化工原理课程设计

课程设计说明书。

题目名称：列管式换热器课程设计

系部：化学工程系

专业班级：应化10-5(1) 班

学生姓名：黄谢风。

指导教师：黄伟。

完成日期： 2011/12/20

格式及要求。

1、摘要。1)摘要正文。

(小四，宋体)

摘要内容200～为易，要包括目的、方法、结果和结论。

2）关键词 xxxx；xxxx；xxxx (3—8个主题词)

小四，黑体)

2、目录格式

目录(三号，黑体，居中)

1 xxxxx（小四，黑体1

xxxxx(小四，宋体2

1.1.1 xxxxx(同上3

3、说明书正文格式：

1. xxxxx (三号，黑体)

1．1 xxxxx(四号，黑体)

1.1.1 xxxxx(小四，黑体)

正文：xxxxx(小四，宋体)

页码居中）4、参考文献格式：

列出的参考文献限于作者直接阅读过的、最主要的且一般要求发表在正式出版物上的文献。参考文献的著录，按文稿中引用顺序排列。

参考文献内容(五号，宋体)

示例如下：

期刊——[序号]作者1，作者2…，作者n．题(篇)名，刊名(版本)，出版年，卷次(期次)。

图书——[序号]作者1，作者2…，作者n．．书名，版本，出版地，出版者，出版年。

5、.纸型、页码及版心要求：

纸型： a4，双面打印。

页码：居中，小五。

版心距离：高：240mm(含页眉及页码)，宽：160mm

相当于a4纸每页40行，每行38个字。

6、量和单位的使用：

必须符合国家标准规定，不得使用已废弃的单位。量和单位不用中文名称，而用法定符号表示。

符号说明。1、cp：比热容2、λ：导热系数

3黏度4、ρ：密度。

5、 q：热负荷6、t：热流体温度。

7、t：冷流体温度 8、δt逆逆流对数平均温度。

9温差校正系数 10、δtm 对数平均温度。

11、w热流量12、 k：传热系数。

13、s：流通面积14、u流速。

15、雷诺数16、普兰特数。

17、d：直径18、f修正系数。

19、δp：压降20、：当量直径。

21、l：管子长度 22、h折流板间距。

23、管子数24、：管程数。

25、d：外壳直径。

备注： i 表示管内。

o表示管外。

摘要。列管式换热器的设计内容主要包括根据换热任务和有关要求确定设计方案，通过对已知参数进行计算，初步确定换热器的结构和尺寸，进而进行对管壳程传热系数和压降的计算，最后对数据进行审核，看是否满足工艺要求，如不符合，再次进行计算，直到满足工艺要求，最后才能确定换热器的工艺结构。

关键字：列管式换热器油冷却设计。

课程设计任务书。

11－12学年上学期 11 年 12 月20日。

教研室主任（签名系（部）主任（签名年月日。

目录。1.概述 - 1 -

设计任务： -1 -

2、设计计算： -1 -

2.1 换热器的类型确定： -1 -

2.2 管壳程确定： -2 -

2.3选定物性参数： -2 -

2.4 平均温度计算： -3 -

2.5初步计算换热面积： -4 -

2.5.1热流量计算： -4 -

2.5.2冷却水用量： -4 -

2.5.3 初估k值计算换热面积： -4 -

2.6初选换热器： -5 -

3、计算管程对流传热系数及压降： -5 -

3.1管程流通面积及流速： -5 -

3.2管程对流传热及压降： -5 -

4、计算壳程传热系数及压降 - 5 -

4.1 流通面积及流速： -5 -

4.2壳程传热系数及压降 - 6 -

5、计算传热面积 - 7 -

5.1计算传热系数 - 7 -

5.2计算换热面积 - 7 -

5.3对此换热器进行核算： -7 -

6、物性汇总表： -8 -

7、对本次设计的评述及总结 - 9 -

8、工艺简图 - 10 -

9、参考文献 - 11 -

1.概述。换热器的概念及意义：

在化工生产中为了实现物料之间能量传递过程需要一种传热设备。这种设备统称为换热器。在化工生产中，为了工艺流程的需要，往往进行着各种不同的换热过程：

如加热、冷却、蒸发和冷凝。换热器就是用来进行这些热传递过程的设备，通过这种设备，以便使热量从温度较高的流体传递到温度较低的流体，以满足工艺上的需要。它是化工炼油，动力，原子能和其他许多工业部门广泛应用的一种通用工艺设备，对于迅速发展的化工炼油等工业生产来说，换热器尤为重要。

设计任务：某生产过程中，需将6000kg/h的油从140℃冷却到40℃，压力为0.3mpa;冷却介质采用循环水，循环水的压力为0.

4mpa,循环水入口温度30℃，出口温度为40℃.试设计一台列管式换热器，完成该生产任务。油的物性数据如下，水的自己查取：

2、设计计算：

2.1 换热器的类型确定：

因为热流体温度为40℃到140℃，冷流体出口温度为40℃，进口温度30℃，所以冷热流体温度相差较大，不宜用管板式换热器，而u形管换热器清洗比较困难，不宜用易结垢的流体，而油容易结垢，所以u形管也不能用，浮头式换热器中的两端的管板有一端不与壳体连接，这一端的封头可在壳体内与管束一起自由移动。这种结构不但消除了热应力，而且整个管束可以从壳体中抽出，便于管子的清洗和检修。因此选择浮头式换热器。

2.2 管壳程确定：

冷、热流体流动通道的选择的一般原则：

1)不洁净或易结垢的液体宜在管程，因管内清洗方便。

2)腐蚀性流体宜在管程，以免管束和壳体同时受到腐蚀。

3)压力高的流体宜在管内，以免壳体承受压力。

4)饱和蒸汽宜走壳程，因饱和蒸汽比较清洁，表面传热系数与流速无关，而且冷凝液容易排出。

5)流量小而粘度大的流体一般以壳程为宜，因在壳程re>100即可达到湍流。但这不是绝对的，如流动阻力损失允许，将这类流体通入管内并采用多管程结构，亦可得到较高的表面传热系数。

6)若两流体温差较大，对于刚性结构的换热器，宜将表面传热系数大的流体通入壳程，以减小热应力。

7)需要被冷却物料一般选壳程，便于散热。

因为油容易结垢，不宜走管程，且它需要被冷却，走壳程可有助于它的散热，所以确定让油走壳程，冷却水走程。

管子排列方式：采用正方形错列，便于清洗，传热效果较好于正方形排列：

2.3选定物性参数：

冷却水定性温度：t=（t＋ t) ／2＝35℃

则查得冷却水的物性参数如下：

密度ρ=992.2㎏／m3

比热容c=4.174×10 j/kg·℃

导热系数λ=0.634 w/m·℃

黏度μ=65.6×10pa·s

2.4 平均温度计算：

t=t-t=40-30=10℃

t=t-t=140-40=100℃

初估φ值 p=（t-t）/(t- t)=10／110＝0.091

r=(t-t)/(t-t) ＝100／10＝10

初步采用单壳程，偶数管程的浮头式换热器，查温差校正系数图得；

二管程）四管程）

查得ψ＝0.95 则：δtm＝δt逆×ψ＝0.95×39.1＝37.1℃

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