目录。一、设计意义3
二、主要参数说明3
三、设计计算5
1、确定设计方案5
2、确定物性数据5
3、计算总传热系数5
4、计算传热面积6
5、工艺结构尺寸6
6、换热器核算8
1）热量核算9
2）换热器内流体的流动阻力9
3）换热器主要结构尺寸和计算结果总表10
7、选用一台合适的离心泵11
四、参考文献13
一．设计意义。
在食品工业中的加热、冷却、蒸发和干燥的单元操作中，经常见到食品物料与加热或冷却介质间的热交换，而用于进行热交换的设备称为换热器。换热器还广泛应用于化工、石油化工、动力、医药、冶金、制冷、轻工等行业。在众多类型的换热器结构中，管壳式换热器应用最为广泛，因此要根据特定的工艺要求，设计合理的换热器，以满足不同场所的需求。
二．主要参数说明。
b——折流板间距，m;
c——系数，无量纲；
d——管径，m；
d——换热器外壳内径，m；
f——摩擦系数；
f——系数；
h——圆缺高度，m;
k——总传热系数，；
l——管长，m；
m——程数；
n——指数；
n——管数；
nb——折流板数；
nu——怒赛尔特准数；
p——压力，pa;
pr——普兰特准数；
q——热通量，；
q——传热速率，w;
r——半径，m;
r——热阻，；
re——雷诺数；
s——传热面积，；
t——冷流体温度，；
t——热流体温度，；
u——流速，m/s;
w——质量流量，kg/s；
a——对流传热系数，；
—有限差值；
—导热系数，；
—粘度，—密度，；
—矫正系数；
c——冷流体；
h——热流体；
i——管内；
m——平均；
o——管外；
s——污垢；
三．设计计算。
某生产过程中，需将5000 kg/h的油从160℃冷却至40℃，冷却介质采用循环水，循环水入口温度30℃，出口温度为40℃。管侧允许压力损失为49mpa，壳侧允许压力损失为9.8mpa试设计一台列管式换热器，完成该生产任务。
1．确定设计方案
1）选择换热器的类型
两流体温度变化情况：热流体进口温度160℃，出口温度40℃冷流体(循环水)进口温度30℃，出口温度40℃。该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较大，因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式式换热器。
2）流动空间及流速的确定
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，油品走壳程。选用ф25×2.5的碳钢管，管内流速取ui=1m/ｓ。
2．确定物性数据
定性温度：可取流体进口温度的平均值。
壳程油的定性温度为(℃)
管程流体的定性温度为(℃)
根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。
油在100℃下的有关物性数据如下：
密度 ρo=766 kg/m3
定压比热容 cpo=2.38 kj/(kg·℃)
导热系数 λo=0.1042 w/(m·℃)
粘度 μo=0.000545 pa·s
循环冷却水在35℃下的物性数据：
密度 ρi=994 kg/m3
定压比热容 cpi=4.08 kj/(kg·℃)
导热系数 λi=0.626 w/(m·℃)
粘度 μi=0.000725 pa·s
3．计算总传热系数
1）热流量
qo=wocpoδto=5000×2.38×(160-40)=396.67(kw)
2）平均传热温差
3）冷却水用量
(kg/h)
4）总传热系数k
管程传热系数
w/(m·℃)
壳程传热系数
假设壳程的传热系数αo=290 w/(m2·℃)
污垢热阻rsi=0.000344 m2·℃/w , rso=0.00034 m2·℃/w
管壁的导热系数λ=45 w/(m·℃)
218.848 w/(m·℃)
4．计算传热面积
(m2)考虑 15％的面积裕度，s=1.15×s′=1.15×40.92=47.05(m2)。
5．工艺结构尺寸
1）管径和管内流速
选用ф25×2.5传热管(碳钢)，取管内流速ui=0.5m/s。
2）管程数和传热管数
依据传热管内径和流速确定单程传热管数
根）按单程管计算，所需的传热管长度为。
按单管程设计，传热管过长，宜采用多管程结构。现取传热管长l=6m，则该换热器管程数为（管程)
传热管总根数 n=63×2=126(根)
3）平均传热温差校正及壳程数
平均传热温差校正系数
按单壳程，双管程结构，温差校正系数应查有关图表。但r=10的点在图上难以读出，因而相应以1/r代替r，pr代替p，查同一图线，可得φδt=0.85
平均传热温差δtm=φδtδ′tm=0.85×44.27=38 (℃
4）传热管排列和分程方法
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。取管心距t=1.25 d0，则
t=1.25×25=31.25≈32(mm)
横过管束中心线的管数(根)
5）壳体内径
采用多管程结构，取管板利用率η＝0.7，则壳体内径为
(mm)圆整可取d＝550mm
6）折流板
采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25％，则切去的圆缺高度为h＝0.25×550＝137.5(mm)，故可取h＝130 mm。
取折流板间距b＝0.25d，则b＝0.25×550＝137(mm)，可取b为150。
折流板数 nb=传热管长/折流板间距-1=5000/150-1=33(块)
折流板圆缺面水平装配。
7）接管 壳程流体进出口接管：取接管内油品流速为 u＝1.0 m/s，则接管内径为
取标准管径为50 mm。
管程流体进出口接管：取接管内循环水流速 u＝1.5 m/s，则接管内径为
6．换热器核算
1）热量核算
壳程对流传热系数对圆缺形折流板，可采用凯恩公式
当量直径，由正三角形排列得
m) 壳程流通截面积
壳程流体流速及其雷诺数分别为
普兰特准数
粘度校正 w/(m2·℃)
管程对流传热系数
管程流通截面积。
管程流体流速
普兰特准数。
w/(m2·℃)
传热系数kw/(m·℃)
传热面积s该换热器的实际传热面积sp
该换热器的面积裕度为
传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。
2）换热器内流体的流动阻力
管程流动阻力
由re＝13546，传热管相对粗糙度0.01/20＝0.005，查莫狄图得λi＝0.037 w/m·℃，
流速ui＝0.497 m/s，ρ＝994 kg/m3，所以
管程流动阻力在允许范围之内。
壳程阻力 δpo=(δp′1+δp′2)ftns
ns＝l，ft＝l
流体流经管束的阻力
流体流过折流板缺口的阻力
总阻力∑δpo＝752＋377.2＝1129.2(pa)＜10 kpa
壳程流动阻力也比较适宜。
换热器主要结构尺寸和计算结果换热器主要结构尺寸和计算结果见表2-13。
表2-13换热器主要结构尺寸和计算结果
换热器课程设计
化工原理。课程设计说明书。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242801，压力为6.9，循环冷却水的压力为0.4，循环水的入口温度为29 出口的温度为39 试设计...
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换热器课程设计
日期 2011年12月 题目。设计一台利用铜精炼反射炉 然重油 的烟气余热预热助燃空气的烟道式光管钢管换热器。设计条件如下 1.入换热器的平均烟气流量 vh 2.0m3 s 2.入换热器烟气温度 th 720oc 3.入换热器空气标况流量 vc 1.45m3 s 4.入换热器空气温度 tc,i 20...