从而解决热补偿问题。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。优点是结构简单，质量轻.