化工原理课程设计。
题目：列管换热器的设计。
教学院： 专业：
学生姓名：学号：
指导教师：
2024年6月16日。
化工原理课程设计》任务书。
2012～2013学年第2学期。
学生姓名： 专业班级：化学工程与工艺(精细化工)2010(1)
指导教师： 工作部门： 化工教研室
一、课程设计题目：列管换热器的设计。
二、课程设计内容（含技术指标）
1. 工艺条件与数据。
要求将某种物性和空气相近的加压气体由90℃冷却到40℃；气体的流率为3kg/s，以进口温度为20℃的冷却水作为冷却介质；
2. 操作条件。
冷却水走壳程，壳程装有弓形折流板；气体走管程，气体压力取为106pa； 管外径 d0=25mm,内径di=20mm,管子中心距t=32mm,等边三角形排列；气侧污垢热阻rsi=0.3m2·℃/kw, 水侧污垢热阻rs0=0.58m2·℃/kw, 管壁导热系数λw=0.
045 kw/（m·℃）
3．经济参数。
拟用浮头式换热器，换热器的回归系数分别为a=276、b=0.8，换热器的压力校正系数1=1、材质校正系数2=6.5；换热器的使用年限为8年，相应的年折旧率fc=1/8 ；冷却水费用（不包括动力费）为3×10-3 元/kg，电费为2元/（kw﹒h）；换热器年工作时间为7200h/a。
4．流体的物性数据。
1）根据气体的定性温度tm=(90+40)/2=65 ℃，查得空气（因为该气体物性与空气相近）的λi=2.935×10-5kw/（m·℃）cpi=1.009 kj/(kg·℃)i=2.
035×10-5pa·s，根据气体的定性温度和压力可确定ρi=10.31 kg/m3；
2）水的出口温度在优化计算过程是变化的，因而水的定性温度tm 也是不断变化的。可根据水的定性温度按以下各式求水的物性：
0=1005.34-0.32733tm
cp0=4.178+1.7603×10-4 tm
0=5.9354×10-4+9.287×10-7 tm
0=1.0×10-3×1065825[1/(273.15+tm)-1/283.16]
式中 tm—水的定性温度，tm=(t1+t2)/2,℃；
ρ0 —水的密度，kg/m3；
cp0 —水的比热，kj/(kg·℃)
λ0—水的导热系数，kw/（m·℃）
μ0—水的粘度，pa·s。
5. 设计内容。
设计方案的选择及流程说明；
传热面积、换热管根数；
确定管束的排列方式、程数、档次、隔板的规格、数量；
辅助附件的选型与计算。
化工原理课程设计。
题目：列管换热器的设计。
小组成员：
组长：任务分配：
1、全体成员讨论确定课程设计的方案；
2、共同查阅相关资料，并由陈乔打印资料；
3、主要负责整个课设设计的相关计算任务并设计工艺流程；
4、主要负责绘制工艺流程图，且参与全塔的工艺计算；
5、参与文字整理、校正及板式塔的结构与附属设备的设计；
6、参与接管及其法兰的的尺寸设计；
7、主要负责文字整理，编辑，参与了全部的课程设计流程；
8、工艺流程图主要由陈乔设计，李飞绘制，审核，共同完成的；
9、完成草稿之后，由胡老师给予指导，经全体成员共同检查、审核、校正之后定稿；
10、本大型课程设计作业是全体成员共同努力的结果，体现了我们团结一致，协同合作的团队精神；
11、再次感谢夏老师和胡老师的耐心指导。
目录。一、设计任务和设计条件 5
二、确定设计方案 5
2.1 选择换热器的类型 5
2.2 流程 6
三、确定物性数据 6
3.1 操作条件 6
3.2 物性参数 6
四、估算传热面积 7
4.1 传热量 7
4.2 冷却水用量 7
4.3 平均温差 7
4.4 初算总传热面积 7
五、工艺结构尺寸 8
5.1 管径和管内流速 8
5.2 管程数和传热管数 8
5.3 平均温差校正及壳程数 8
5.4 传热管排列和分程方法 8
5.5 壳体直径 9
5.6 折流板 9
5.7 其他附件 9
5.8 接管 10
六、换热器核算 10
6.1 热流量核算 10
6.2 壁温核算 12
6.3 换热器内流体的流动阻力 12
七、换热器主要结构尺寸和计算结果 13
八、参考文献 14
九、设计总结 15
生产过程的流程图如图1-1所示，出反应器的某种物性和空气相近的加压气体进入换热器的管程，用循环冷却水将其从90℃冷却至40℃之后，进入吸收塔。已知气体的流量为3kg/s，压力为106pa。循环冷却水的入口温度为20℃，设计一台列管换热器，完成生产任务。
图1-1 某生产过程流程。
两流体温度变化情况：热气体进口温度90℃,出口温度40℃;冷流体的进口温度为20℃,该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，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，因此初步确定选用浮头式换热器。
热气体走管程，冷却水走壳程，其示意图如图2-1
图2-1 浮头式换热器示意图。
气体压力106pa，进口温度90℃，出口温度60℃。
循环冷却水常压，进口温度20℃，假定出口温度为30℃。
对于一般气体和水等低黏度流体，其定型温度可取流体进出口温度的平均值。故管程气体的定性温度为。
t=(90+40)/2=65℃
壳程冷却水的定性温度为。
tm=(30+20)/2=25℃
管程气体在65℃下的有关物性数据如下：
密度i =10.31kg/m3
定压比热容 cpi=1.009kj/(kg.℃)
热导率 λi=2.935×10-5kw/(m.℃)
黏度i=2.035×
2.壳程冷却水在25℃下的有关物性数据如下：
密度o=997.12kg/m3
定压比热容 cpo=4.18kj/(kg.℃)
热导率o=6.167×10-4kw/(m.℃)
黏度o=9.5×
q=qm. cpi. t=3×3600×1.009×50=151.35kw
qm,c=q/cpi. tm=151.35/4.18×10=3.62kg/s=13034.9kg/h
t=(t-tm)/ln(t/tm)=(50-10)/(50/10)=24.85℃
管程压力较大，故k应合理取值，查文献：热气体走管程冷却水走壳程的总的传热系数范围在10～240w/（m2·k），假定总传热系数k=200w/（m2·k），则计算所需传热面积为：
s估=q/1.选用φ25mm×2.5mm较高级冷拔传热管（碳钢）
2.查文献管程气体流速范围在8～20m/s，取管内流速μi=18m/s
依据传热管内径和流速确定单程传热管数。
ns=q/(π4di2μi)=3/10.31×3.14/4×0.022×18=51.4≈51根。
按单程管计算，所需的传热管长度为。
l=s估/πdons=30.45/3.14×0.025×51=7.6m
按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。根据本设计实际情况，采用双管程设计，则传热管长l=3.8m，则管程数为。
np=2（管程）
传热管总根数。
nt =51×2=102根。
平均传热温差校正系数。
r=(90-40)/(30-20)=5
p=(30-20)/(90-20)=0.14
按单壳程，双管程结构，查文献得温差校正系数应为。
t=0.90
平均传热温差。
浮头式换热器课程设计
目录。一设计任务书 2 二设计计算 2 2.1确定设计方案 2 2.11 选择换热器类型 2 2.12 管程安排 2 2.2 确定物性数据 2 2.3 估计传热面积 3 2.31 热流量 忽略热损失 3 2.32 冷却水的用量 3 2.33 平均传热温差 3 2.34 初算传热面积 4 2.4 工艺...
浮头式换热器课程设计
化工原理课程设计。题目 列管换热器的设计。教学院 专业 学生姓名 学号 指导教师 目录。一 设计任务和设计条件错误！未定义书签。二 确定设计方案 3 2.1 选择换热器的类型 3 2.2 流程 3 三 确定物性数据 4 3.1 操作条件 4 3.2 物性参数 4 四 估算传热面积 5 4.1 传热量...
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 ...