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换热器强度计算书
换热器强度计算书是一份重要的技术文件，用于评估换热器在设计条件下的结构强度和安全性。
以下是一个简要的换热器强度计算书的示例，供参考：
1. 换热器概述
对换热器的类型、设计条件、主要结构和材料进行描述。
2. 设计规范和标准
列出计算所依据的相关设计规范和标准。
3. 载荷分析
分析换热器在正常操作、停车、检修等不同工况下所承受的载荷，包括压力、温度、重量等。
4. 强度计算
根据载荷分析的结果，采用适当的计算方法（如压力容器设计规范中的计算公式）对换热器的各个部件进行强度计算，包括壳体、封头、接管、法兰等。
5. 结果评估
对强度计算的结果进行评估，判断是否满足设计规范和标准的要求。
如有不满足的情况，提出相应的改进措施。
6. 结论
总结强度计算的结果，明确换热器在设计条件下的结构强度是否满足要求。
7. 附录
包括计算所使用的主要公式、计算过程中的中间结果、材料性能数据等。
需要注意的是，这只是一个示例，实际的换热器强度计算书应根据具体的设计条件和要求进行编制，并由专业的工程师进行审核和签署。
某化工厂混合气体冷却列管式换热器热力设
计
1. 确定换热器的工作参数：混合气体进口温度和出口温度、进口流量和出口流量、换热面积。
2. 确定换热器换热方式：列管式换热器，确定管子材料和壁厚。
3. 计算热传导系数：根据管子材料、工作温度、表面情况等因素，计算出管子的热传导系数。
4. 计算气侧传热系数：混合气体在管外流动时，与管子表面发生传热，根据气体物理特性、流速、管子内径等因素，计算出气侧传热系数。
5. 计算管侧传热系数：混合气体在管内流动时，与管壁发生传热，根据气体物理特性、管子内径、壁厚等因素，计算出管侧传热系数。
6. 根据热平衡方程，解出换热器的热传递量。
7. 根据换热器的热传递量和传热系数，计算出需求的换热面积。
8. 根据实际选择的管子数量和管排布方式，确定换热器尺寸和管长。
9. 按照设计要求，绘制出换热器的图纸和装配方案。
换热器计算书讲详细一点,具体步骤如下:1,确定热负荷,手算机算均可,关键是用户提供数据要全,流量,组分,温度,压力,石油馏分要有D86分割数据;2,确定定性温度,层流为进出口的平均温度,紊流为40%入+60%出口温度; 3,确定在性温度下的两侧流体物性:比热,粘度,导热系数,4,冷凝再沸的要有表面张力,及热释放曲线(里面含干度及比焓,压力依存关系等); 5,确定基管尺寸及材质,两侧污垢系数;6,确定筒体大小及程数等,及换热器型式(T E M A或G B151);7,确定逆或顺流(看是否防止基管壁温过高,或是否存在温度交叉)8,计算对数平均温差;9,计算R,P值,查图或计算F T值;10,FT值小于0.8则用多壳程串联型式;11,计算管程内雷诺数,普郎特数,传热J因子,温度较正因子等(此步要迭代,气体一般不需要),再计算出传热系数;12,计算壳体当量直径,其它如管程,但要特别考虑折流板布置及板间距;注:有冷凝或再沸,有预热或过热的要分段计算,壁温与流体平均温差要迭代出来; 13,有内外翅片的或波节管等强化传热的要计算翅片效率及翅片表面膜传热系数等; 14,计算总K;15,面积F=Q/(K*FT*M DT),再比较换热面积裕量,并验算壁温,16,校核两侧阻力;17,校核两侧介质流速;18,考虑零部件的加工制造,运输及安装等等之类!上面仅仅是管壳式换热器的计算,换热器种类太多,最好用专业软件,但必需知道其中的道理,故推荐先手算或机算!换热器设计计算步骤1.管外自然对流换热2.管外强制对流换热3.管外凝结换热已知：管程油水混合物流量G(m3/d)，管程管道长度L(m)，管子外径do(m)，管子内径d i (m)，热水温度t ?，油水混合物进口温度t1’, 油水混合物出口温度t2” ?。
1.管外自然对流换热1.1壁面温度设定首先设定壁面温度，一般取热水温度和油水混合物出口温度的平均值，tw?，热水温度为t ?，油水混合进口温度为?，油水混合物出口温度为?。
热力计算书使用单位：一已知条件：高温水进口温度：t1150高温水出口温度：t250高温水流量：W16低温水进口温度：t1'40低温水出口温度：t2'80低温水流量：W215.00二计算数据1传热量Q=W×1000×(t1-t2)600000 2对数温差150508040T1=70T2=10ΔTm=(T1-T2)/Ln(T1/T2)=30.83 3传热系数 K=1950 4传热面积 F=Q/(K×ΔTm)=9.98 510%面积裕量 F'=F*1.1=10.98 6实取换热面积8.60 7实取换热面积裕量-13.87三管程计算高温水流量t/h6高温水进口温度 t1℃150高温水出口温度 t2℃50高温水进口比容m3/kg0.0010904高温水出口比容m3/kg0.0010119体积水流量m3/s0.001751917换热管规格mm19换热管壁厚mm1换热管数量根50换热管长度m3换热管程数2管板厚度mm60换热面积m28.60壳体公称直径mm1200.00单程换热管流通面积m20.005674502换热管内流速m/s0.30873489接管内流速m/s2接管进口DN16接管进口(圆整)DN200四壳程计算低温水流量t/h15.00低温水进口温度 t1℃40低温水出口温度 t2℃80低温水进口比容m3/kg0.001029低温水出口比容m3/kg0.00103245体积水流量m3/s0.004294688壳程流速m/s0.005442093换热器程数1接管内流速m/s 1.8接管进口DN27接管进口(圆整)DN200五管程阻力计算：流量 Q t/h用户给定 6.00体积水流量m3/s 1.777E-03高温水进口比容m3/kg0.0010928高温水出口比容m3/kg0.001039769流体密度 ρkg/m3937.835921流体运动粘度 γm2/s用户给定 3.6663E-07一程换热管根数 N n25换热管内径 d0m0.017流速 u m/s u=Q/(N*PI()*d*d0/4)=0.30873489雷诺数 R e Re=d0*u/γ=14315.6989摩擦系数λ湍流时 λ=0.3164/(Re^0.25)0.02892566流体流经的直管段 L m换热管直段m L= 3管程流体直管段流阻 △p1Pa△P=λ*L*ρ*u^21/(2*d)228.151831流体回弯处压降 △p2Pa△P2=3*ρ*u^2/2134.087886管程分程数 N p2串联的壳程数 N S1结构校正因数 F t 1.5管程总阻力∑△ p i MPa∑△Pi=(△P+△P2)1*F t*N S*N P0.00108672六壳程阻力计算管子排列校正因数 F0.5流量 Q t/h用户给定15.00体积水流量m3/s 4.295E-03高温水进口比容m3/kg0.001029高温水出口比容m3/kg0.00103245流体密度 ρkg/m3970.190885折流板间距 h m0.75壳体内直径 D m 1.2横过管束中心线的管数 n c m3/h正三角形排列的n c=1.1*(n总^0.5)7.77817459管子外径 d0m0.019壳程流通面积 A0m2A0=h(D-n C d0)/20.78916101壳程流速 u0m/s u0=Q/(A0*36000)0.00544209壳程流体粘度 γm2/s0.00000054壳程雷诺数 Re R=d0*u0/γ191.481045壳程摩擦系数 f0f0=5.0*Re^(-0.223) 1.54901618折流板数 N B9流体横过管束时压降△p1/Pa△p1/ =F*f*u0*(N B+1)*1000*u0^2/20.00062416流体过折流板缺口压降△p1/Pa△p2/ =NB*(3.5-2*h/D)*1000*u0^2/20.29986579壳程结垢校正系数 Fs液体 1.15壳程 流体阻力 △p1/Pa∑△p0/ =(△P1/+△P2/)*Fs*Ns0.34556344(= 3.4556E-07七传热校核计算管程水Pr数: 4.331管程水导热系数W/m.kλ0.6072管程Nu系数Nu=0.023*Re0.8*Pr0.487.2997812管程给热系数a1a1=Nu*λ/d13118.14277壳程水Pr数: 3.563壳程水导热系数W/m.kλ0.643壳程Nu系数Nu=0.33*Re0.6*Pr0.33 6.55071786壳程给热系数a2a2=Nu*λ/d1221.690083管子导热系数λ116.3计算总传热系数k11/(1/a1+1/a2+0.002/λ1+0.0000)202.312222考虑污垢85%后,总传热系数k0.85*k1172=(148八结论该换热器满足使用要求℃℃t/h℃℃t/hkcal/h2512200Kj/h751.8319吨标准煤375916元751831.9℃kcal/m2h℃m2m2m2%)MPakcal/m2.h.℃)元。
热交换器计算书已知条件：处理水量Q h：20m3/h水温：10℃拟加至水温：50℃池尺寸：10X3.8X5m饱和蒸汽压力：0.6MPa1、耗热量的计算QQ=CQ h(t r-t l)/3600=4187X20000X(50-10)/3600=3349600000/3600=930444.4444W=930KW式中：Q——设计小时耗热量（KW）C——水的比值{4187J/（kg℃）}Q h——处理水量（m3/h）t r ——拟加至水温t l ——水温2、温度差的计算TT=T饱和-{( t r + t l)/2}=158.1-{(50+10)/2}=128.1C式中：T饱和——0.6Mpa饱和蒸汽压力下饱和蒸汽温度为158.1℃t r——拟加至水温t l——水温3、热交换面积的计算FF=1.2X{(QX1000)/(βXKXT)}=1.2X{(930X1000)/(0.7X860X128.1)}=1.2X(930000/77116.2)=1.2X12.06=14.47m2式中：Q——设计小时耗热量（KW）β——由于水垢、热媒分布不均匀影响传热效率的系数K——传热系数{W/（m2X℃）}T——水温度差4、蒸汽耗量的计算GG=1.15X{(3.6XQ)/(i m-i n)}=1.15X{(3.6X930)/(2757-667)}=1.15X(1601.913876)=1842.20kg/h式中：Q——设计小时耗热量（KW）i m——蒸汽热焓（kJ/kg）i n——蒸汽凝结水热焓（kJ/kg）由计算可知:热交换器的换热面积:14.47m2,蒸汽消耗量:1842.20kg/h注：本计算书借助资料《给排水设计手册—建筑给水排水》2001年第二版。
列管式换热器的设计和选用的计算步骤设有流量为m h的热流体，需从温度T1冷却至T2，可用的冷却介质入口温度t1，出口温度选定为t2。
由此已知条件可算出换热器的热流量Q和逆流操作的平均推动力。
根据传热速率基本方程：当Q和已知时，要求取传热面积A必须知K和则是由传热面积A的大小和换热器结构决定的。
可见，在冷、热流体的流量及进、出口温度皆已知的条件下，选用或设计换热器必须通过试差计算，按以下步骤进行。
◎初选换热器的规格尺寸◆ 初步选定换热器的流动方式，保证温差修正系数大于0.8，否则应改变流动方式，重新计算。
◆ 计算热流量Q及平均传热温差△t m，根据经验估计总传热系数K估，初估传热面积A估。
◆ 选取管程适宜流速，估算管程数，并根据A估的数值，确定换热管直径、长度及排列。
◎计算管、壳程阻力在选择管程流体与壳程流体以及初步确定了换热器主要尺寸的基础上，就可以计算管、壳程流速和阻力，看是否合理。
或者先选定流速以确定管程数N P和折流板间距B再计算压力降是否合理。
这时N P与B是可以调整的参数，如仍不能满足要求，可另选壳径再进行计算，直到合理为止。
◎核算总传热系数分别计算管、壳程表面传热系数，确定污垢热阻，求出总传系数K计，并与估算时所取用的传热系数K估进行比较。
如果相差较多，应重新估算。
◎计算传热面积并求裕度根据计算的K计值、热流量Q及平均温度差△t m，由总传热速率方程计算传热面积A0，一般应使所选用或设计的实际传热面积A P大于A020%左右为宜。
即裕度为20%左右，裕度的计算式为：某有机合成厂的乙醇车间在节能改造中，为回收系统内第一萃取塔釜液的热量，用其釜液将原料液从95℃预热至128℃，原料液及釜液均为乙醇，水溶液，其操作条件列表如下：表4-18 设计条件数据试设计选择适宜的列管换热器。
解：（1） 传热量Q 及釜液出口温度a. 传热量Q以原料液为基准亦计入5%的热损失，按以下步骤求得传热量Q 。
软件批准号：CSBTS/TC40/SC5-D01-1999DATA SHEET OF PROCESSEQUIPMENT DESIGN工程名：2万吨/年甲醇烷基化制芳烃工业化试验装置PROJECT设备位号：ITEM设备名称：再生器冷却器EQUIPMENT图号： bysj-01DWG NO。
设计单位：DESIGNERU 形管式换热器筒体计算结果计算单位 宁夏宝塔石化集团设计院（有限公司）计算条件筒体简图计算压力 P c 0.60MPa 设计温度 t 150.00︒ C 内径 D i 500.00mm 材料Q245R ( 板材 )试验温度许用应力 [σ]148.00MPa 设计温度许用应力 [σ]t140.00MPa 试验温度下屈服点 σs 245.00MPa 钢板负偏差 C 1 0.30mm 腐蚀裕量 C 2 3.00mm 焊接接头系数 φ0.85厚度及重量计算 计算厚度 δ = P D P c it c 2[]σφ- = 1.26mm 有效厚度 δe =δn - C 1- C 2= 6.70 mm 名义厚度 δn = 10.00mm 重量377.31Kg压力试验时应力校核 压力试验类型 液压试验试验压力值 P T = 1.25P [][]σσt = 0.7929 (或由用户输入)MPa 压力试验允许通过 的应力水平 [σ]T [σ]T ≤ 0.90 σs = 220.50MPa试验压力下 圆筒的应力 σT = p D T i e e .().+δδφ2 = 35.27 MPa校核条件 σT ≤ [σ]T校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力 [P w ]=2δσφδe t i e []()D += 3.14703MPa 设计温度下计算应力 σt= P D c i e e()+δδ2= 22.69 MPa [σ]tφ 119.00 MPa校核条件 [σ]t φ ≥σt 结论 合格前端管箱筒体计算结果计算单位 宁夏宝塔石化集团设计院（有限公司）计算条件筒体简图计算压力 P c 0.60MPa 设计温度 t 280.00︒ C 内径 D i 500.00mm 材料Q245R ( 板材 )试验温度许用应力 [σ]148.00MPa 设计温度许用应力 [σ]t111.60MPa 试验温度下屈服点 σs 245.00MPa 钢板负偏差 C 1 0.30mm 腐蚀裕量 C 2 2.00mm 焊接接头系数 φ0.85厚度及重量计算 计算厚度 δ = P D P c it c 2[]σφ- = 1.59mm 有效厚度 δe =δn - C 1- C 2= 9.70 mm 名义厚度 δn = 12.00mm 重量77.27Kg压力试验时应力校核压力试验类型 液压试验试验压力值 P T = 1.25P [][]σσt = 0.9245 (或由用户输入)MPa 压力试验允许通过 的应力水平 [σ]T [σ]T ≤ 0.90 σs = 220.50MPa试验压力下 圆筒的应力 σT = p D T i e e .().+δδφ2 = 28.58 MPa校核条件 σT ≤ [σ]T校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力 [P w ]=2δσφδe t i e []()D += 3.61052MPa 设计温度下计算应力 σt= P D c i e e()+δδ2= 15.76 MPa [σ]tφ 94.86 MPa校核条件 [σ]t φ ≥σt 结论 合格前端管箱封头计算结果计算单位宁夏宝塔石化集团设计院（有限公司）计算条件椭圆封头简图计算压力P c 0.60 MPa设计温度 t 280.00 ︒ C内径D i 500.00 mm曲面高度h i 125.00 mm材料 Q245R (板材)设计温度许用应力[σ]t 111.60 MPa试验温度许用应力[σ] 148.00 MPa钢板负偏差C1 0.30 mm腐蚀裕量C2 2.00 mm焊接接头系数φ 0.85厚度及重量计算形状系数 K = 16222+⎛⎝⎫⎭⎪⎡⎣⎢⎢⎤⎦⎥⎥Dhii= 1.0000计算厚度δ =KP DPc itc205[].σφ- = 1.58mm有效厚度δe =δn - C1- C2=9.70mm最小厚度δmin = 3.00mm名义厚度δn =12.00mm结论满足最小厚度要求重量29.96 Kg压力计算最大允许工作压力[P w]=205[].σφδδtei eKD+= 3.64521MPa结论合格后端封头计算结果计算单位宁夏宝塔石化集团设计院（有限公司）计算条件椭圆封头简图计算压力P c 0.60 MPa设计温度 t 150.00 ︒ C内径D i 500.00 mm曲面高度h i 125.00 mm材料 Q245R (板材)设计温度许用应力[σ]t 140.00 MPa试验温度许用应力[σ] 148.00 MPa钢板负偏差C1 0.30 mm腐蚀裕量C2 3.00 mm焊接接头系数φ 0.85厚度及重量计算形状系数 K = 16222+⎛⎝⎫⎭⎪⎡⎣⎢⎢⎤⎦⎥⎥Dhii= 1.0000计算厚度δ =KP DPc itc205[].σφ- = 1.26mm有效厚度δe =δn - C1- C2= 6.70mm最小厚度δmin = 3.00mm名义厚度δn =10.00mm结论满足最小厚度要求重量24.74 Kg压力计算最大允许工作压力[P w]=205[].σφδδtei eKD+= 3.16797MPa结论合格前端管箱法兰计算结果计算单位宁夏宝塔石化集团设计院（有限公司）设 计 条 件简 图 设计压力 p 0.600 MPa 计算压力 p c 0.600 MPa 设计温度 t 280.0 ︒ C 轴向外载荷 F 0.0 N 外力矩 M 0.0 N .mm 壳 材料名称Q245R 体 许用应力 nt []σ111.6 MPa 法 材料名称 20 许用[σ]f 152.0 MPa 兰 应力 [σ]tf 105.6 MPa 材料名称40Cr 螺 许用[σ]b 196.0 MPa 应力[σ]t b159.0 MPa 栓 公称直径 d B20.0 mm 螺栓根径 d 1 17.3 mm 数量 n 24个D i 500.0 D o 640.0垫 结构尺寸 D b 600.0 D 外554.0 D 内 522.0 δ0 12.0 mm L e 20.0 L A 28.0 h 25.0 δ122.0材料类型 软垫片 N16.0m 3.75 y (MPa) 52.4 压紧面形状1a,1bb 7.16 D G 539.7片 b 0≤6.4mm b = b 0b 0≤6.4mm D G = ( D 外+D 内 )/2b 0 > 6.4mm b =2.530bb 0 > 6.4mm D G = D 外 - 2b螺 栓 受 力 计 算 预紧状态下需要的最小螺栓载荷W a W a = πbD G y = 635754.2 N 操作状态下需要的最小螺栓载荷W p W p = F p + F = 191851.7N 所需螺栓总截面积 A m A m = max (A p ,A a ) = 3243.6mm 2实际使用螺栓总截面积 A bA b = 214d n π = 5637.6 mm 2力 矩 计 算 操 F D = 0.785i 2Dp c= 117750.0NL D = L A + 0.5δ1 = 39.0mmM D = F D L D= 4592250.5 N .mm 作F G = F p = 54569.6 N L G = 0.5 ( D b - D G ) = 30.2 mmM G = F G L G= 1645595.5 N .mm M pF T = F -F D = 19435.0 N L T =0.5(L A + δ1 + LG ) = 40.1 mmM T = F T L T= 778915.9N .mm外压: M p = F D (L D - L G )+F T (L T -L G ); 内压: M p = M D +M G +M T M p = 7016762.0N .mm 预紧M aW = 870358.6 NL G = 30.2 mm M a =W L G = 26246460.0N .mm 计算力矩 M o = M p 与M a [σ]f t /[σ]f 中大者 M o = 18234382.0N .mm。
设计计算书1、流体流经的确定由于原油粘度比较大，根据化工原理P280第⑦点，选择原油走壳程，柴油走管程。
2、根据传热任务计算热负荷QW t t c W Q pc c 6.1085455)70110(1020.2360044405)(312=-⨯⨯⨯=-=3、液体两端温度的确定由热平衡可知)()(2112T T c W t t c W ph h pc c -=- 所以Cc W t t c W T T phh pc c 。
1291048.234270)70110(1020.244405175)(331212=⨯⨯-⨯⨯⨯-=--=管程中柴油的定性温度m T 为 C T m 。
1522129175=+=壳程中原油的定性温度m t 为 C t m 。
90211070=+=柴油 原油 质量流量/（kg/h ） 3427044405进出口温度/°C 进口1T 出口2T 进口1t 出口2t17512970110 定性温度/°C 152 90 密度/(kg/m 3) 715815 定压比热容/[kJ/(kg ·°C)] 2.48 2.20 黏度/mPa ·s0.64 3.0 热导率/[W/(m ·°C)]0.1330.128两流体的平均温差，暂按单壳程，多管程进行计算，逆流时平均温差为Ct t T t T t T t T m。
0.6211017570129ln )110175()70129(ln )()('21122112=-----=-----=∆ 而 38.070175701701112=--=--=t T t t P 3.1701101291751221=--=--=t t T T R按单壳程结构，查化工原理图4-19得 86.0=∆t ϕ，所以平均传热温差m t ∆为Ct t m t m。
3.530.6286.0'=⨯=∆∆∆=ϕ4、管壳式换热器类型的确定（1）计算估算的传热面积估A假设总传热系数)2/(175'C m W K 。
