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化工原理课程设计-列管式换热器

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1.1 课程设计学习目的及其重要性 设计是一项创造劳动，是设计者对许多构思加以综合，应用基础知识和专业
知识去实现设计目标的一个过程。化工原理课程设计是化工类相关专业的本科生 运用化工原理及有关先修课程的基本知识去完成某一设计任务的一次较为全面 的化工设计训练，可以增强我们独立学习，独立思考，独立分析的能力。
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XXX 学院
本科课程设计
题 目： 列管式换热器的设计
专 业：
XXXXXXXX
学 院： XXXXXXXXXX 学院
班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师：
XXXXXXX XXXX XXXXXXXXXX XXXXXX
1 概述
浮头式换热器设计说明说书
在设计中需要学生自己做出决策，即自己确定方案，选择流程，查取资料， 进行过程和设备的计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的分析比 较，择优选定最理想的方案和合理的设计。所以，课程实践是培养学生解决实际 工程问题能力的有益实践。
通过课程设计，我们应该注重以下几个能力的训练和培养： 1.初步掌握化工单元操作设计的基本方法和程序。 2.查阅资料，选用公式和搜集数据的能力。 3.树立既考虑技术上的先进性和可行性，又考虑经济上的合理性，并注意操 作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和 解决实际问题的能力。 4.提高运用工程语言表达设计思想的能力。
5.2*10-3
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qm,c=QT/Cp,iti=1240*103/2.2*103*（110-60）=11.27(㎏/s)=40572(㎏/h) (3)初算传热面积 查传热手册，参照总传热系数的大致范围，同时考虑到壳程气体的压力，根
器的设备图。 3.编制设计说明书。
3 设计方案的确定
3.1 选择换热器的类型 两流体的温度变化情况:热流体进口温度 180℃，出口温度 130℃;
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冷流体进口温度 60℃，出口温度 110℃. 柴油定性温度为：（180+130）/2=155℃ 油品定性温度为：（60+110）/2=85℃
物料 密度/kg·m-3 比热/kJ·kg-1·K-1 导热/W·m-1·K-1 粘度/Pa·s
柴油
715
2.48
0.133
6.4*10-4
油品
880
2.2
0.199
5 工艺设计计算
5.1 传热面积估算
(1)热流量
QT=qm,hCp,0t0=36000*2.48*(180-130)=4464000(kJ/h)=1240KW (2)油品的用量
2 课程设计任务书：
现生产车间需要一台列管式换热器，用于油品回收柴油的热量。流量为 36000kg/h 的柴油从 180℃降至 130℃，油品从 60℃升至 110℃。试设计一台换 热器完成该任务。
1.操作条件： ① 操作压力 常压（绝压） ② 当地大气压 96 kPa（绝压）
2.设计要求： ① 设计该热量回收利用的原则流程； ② 设计计算该主体设备换热器的主要尺寸及型号规格，并绘制出该换热
4 生产条件及其物料的物性参数
4.1 生产条件及工艺参数 生产条件：
(1) 操作压力 常压（绝压） (2)当地大气压 96 kPa（绝压） (3)柴油流量为 36000kg/h (4)冷却介质：油品，入口温度 60℃，出口温度 110℃ (5)柴油：入口温度 180℃，出口温度 130℃ 物性参数有：柴油（油品）的密度、黏度、 定压比热容、 流速以及雷诺数 等。 4.2 主要物料的物性参数 柴油进口温度为 180℃，出口温度为 130℃。 油品进口温度为 60℃，出口温度为 110℃。 柴油定性温度为：（180+130）/2=155℃ 油品定性温度为：（60+110）/2=85℃ 根据定性温度分别查取柴油和油品的有关物性参数：
据资料查得柴油和油品之间的传热系数大概在 250 (W/㎡·℃)假设 K=250 (W/ ㎡·℃)，则估算的传热面积
S 估=QT/K·∆tm= 1240×103/（250×70）=70.86 (㎡)
5.2 工艺结构尺寸计算及选型
查《化工原理课程设计》换热器结构设计选用Φ25 ㎜×2.5 ㎜较高级冷
拔传热管（碳钢），取管内流速 ui=1.1m/s 可依据传热管内径和流速确定单程传热管数
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5.提高正确的进行工程计算和利用 Auto CAD 画图的能力。 6.提高用简洁明了的文字，清晰的图表来表达自己设计思想和撰写设计报告 的能力。 1.2 列管式换热器设计的重要性及其步骤 ，主要用于实现热量传递，使热量由高温流体传给低温物体。一般来说，换热设 备在化工厂装置中所占的比例在建设费用方面高达 10%~40%。因此从能源节省以 及工厂投资的角度来讲，合理地选择和使用换热设备，可节省投资，降低能耗， 具有重要意义。 随着工业的迅速发展，能源消耗量不断增加，能源紧张已成为一个世界性问 题。为缓和能源紧张的状况，世界各国竞相采取节能措施，大力发展节能技术， 已成为当前工业生产和人民生活中一个重要课题。换热器在节能技术改造中具有 很重要的作用，表现在两方面：一是在生产工艺流程中使用着大量的换热器，提 高这些换热器效率，显然可以减少能源的消耗；另一方面，用换热器来回收工业 余热，可以显著地提高设备的热效率。 ①设计方案简介：对确定的工艺流程及换热器型式进行简要论述。 ②换热器的工艺计算：确定换热器的传热面积。 ③换热器的主要结构尺寸设计。 ④主要辅助设备选型。 ⑤绘制换热器总装配图。
∴两流体的温差∆ tm=tm 柴-tm 油品=155-85=70℃
可选用带温度补偿的固定管板式换热器，但考虑到该换热器用不适用于热冷 流体温差较大（大于 70℃）的场合，故选用浮头式换热器。 3.2 管程的安排
由于油品黏度大，为减少损失且充分利用柴油的热量、便于清洗，所以安排 柴油走管程，油品走壳程。

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列管式换热器课程设计任务书

列管式换热器课程设计任务书

化工原理课程设计任务书一系部名称：应用化学与环境工程系专业：应用化工技术年级：级一、设计题目列管式换热器设计二、设计任务与操作条件在生产过程中需将3000kg/h旳某种油（在90℃时，密度为825kg/m3；定压比容为2.22kJ/kg·℃；导热系数为0.140W/m·℃；粘度为0.000715Pa·s；污垢热阻为0.000172m2·℃/W）从140℃冷却至40℃，压力为0.3MPa，冷却介质采用循环水，循环冷却水旳压力为0.4MPa，循环水旳入口温度为35℃，出口温度为45℃。

设计一列管式换热器满足上述生产需要。

三、具体规定本设计规定完毕如下设计及计算：1、换热器工艺设计及计算：涉及物料衡算、能量衡算、工艺参数选定及其计算；2、换热器构造设计：涉及换热设备旳重要构造设计及其尺寸旳拟定等；3、绘制换热器装配图：涉及设备旳各类尺寸、技术特性表等，用1号图纸绘制；4、编写设计阐明书：作为整个设计工作旳书面总结，阐明书应简洁、整洁、文字精确。

内容应涉及：封面、目录、设计任务书、概述或引言、设计方案旳阐明和论证、设计计算与阐明、对设计中有关问题旳分析讨论、设计成果汇总（重要设备尺寸、各物料量和状态、能耗、重要操作参数以及附属设备旳规格、型号等）、参照文献目录、总结及感想等。

四、重要技术路线提示1、查阅文献资料，理解换热设备旳有关知识，熟悉换热器设计旳措施和环节；2、根据设计任务书给定旳生产任务和操作条件，进行换热器工艺设计及计算；3、根据换热器工艺设计及计算旳成果，进行换热器构造设计；4、以换热器工艺设计及计算为基本，结合换热器构造设计旳成果，绘制换热器装配图；5、编写设计阐明书对整个设计工作旳进行书面总结，设计阐明书应当用简洁旳文字和清晰旳图表体现设计思想、计算过程和设计成果。

五、进度安排1、收集资料、阅读教材，拟定设计方案0.3周2、换热器工艺设计及计算0.5周3、换热器构造设计0.4周4、绘制换热器装配图0.4周5、编写设计阐明书0.4周六、完毕后应上交旳材料1、设计阐明书1份2、换热器装配图1张七、推荐参照资料1、《化工原理》上册天津大学出版社2、《化工原理》化学工业出版社3、《化工设备机械基本》高等教育出版社4、《换热器设计》上海科技出版社5、《压力容器手册》劳动人事出版社6、《钢制石油化工压力容器手册》化学工业出版社7、《化工管路手册》化学工业出版社指引教师签名日期年月日教研室主任签名日期年月日系主任审核日期年月日化工原理课程设计任务书二系部名称：应用化学与环境工程系专业：应用化工技术年级：级一、设计题目列管式换热器设计二、设计任务与操作条件在生产过程中需将5000kg/h旳某种油（在90℃时，密度为825kg/m3；定压比容为2.22kJ/kg·℃；导热系数为0.140W/m·℃；粘度为0.000715Pa·s；污垢热阻为0.000172m2·℃/W）从140℃冷却至40℃，压力为0.3MPa，冷却介质采用循环水，循环冷却水旳压力为0.4MPa，循环水旳入口温度为35℃，出口温度为45℃。

化工原理课程设计 列管式换热器

化工原理课程设计 列管式换热器

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——列管式换热器的设计

化工原理课程设计——列管式换热器的设计

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。

列管式换热器-课程设计说明书

列管式换热器-课程设计说明书

列管式换热器-课程设计说明书《化工原理》列管式换热器课程设计说明书学院：班级：学号：姓名：指导教师：时间：年月日目录一、化工原理课程设计任务书 (2)二、确定设计方案 (3)1.选择换热器的类型2.管程安排三、确定物性数据 (4)四、估算传热面积 (5)1.热流量2.平均传热温差3.传热面积4.冷却水用量五、工艺结构尺寸 (6)1.管径和管内流速2.管程数和传热管数3.传热温差校平均正及壳程数4.传热管排列和分程方法5.壳体内径6.折流挡板 (7)7.其他附件8.接管六、换热器核算 (8)1.热流量核算2.壁温计算 (10)3.换热器内流体的流动阻力七、结构设计 (13)1.浮头管板及钩圈法兰结构设计2.管箱法兰和管箱侧壳体法兰设计3.管箱结构设计4.固定端管板结构设计5.外头盖法兰、外头盖侧法兰设计............146.外头盖结构设计7.垫片选择8.鞍座选用及安装位置确定9.折流板布置10.说明八、强度设计计算 (15)1.筒体壁厚计算2.外头盖短节、封头厚度计算3.管箱短节、封头厚度计算 (16)4.管箱短节开孔补强校核 (17)5.壳体接管开孔补强校核6.固定管板计算 (18)7.浮头管板及钩圈 (19)8.无折边球封头计算9.浮头法兰计算 (20)九、参考文献 (20)一、化工原理课程设计任务书某生产过程的流程如图3-20所示。

反应器的混合气体经与进料物流换热后，用循环冷却水将其从110℃进一步冷却至60℃之后，进入吸收塔吸收其中的可溶性组分。

已知混合气体的流量为231801kg h ，压力为6.9MPa ，循环冷却水的压力为0.4MPa ，循环水的入口温度为29℃，出口的温度为39℃，试设计一列管式换热器，完成生产任务。

已知：混合气体在85℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值） 密度 3190kg m ρ= 定压比热容1 3.297p c kj kg = ℃ 热导率10.0279w m λ= ℃ 粘度51 1.510Pa s μ-=⨯循环水在34℃下的物性数据： 密度 31994.3kg m ρ= 定压比热容1 4.174p c kj kg = K 热导率10.624w m λ= K 粘度310.74210Pa s μ-=⨯二、确定设计方案1．选择换热器的类型两流体温的变化情况：热流体进口温度110℃出口温度60℃；冷流体进口温度29℃，出口温度为39℃，该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，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，因此初步确定选用浮头式换热器。