齐鲁工业大学。
题目。院系。
专业。姓名。
年级。指导教师。
化工原理课程设计评分表。
专业：应用化学。
设计题目：40t600换热器设计。
姓名班级学号：
打分表。目录。
第一章设计任务书4
第二章前言5
2.1换热器的结构形式5
2.2换热器的选择5
2.3管板式换热器的优点6
2.4列管式换热器的结构6
2.5管板式换热器的类型及工作原理7第三章设计计算过程8
3.1 确定苯的定性温度，苯及水蒸汽的物性数据8
3.2 换热器的类型及流体走向8
3.3 工艺计算8
3.4 换热器尺寸的初步确定9
3.5校核计算11
3.6 进出口管径12
3.7 校核流体压力降13
3.8 换热器尺寸及附属部件13
第四章设计说明15
附录16附录一换热器主要结构尺寸和计算结果表16
附录二换热器卧式安装图17
附录三 169布管图18
第一章。设计任务书。
拟用250 kpa的饱和水蒸气将常压下35 ℃的苯加热到78℃，苯的质量流量为40吨／小时，试设计一列管式换热器。要求换热器管程压降小于70kpa。
1、 设计任务。
处理能力： 40吨/小时。
设备型式： 卧式管板式换热器。
2、操作条件
1）苯：入口温度 35℃
出口温度 78
2）加热介质：250kpa饱和水蒸气(潜热)
3）允许管程压降：小于70kpa
第二章前言。
目前管板式换热器产品达到了一个成熟阶段，凭借其高效、节能、环保的优势，在各行业领域中被频繁使用， 并被用以替换原有管壳式和翅片式换热器，取得了很好的效果。
2.1换热器的结构形式：
1.管壳式换热器：
管壳式换热器又称列管式换热器，是一种通用的标准换热设备，它具有结构简单，坚固耐用，造价低廉，用材广泛，清洗方便，适应性强等优点，应用最为广泛。管壳式换热器根据结构特点分为以下几种：
1） 固定管板式换热器： 固定管板式换热器两端的管板与壳体连在一起，这类换热器结构简单，**低廉，但管外清洗困难，宜处理两流体温差小于50℃且壳方流体较清洁及不易结垢的物料。 带有膨胀节的固定管板式换热器，其膨胀节的弹性变形可减小温差应力，这种补偿方法适用于两流体温差小于70℃且壳方流体压强不高于600kpa的情况。
2） 浮头式换热器： 浮头式换热器的管板有一个不与外壳连接，该端被称为浮头，管束连同浮头可以自由伸缩，而与外壳的膨胀无关。浮头式换热器的管束可以拉出，便于清洗和检修，适用于两流体温差较大的各种物料的换热，应用极为普遍，但结构复杂，造价高。
3） 填料涵式换热器： 填料涵式换热器管束一端可以自由膨胀，与浮头式换热器相比，结构简单，造价低，但壳程流体有外漏的可能性，因此壳程不能处理易燃，易爆的流体。
2.蛇管式换热器：
蛇管式换热器是管式换热器中结构最简单，操作最方便的一种换热设备，通常按照换热方式不同，将蛇管式换热器分为沉浸式和喷淋式两类。
3.套管式换热器：
套管式换热器是由两种不同直径的直管套在一起组成同心套管，其内管用u型时管顺次连接，外管与外管互相连接而成，其优点是结构简单，能耐高压，传热面积可根据需要增减，适当地选择管内、外径，可使流体的流速增大，两种流体呈逆流流动，有利于传热。此换热器适用于高温，高压及小流量流体间的换热。
2.2换热器的选择：
在进行换热器设计时，换热器各种零、部件的材料，应根据设备的操作压力、操作温度。流体的腐蚀性能以及对材料的制造工艺性能等的要求来选取。当然，最后还要考虑材料的经济合理性。
一般为了满足设备的操作压力和操作温度，即从设备的强度或刚度的角度来考虑，是比较容易达到的，但材料的耐腐蚀性能，有时往往成为一个复杂的问题。在这方面考虑不周，选材不妥，不仅会影响换热器的使用寿命，而且也大大提高设备的成本。至于材料的制造工艺性能，是与换热器的具体结构有着密切关系。
一般换热器常用的材料，有碳钢和不锈钢：
1）碳钢**低，强度较高，对碱性介质的化学腐蚀比较稳定，很容易被酸腐蚀，在无耐腐蚀性要求的环境中应用是合理的。如一般换热器用的普通无缝钢管，其常用的材料为10号和20号碳钢。
2）不锈钢奥氏体系不锈钢以1crl8ni9ti为代表，它是标准的18-8奥氏体不锈钢，有稳定的奥氏体组织，具有良好的耐腐蚀性和冷加工性能。
2.3管板式换热器的优点：
1) 换热效率高，热损失小。
在最好的工况条件下， 换热系数可以达到6000w/ m2k, 在一般的工况条件下， 换热系数也可以在3000～4000 w/ m2k左右，是管壳式换热器的3～5倍。设备本身不存在旁路，所有通过设备的流体都能在板片波纹的作用下形成湍流，进行充分的换热。完成同一项换热过程， 板式换热器的换热面积仅为管壳式的1/ 3～1/ 4。
2) 占地面积小重量轻。
除设备本身体积外， 不需要预留额外的检修和安装空间。换热所用板片的厚度仅为0. 6～0. 8mm。同样的换热效果， 板式换热器比管壳式换热器的占地面积和重量要少五分之四。
3) 污垢系数低。
流体在板片间剧烈翻腾形成湍流， 优秀的板片设计避免了死区的存在， 使得杂质不易在通道中沉积堵塞，保证了良好的换热效果。
4) 检修、清洗方便。
换热板片通过夹紧螺柱的夹紧力组装在一起，当检修、清洗时， 仅需松开夹紧螺柱即可卸下板片进行冲刷清洗。
5) 产品适用面广。
设备最高耐温可达180 ℃,耐压2. 0mpa , 特别适应各种工艺过程中的加热、冷却、热**、冷凝以及单元设备食品消毒等方面， 在低品位热能**方面， 具有明显的经济效益。各类材料的换热板片也可适应工况对腐蚀性的要求。
当然板式换热器也存在一定的缺点， 比如工作压力和工作温度不是很高， 限制了其在较为复杂工况中的使用。同时由于板片通道较小，也不适宜用于杂质较多，颗粒较大的介质。
2.4列管式换热器的结构：
介质流经传热管内的通道部分称为管程。
1） 换热管布置和排列间距。
常用换热管规格有ф19×2 mm、ф25×2 mm(1crl8ni9ti)、ф25×2.5 mm(碳钢10)。小直径的管子可以承受更大的压力，而且管壁较薄；同时，对于相同的壳径，可排列较多的管子，因此单位体积的传热面积更大，单位传热面积的金属耗量更少。
换热管管板上的排列方式有正方形直列、正方形错列、三角形直列、三角形错列和同心圆排列。
正三角形排列结构紧凑；正方形排列便于机械清洗；同心圆排列用于小壳径换热器，外圆管布管均匀，结构更为紧凑。我国换热器系列中，固定管板式多采用正三角形排列；浮头式则以正方形错列排列居多，也有正三角形排列。
2）管板：管板的作用是将受热管束连接在一起，并将管程和壳程的流体分隔开来。 管板与管子的连接可胀接或焊接。
胀接法是利用胀管器将管子扩胀，产生显著的塑性变形，靠管子与管板间的挤压力达到密封紧固的目的。胀接法一般用在管子为碳素钢，管板为碳素钢或低合金钢，设计压力不超过4 mpa，设计温度不超过350℃的场合。
3）封头和管箱：
封头和管箱位于壳体两端，其作用是控制及分配管程流体。
封头当壳体直径较小时常采用封头。接管和封头可用法兰或螺纹连接，封头与壳体之间用螺纹连接，以便卸下封头，检查和清洗管子。
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
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