华北科技学院环境工程系。
化工原理》课程设计报告。
设计题目列管式换热器
学生姓名卫星红。
学号 200801034207
指导老师李辰明。
专业班级化工b082班
教师评语。设计起止日期：2023年12月19日至2023年12月31日。
目录。1、设计任务和操作条件3
2、确定设计方案3
选择换热器的类型3
流体流入空间的选择3
3、确定物性数据3
4.、估算传热面积4
计算换热器的热负荷4
冷流体（柴油）用量4
传热平均温度差4
初算传热面积4
5、工艺结构尺寸5
选管子规格5
总管数和管程数5
确定管子在管板上的排列方式5
壳体内径的确定5
初选浮头式换热器的主要参数6
折流挡板7其他附件7
接管76、换热器校核8
传热温度差的核正8
总传热系数k的计算8
管内传热膜系数8
管外传热膜系数9
污垢热阻和管壁热阻9
总传热系数k9
传热面积校核10
、壁温的计算10
、核算压力降11
管程压力降11
壳程压力降11
7、终选浮头式换热器的主要参数12
课程设计总结13
cad附加图16
1、设计任务和操作条件。
炼油厂用**将柴油从175℃冷却到130℃。柴油流量为12500㎏/h；**初温为70℃，经换热后升温到110℃，换热器的热损失可忽略。
管、壳程阻力压降均不大于30kpa，污垢热阻力均取0.0003㎡·℃w。
2、确定设计方案。
选择换热器的类型。
两流体的温度变化情况：
热流体（柴油）进口温度t1＝175℃, 出口温度t2＝130℃
冷流体（**）进口温度 t1＝ 70℃， 出口温度 t2＝110℃
从两流体温度来看，估计换热器的管壁温度和壳体壁温之差大于50℃，同时为了便于清洁壳程污垢，初步确定选用浮头式列管换热器。
流体流入空间的选择。
该设计任务的热流体为柴油，冷流体为**，柴油温度较高，走管程可以减少热损失，且**黏度较大，当装有折流挡板时，走壳程可以在较低的re下既能达到湍流，有利于提高壳程一侧的给热系数。
3、确定物性数据。
柴油的定性温度：t＝＝152.5℃
**的定性温度：t＝ ＝90℃
查得柴油、**在各自定性温度下的各物性数据如下：
4.、估算传热面积。
计算换热器的热负荷（忽略热损失）
q ＝ qm，1 cp,1（t1－t2）＝12500×2.48×（175－130）
1.40×106 kj·h-1＝0.39×106 w
冷流体（柴油）用量（忽略热损失）
qm,2 =＝4.43kg/s
传热平均温度差
按逆流计算△tm＝＝＝62.5℃
初算传热面积。
查表可至有机溶剂和轻油间进行换热时的k值大致为 120～400 w·m-2·k-1, 先取k值为 230 w·m-2·k-1 ，则估算传热面积为
a估 ＝＝27.13㎡
取实际面积为估算面积的1.15倍， 则实际估算面积为：
a实＝1.15 ×27.13＝31.20㎡
5、工艺结构尺寸。
选管子规格。
选用中φ25mm×2.5mm的无缝钢管，管长l=4.5m
总管数和管程数。
总管数 n＝＝＝88.32根。
单程流速μ＝＝0.175m/s
因单程流速较低，为提高传热效果考虑采用多管程。柴油的黏度小于1mpa·s ,为低黏油，查得管内流速范围为0.8~1.8m·s-1 ，因管长可能较大（管程数较多），所以管程数为
m＝＝＝4.5 因此取四管程。
确定管子在管板上的排列方式。
由于选用的是多程换热器，且选用浮头式换热器，故采用正方形错列排列法。
管子与管板采用焊接结构。
管心距取a＝1.25do＝1.25×25＝31.25≈32mm，隔板两侧相邻管心距 ac＝44mm
壳体内径的确定。
采用多管程结构，壳体内径可按式 d＝1.05a估算。取管板利用率η=0.8，则壳体内径为：d＝1.05a＝1.05×32×＝415mm
按壳体标准圆整取d＝500mm
按换热器长经比＝＝9，在推荐范围内，可卧式放置。
初选浮头式换热器的主要参数（jb/t4715-92）
计算换热面积按光管及公称压力2.5mpa的管板厚度确定。
注：对上表查得的数据初步核算如下：
每程的管数n1 ＝n/np ＝116／4＝29 ，管程流通面积si ＝(4) ×0.022 ×29＝0.009106㎡ 与查得的0.0091㎡恰好符合。
传热面积 a＝πdoln＝3.14×0.025×4.5×116＝40.977㎡，与查得的40.1㎡也很好符合。应以查得的 a＝40.1㎡为准。
中心排管数nc，查得的nc ＝9似乎太小，按正方形斜转 45°排列，nc ＝9 时n最多为90，故应以第（3）条所述，中心排管数为14时，排列管子总数为116，与查得的数据相符。
查表，取管板厚度为40mm，公称压力2.5mpa ，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。
a＝nπd0（l－2×0.04－2×0.003）
管程实际流速μi ＝＝0.533m/s
折流挡板。采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25％，则切去圆缺高度为：
h＝0.25×500＝125㎜
因壳程为单相清洁流体，所以折流板水平上下布置，缺口向上的折流板底部开一90°小缺口，以便停车时排净器内残液。
取折流板间距b＝200㎜ (0.2d＜b＜d﹚
折流板数nb＝－1＝－1＝21(块)
其他附件。查表选拉杆直径为12mm，拉杆数量为4根。
接管。管程流体进出口接管，取管内流速μ＝1.8m/s
则接管内径d1＝＝＝0.0586m
按管子标准圆整，取管程流体进出口接管规格为 68mm×3mm无缝钢管。
2 壳程流体进出口接管，取管内流速μ＝1.8m/s
则接管内径d2＝＝＝0.052m
按管子标准圆整，取管程流体进出口接管规格为63.5mm3mm
6、换热器校核。
、⑴传热温度差的核正。
按逆流计算的平均温差△tm应乘以校正系数，选换热器的流动类型符合单壳程，偶数管程，计算p和r
p＝＝＝0.381
r＝＝＝1.125
根据p, r 值，查温差核正系数图，＝0.91 ，符合＞0.9的要求，得到
总传热系数k的计算。
管内传热膜系数。
re＝＝＝11909
pr＝＝＝11.93
流体被冷却，因此取n=0.3
w/（㎡管外传热膜系数。
0.36re0.55 pr1/3 ()0.14
管子按正三角形排列，则传热当量直径为。
de=m壳程流通截面积 s= bd(1－)
壳程流体流速 u＝＝＝0.248m/s
re＝＝＝1347.5
化工原理换热器课程设计
目录。1.1概述3 1.2.换热器设计任务书3 1.3换热器的结构类型4 1.4换热器材质的选择6 1.5设计方案简介7 2.1设计参数10 2.2计算总传热系数10 2.3工艺结构尺寸11 2.4换热器核算13 2.4.1.热流量核算13 2.4.2 换热器内流体的流动阻力15 3.1设计结果一览...
化工原理课程设计 换热器
学院 化学工程学院 班级。姓名。学号。指导教师。2010年 06月 化工原理课程设计。换热器 设计任务书 班级精化07 1姓名 一 设计题目 无相变列管式换热器的设计。二 设计任务及操作条件。某生产过程中，用循环冷却水冷却柴油。1 柴油入口温度 140 出口温度 60 2 柴油流量 6500 kg ...
化工原理换热器课程设计
换热器的设计。姓名 班级 学院 学号 指导老师 1.1概述3 2.1设计参数10 3.1设计结果一览表17 3.2主要符号说明18 4.1设计心得18 5.1参考文献19 1.1概述。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...