《化工原理课程设计》报告。
换热器的设计。
班级： 化工 3班
姓名： 魏静媛
学号： 10081265
指导教师：肖少华。
日期：2013-06-12
课程设计任务书。
指导教师（签名教研室主任（签名）：
1．综述32．课程设计任务书3
3．换热器的简介与分类4
3.1换热器的简介4
3.2换热器的种类及特点5
3.3换热器材质的选择10
3.4管板式换热器的优点12
3.5列管式换热器的结构13
3.6管板式换热器的类型及工作原理15
3.7确定设计方案16
4．设计计算17
4.1 流动空间以及流速的确定17
4.2 确定流体流动及进出口温度19
4.3 计算两流体的平均温度差20
4.4 计算热负荷和冷却水流量………20
5．换热器主要附件的确定及工艺结构尺寸 ……21
5.1 污垢热阻21
5.2 管程数和传热管数21
5.3 平均温度校正和壳程数23
5.4 换热管排列和分程法23
6．核算总传热系数24
6.1 壳程对流传热系数24
6.2 管程对流传热系数24
6.3 总传热系数25
6.4 设计裕度25
6.5 壁温计算25
7．核算压强降26
7.1 管程压强降26
7.2 壳程压强降27
8．换热器主要结构尺寸和计算结果28
9．换热器的安装与维修30
10．结束语31
11.参考文献32
1.综述。换热器的分类与比较，根据冷、热流体热量交换的原理和方式，换热器基本上可分为三大类即间壁式混合式和蓄热式，其中间壁式换热器应用最多，所以主要讨论此类换热器。
2.设计任务书。
设计任务：换热器设计（列管式换热器）
年处理煤油33.5万吨。
设计参数如下：
6） 煤油：入口温度140℃，出口温度40℃
7） 冷却介质：自来水，入口温度20℃，出口温度40℃
8） 允许压强降：不大于100kpa
9） 煤油定性温度下的物性数据：密度825kg/m3，黏度7.15×比热容2.22kj/(kg.℃)导热系数0.14w/(m.℃)
10） 每年按330天计，每天24小时连续运行。
6） 建厂地区：大气压为760mmhg
3．换热器的简介与分类。
3.1换热器的简介。
换热器就是用于存在温度差的流体间的热交换设备，换热器中至少有两种流体，温度较高则放出热量，反之则吸收热量。
工艺流体之间的热量传递是大多数化工过程中的一个重要组成部分，在化工过程和有关工业中使用换热器的主要类型如下：（1）套管式换热器：最简单的类型，用于冷却和加热；（2）列管式换热器：
用于各种用途；（3）板框式换热器（板式换热器）：用于加热及冷却；（4）空气冷却器：用于冷却和冷凝；（5）直接接触式冷却器：
冷却和急冷。
列管式和板式，各有优点，列管式是一种传统的换热器，广泛应用于化工、石油、能源等设备；板式则以其高效、紧凑的特点大量应用于工业当中。其中列管式换热器又可以分为固定板式换热器、浮头式换热器、填料函式换热器、u型管式换热器、釜式换热器。
3.2换热器的种类及特点。
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。
固定管板式换热器它由壳体、管束、封头、管板、折流挡板、接管等部件组成。其结构特点是，两端的管板与壳体连在一起，管束两端固定在管板上，这类换热器结构简单，紧凑，**低廉，每根换热管都可以进行更换，且管内清洗方便，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，不会产生因壳壁与管壁温差而引起的温差应力，与浮头式换热器相比，结构简单，造价低，管束可从壳体内抽出，管内、管间均能进行清洗，维修方便。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。且填料函耐压不高，一般小于4.
0mpa，填料函式换热器适用于管、壳壁温差较大或介质易结垢，需经常清理且压力不高的场合。
填料函式换热器。
4）u 型管式换热器。
u型管式换热器是只有一个管板，换热管为u型，管子两端固定在同一管板上。管束可以自由伸缩，当壳体与 u 型换热管有温差时，不会产生温差应力。其优点是结构简单，管间清洗方便，但管内清洗比较困难，利用率较低，壳程易短路，报废率较高。
因而u 型管式换热器适用于管、壳壁温差较大或壳程介质易结垢，而管程介质清洁不易结垢以及高温、高压、腐蚀性强的场合。一般高温、高压、腐蚀性强的介质走管内，可使高压空间减小，密封易解决，并可节约材料和减少热损失。
u形管管壳式换热器。
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。
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。
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。
化工原理课程设计换热器的设计
摘要。换热器的应用贯彻化工生产过程的始终，换热器换热效果的好坏直接影响化工生产的质量和生产效益。所以换热器是非常重要的化工生产设备，在化工领域中，它扮演着主力军的身份，它是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备，在化工设备中占大约50 以上的比重。既然换热器在化工生产中扮演如此重要的角色，那...
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