设计题目：煤油换热器的设计。
设计者。班级。
学号。指导老师：
设计成绩。目录。
1.综述31.1 列管式换热器简介。
1.2 换热器的选择4
1.3 流体流动空间及流速的选择。
2. 课程设计任务书6
3.换热器设计所需物性数据。
3.1流体主要物性参数。
3.2温差校正系数7
3.3列管式换热器中总传热系数k
4.换热器工艺结构尺寸8
4.1热负荷的计算。
4.2传热面积估算。
4.3管径和管内流速。
4.4管程数和传热管数。
4.5传热管排列及壳内径9
4.6折流板的计算。
5.换热器的核算9
5.1管程对流传热系数。
5.2壳程对流传热系数。
5.3总传热系数10
5.4传热面积的核算。
6.换热器主要结构尺寸和计算结果………11
7.设计结果说明及讨论12
7.1课程设计说明。
7.2课程设计感悟。
8.换热器**配图13
1. 综述。
1.1 列管式换热器简介。
列管式换热器。
列管式换热器是目前化工及酒精生产上应用最广的一种换热器。它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。所需材质 ，可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。
在进行换热时，一种流体由封头的连结管处进入，在管流动，从封头另一端的出口管流出，这称之管程；另一种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程 。列管式换热器种类很多，目前广泛使用的按其温差补偿结构来分，主要有以下几种：
1） 固定管板式换热器：这类换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。
通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。因此，当管壁与壳壁温差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。
2）浮头式换热器： 换热器的一块管板用法兰与外壳相连接，另一块管板不与外壳连接，以使管子受热或冷却时可以自由伸缩，但在这块管板上连接一个顶盖，称之为“浮头”，所以这种换热器叫做浮头式换热器。其优点是：
管束可以拉出，以便清洗；管束的膨胀不变壳体约束，因而当两种换热器介质的温差大时，不会因管束与壳体的热膨胀量的不同而产生温差应力。其缺点为结构复杂，造价高。
3）u型管式换热器：u形管式换热器，每根管子都弯成u形，两端固定在同一块管板上，每根管子皆可自由伸缩，从而解决热补偿问题。管程至少为两程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨胀。
其缺点是管子内壁清洗困难，管子更换困难，管板上排列的管子少。优点是结构简单，质量轻，适用于高温高压条件。
1.2 换热器的选择。
根据设计条件，由于被冷却流体煤油不够清洁，因此不能选用u形管式换热器；另外，由于被冷却流体煤油与热流体自来水的温差相对来说比较高，所以也不能选固定管板式换热器。对于浮头式换热器，它的两端管板的有一端可以沿轴向自由浮动，这种结构不但完全清除热应力，而且整个管束可以从壳体中抽出，便于清洗和检修。因此，应选择浮头式的列管式换热器。
1.3 流体流动空间及流速的选择。
对于列管式换热器，流体选择流经管程或壳程，遵循以下原则：
1.不清洁或易结垢的流体宜走容易清洗的一侧。对于直管管束，宜走管程；
2. 腐蚀性流体宜走管程，以免壳体和管束同时被腐蚀；
3. 为增大对流传热系数，需要提高流速的流体宜走管程；
4.两流体温差较大时，对于固定管板式换热器，宜将对流传热系数大的流体走壳程，以减小管壁和壳体的温差，减小热应力；
5. 蒸气冷凝宜走壳程，以利于排除冷凝液；
6. 需要冷却的流体宜走壳程，便于散热，以减少冷却剂用量；但温度很高的流体，其热能可以利用，宜走管程，以减少热损失；
7.黏度大或流量较小的流体宜走壳程，因有折流挡板的作用，在低re下（re＞100）即可达到湍流。
对于本次设计要求，由于冷却水易结垢，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；又被冷却的流体宜走壳程，便于散热。所以从总体考虑，应使冷却水走管程，煤油走壳程。选用的碳钢管，管内流速取1.
0m/s。
2. 课程设计任务书。
2.1 设计题目：煤油换热器的设计。
2.2 设计条件：1、设备类型：列管式换热器。
2、处理量： 吨/年。
3、操作条件：煤油：入口温度120℃，出口温度40℃
冷却水：入口温度30℃，出口温度40℃
每年按330天计，每天24小时连续运行。
3.换热器设计所需物性数据。
3.1 定性温度取冷、热流体进出口温度的算术平均值。
煤油的定性温度： ℃
循环水的定性温度：℃；
根据定性温度，查出壳程和管程的流体的有关物性参数如下：
3-1流体主要物性参数
3.2 单壳程..管程温差校正系数。
3-2 温差校正系数ψ
3.3 列管式换热器中总传热系数k
3-3 列管式换热器k值大致范围。
6.换热器主要结构尺寸和计算结果。
7.设计结果说明及讨论。
7.1 设计结果说明。
换热器的种类繁多，不同的换热器由其各自的优点和使用局限。本次课程设计中选用浮头式换热器，这种换热器相比其他换热器有以下几点明显的优势：
1. 管束可抽出，以方便清洗管、壳程；
2. 介质间温差不受限制；
3. 可在高温、高压下工作；可用于结垢比较严重的场合；
4. 可用于管程易腐蚀的场合。
同时也有一些缺点，例如，造价高、结构复杂等。
7.2 课程设计感悟。
通过此次课程设计--《煤油换热器的设计》 ,对于书中第四章‘传热’所讲的知识有了更加透彻的理解，能够基本的运用其与实际的生产工业相结合；还有清楚地知道了换热器的工艺结构以及工作原理和各个参数；还有掌握了查阅资料，选用公式和搜集数据的能力。
当然还发现存在许多的问题，对知识的理解运用不够灵活，对数据处理能力还有欠缺，以及对课程设计的步骤和要求也是一知半解。
不过总的来说，通过这次课程设计，学到了很多各个方面的知识，也学到了此种课设的方法格式，希望今后能够更多的此类的实践锻炼。
主要参考文献。
1） 《化工原理课程设计》王卫东，化学工业出版社（2011）；
2） 《化工原理课程设计》贾绍义，天津大学出版社（2003）。
化工原理课程设计 煤油换热器的设计
化工原理课程设计。2012年 06 月。目录 第1章前言1 第2章设计题目及原始数据。2.1设计任务及操作条件。第三章换热器总体结构的选择1 3.1 换热器的选型1 3.1.1 换热器的分类1 2.1.4 换热器的选型2 2.2 材质的选择2 2.3 换热器其他结构设计3 2.3.1 管程机构3 2...
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