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冷凝器设计1. 引言冷凝器是一种热传导设备，用于将气体或蒸气冷凝成液体。
它在许多领域中都有广泛的应用，如空调、冷藏设备、化工工艺等。
本文将从冷凝器的原理、设计方法和优化方案等方面进行介绍。
2. 冷凝器原理冷凝器的工作原理可以简单概括为将高温气体或蒸汽通过冷凝的方法将其冷却成液体。
冷凝器的主要功能是通过将热量传递给冷却介质，降低气体或蒸汽的温度，从而使其凝结为液体。
冷凝器的热传导过程主要包括对流传热和辐射传热。
对流传热是指通过冷却介质将热量从气体或蒸汽传递到冷凝器的壁面，而辐射传热是指通过辐射方式将热量传递。
3. 冷凝器设计方法3.1 冷凝器的类型常见的冷凝器类型主要包括管壳式冷凝器、管外冷凝器和冷凝器簇。
•管壳式冷凝器是将冷却介质和气体或蒸汽分开的一种结构，主要由壳体、管束和冷却介质组成。
•管外冷凝器是将冷却介质直接接触到气体或蒸汽的一种结构。
•冷凝器簇是多个冷凝器并联或串联连接在一起的一种结构。
3.2 冷凝器的设计参数冷凝器的设计参数包括冷凝器的换热面积、冷却介质的流速、冷凝温度差等。
根据不同的工况和要求，可以选择不同的设计参数。
3.3 冷凝器的换热计算换热计算是冷凝器设计的重要环节，主要包括冷却介质的传热系数和冷凝传热的计算。
•冷却介质的传热系数可以通过实验或流体力学计算得到。
•冷凝传热的计算可以通过传热方程和换热器表面积来进行。
4. 冷凝器优化方案在冷凝器设计过程中，为了提高冷凝效果和减小体积，可以采取一些优化措施。
4.1 改变冷凝器的结构通过改变冷凝器的结构，可以提高其换热效率。
例如采用多管道、螺旋管和多级蒸发器等结构。
4.2 优化冷却介质流动通过优化冷却介质的流动，如增加冷却介质的流速和改变流动方式，可以提高冷凝器的传热效果。
4.3 使用先进的材料选择合适的材料可以提高冷凝器的耐腐蚀性和传热性能。
5. 总结本文介绍了冷凝器的原理、设计方法和优化方案。
冷凝器设计涉及到多个方面的知识，需要综合考虑工况和要求，并根据实际情况进行优化。
课程设计课程名称热交换器课程设计题目名称 106kW水冷式冷凝器学生学院材料与能源学院专业班级热能与动力工程（制冷与空调方向）09011班学号3109007330学生姓名陈桂福指导教师王长宏2012年7月5日广东工业大学课程设计任务书题目名称106KW 水冷式冷凝器 学生学院材料与能源学院 专业班级热能与动力工程 制冷0901班 姓 名陈桂福 学 号 3109007330一、课程设计的内容设计一台冷库用冷凝器。
冷凝器热负荷k Q =106KW ，冷凝温度k t ＝40℃，制冷剂为R22。
冷却水进出口温度分别为：进口温度2t '＝32℃，出口温度2t ''＝36℃。
二、课程设计的要求与数据1）学生在教师指导下独立完成设计。
2）换热器设计要结构合理，设计计算正确。
3）图纸要求：图面整洁、布局合理，线条粗细分明，符号国家标准，尺寸标注规范，用计算机绘图。
4）说明书要求：文字要求：文字通顺，语言流畅，书写工整，层次分明，用计算机打印。
格式要求：（1）课程设计封面；（2）任务书；（3）摘要；（4）目录；（5）正文，包括设计的主要参数、热力计算、传热计算、换热器结构尺寸计算布置及阻力计算等设计过程；对所设计的换热器总体结构的讨论分析；心得体会等；（6）参考文献三、课程设计应完成的工作1）按照设计计算结果，编写详细设计说明书1份；2）绘制换热器的装配图1张，拆画零件图1～2张。
四、课程设计进程安排五、应收集的资料及主要参考文献[1] 吴业正. 制冷原理及设备（第2版）[M]. 西安：西安交通大学出版社,1998.[2] 吴业正.小型制冷装置设计指导[M].北京：机械工业出版社,1999.[3] 史美中,王中铮.热交换器原理与设计[M].南京：东南大学出版社，2003.[4] 余建祖.换热器原理与设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.[5] 杨世铭，陶文铨.传热学（第四版）[M]. 北京：高等教育出版社，2006.[6] 中华人民共和国国家标准－管壳式换热器（GB151－1999）.[7] 其它设计资料：包括各种换热器设计标准、制冷工程设计手册、制冷设备手册、制冷机工艺等相关资料.发出任务书日期：2012年 6 月 25日指导教师签名：计划完成日期： 2012年 7月6 日基层教学单位责任人签章：主管院长签章：设 计 总 说 明本课程设计是设计一个热负荷为106kW 的水冷式管壳冷凝器。
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。
第一章列管换热器设计概述1.1.换热器系统方案的确定进行换热器的设计，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。
1.1.1全塔流程的确定从塔底出来的釜液一部分进入再沸器再沸后回到精馏塔内，一部分进入到冷却器中。
为了节约能源，提高热量的利用率，采用原料液冷却塔底釜液，这样不仅冷却了釜液又加热了原料液，既可以减少预热原料所需要的热量，又可减少冷却水的消耗。
从冷却器出来的釜液直接储存，从冷却器出来的原料液再通往原料预热器预热到所需的温度。
塔顶蒸出的乙醇蒸汽通入塔顶全凝器进行冷凝，冷凝完的液体进入液体再分派器，其中的2/3回流到精馏塔内，另1/3进入冷却器中进行冷却，流出冷却器的液体直接储存作为产品卖掉。
1.1.2加热介质冷却介质的选择在换热过程中加热介质和冷却介质的选用应根据实际情况而定。
除应满足加热和冷却温度外，还应考虑来源方面，价格低廉，使用安全。
在化工生产中常用的加热剂有饱和水蒸气、导热油，冷却剂一般有水和盐水。
综合考虑，在本次设计中的换热器加热介质选择饱和水蒸气，冷却介质选择水。
1.1.3换热器类型的选择列管式换热器的结构简单、牢固，操作弹性大，应用材料广，历史悠久，设计资料完善，并已有系列化标准，特别是在高温、高压和大型换热设备中占绝对优势。
所以本次设计过程中的换热器都选用列管式换热器。
由于本次设计过程中所涉及的换热器的中冷热流体温差不大（小于70℃）,各个换热器的工作压力在1.6MP以下，都属于低压容器，因固定管板式换热器两端管板与壳体连在一起，这类换热器结构简单、价格低廉、管子里面易清洗，所以可选择列管式换热器中的固定管板式换热器。
1.1.4流体流动空间的选择哪一种流体流经换热器的管程，哪一种流体流经壳程，下列各点可供选择时参考(以固定管板式换热器为例)。
冷凝器设计说明一、引言冷凝器是一种热交换设备，主要用于将气体或蒸汽冷凝成液体。
在各行各业的生产过程中，冷凝器起到了至关重要的作用。
本文将详细介绍冷凝器的设计原理和注意事项。
二、冷凝器的设计原理冷凝器的设计原理是基于热传导和传热的原理。
当高温气体或蒸汽进入冷凝器时，通过与冷却介质接触，热量会从气体或蒸汽传递到冷却介质中。
在这个过程中，气体或蒸汽会冷却下来，并逐渐凝结成液体。
三、冷凝器的设计要点1. 温度差：冷凝器的设计要考虑冷却介质与气体或蒸汽之间的温度差。
温度差越大，传热效果越好，但也会增加冷凝器的尺寸和成本。
2. 冷却面积：冷凝器的冷却面积需要足够大，以确保热量能够充分传递给冷却介质。
通常采用多管或片状结构来增加冷却面积。
3. 冷却介质：冷凝器的冷却介质可以是水、空气或其他液体。
选择合适的冷却介质需要考虑工艺要求、环境条件和能源消耗等因素。
4. 流速和压降：冷凝器的设计要合理控制流速和压降，以确保冷却介质能够充分流过冷凝器，并保持稳定的工作状态。
5. 材质选择：冷凝器的材质应具有良好的导热性和耐腐蚀性，以确保冷却介质和气体或蒸汽之间的有效传热。
四、冷凝器的类型1. 管壳式冷凝器：管壳式冷凝器由管束和外壳组成，冷却介质流过管束，气体或蒸汽流过管内。
这种冷凝器结构简单，传热效果好，广泛应用于化工、制药等行业。
2. 管板式冷凝器：管板式冷凝器由多个平行管板组成，冷却介质通过管板流过，气体或蒸汽流过管内。
这种冷凝器结构紧凑，适用于占地面积有限的场所。
3. 直接冷凝器：直接冷凝器是将冷凝介质直接喷洒在气体或蒸汽上，通过冷凝介质的蒸发吸收热量，实现冷凝。
这种冷凝器结构简单，传热效果好，适用于高温气体或蒸汽的冷凝。
4. 间接冷凝器：间接冷凝器是通过换热器将冷却介质与气体或蒸汽隔离，使其通过换热器壁传热。
这种冷凝器结构复杂，但可以避免冷却介质与气体或蒸汽直接接触，适用于对冷却介质有特殊要求的场合。
五、冷凝器的设计注意事项1. 设计合理的冷凝温度和冷却介质流量，以满足工艺要求。
蒸发式冷凝器设计手册蒸发式冷凝器是一种常见的热交换设备，它用于将蒸汽或气体从气相转化为液相。
蒸发式冷凝器的设计需要考虑多方面的因素，包括冷凝介质、蒸发介质、冷凝器类型、结构设计、传热效率等。
本手册将介绍蒸发式冷凝器的设计原理和相关计算方法，为工程师提供实用的指导和参考。
一、蒸发式冷凝器的基本原理蒸发式冷凝器是通过将热蒸汽或气体与冷凝介质接触，使其冷却并转化为液体的过程。
冷凝介质可以是冷水、冷冻液或其他制冷介质。
蒸发式冷凝器的基本原理是利用热量的传递和相变的特性实现冷凝。
当热蒸汽或气体与冷凝介质接触时，其温度逐渐降低，热量被传递给冷凝介质，同时蒸汽或气体逐渐凝结成液体。
冷凝介质通过吸收热量而升温，达到制冷的目的。
二、蒸发式冷凝器的主要设计参数1. 冷凝器类型：蒸发式冷凝器主要包括直接蒸发式冷凝器、间接蒸发式冷凝器和冷凝杯式冷凝器等。
不同类型的冷凝器适用于不同的工况和介质。
2. 蒸发介质：蒸发式冷凝器的蒸发介质可以是水蒸气、氨气、制冷剂等。
根据蒸发介质的性质和条件选择合适的冷凝器类型和工艺。
3. 冷凝介质：冷凝介质一般选择冷水、冷冻液或其他制冷介质。
冷凝介质的温度、流量和压力等参数对冷凝器的性能和效率有重要影响，需要合理选择。
4. 尺寸和结构设计：根据冷凝介质的温度、压力和流量等参数，确定蒸发式冷凝器的尺寸和结构设计。
包括冷凝器的长度、直径、管道布局、壳体材料等。
5. 传热效率：蒸发式冷凝器的传热效率是一个重要指标，直接关系到冷凝器的性能和能效。
根据传热原理和冷凝介质的性质，优化冷凝器的传热面积、流体流动方式、传热介质等，提高传热效率。
三、蒸发式冷凝器的设计流程1. 计算冷凝热的需求：根据冷却负荷和蒸发介质的性质，计算蒸发式冷凝器所需的冷凝热量。
2. 确定冷凝介质的参数：根据工况和使用要求，确定冷凝介质的温度、压力和流量等重要参数。
3. 选择冷凝器类型和工艺：根据冷凝介质和工况要求，选择合适的蒸发式冷凝器类型和工艺。
目录1. 设计方案简介 (2)2. 工艺流程草图及其说明 (2)3. 主要设备的计算和说明 (4)3.1初选换热器规格计算 (4)3.1.1 换热器选型 (4)3.1.2 确定流体的定性温度，物性数据 (4)3.1.3计算传热量Q (5)3.1.4计算有效平均温差，按逆流计算 (5)3.1.5估算K值的大小 (6)3.1.6工艺结构设计 (6)3.1.6.1 管径与管内流速 (6)3.1.6.2管程数和传热管数 (6)3.1.6.3 传热管排列和分程办法 (7)3.1.6.4 壳体内径的计算 (7)3.1.6.5折流挡板 (7)3.1.6.6其他附件 (7)3.1.6.7 计算混合气的密度 (7)3.1.6.8 接管 (8)3.1.6.9核算总传热系数 (9)3.1.6.9.1 计算管程对流传热系数 (9)3.1.6.9.2 计算壳程对流传热系数 (9)3.1.6.9.3 确定污垢热阻 (10)3.1.6.9.4 总传热系数 (10)3.1.6.9.5 核算壁温 (10)3.1.6.9.6 计算压降 (11)3.2所选固定管板式换热器的结构说明 (12)3.2.1管程结构 (12)3.2.1.1 密封形式 (12)3.2.1.2 管子的排列 (12)3.2.1.3 管板 (12)3.2.1.4 封头和管箱 (12)3.2.2壳体结构 (12)3.2.2.1 壳体 (13)3.2.2.2折流挡板 (13)3.2.2.3 缓冲板 (13)3.2.3其他主要附件 (13)4. 换热器的主要结构和计算结果 (14)5. 思考题 (15)2 乙醇一水精馏塔项产品冷凝器的设计任务书1、设计题目乙醇一水精馏塔顶产品全凝器的设计。
设计一冷凝器，冷凝乙醇一水系统精馏塔顶部的馏出产品。
产品中乙醇的浓度为95%处理量为（x）x 104t/a，要求全部冷凝。
冷凝器操作压力为常压，冷却介质为水，其压力为0. 3MPa，进口温度为30T，出口温度为40C。
壳管式冷凝器设计壳管式冷凝器是一种常见的传热设备，广泛应用于石化、化工、制药等工业领域。
它通过将高温高压的气体或蒸汽与冷却剂接触，使气体或蒸汽失去热量从而冷凝成液体。
设计合理的壳管式冷凝器能够有效提高传热效率和设备使用寿命，降低能耗和维修成本。
1.冷却剂选择：冷却剂的选择应根据工艺要求和经济因素进行综合考虑。
一般情况下，水是常用的冷却剂，但在一些特殊工艺条件下，可能需要选用其他介质。
2.传热面积计算：传热面积的大小直接影响传热效率。
传热面积的计算需要根据工艺流体的热负荷、换热系数和全年运行时间等因素进行综合考虑。
3.壳程设计：壳程的设计包括壳体尺寸和换向器的选择。
壳体内壁的布设要求应合理，以保证流体的流动均匀和换热效果。
4.管束设计：管束是冷凝器的重要组成部分，管束的设计应根据工艺流体的流量、压力损失和换热系数等要求进行合理选择。
5.传热器件的布置：在冷凝器设计中，传热器件的布置需要考虑传热效果和设备的结构布局等因素。
常见的布置方式有串联式和并联式两种。
6.清洗和维保：为了保证冷凝器的长期稳定运行，需要在设计上考虑到清洗和维保的便捷性。
设计时可以合理设置冷凝器的进出口，方便清洗和维保人员的操作。
在设计壳管式冷凝器时，还需要考虑各种可能的异常工况，例如冷却剂泄漏、换热管堵塞等情况，以提前采取相应的措施，保证设备的安全可靠运行。
综上所述，壳管式冷凝器设计需要根据工艺要求、使用环境以及经济因素进行综合考虑。
在设计过程中，需要合理选择冷却剂、计算传热面积、进行壳程和管束设计、布置传热器件，并考虑清洗和维保的便捷性。
同时，还需要考虑可能发生的异常工况，以确保设备的安全可靠运行。
XXXXX股份有限公司冷凝器设计指南编制：审核：批准：目录目录 (2)1.1简要说明 (3)1.1.1综述 (3)1.1.2 基本组成 (3)1.2设计构想 (6)1.2.1 设计原则 (6)1.2.2设计步骤和参数 (6)1.2.3冷凝器总成的性能及其与系统其它组成部件的匹配 (12)1.2.4冷凝器布置工作程序： (13)1.2.5冷凝器EBOM数据 (14)1.2.6环境条件 (14)1.3、冷凝器的测试规范 (15)1.3.1 测试内容 (15)1.4 一般注意事项 (15)1.5 图纸模式 (16)1.5.1 图纸主要内容和形式 (16)1.5.2 图纸其它要求 (16)编制日期：编者：版次：页次：- 3 -1.1简要说明1.1.1综述汽车空调制冷系统中的冷凝器是一种由管子与散热片组合起来的热交换器。
其作用是：将压缩机排出的高温、高压制冷剂蒸气进行冷却，使其凝结为高压制冷剂液体。
对于轿车，冷凝器一般安装在发动机冷却系散热器之前，利用发动机冷却风扇吹来的新鲜空气和行驶中迎面吹来的空气流进行冷却。
对于一些大、中型客车和一些面包车，则把冷凝器安装在车厢两侧或车厢后侧和车厢的顶部。
当冷凝器远离发动机散热器时，在冷凝器旁都必须安装辅助冷却风扇进行强制风冷，加速冷却。
1.1.2 基本组成汽车空调系统冷凝器的结构形式主要有管片式、管带式、鳝片式和平行流式四种。
是由管子与散热片组合起来的。
⑴..管片式它是由铜质或铝质圆管套上散热片组成，如图1-1所示。
片与管组装后，经胀管处理，使散热片与散热管紧密接触，使之成为冷凝器总成。
这种冷凝器结构比较简单，加工方便，但散热效果较差。
一般用在大中型客车的制冷装置上。
图1-1 管片式冷凝器及管带式冷凝器⑵.管带式它是由多孔扁管与S形散热带焊接而成，如图1-2所示。
管带式冷凝器的散热效果比管片式冷凝器好一些(一般可高10%左右〉，但工艺复杂，焊接难度大，且材料要求高。
冷凝器设计1. 引言冷凝器是一种常见的热交换设备，广泛应用于各种工业领域和家用电器中。
其主要作用是将流体中的热量传递给周围环境，使流体冷却至所需温度。
本文将对冷凝器的设计进行详细介绍。
2. 冷凝器的基本原理冷凝器的基本原理是利用流体在冷却过程中释放出的热量，通过热交换的方式传递给周围环境。
冷凝器一般包括以下基本组成部分：•冷凝管/管束：用于流体与周围环境进行热交换的部分。
一般采用金属材料制成，以增加热传导效率。
•冷却介质：常见的冷却介质包括空气、水或其他流体。
冷却介质与流体进行热交换，吸收流体中的热量。
•冷凝器外壳：用于固定和支撑冷凝管/管束，并保护内部部件免受外部环境的损害。
3. 冷凝器设计的考虑因素在进行冷凝器设计时，需要考虑以下因素：3.1 热量传递效率冷凝器的热量传递效率直接影响到冷却过程的速度和效果。
为了提高热量传递效率，可以采取以下措施：•增加冷凝管/管束的长度和表面积，增大热交换面积。
•优化冷却介质的流动方式，增加流体与冷却介质的接触面积。
•选择热传导性能较好的材料，提高热传导效率。
3.2 流体特性不同的流体具有不同的物理特性，包括流体的流动性、热导率、热容量等。
在冷凝器设计时，需要考虑流体的特性，以确定合适的流体流动速度和冷却介质的温度。
3.3 冷却介质选择冷却介质的选择取决于具体的应用需求。
常见的冷却介质有空气、水和其他流体。
根据不同的应用环境和要求，选择合适的冷却介质进行冷却。
3.4 设计材料选择冷凝器的设计材料需要具备良好的耐腐蚀性和热传导性能。
常见的冷凝器材料包括铜、铝和不锈钢等。
根据实际应用情况选择合适的设计材料。
4. 冷凝器设计流程冷凝器的设计流程一般包括以下步骤：4.1 确定冷凝器的应用需求根据实际应用需求，确定冷凝器的工作温度范围、流量要求等参数。
了解冷凝器所处的环境条件，以便选择合适的材料和冷却介质。
4.2 确定冷凝器的结构形式根据应用需求和空间限制，确定冷凝器的结构形式，包括冷凝管/管束的布置方式、冷凝器的外形尺寸等。
摘要根据设计条件，依据GB151和GB150及相关规范，对卧式壳程冷凝器进行了工艺计算，结构计算和强度计算。
工艺计算部分主要是根据给定的设计条件估算换热面积，从而进行冷凝器的选型，校核传热系数，计算出实际的换热面积，最后进行压力降和壁温的计算。
结构和强度的设计主要是根据已经选定的冷凝器型式进行设备内各零部件（如接管、折流板、定距管、管箱等）的设计，包括：材料的选择、具体尺寸确定、确定具体位置、管板的计算、法兰的计算、开孔补强计算等。
最后设计结果再通过装配图零件图等表现出来。
关于卧式壳程冷凝器设计的各个环节，设计说明书中都有详细的说明。
关键词：管壳式换热器卧式壳程冷凝器管板法兰AbstractAccording to the design condition, GB151 and GB150 and related norms, design a horizontal shell condenser, which included technology calculate of condenser, the structure and intensity of condenser.The technology calculation process. Mainly, the process of technology calculate is according to the given design conditions to estimate the heat exchanger area, and then, select a suitable condenser to check heat transfer coefficient ,just for the actual heat transfer area .Meanwhile the process above still include the pressure drop and wall temperature calculation . The design is about the structure and intensity of the design. This part is just on the selected type of condenser to design the condenser’s components and parts ,such as vesting ,baffled plates, the distance control tube, tube boxes. This part of design mainly include：the choice of materials，identify specific size, identify specific location, the thickness calculation of tube sheet, the thickness calculation of flange, the opening reinforcement calculation etc. In the end, the final design results through and parts drawing to display.The each aspects of the horizontal shell condenser has detailed instructions in the design manual.Key word: Shell-Tube heat exchanger; Horizontal shell condenser; Tube sheet; Flange.目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)冷凝器概述 (1)冷凝器类型 (1)卧式壳程冷凝器 (1)卧式管程冷凝器 (2)立式壳程冷凝器 (2)管内向下流动的立式管程冷凝器 (3)向上流动的立式管程冷凝器 (3)冷凝器发展前景 (4)第2章工艺计算 (5)设计条件 (5)确定物性数据 (5)冷凝器的类型与流动空间的确定 (5)未考虑冬季因素 (5)估算传热面积 (5)选工艺尺寸计算 (7)冷凝器核算 (10)冬季因素考虑 (17)综合考虑 (18)估算传热面积 (19)选工艺尺寸计算 (19)冷凝器核算 (20)换热器主要结构尺寸和计算结果 (25)第3章结构设计 (26)壳体、管箱壳体和封头的设计 (26)壁厚的确定 (26)管箱壳体壁厚的确定 (27)标准椭圆封头的设计 (27)管板与换热管设计 (28)管板 (28)换热管 (29)进出口设计 (30)接管的设计 (30)接管外伸长度 (30)排气、排液管 (30)接管最小位置 (31)折流板或支持板 (32)折流板尺寸 (32)折流板和折流板孔径 (32)折流板的布置 (33)防冲挡板 (34)拉杆与定距管 (34)拉杆的结构和尺寸 (34)拉杆的位置 (35)定距管尺寸 (35)鞍座选用及安装位置确定 (35)第4章强度计算 (36)壳体、管箱壳体和封头校核 (36)壳体体校核 (36)管箱壳体校核 (36)椭圆封头校核 (37)接管开孔补强 (37)蒸汽进出口开孔补强 (37)管箱冷却水接管补强的校核 (39)膨胀节 (40)膨胀节 (40)膨胀节计算 (41)管板校核 (42)结构尺寸参数 (42)各元件材料及其设计数据 (43)管子许用应力 (44)结构参数计算 (45)法兰力矩 (46)换热管与壳体圆筒的热膨胀应变形差 (46)管箱圆筒与法兰的旋转刚度参数 (46)管子加强系数 (47)旋转刚度无量纲参数 (47)设计条件不同危险组合工况的应力计算 (48)四种危险工况的各种应力计算与校核： (50)设计值总汇 (52)第5章安装使用及维修 (53)安装 (53)维护和检修 (53)结论 (56)参考文献 (57)致谢 (58)第1章绪论冷凝器概述在蒸馏过程中，把蒸气转变成液态的装置称为冷凝器[1]。
冷凝器的设计目录设计任务书 (1)一、设计任务和操作条件 (1)二、设计内容 (1)设计说明书 (2)第一章设计参数 (2)一、概述 (2)二、选择换热器的类型 (2)第二章传热量和流程确定 (3)2.1定性温度的确定 (3)2.1.1热流体物性参数 (3)2.2热量计算 (3)2.2.1冷流体物性参数 (3)2.3流程安排 (4)第三章估算传热面积 (5)3.1平均传热温差 (5)3.2总传热系数 (5)3.2.1管程表面传热系数 (5)3.3初选换热器型号 (6)3.3.1选取标准换热器型号 (6)第四章核算压降 (8)4.1管程压降 (8)第五章校核总传热系数 (9)5.1管程对流传热系数αi (9)5.2壳程对流传热系数αo (9)5.3总传热系数 (10)5.4传热面积裕度(换热面积之比) (10)第六章主要构件的工艺设计 (12)6.1折流板 (12)6.1.1折流板选型 (12)6.1.2折流板厚度 (13)6.1.3折流板间距 (13)6.1.4折流板数目 (13)6.2接管 (13)第七章设计评述 (15)第八章设备结构图和流程图 (16)第九章换热器主要结构尺寸和计算结果汇总 (18)9.1工艺参数汇总 (18)9.2物性参数汇总 (18)9.3结构参数汇总表 (18)第十章符号说明 (19)参考文献 (19)设计任务书一、设计任务和操作条件生产过程中需要将3500kg/h某有机物饱和蒸汽冷凝（冷凝温度51.7℃），冷却介质为井水，流量为70000kg/h，入口温度30℃。
要求冷凝器允许压降不大于105Pa；试设计一台列管式液体冷凝器，完成该生产任务。
已知有机物在51.7℃下的有关物性数据如下：附表项目密度ρo，kg/m3 定压比容热c po，KJ/(k g·℃)粘度µo，P a·s导热系数λ0，W/(m·℃)汽化热r，kJ/kg有机物596 2.34 0.000180.13 357.4二、设计内容说明书要求：⑴封面：课程设计题目、学生班级及姓名、指导教师、时间。
吉林化工学院课程设计摘要这次设计的主要目的是针对给定的丁烯混合物冷凝器-固定管板式换热器的设计要求，通过查阅资料、分析设计条件，以及换热器的壁厚计算和强度校核等设计，确定固定管板式换热器的基本结构。
通过分析固定管板式换热器的设计条件，确定设计步骤。
首先，对固定管板式换热器筒体、封头、管板等部件的材料进行选择、计算其壁厚并进行强度校核；其次，对固定管板式换热器前端管箱、后端管箱、换热管和管板等结构进行设计，并对换热器进行开孔补强校核。
最后绘制出符合要求的固定管板式换热器的CAD图，给出相关的技术要求。
在固定管板式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GB150、GB151等，使设计能够符合标准，同时要使设计的结构满足生产的需要，达到安全生产的要求。
关键词：固定管板；换热器；设计；强度- I -丁烯混合物冷凝器设计AbstractThe main purpose of this design is to determine the basic structure of the fixed tube plate heat exchanger according to the given fixed tube heat exchanger design requirements, by referring to information, analyzing design conditions, and by calculating wall thickness and strength check.I determine the design steps by analyzing the fixed tube sheet heat exchanger design conditions to. Firstly，select materials of tube, head, tube plate and other parts of the fixed tube heat exchanger, calculate their wall thickness and strength check；Secondly，design the structures of tube front-end boxes, the back-end chamber, heat transfer tube and tube plate of the fixed tube heat exchanger, and check opening reinforcement on the heat exchanger；Lastly，draw CAD pictures that meet the design requirements of the fixed tube sheet heat exchanger, giving the relevant technical requirements.In the structural design process of fixed tube sheet heat exchanger, I should refer to the relevant design standards, such as GB150, GB 151 and so on. The structure has to be designed to meet the needs of production to achieve the safety requirements.Key Words：Heat exchanger；Fixed tube sheet；Design；Intensity- II -吉林化工学院课程设计目录摘要 (I)Abstract ..............................................................................................................................................I I 第1章前言. (1)1.1 换热器简述 (1)1.2 换热器的选材 (2)1.3 固定管板式换热器 (3)第2章前端管箱筒体计算 (4)2.1 计算条件 (4)2.2 厚度及重量计算············································································错误！未定义书签。
冷凝器设计计算步骤设计冷凝器是在热传导和传热方面进行的工程设计。
其设计计算步骤如下：1. 确定冷凝器类型：冷凝器有多种类型，包括空气冷凝器、水冷冷凝器和蒸汽冷凝器。
根据具体应用场景和工艺要求，选择合适的冷凝器类型。
2. 确定冷凝器制冷剂：根据冷凝器应用场景和制冷剂的性质，确定所使用的制冷剂种类。
制冷剂的性质会影响到后续设计计算。
3. 计算制冷负荷：根据冷凝器所处的环境条件，计算冷凝器需要处理的制冷负荷。
这涉及到室内和室外的温度、湿度等因素，可以使用热负荷计算软件进行估算。
4. 选择传热方式：根据冷凝器的工作原理和制冷剂的性质，选择合适的传热方式。
常见的传热方式有对流传热和辐射传热，选择合适的传热方式可以提高冷凝器的效果。
5. 计算冷凝面积：根据制冷负荷和选择的传热方式，计算所需的冷凝面积。
冷凝面积可以通过冷凝器换热系数和传热过程中的温差来计算。
6. 计算冷凝器传热系数：根据冷凝器的设计参数和制冷剂的性质，计算冷凝器的传热系数。
传热系数是冷凝器换热效率的重要指标，需要根据具体情况进行计算。
7. 选择冷凝水边界条件：根据冷凝器的设计要求，选择合适的冷凝水边界条件。
这包括冷凝水的进口温度、流量和压力等参数，需要保证冷凝水的供给能够满足冷凝器的实际工作需求。
8. 进行热力学计算：根据所选的制冷剂和制冷负荷，进行热力学计算。
这包括冷凝过程中的温度、压力和比焓等参数的计算，可以使用热力学软件进行准确的计算。
9. 进行传热计算：根据冷凝器的设计参数和制冷剂的性质，进行传热计算。
这包括冷凝器的传热面积、传热系数和传热量等参数的计算。
10. 进行流体力学计算：根据冷凝器的设计参数和制冷水的性质，进行流体力学计算。
这包括冷凝器内部的流体流动情况、压力损失和水力不平衡等参数的计算。
以上是设计冷凝器的一般步骤，具体的计算方法和参数选择需要根据具体的应用情况和设计要求进行调整。
对于特定的冷凝器设计，可能还需要考虑其他因素，如材料选择、结构设计和安装要求等。
立式浮头式冷凝器设计说明书设计说明书：立式浮头式冷凝器一、设计要求1. 设计制冷量为50KW，并在设计中考虑到可能的过载条件。
2. 针对流体介质：R22，工作温度范围-5℃到+45℃，设计排水系统。
3. 流体经过冷凝器后温度应该不高于35℃。
4. 排水系统应该能够快速地有效地排水。
二、设计方案针对以上的设计要求，我们提出以下的设计方案：1. 先确定冷凝器的传热强度，然后根据传热强度和设计制冷量，计算出冷凝器的有效面积，并将其作为设计结构的依据。
2. 选择立式浮头式冷凝器结构，这种结构体积小，且易于维修保养。
3. 设计采用了多行管式冷凝器，这样可以增加管外面接触空气的面积，提高传热效率。
4. 采用多层板式排水装置，增加排水面积，以便能够快速地有效地排水。
三、设计结构冷凝器的整个结构是立式的，内部采用多行管式结构，由传热管道、进出口管道、浮头式液体收集器和诸如多层板结构的排水系统等构成。
我们采用的是螺旋向上，叶片形状对称的风机，这样能够提高冷凝器外部的强制风量。
四、基本参数1. 制冷量：50KW。
2. 工作介质：R22。
3. 工作温度范围：-5℃到+45℃。
4. 设计排水系统。
5. 计算冷凝器的有效面积。
6. 安装方式为立式安装。
五、设计流程1. 确定冷凝器的传热强度。
2. 根据传热强度和设计制冷量，计算出冷凝器的有效面积，并将其作为设计结构的依据。
3. 选择立式浮头式冷凝器结构，冷凝器内部采用多行管式结构，由传热管道、进出口管道、浮头式液体收集器和排水系统等构成。
4. 安装方式为立式安装，风机采用螺旋向上，叶片形状对称的设计，以提高冷凝器外的强制风量。
5. 最后，进行试验和调试，以确保冷凝器能够满足设计要求。
六、总结本设计以R22为介质，设计了一种制冷量为50KW的立式浮头式冷凝器，结构体积小，易于维修保养。
冷凝器内部采用多行管式结构，由传热管道、进出口管道、浮头式液体收集器和多层板排水系统等构成。
XXXXX股份有限公司冷凝器设计指南编制：审核：批准：目录目录 (2)1.1简要说明 (3)1.1.1综述 (3)1.1.2 基本组成 (3)1.2设计构想 (6)1.2.1 设计原则 (6)1.2.2设计步骤和参数 (6)1.2.3冷凝器总成的性能及其与系统其它组成部件的匹配 (12)1.2.4冷凝器布置工作程序： (13)1.2.5冷凝器EBOM数据 (14)1.2.6环境条件 (14)1.3、冷凝器的测试规范 (15)1.3.1 测试内容 (15)1.4 一般注意事项 (15)1.5 图纸模式 (16)1.5.1 图纸主要内容和形式 (16)1.5.2 图纸其它要求 (16)编制日期：编者：版次：页次：- 3 -1.1简要说明1.1.1综述汽车空调制冷系统中的冷凝器是一种由管子与散热片组合起来的热交换器。
其作用是：将压缩机排出的高温、高压制冷剂蒸气进行冷却，使其凝结为高压制冷剂液体。
对于轿车，冷凝器一般安装在发动机冷却系散热器之前，利用发动机冷却风扇吹来的新鲜空气和行驶中迎面吹来的空气流进行冷却。
对于一些大、中型客车和一些面包车，则把冷凝器安装在车厢两侧或车厢后侧和车厢的顶部。
当冷凝器远离发动机散热器时，在冷凝器旁都必须安装辅助冷却风扇进行强制风冷，加速冷却。
1.1.2 基本组成汽车空调系统冷凝器的结构形式主要有管片式、管带式、鳝片式和平行流式四种。
是由管子与散热片组合起来的。
⑴..管片式它是由铜质或铝质圆管套上散热片组成，如图1-1所示。
片与管组装后，经胀管处理，使散热片与散热管紧密接触，使之成为冷凝器总成。
这种冷凝器结构比较简单，加工方便，但散热效果较差。
一般用在大中型客车的制冷装置上。
图1-1 管片式冷凝器及管带式冷凝器⑵.管带式它是由多孔扁管与S形散热带焊接而成，如图1-2所示。
管带式冷凝器的散热效果比管片式冷凝器好一些(一般可高10%左右〉，但工艺复杂，焊接难度大，且材料要求高。
一般用在小型汽车的制冷装置上。
编制日期：编者：版次：页次：- 4 -图1-2 管带式冷凝器实物⑶.鳝片式它是在扁平的多通管道表面直接锐出鳝片状散热片，然后装配成冷凝器，如图1-3所示。
由于散热鳝片与管子为一个整体，因而不存在接触热阻，故散热性能好；另外，管、片之间无需复杂的焊接工艺，加工性好，节省材料，而且抗振性也特别好。
图1-3 鳝片式冷凝器⑷.平行流式它是由平行排列的多孔扁管、散热片及连接多孔扁管两端的集流管组成，集流管按变截距原理用隔片分段，从而合理地实现制冷剂的分流和汇流，制冷剂同时通过多条平行排列的多孔扁管和散热片实现热交换，如图1-4所示。
不仅可靠的提高了散热性能，同时大大降低了制造成本。
编制日期：编者：版次：页次：- 5 -图1-4 平行流过冷式冷凝器我们公司的车型采用了目前较为先进的平行流过冷式冷凝器，过冷式冷凝器也是以后汽车使用的趋势，它的特点是：采用高性能的平行流式，并将储液器并为一体，实现过冷循环。
这种冷凝器在原有冷却冷媒机能的基础上，在其下部设置了过冷区域；而储液器被做成细长形状，同平行流冷凝器的集液管焊接为一体；同时因储液器为细长形状，与车辆的安装性较好。
这种冷凝器既能保证汽车空调系统有较高的效率，又能节省冷媒量（如图1-5）。
图1-5 平行流过冷式冷凝器1.2设计构想1.2.1 设计原则冷凝器是将压缩机排出的高温高压过热制冷剂蒸气，通过散热管放出热量给冷凝器外的空气，从而使过热气态制冷剂冷凝成高温高压液体的换热设备。
冷凝器冷凝效果的好坏与冷凝器本身的散热能力和通风效果有关，前者由冷凝器本身的结构、材料、工艺决定，后者与冷凝风扇的通风能力、冷凝器安装位置有关。
经过对冷凝器的分析，综合考虑经济性，提升冷凝器的冷凝效果是通过提高冷凝器冷凝热和加大冷凝器有效散热面积来实现。
1.2.1.1功能要求A.满足整车装配要求和布置要求。
B.冷凝器的通风效果符合要求。
C.冷凝器的换热能力符合整车空调系统要求。
1.2.1.2 顾客要求A.冷凝器功能满足要求。
B.冷凝器布置合理，安装牢固。
C.方便拆卸、维修。
D.价格低，使用寿命长。
E.标识清楚。
1.2.1.3 性能要求换热性能具体参数见认可的图纸。
其他性能如密封性、爆破压力、耐交变压力、耐高温性、耐低温性、耐温度交变、内部清洁度、残留杂质、盐雾试验、振动试验、干燥性能（仅针对过冷式冷凝器中的贮液干燥器）等参见冷凝器标准。
1.2.2设计步骤和参数冷凝器的材料：汽车用冷凝器均采用铝，主要是考虑铝的重量比较轻，作为铝质的冷凝器来讲需要采取防腐蚀措施，如阳极氧化、化学处理、阴极防腐等方法。
根据空调整车的制冷量计算冷凝器的热负荷：冷凝器制冷计算实际范例：设计制冷剂为R134a 的空气冷却式冷凝器，采用平行流式。
冷凝器的负荷包括制冷量和压缩机消耗的指示功，汽车空调冷凝器的负荷约为制冷量的1.4~2.0倍。
取1.4倍举例说明，故换热量Q=1.4×5809w=8133w 。
冷凝器有5℃过冷,已知压缩机在过冷度et =5℃及冷凝温度ct =60℃时排气温度dt =85℃,空气进风温度1a t =40℃．A.计算制冷剂和空气流量根据ct =60℃和dt =85℃,以及et =5℃,查HFC134a 热力性质表,可得排气比焓dh =456.5kj/kg,过冷液体比焓ech =278.7kj/kg ．故制冷剂质量流量rm q ，为：r m q ，＝ec d h h Q -＝s kg /107.2785.45681333-⨯-＝4.57×102-kg/s取进出口的空气温差at ∆=12℃,空气密度a ρ=1.091kg/3m ,=a p c ， 1.01kj/(kg ·℃),空气的体积流量av q ，为a a p a a v t c Qq ∆=，，ρ=s m /121001.1091.1813333⨯⨯⨯=0.615s m /3 B.结构初步规划冷凝器采用平流结构,多孔扁管截面与百叶窗翅片的结构型式,尺寸如下:翅片宽度fω=16mm,翅片高度fh =8.1mm,翅片厚度mmf 135.0=δ,翅片间距mmp f 4.1=;百叶窗间距mmp l 1.1=,百叶窗长度mml l 5.6=,百叶窗角度27=l α℃;多孔扁管分四个内孔,每个内孔高度为2mm,宽度为3.35mm,扁管外壁面高度为3mm,宽度为tω=16mm,分三个流程,扁管数目依次为12、8、5.取迎风面风速为a υ=4.5m/s.参数计算：⑴.每米管长扁管内表面积r A 为r A =[2×(2+3.3⑸×103-]×4㎡/m=4.28×102-㎡/m⑵. 每米管长扁管外表面积ab A ，为ab A ，=2×(18+⑵×103-㎡/m=3.8×102-㎡/m⑶. 每米管长翅片表面积af A ，为af A ，=2×8.1×103-×18×103-/(1.4×0.00⑴ ㎡/m=0.185㎡/m⑷. 每米管长总外表面积aA 为a A =a b A ，+af A ，=(3.8×102-+0.18⑸㎡/m=0.223㎡/m⑸.百叶窗高度lh 为lh =0.5×lp ×tanl α=(0.5×1.1×tan27°)mm=0.2802mm⑹.扁管内孔水力直径rh D ，为r h D ，=()5.3225.324+⨯⨯⨯mm=2.4047mm⑺.翅片通道水力直径ah D ，为ah D ，=()()135.01.8135.04.1135.01.8135.04.12-+--⨯-⨯mm=2.183mm C.空气侧表面传热系数aα根据已知条件,最小截面处风速m ax，a υ为m ax ，a υ=4.5×[()135.01.8135.02802.04.131.84.1-⨯--+⨯）（）（]m/s=8.916m/s 按空气进口的平均温度的平均值a t =1a t +a t ∆/2=(40+12/⑵℃=46℃,查取空气的密度ρ=1.0715kg/m 3、动力粘度μ=18.13×106-kg/(m ·s)、热导率λ=2.665×102-w/(m ·k)、普郎特数Pr =0.71,计算雷诺数Re 、传热因子j 、努塞尔数uN 及空气侧表面传热系数a α:a Re =5801013.18101.1916.80715.163max =⨯⨯⨯⨯=--μρυla p ，由于300<aRe =580<4000,故226.01.133.042.026.01.133.042.01053.11.81.85.62802.0580249.0Re 249.0---⨯=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=f f l l a h hl h j92.771.058001548.0Pr Re 3/13/1=⨯⨯==a j Nu32101.110765.292.7--⨯⨯⨯==l a p Nu λαw/(㎡·k)=199w/(㎡·k)D.制冷剂侧表面传热系数r α 根据ct =60℃,查HFC134a 饱和状态下的热力性质表和热物理性质图,可以求得:液态制冷剂密度l ρ=1055.13kg/m 3 气态制冷剂密度v ρ=86.67kg/m 3液态制冷剂的动力粘度l μ=135.35×106-kg/(m ·s)液态制冷剂的热导率lλ=66.64×103-w/(m ·k)液态制冷剂的普郎特数3325.3100385.0101283.0Pr 66=⨯⨯==--l ll a υ由于冷凝器中制冷剂进口过热而出口过冷,因此计算制冷剂当量质量流量时,取平均干度χ=0.5,故当量质量流量eq mr q ，为eqmr q ，=[(1-χ)+χl ρ/v ρ]5.0mr q=[(1-0.⑸+0.5×1055.13/86.67] 5.0×0.0457kg/s=0.1173kg/sⅠ.第一流程的参数计算 单一孔内当量制冷剂质量流量eq mr q ，‘=eqmr q ，/(4×1⑵=0.1173/(4×1⑵kg/s=2.4435×103-kg/slrh rh eqmr r eq D Dq μπ，，‘，，4/Re 2==r h l eqmr D q ，‘，πμ4=6331035.135105047.2104435.24---⨯⨯⨯⨯⨯⨯π=9177 uN =0.0265333.08.0Pr Re lr eq ，=0.0265×91778.0×3.3325333.0=58.547制冷剂表面传热系数r α为r α=33105047.21064.66547.58/--⨯⨯⨯=rh l D Nu ，λw/(㎡·k)=1558 w/(㎡·k)Ⅱ.第二流程的参数计算当量制冷剂质量流量eq mr q ，‘为eq mr q ，‘=eqmr q ，/(4×⑻=0.1173/(4×⑻kg/s=3.6656×103-kg/slrh rh eqmr r eq D Dq μπ，，‘，，4/Re 2==r h l eqmr D q ，‘，πμ4=6331035.135105047.2106656.34---⨯⨯⨯⨯⨯⨯π=13767 uN =0.0265333.08.0Pr Re lr eq ，=0.0265×137678.0×3.3325333.0=80.98制冷剂表面传热系数r α为r α=33105047.21064.6698.80/--⨯⨯⨯=rh l D Nu ，λw/(㎡·k)=2155 w/(㎡·k)Ⅲ.第三流程的参数计算当量制冷剂质量流量eq mr q ，‘为eq mr q ，‘=eqmr q ，/(4×⑸=0.1173/(4×⑸kg/s=5.865×103-kg/slrh r h eqmr req D D q μπ，，‘，，4/Re 2==r h l eqmr D q ，‘，πμ4=6331035.135105047.210865.54---⨯⨯⨯⨯⨯⨯π=22027 uN =0.0265333.08.0Pr Re lr eq ，=0.0265×220278.0×3.3325333.0=117.95制冷剂表面传热系数r α为：r α=33105047.21064.6695.117/--⨯⨯⨯=rh l D Nu ，λw/(㎡·k)=3138 w/(㎡·k)Ⅳ.由于三个流程的表面传热系数不一样，传热面积也不同，因此必须按面积百分比计算其平均值。
