———列管式换热器。
班级： 应化1002班
姓名： 蔡文婷
学号： 20103088
目录。1.设计方案简介 3
1.1工艺流程概述 3
1.2选择列管式换热器的类型 4
1.3流动路径的选择 6
2.课程设计基本思路和步骤 6
1.1课程设计准备工作 6
1.2课程设计书组成部分 6
1.3课程设计的步骤 7
3.课程方程设计任务 7
4.确定物性设计 7
5.估算传热面积 8
5.1传热平均温度差（先按逆流计算） 8
5.2计算热负荷（忽略热损失） 8
5.4初算传热面积 8
6.工艺结构尺寸 9
6.1选管子规格 9
6.2总管数和管程数 9
6.3确定管子在管板上的排列方式 9
6.4壳体内径的确定 10
6.5绘管板布置图确定实际管子数目 10
6.6折流挡板 11
6.7其他附件 11
6.8管程 12
7.换热器校核 12
7.1 换热器校核 12
7.2壁温的计算 14
7.3核算压力降 14
8.课程设计总结 16
参考文献： 17
由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，甲苯走壳程。如图1，苯经泵抽上来，经管道从接管a进入换热器壳程；冷却水则由泵抽上来经管道从接管c进入换热器管程。两物质在换热器中进行交换，苯从80℃被冷却至55℃之后，由接管b流出；循环冷却水则从30℃升至50℃，由接管d流出。
图1 工艺流程草图。
列管式换热器，又称管壳式换热器，是目前化工生产中应用最广泛的传热设备。其主要优点是：单位体积所具有的传热面积大以及窜热效果较好；此外，结构简单，制造的材料范围广，操作弹性也较大等。
因此在高温、高压和大型装置上多采用列壳式换热器。如下图所示。
1.2.1列管式换热器的分类。
根据列管式换热器结构特点的不同，主要分为以下几种：
固定管板式换热器。
固定管板式换热器，结构比较简单，造价较低。两管板由管子互相支承，因而在各种列管式换热器中，其管板最薄。其缺点是管外清洗困难，管壳间有温差应力存在，当两种介质温差较大时，必须设置膨胀节。
固定管板式换热器适用于壳程介质清洁，不易结垢，管程需清洗及温差不大或温差虽大但壳程压力不高的场合。
固定板式换热器。
浮头式换热器。
浮头式换热器，一端管板式固定的，另一端管板可在壳体内移动，因而管、壳间不产生温差应力。管束可以抽出，便于清洗。但这类换热器结构较复杂，金属耗量较大；浮头处发生内漏时不便检查；管束与壳体间隙较大，影响传热。
浮头式换热器适用于管、壳温差较大及介质易结垢的场合。
填料函式换热器。
填料函式换热器，管束一端可以自由膨胀，造价也比浮头式换热器低，检修、清洗容易，填函处泄漏能及时发现。但壳程内介质有外漏的可能，壳程中不宜处理易挥发、易燃、易爆、有毒的介质。
u形管式换热器。
u形管式换热器，只有一个管板，管程至少为两程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨胀。其缺点是管内不便清洗，管板上布管少，结垢不紧凑，管外介质易短路，影响传热效果，内层管子损坏后不易更换。
u形管式换热器适用于管、壳壁温差较大的场合，尤其是管内介质清洁，不易结垢的高温、高压、腐蚀性较强的场合。
1.2.2类型的确定。
所设计的换热器用于冷却苯，苯：入口温度80℃，出口温度55℃；水：入口温度30℃，出口温度43℃；该换热器的管壁温和壳体壁温之差满足tm-tm=75-40=35℃﹤50℃，两流体温度差不大。
加上固定管板式换热器结构简单、造价低廉，所以本设计选用固定管板式换热器，且不需考虑热补偿。
本设计为两流体均不发生相变的传热过程，因水的对流传热系数一般较大，且易结垢，故选择冷却水走换热器的管程，苯走壳程。
1. 查阅资料，选用公式和搜集数据(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力；
2. 树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到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；
3. 迅速准确的进行工程计算的能力；
4. 用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力。
完整的课程设计由说明书和图纸两部分组成。说明书是设计的书面总结，也是后续设计工作的主要依据，应包括以下主要内容：
1.封面；2.目录；
3.设计任务书；
4.设计方案简介；
5.设计条件及主要物性参数表；
6.工艺设计计算；
7.辅助设备的计算及选型；
8.设计结果汇总表；
9.设计评述及设计者对本设计有关问题的讨论；
10.工艺流程图及设备工艺条件图；
11.参考资料。
1. 动员和布置任务；
2. 阅读指导书和查阅资料。
3. 设计计算，绘图和编写说明书；
整个设计是由论述、计算和绘图三部分组成。论述应该条理清晰，观点明确；计算要求方法正确，误差小于设计要求，计算公式和所用数据必须注明出处；图表应能简要表达计算的结果。
将纯苯液体从80℃冷却到55℃，其流量为20000kg/h。冷却介质采用35℃的循环水。要求换热器的管程和壳程压降不大于10kpa，试设计能完成上述任务的列管式换热器。
苯的定性温度：
t==67.5°c
水的定性温度：
t==39°c
分别查得苯和水在定性温度下的物性数据如下表。
tm=℃q=qm1cp1(t1-t2)= 1.841103 (80-55)=2.56105
5.3冷却水的用量（忽略热损失）
qm2==
参照传热系数k的大致范围，取k=450w/（m2.℃）
则估算传热面积为：
a估= =20.61m2
由于考虑安全系数和数值的近似性，常取实际传热面积是计算值的1.15—1.25倍。本试验取实际面积为估算面积的1.15倍，则实际面积为：
a实=1.15x20.61=23.70m2
选用φ25mmx2.5mm低合金钢无缝钢管，管长l=3m。
总管数：单程流速：u=
单程流速较低，为提高传热效果，考虑采用多管程。
列管式换热器中常用流速范围。
按管程流速的推荐范围，选管程流速为u`=0.5m/s，所以管程数为。
m取双管程。
因管程为双程，故采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。
管子于管板采用焊接结构。
据下表，故管心距取 a=1.25d0=1.25×25=31.25≈32mm
隔板两侧相邻管心距 ac=44mm
多管程结构壳体内径按下式估算。
d=1.05a
式中η为管板利用率，取值范围如下。
正三角形排列 2管程 η=0.7~0.85
取管板利用率η=0.8，则壳体内径为。
d=1.05a=1.05=378mm
按壳体标准圆整取 d=400mm
换热器长径比==7.5，在推荐范围6~10内，壳卧式放置。
实际排管数目为102根，扣除4根拉杆，则实际换热管数为98根。
取管板厚度为40mm，设管子与管板焊接时伸出管板长度为3mm，所以换热器的实际传热面积为。
化工原理课程设计作业
4.设计计算。两流体温度变化情况 煤油进口温度110 出口温度35 冷流体 循环水 进口温度25 出口温度40 该换热器用循环冷却水冷却，热流体为煤油，为不易结垢和清洁的流体。冬季操作时进口温度会降低，估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较小，因此初步确定选用不带膨胀节的固定管板式换热器。由于循环冷却...
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