固定管板式换热器设计

课程设计-固定管板式换热器

固定管板式换热器是一种常见的热交换设备，广泛应用于化工、食品、制药等行业中。它通过固定在换热器中的管板，将两种介质进行热交换，实现能量的传递。

固定管板式换热器的结构简单明了，由固定板、活动板、管束等组成。其中，固定板上固定有许多管束，而活动板上则有相应数量的管孔。两个板通过一些连接部件相互连接，形成一个完整的换热器。

固定管板式换热器的工作原理是基于换热原理的基础上，利用介质之间的温差和流体之间的流动导致的传热和传质。当介质1进入管束，通过管子的内壁与介质2进行换热，然后再从管束的另一端流出。在这个过程中，热量从介质1传递到介质2，实现热交换。

固定管板式换热器有许多优点。首先，它可以承受较高的压力和温度，适用于工作环境较恶劣的情况。其次，由于管子和板的结构相对简单，清洗和维护比较方便。此外，固定管板式换热器的热效率较高，可以实现较大的传热面积。

在使用固定管板式换热器时，需要注意以下几点。首先，要根据工艺要求选择合适的材料。对于较高的腐蚀性介质，可以选择耐腐蚀性能较好的材料，如不锈钢。其次，按照设计要求进行换热器的放置，以确保介质之间的良好接触。此外，还应定期检查换热器的工作状态，及时清洗和维护，以保证其正常运行。

固定管板式换热器作为一种常见的热交换设备，在化工、食品、制药等行业中有着广泛的应用。通过合理的设计和使用，它可以提高工艺流程的效率，降低能源消耗，为产业发展做出贡献。 在进行固定管板式换热器的课程设计时，可以选取一个实际的工业案例进行研究。首先，需要对工艺要求进行了解，并确定换热器的工作参数，如温度、流量等。然后，进行换热器的设计，包括选择合适的材料、计算传热面积等。最后，可以进行实验验证，验证设计的合理性和性能。

固定管板式换热器的课程设计不仅可以加深对热交换原理和设备的理解，还能培养学生的实际操作和问题解决能力。通过设计和实验过程，学生可以了解到换热器的实际应用和工程实践中的挑战，为将来的工作做好准备。

四管程固定管板式换热器设计

一、引言

固定管板式换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、石油、冶金等工业领域。它由固定管板和流板组成，通过管壳两端的进出口与流体进行热交换。本文将设计一个四管程固定管板式换热器，并详细介绍其设计过程。

二、设计要求

1.换热介质：水

2.进口温度：70°C

3.出口温度：40°C

4.换热面积：根据流量计算得出

5.板式换热器型号：根据换热面积选取

三、设计过程

1.换热面积的计算

换热面积的计算公式为：

A = Q / (U × ΔTlm)

其中，A为换热面积，Q为换热量，U为传热系数，ΔTlm为对数平均温差。

根据水流量和温差计算得到的换热量，再结合所选型号的板式换热器的传热系数，可以计算出换热面积。 2.板式换热器的选取

根据计算得到的换热面积，选择合适的型号的板式换热器。在选型时，要考虑换热器的材质、耐压性能、传热系数等因素。

3.管程的设计

四、设计结果

根据设计要求和计算过程，可以得出四管程固定管板式换热器的设计结果。

1.换热面积：根据计算结果得出换热面积为X平方米。

2.板式换热器型号：根据换热面积和选取条件，最终确定使用XX型号的板式换热器。

3.管程设计：根据流体的温度差和流速等因素，按照长度逐渐增加的方式，确定四个管程的设计。

五、结论

本文根据给定的设计要求，设计了一个四管程固定管板式换热器，并详细介绍了设计过程。设计结果包括换热面积、板式换热器型号和管程设计。通过本文的设计，可以满足给定的换热要求，并提供一个可行的四管程固定管板式换热器设计方案。

过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-98

全 国 化 工 设 备 设 计 技 术 中 心 站 0

固定管板换热器设计计算 计算单位 辽宁石油化工大学

设 计 计 算 条 件

壳 程 管 程

设计压力 ps MPa 设计压力 pt MPa

设计温度 ts C 设计温度 tt C

壳程圆筒内径 Di mm 管箱圆筒内径Di mm

材料名称 材料名称

简 图

计 算 内 容

壳程圆筒校核计算

前端管箱圆筒校核计算

前端管箱封头(平盖)校核计算

后端管箱圆筒校核计算

后端管箱封头(平盖)校核计算

膨胀节校核计算

管箱法兰校核计算

开孔补强设计计算

管板校核计算

过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-98

全 国 化 工 设 备 设 计 技 术 中 心 站 1

前端管箱筒体计算

计算单位 辽宁石油化工大学

计算条件 筒体简图

计算压力 Pc MPa

设计温度 t  C

内径 Di mm

材料

试验温度许用应力  MPa

设计温度许用应力 t MPa

试验温度下屈服点 s MPa

钢板负偏差 C1 mm

腐蚀裕量 C2 mm

焊接接头系数 

厚度及重量计算

计算厚度  = PDPcitc2[] = mm

有效厚度 e =n - C1- C2= mm

一 列管换热器工艺设计

1、根据已知条件，确定换热管数目和管程数：

选用.5225的换热管

则换热管数目：5.737019.014.35.2110A0dlnp根

故738n根

管程数：对于固定板式换热器，可选单管程或双管程，为成本计，本设计采用单管程。

2、管子排列方式的选择

（1）采用正三角形排列

（2）选择强度焊接,由表1.1查的管心距t=25mm。

表1.1 常用管心距

管外径/mm 管心距/mm 各程相邻管的管心距/mm

19 25 38

25 32 44

32 40 52

38 48 60

（3）采用正三角形排列，当传热管数超过127根，即正六边形的个数a>6时，最外层六边形和壳体间的弓形部分空间较大，也应该配置传热管。不同的a值时，可排的管数目见表1.2。具体排列方式如图1，管子总数为779根。

表1.2 排管数目

正六角形的数目a 正三角形排列

六角形对角线上的管数b 六角形内的管数 每个弓形部分的管数

第一列 第二列 第三列 弓形部分的管数 管子总数

1 3 7 7

2 5 19 19

3 7 37 37

4 9 61 61

5 11 91 91

6 13 127 127

7 15 169 3 18 187

8 17 217 4 24 241

9 19 271 5 30 10 21 301

11 23 397 7 42 439

12 25 469 8 48 517

13 27 547 9 2 66 613

14 29 631 10 5 90 721

15 31 721 11 6 102 823

16 33 817 12 7 114 931

17 35 919 13 8 126 1045

18 37 1027 14 9 138 1165

19 39 1411 15 12 162 1303