一：换热器的选择以及流程安排。
选择类型：两种流体的温度变化情况，原料液温度是常温，进入换热器的水是高温，因此利用固定管板式换热器。原料液是酸性水，应该走管层，热水走壳层。
二：确定物性参数。
进口的原料液的温度为30℃，经过换热后温度为50℃，流量50000kg/h,进入换热器的水的温度为90℃，经过换热后变为70℃。该反应是在0.2mpa下进行。
三：确定物性参数。
原料液的定性温度为：t=（30+50）/2=40℃
水的定性温度为：t=（90+70）/2=80℃
原料液在40℃下的物性数据为：
密度：ρ=105.7 kg/m
定压比热容：cp1= 3.789kj/kg·℃
热导率：λ1=0.478 w/（m·k）
粘度：μ1=0.76×10pa·s
水在80℃下的物行参数：
密度：ρ=971.8kg/m
定压比热容：cp1=4.195kj/kg·℃
热导率：λ1=0.3551w/（m·k）
粘度：μ1=0.365×10pa·s
四：估算传热面积：
1:热流量：
q1=m1·cp1·δt1=50000×3.789×(50-30)=3789000 kj/h=1052.5 (kw)
平均传热温差：先按照纯流计算：
2:传热面积：
假设k=400w/(m·k),则估算的换热面积为：
冷却水用量：
五：工艺结构设计：
1：管内和管径流速： 选用φ25×2.5的冷拔传热管（碳刚），取管内流速为u=1.3m/s.
2：管程数和传热管数： 可依据传热管内径和流速确定单程传热管数：
传热管数：按照单管程设计，所需的传热管长度为：
按单管程的设计，传热管过长，应采用多管程结构，采用标准设计，取管长，则该换热管的管程数为。
传热管总根数。
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，查图得。
平均传热温差。
由于平均传热温差校正系数大于0.8，同时壳程流体流量较大，故取单壳程合适。
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=1.25do，则。
t=1.25×25=31.25≈32mm
隔板中心到离最近一排管中心距离为。
各程相邻管的管心距为44mm.
管束的分程方法，每程各有传热管32根。
5：壳体内径： 采用多管程结构，取管板利用率为，则壳体的内径为。
按壳体卷制的进级档，可取d=400mm.
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。
取折流板间距b=0.3d,则。
折流板数。7：其他附件： 拉杆数量与直径按标准选取，选取拉杆直径为16mm,数量不少于4个。
确定拉杆尺寸：查表得拉杆直径为16mm时，拉杆螺纹公称直径为16mm，前端螺纹长度为20mm,后端罗纹长度不小于60mm,且管板上拉杆孔深为20mm.
8：接管：
管程流体进出口接管： 取管程接管流速为=10m/s，则接管内径为。
圆整后可取管内径为130mm
壳程流体进出口接管：取接管内水的流速为=2.5m/s,则接管内径为。
管内径为80mm.
六：换热器核算：
1：热流量核算：
1)壳称表面传热系数用克恩法计算。
当量直径。壳程流通面积。
壳程流体流速及雷诺数分别为。
普朗特数。粘度校正
2）管内表面传热系数。
管程流体流通面积。
管程流体流速及雷诺数。
普朗特数。3)污垢热阻和管壁热阻。
管外侧污垢热阻。
管内侧污垢热阻。
碳钢在该条件下的热导率为50.2,所以。
4）传热系数。
5）传热面积裕度计算传热面积ac为。
该换热器的实际传热面积ap为。
该换热器面积裕度为。
传热面积裕度合适，该换热器能完成生产任务。
2：壁温核算：管壁热阻很小，可忽略不计，取两边污垢热阻为零计算传热管壁温，则可按照下公式计算管壁温度：
传热管平均壁温：
壳体壁温可近似取壳程流体的平均温度，即t=80℃。
壳体壁温和传热管壁温差为。
温差较小，不需要设置温度补偿装置，因此选用管板式换热器。
3：换热器内流体的流动阻力：
1) 管程流体阻力。
由re=68691.6,传热管对粗糙度，查莫狄图得，流速u=1.29m/s,ρ=971.8kg/m3,所以。
管程流体阻力在允许范围之内。
2）壳程阻力。
流体经过管束的阻力。
流体经过折流板缺口的阻力。
总阻力。该换热器操作压力为0.2mpa，所以壳程流体的阻力合适。
3）换热器主要结构尺寸和计算结果表。
七：结构设计。
1． 筒体内径确定。
由工艺设计可得，筒体的内径为400mm，并按此内径做排管图。
2． 法兰及其垫片选择。
查jb-t4701-2000法兰标准。
选取以下参数：
3． 管箱结构设计。
选用b型封头管箱型，换热器为两管程，接管位置最小尺寸。
壳程接管位置最小尺寸为。
其管箱最小长度可不按流通面积计算，只考虑相邻焊缝间距离计算。
4． 固定端管板结构设计。
依据所选的管箱法兰结构，确定固定端管板外径为d=445mm.
5.鞍座选用及其安装位置确定。
鞍座选用jb/t4712b型鞍座，高度为200mm.
两支座应设置在换热器管束长度范围内的适当位置，6折流板布置。
折流板结构尺寸：外径d=dn-8=400-8=392(mm)，厚度取8mm,前端折流板距离管板的距离为50mm,后端折流板与管板距离为50mm,实际按折流板间距b=120mm，计算折流板数量为3块。
拉杆直径为φ16，数量为4根。
八：强度计算。
1． 筒体壁厚计算。
由工艺设计给定设计温度为40℃，设计压力为0.25mpa,选择低合金结构钢板16mnr卷制，材料在40℃的许用应力为170mpa,取焊缝系数为0.85，腐蚀裕度c2=1mm,则。
2．外头盖短节、封头厚度计算外头盖内径为φ=410mm，其余条件、参数同筒体。
3．管箱短节、封头厚度计算由工艺设计给定设计参数为：设计温度为40℃，设计压力为0.25mpa，选用16mnr ,材料许用应力为[σ]170mpa，屈服强度为345mpa，取焊缝系数φ=0.
85，腐蚀裕度=2（mm）
4.管箱短节开孔补强的校核。
开孔补强采用等面积补强法，由工艺设计给定的接管尺寸为φ130×9，材料和管箱材料一样， =2（mm）
5.壳体接管开孔补强校核开孔补强采用等面积补强法，由工艺设计给定参数的接管尺寸为φ80×12，选用热轧碳素钢管，许用应力为[σ]170mpa， =1（mm）。
6．固定管板计算固定管板厚度采用bs法计算。
假定管板厚度b=12mm,总传热管数n=64,一根管壁金属的横截面积为。
开孔强度削弱系数（双程）=0.5
两管板间换热管有效长度l=350mm
计算系数k按管板间支考虑，依k值查图，得g1=1.5，g2=-0.15，g3=1.8
管板最大应力。
管子最大应力。
筒体内径截面积。
管板上管孔所占的总截面积。
系数。系数。
壳程压力ps=0.25mpa,管程压力pt=0.25mpa.
当量压差pa=ps-pt(1+β)0.25-0.25(1+0.233)=-0.058(mpa)
管板使用16mn锻，[σr=163mpa。
换热管采用10号碳素钢[σ]r=112mpa,管板、管子强度校核。
管板设计满足强度要求。考虑到管板双面腐蚀取c2=4mm,隔板槽深取4mm,实际管板厚度为23mm.
设计值汇总。
换热器课程设计
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 ...
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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