目录。符号说明 1
第1章概述 2
1.1间壁式换热器的种类 2
1.2列管式换热器 2
1.2.1 固定管板式换热器 2
1.2.2 浮头式换热器 2
1.2.3 u形管式换热器 2
第2章设计方案简介 3
2.1换热器类型选择 3
2.2换热器材质的选择 3
2.3管程安排 3
第3章物性数据的确定 4
3.1定性温度 4
3.2甲苯的物性参数 4
3.3水的物性参数 4
第4章工艺参数 5
4.1热负荷 5
4.2平均温差 5
4.3冷却水用量 5
4.4传热面积 6
第5章工艺结构尺寸 7
5.1管径和管内流速 7
5.2管程数与传热管数 7
5.3传热管的排列和分程方法 7
5.4壳体内径 8
5.5标准换热管的选择 8
5.6折流板 9
5.7接管 9
第6章换热器核算 10
6.1传热面积的核算 10
6.1.1管程对流传热系数 10
6.1.2壳程对流传热系数 10
6.1.3总传热系数k 11
6.2流体阻力的核算 12
6.2.1管程压力降 12
6.2.2壳程压力降 12
第7章主要附件的尺寸设计 14
7.1封头 14
7.2缓冲挡 14
7.3放气孔、排液孔 14
7.4浮头管板及钩圈 14
7.5法兰 14
第8章设计结果一览表 15
第9章设计结果评价 16
第10章工艺流程图 17
主要参考文献 18
附图：浮头式换热器水冷式装配图。
换热面积折流板间距，
管径壳体直径，
摩擦因数管程压力降结垢校正系数。
折流板切去的圆缺高度总传热系数。
管长横过管束中心的管数
管程数壳程数
总管程数压降，
普兰特准数质量流量，
体积流量热负荷。
污垢热阻雷诺数。
壳程最大流通截面面积流速，
冷却水温度甲苯温度，℃
对流传热系数换热器效率。
热导率粘度，
密度温度校正系数
限度差值。下标：
1—甲苯。2—水。
壳程 管程
换热器按用途不同可分为加热器、冷却器、冷凝器和蒸发器等；按冷、热流体的传热方式分类可分为两流体直接接触式换热器、蓄热式换热器、间壁式换热器。下面简要介绍间壁式换热器的种类。
间壁式换热器种类很多，有夹套式换热器、沉浸式蛇管换热器、喷淋式换热器、螺旋式换热器、板式换热器、板翅式换热器、热管式换热器、列管式换要求的热器。本次课设中，设备型号是列管式换热器，下面重点介绍列管式换热器。
列管式换热器又称管壳式换热器，是典型的间壁式换热器，在化工生产中被广泛使用。它的结构简单、坚固、制造较容易，处理能力大，适应性能，操作弹性较大，尤其在高压、高温和大型装置中使用更为普遍。
这种换热器主要由壳体、管束、管板（又称花板）、封头和折流挡板等部件组成，管束两端用胀接法或焊接法固定在管板上。为提高管程的流体流速，可采用多管程。管程数增多，可提高管内流速和对流传热系数，但流体的机械能损失相应增大，结构复杂，故管程数不宜太多，以程较为常见。
同时，为提高壳程流体流速，以提高对流传热系数，可在壳程内安装折流挡板，常用的有圆缺形（或称弓形）和圆盘形两种。
这种换热器有一端管板不与壳体相连，可沿轴向自由伸缩。这种结构不但可完全消除热应力，而且在清洗和检修时，整个管束可以壳体中抽出。因此，尽管其结构复杂，造价较高，但应用仍较普遍。
u形管式换热器的每根管子都弯成u形，两端固定在同一块管板上，因此，每根管子皆可自由伸缩，从而解决热补偿问题。这种结构较简单，质量轻，适用于高温高压条件，其缺点是管内不易清洗，并且因为管子要有一定的弯曲半径，其管板利用率较低。
两流体温度的变化情况：热流体进口温度90℃，出口温度55℃，冷流体进口温度22℃，出口温度40℃。考虑到浮头式换热器不但可以完全消除热应力，而且在清洗和检修时，整个管束可以从壳体中抽出。
又因估计该换热器的管壁温度体温度之差较大，因此初步确定选用浮头式列管换热器。
在进行换热器设计时，换热器各种零件、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的要求来选取。最后还需要考虑材料的经济合理性。
一般换热器常用的的材料有碳钢和不锈钢两种。
碳钢**低，强度较高，对碱性介质的化学腐蚀比较稳定，容易被酸腐蚀，在无腐蚀性要求的环境中应用是合理的。
不锈钢奥氏体不锈钢以为代表，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。
综合考虑到换热器的工艺性能要求与成本费用，选用碳钢。
由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下降；又因被冷却的流体宜走壳程，便于散热，以减少冷却水的用量。所以从总体考虑，应使循环水走管程，甲苯走壳程。
已知条件如下。
甲苯：入口温度℃，出口温度℃
冷却水：入口温度℃,出口温度℃
定性温度：对于一般气体和水等低黏度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。壳程甲苯与管程冷却水的的定性温度分别为：
当℃时，甲苯的各项参数如下：
密度。定压比热容。
粘度。热导率。
当℃时，水的各项参数如下：
密度。定压比热容。
粘度。热导率。
已知：甲苯处理量为。
则。按照逆流传热，可得出：
因为，所以用算数平均值计算逆流时的平均温差：
暂且按单壳程、多管程计算，根据课本《化工原理》第四版图4-25可查出温度校正系数ψ=0.925，则：
代入数据，计算得：
为求得传热面积a，需先求出传热系数k，而k值又与给热系数、污垢热阻等有关。在换热器的直径、流速等参数均未确定时，传热系数也无法计算，所以只能进行试算。
参照《化工原理》第四版表4-7，初选，则估算面积为：
选用25mm×2.5传热管，取管内流速为0.5m/s 。
可依据传热管的内径和流速确定单程传热管数。
传热管内径：
管内体积流量：
单程传热管数。
按单程换热管计算所得管子长度：
按单管程设计，传热管过长，应采用多管程，并按实际情况选择每程管子的长度。现按国家标准设计，取管子长，则该换热器的管程数为：
取。换热器的总管数为：
采用正方形排列，管外传热系数较高，适用于壳程流体较清洁、不需经常清洗管壁的情况。
列管式换热器课程设计
一 方案简介 1 二 方案设计 2 1 确定设计方案 2 2 确定物性数据 2 3 初选换热器规格 3 4 计算传热面积 4 5 工艺结构尺寸 4 6 换热器核算 6 三 设计结果一览表 8 1 参考资料 9 2.主要符号说明 9 本设计任务是利用循环水给热水降温。利用热传递过程中对流传热原则，制成...
列管式换热器课程设计
课程设计说明书。学院 机电工程学院。专业 自动化。班级 1 班。题目 列管式换热器的设计 指导教师 职称 一 设计的目的 要求及任务2 1.1 设计目的2 1.2 设计要求2 1.3 设计任务2 1.3.1 列管式换热器的简介2 1.3.2 设计的工艺流程3 1.3.3 有关数据和已知条件4 二 控...
列管式换热器课程设计
大学。化工原理 列管式换热器。课程设计说明书。学院 班级 学号 姓名 指导教师 时间 年月日。目录。一 化工原理课程设计任务书2 二 确定设计方案3 1.选择换热器的类型。2.管程安排。3 确定物性数据4 4 估算传热面积5 1.热流量。2.平均传热温差。3.传热面积。4.冷却水用量。5 工艺结构尺...