套管式换热器课程设计

套管式换热器课程设计报告一、设计背景与目标套管式换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、石油、电力等工业领域。

通过学习套管式换热器的原理和设计方法，能够提高学生对该设备的理解和应用能力。

本课程设计旨在帮助学生掌握套管式换热器的设计原理和计算方法，培养学生的工程设计能力。

二、课程内容本课程设计主要包括以下内容：1.套管式换热器的基本原理和分类；2.换热器的传热和传质性能；3.套管式换热器的构造和工艺要求；4.套管式换热器的计算方法；5.实例分析和设计实践；6.套管式换热器的维护与运行管理。

三、课程教学方法1.理论授课：通过讲解理论原理和实例分析，引导学生了解套管式换热器的基本概念和设计计算方法；2.实验演示：组织学生进行实验演示，了解换热器的具体工作原理和性能参数测试方法；3.计算与仿真：引导学生使用常用的计算软件和仿真工具，进行套管式换热器的计算和优化设计；4.实践指导：开展实际换热器的设计实践，培养学生的工程设计能力和解决实际问题的能力；5.讨论与报告：组织学生进行案例分析和小组讨论，撰写课程设计报告，提高学生的综合素养和表达能力。

四、课程考核与评价1.课堂表现：包括学生的课堂参与情况、讨论表现和作业完成情况，占总评成绩的40%；2.实验与设计报告：要求学生完成实验和设计项目，并撰写实验报告和设计报告，占总评成绩的40%；3.课程考试：设立闭卷考试，考察学生对套管式换热器的理论知识和实际应用能力，占总评成绩的20%。

五、教材及参考书目教材：《换热器设计与应用》；参考书目：1.《换热器传热与阻力实验教程》；2.《换热器CAD设计与仿真》。

六、课程进度安排本课程设计为16周，按以下进度安排：1-2周：套管式换热器的基本原理和分类；3-4周：换热器的传热和传质性能；5-6周：套管式换热器的构造和工艺要求；7-8周：套管式换热器的计算方法；9-10周：实例分析和设计实践；11-12周：套管式换热器的维护与运行管理；13-14周：案例讨论和报告撰写；15-16周：复习与考试。

课程设计任务1.设计题目：列管式换热器的设计设计目的：通过对列管式换热器的设计，达到让学生了解该换热器的结构特点，并能根据工艺要求选择适当的类型，同时还能根据传热的基本原理，选择流程，确定换热器的基本尺寸，计算传热面积以及计算流体阻力。

2.设计任务：某炼油厂用柴油将原油预热。

柴油和原油的有关参数如下表，两侧的污垢热阻均可取1.72X 10-4m2• KW，换热器热损失忽略不计，管程的绝对粗糙度& =0.1mm，要求两侧的阻力损失均不超过0.2X 105Pa。

试设计一台适当的列管式换热器。

(y：学号后2位数字)(1)生产能力和载热体用量：原油42000 + 150*1 (2) *y kg' X Nt=44 X 4=176A 实际=L X ( n X dO) X n' = 26 X ( n X 0.025) X 44=89.804 ( m2)3、选择换热器壳体尺寸选择换热管为三角形排列，换热管的中心距t=32mm。

n c=1.1、n =1.1 176 =14.6 15最外层换热管中心线距壳体内壁距离：b'=(1 ——1.5)d0壳体内径：32(15-1)+2*1.3*25=513圆整后，换热器壳体圆筒内径为D=550mm，壳体厚度选择8mm。

长度定为5996mm 。

壳体的标记：筒体DN550 S =8 L=5910。

筒体材料选择为Q235-A，单位长度的筒体重110kgm,壳体总重为110*(5.910-0.156)= 632.94kg 。

(波形膨胀节的轴向长度为0.156m )4、确定折流挡板形状和尺寸选择折流挡板为有弓形缺口的圆形板，直径为540mm,厚度为6mm。

缺口弓形高度为圆形板直径的约14，本设计圆整为120mm。

折流挡板上换热管孔直径为25.6mm ，流挡板上的总开孔面积=147.5*514.7185+4*216.4243=76786.6760mm2 。

化工原理课程设计2-1说明书题目：芳烃冷却器设计学生姓名：***学号：********专业班级：*******指导教师：***2015年7月8日化工原理课程设计（2-1）任务书专业班级 **** 学号：******** 学生： ***一、题目芳烃冷却器的设计二、设计任务及操作条件三、选择合适的列管式换热器并进行核算1 选择合适的换热器；2 计算热负荷；3 计算温差和估计传热系数；4 估算换热面积；5 计算管程压降和给热系数；6 计算壳程压降和给热系数；7 计算传热系数；8 校核传热面积。

四、设计要求1. 手工计算完成换热器设计与校核；2. 用EDR软件完成换热器的设计、校核；3. 提交电子版及纸板：设计说明书、计算源程序。

发出日期2015 年7月6 日交入日期2015 年7 月11 日指导教师 ***目录1. 前言 (1)2. 确定设计方案 (2)2.1 选定换热器类型 (2)2.2 确定冷热流体参数 (2)2.3 确定总传热系 (2)α (3)2.3.1 管程传热系数iα (3)2.3.2 壳程传热系数2.3.3 总传热系数K (3)2.4 估算传热面积 (3)2.4.1 计算热负荷 (3)2.4.2计算传热面积 (3)2.5 工艺结构及尺寸 (4)2.5.1 管径和管内流速 (4)2.5.2 管程数和传热管根数 (4)2.5.3 传热管排列和分程方法 (4)2.5.4 壳体内径 (4)2.5.5 折流板 (5)2.5.6 接管内径 (5)2.6 换热器热量核算 (5)2.6.1 平均传热温差校正 (5)2.6.2 壳程对流传热系数 (6)2.6.3 管程对流传热系数 (6)2.6.4 总传热系数 (7)2.6.5传热面积 (7)2.7 换热器压降核算 (7)2.7.1 管程流动阻力校核 (7)2.7.2 壳程流动阻力校核 (8)2.8 计算结果.......................................................................... .. (9)3. EDR设计与校核 (10)3.1 初步规定 (10)3.1.1 换热器结构 (10)3.1.2流体空间选择 (10)3.2设计结果与分析 (10)3.2.1模拟结果 (10)3.2.2结果分析 (13)3.3校核 (13)3.3.1核算结果 (13)3.3.2结果分析 (15)3.4设计结果 (16)4. 结论 (17)5. 参考文献 (18)6. 致谢 (19)第一章前言换热器是石油化工生产中重要的设备之一，它可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用十分广泛。

（强烈推荐）毕业论⽂设计——套管换热器设计(此⽂档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)武汉⽣物⼯程学院毕业论⽂(设计)题⽬：套管式换热器的设计学⽣：吴洋系别：化学与环境⼯程系指导教师：宋红辅导教师：宋红⽬录摘要............................................................................................................................ II 关键字............................................................................................................................ II Abstract ......................................................................................................................... II Keyword ........................................................................................................................ II 1. 前⾔.. (1)1.1 套管式换热器 (1)1.2 套管式换热器的分类 (1)1.2.1 固定管板式换热器 (1)1.2.2 浮头式换热器 (1)1.2.3 填料函式换热器 (1)1.2.4 U型管式换热器 (1)1.3 其他形式的换热器 (1)1.3.1 ⽯墨换热器 (1)1.3.2 容器式换热器 (2)1.3.3 板翅式换热器 (2)1.4 套管式换热器的特点 (2)1.4.1 套管式换热器的优点 (2)1.4.2 国内外研究存在的问题 (2)1.5 套管式换热器的发展趋势 (2)2. 换热器的设计 (3)2.1 换热器的设计题⽬ (3)2.2 设计⽅案 (3)2.2.1 选择换热器的类型 (3)2.2.2 流动路径及流速的确定 (3)2.3 换热器的计算 (3)2.3.1 初算换热器的传热⾯积S0 (3)2.3.2 主要⼯艺及结构基本参数的计算 (4)2.3.3 换热器主要构件尺⼨与接管尺⼨的确定 (5)2.3.4 管、壳程压⼒降的校验 (6)2.3.5 总传热系数的校验 (8)3. 设计结果汇总表 (9)参考⽂献 (10)致谢 (11)⽂献综述 (12)学位论⽂作者声明本⼈郑重声明：所呈交的学位论⽂是本⼈在导师的指导下独⽴进⾏研究所取得的研究成果。

套管换热器实验报告
实验目的：
本次实验的主要目的是掌握套管换热器的工作原理和性能，以
及在实际应用中的优点和不足之处。

实验原理：
套管换热器是一种常见的换热器类型，其由内、外两套管组成。

热介质在内管中流动，被换热的物质则在外管中流动，二者通过
壳体实现换热。

套管换热器的工作原理基于热传导原理，即通过物体之间的密
接接触，使热量从温度高的一侧，传递到温度低的一侧，以达到
均衡热量分布的目的。

实验步骤：
1、准备工作：将试验装置放置在实验平台上，并接好电源、
水管等。

2、调整参数：根据实验要求，调整水流速度、水温等参数，
以便进行实验。

3、进行实验：将温度计置于套管换热器内部和外部，并分别
读取其温度变化规律，以便对换热器的工作性能进行分析和评估。

4、记录数据：记录实验过程中的各项参数和数据，以及不同
情况下的温度变化规律等，以便进行后续的分析和比较。

实验结果：
通过实验，我们得出了以下结果：在控制水流速度和水温不变
情况下，换热器内部和外部的温度变化规律比较稳定；随着水流
速度的增大，温度变化幅度增加，而水温的影响对其影响较小。

实验结论：
通过本次实验，我们了解了套管换热器的工作原理和性能特点，进一步揭示了该换热器的优点和不足之处，为工程实践提供了参
考和借鉴。

一、设计题目：设计一台换热器二、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35℃。

3、允许压强降：不大于1×105Pa。

4、每年按330天计，每天24小时连续运行。

三、设备型式：管壳式换热器四、处理能力：114000吨/年煤油五、设计要求：1、选定管壳式换热器的种类和工艺流程。

2、管壳式换热器的工艺计算和主要的工艺尺寸设计。

3、设计结果概要或设计结果一览表。

4、设备简图（要求按比例画出主要结构及尺寸）。

5、对本设计的评述及有关问题的讨论。

第1章设计概述1、1热量传递的概念与意义[1](205)1、1、1 传热的概念所谓的传热（又称热传递）就是间壁两侧两种流体之间的热量传递问题。

由热力学第二定律可知，凡是有温差存在时，就必然发生热量从高温处传递到低温处，因此传热是自然界和工程技领域中极普遍的一种传递现象。

1、1、2 传热的意义化工生产中的很多过程和单元操作，都需要进行加热和冷却，如：化学反应通常要在一定的温度进行，为了达到并保持一定温度，就需要向反应器输入或输出热量，又如在蒸发、蒸馏、干燥等单元操作中，都要向这些设备输入或输出热量。

所以传热是最常见的重要单元操作之一。

无论是在能源，宇航，化工，动力，冶金，机械，建筑等工业部门，还是在农业，环境等部门中都涉及到许多有关传热的问题。

此外，化工设备的保温，生产过程中热能的合理利用以及废热的回收利用等都涉及到传热的问题，由此可见；传热过程普遍的存在于化工生产中，且具有极其重要的作用。

归纳起来化工生产中对传热过程的要求经常有以下两种情况：①强化传热过程，如各种换热设备中的传热。

②削弱传热过程，如设备和管道的保温，以减少热损失。

1、2 换热器的概念与意义[2]1、2、1 换热器的概念在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交设备，简称为换热器。

在换热器中至少要有两种不同的流体，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。

套管式换热器的操作及对流给热系数测定的实验结论套管式换热器是一种常见的换热设备，主要用于液体和气体之间的热量传递。

下面是套管式换热器的操作步骤以及对流给热系数测定的实验结论简述：
操作步骤：
1. 准备工作：将套管式换热器安装在实验台上，并确保连接管道的密封性。

2. 确定试验条件：根据实验需要，选择流体的类型和流量，并调整进出口温度。

3. 记录数据：使用温度计或传感器在进出口处测量流体的温度，记录每个时间点的数据。

4. 测量热流量：使用热流量计仪器或测量设备来测量热量的传递情况。

5. 计算对流给热系数：根据实验数据和相关公式，计算对流给热系数。

对流给热系数测定的实验结论：
根据所测定的实验数据和计算，可以得出套管式换热器的对流给热系数。

这个系数表示了热量通过流体界面的传递效果，数值越大表示传热效果越好。

通过实验结论可以评估套管式换热器的传热性能，优化和改进设计，并比较不同操作条件下的传热效果。

需要注意的是，实验结论的具体内容和意义会根据实验设计和数据分析的方法有所差异。

对于套管式换热器的具体操作和测定对流给
热系数的实验结论，可以参考相关的实验手册、文献或专业资料。

此外，在进行实验前，请确保遵循相关的安全操作规程，并在专业人员的指导下进行操作。

目录1.设计任务书-------------------32.概述与设计方案简介-----------43.工艺及设备设计计算-----------94.辅助设备的计算及选型--------115.设计结果汇总表--------------156.设计评述--------------------157.参考资料--------------------168.主要符号说明----------------169.致谢------------------------161.设计任务书2.概述与设计方案简介换热器的类型列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用，主要有壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。

一种流体在关内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。

管束的壁面即为传热面。

其主要优点是单位体积所具有的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，因此在高温、高压和大型装置上多采用列管式换热器。

为提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。

折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍流程度大为增加。

列管式换热器中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不相同，因此它们的热膨胀程度也有差别。

若两流体温差较大（50℃以上）时，就可能由于热应力而引起设备的变形，甚至弯曲或破裂，因此必须考虑这种热膨胀的影响。

2.1换热器换热器是化工、石油、食品及其他许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。

由于生产规模、物料的性质、传热的要求等各不相同，故换热器的类型也是多种多样。

按用途它可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。

根据冷、热流体热量交换的原理和方式可分为三大类：混合式、蓄热式、间壁式。

间壁式换热器又称表面式换热器或间接式换热器。

在这类换热器中，冷、热流体被固体壁面隔开，互不接触，热量从热流体穿过壁面传给冷流体。

目录化工原理课程设计任务书 设计概述 试算并初选换热器规格1. 流体流动途径的确定2. 物性参数及其选型3. 计算热负荷及冷却水流量4. 计算两流体的平均温度差5. 初选换热器的规格 工艺计算1. 核算总传热系数2. 核算压强降 经验公式 设备及工艺流程图 设计结果一览表 设计评述 参考文献化工原理课程设计任务书化工原理课程设计任务书一．设计任务用初温为20℃的冷却水，将流量为（4000+200×学号）kg/h的95%（体积分率）的乙醇水溶液从70℃冷却到35℃；设计压力为1.6MPa，要求管程和壳程的压降不大于30kPa，试选用适当的管壳式换热器。

二． 设计要求每个设计者必须提交设计说明书和装配图(A2或A3)。

1．设计说明书必须包括下述内容：封面、目录、设计任务书、设计计算书、设计结果汇总表、符号说明、参考文献以及设计自评等。

2．设计计算书的主要内容应包括的步骤:1) 计算热负荷、收集物性常数。

根据设计任务求出热流体放热速率或冷流体吸热速率，考虑了热损失后即可确定换热器应达到的传热能力Q；按定性温度确定已知条件中未给出的物性常数。

2) 根据换热流体的特性和操作参数决定流体走向（哪个走管程、哪个走壳程）；计算平均温差。

3) 初步估计一个总传热速率常数K估，计算传热面积A估。

4) 根据A估初选标准换热器；5) 换热面积的核算。

分别按关联式求出管内、外传热膜系数，估计污垢热阻，求出总传热速率常数K核，得出所需传热面积A需，将A需与A 进行比较，若A实际比A需大15%-25%，则设计成功；否则重新计算。

实际6) 管程和壳程压力降的核算。

7) 接管尺寸的计算。

3．符号说明的格式： 分为英文字母、希腊字母，要按字母排序，要写出中文名称和单位；4．参考文献的格式：按GB7714-87的要求。

一、设计题目：设计一台换热器二、操作条件：1、乙醇水溶液：入口温度70℃，出口温度35℃。

2、冷却介质：循环水，入口温度20℃。