xxx学院。
本科课程设计。
题目：列管式换热器的设计。
专业：xxxxxxxx
学院：xxxxxxxxxx学院
班级：xxxxxxx
姓名：xxxx
学号：xxxxxxxxxx
指导教师：xxxxxx
浮头式换热器设计说明说书。
1概述。1.1课程设计学习目的及其重要性。
设计是一项创造劳动，是设计者对许多构思加以综合，应用基础知识和专业知识去实现设计目标的一个过程。，可以增强我们独立学习，独立思考，独立分析的能力。
在设计中需要学生自己做出决策，即自己确定方案，选择流程，查取资料，进行过程和设备的计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。所以，课程实践是培养学生解决实际工程问题能力的有益实践。
通过课程设计，我们应该注重以下几个能力的训练和培养：
1.初步掌握化工单元操作设计的基本方法和程序。
2.查阅资料，选用公式和搜集数据的能力。
3.树立既考虑技术上的先进性和可行性，又考虑经济上的合理性，并注意操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力。
4.提高运用工程语言表达设计思想的能力。
5.提高正确的进行工程计算和利用auto cad画图的能力。
6.提高用简洁明了的文字，清晰的图表来表达自己设计思想和撰写设计报告的能力。
1.2列管式换热器设计的重要性及其步骤。
1.2.1重要性：
换热设备是化工工业应用典型的工艺设备，主要用于实现热量传递，使热量由高温流体传给低温物体。一般来说，换热设备在化工厂装置中所占的比例在建设费用方面高达10%~40%。因此从能源节省以及工厂投资的角度来讲，合理地选择和使用换热设备，可节省投资，降低能耗，具有重要意义。
随着工业的迅速发展，能源消耗量不断增加，能源紧张已成为一个世界性问题。为缓和能源紧张的状况，世界各国竞相采取节能措施，大力发展节能技术，已成为当前工业生产和人民生活中一个重要课题。换热器在节能技术改造中具有很重要的作用，表现在两方面：
一是在生产工艺流程中使用着大量的换热器，提高这些换热器效率，显然可以减少能源的消耗；另一方面，用换热器来**工业余热，可以显著地提高设备的热效率。
1.2.2列管式换热器设计的步骤：
设计方案简介：对确定的工艺流程及换热器型式进行简要论述。
换热器的工艺计算：确定换热器的传热面积。
换热器的主要结构尺寸设计。
主要辅助设备选型。
绘制换热器**配图。
2课程设计任务书：
现生产车间需要一台列管式换热器，用于油品**柴油的热量。流量为36000kg/h的柴油从180℃降至130℃，油品从60℃升至110℃。试设计一台换热器完成该任务。
1.操作条件：
① 操作压力常压（绝压）
② 当地大气压 96 kpa（绝压）
2.设计要求：
① 设计该热量**利用的原则流程；
② 设计计算该主体设备换热器的主要尺寸及型号规格，并绘制出该换热器的设备图。
3.编制设计说明书。
3设计方案的确定。
3.1选择换热器的类型。
两流体的温度变化情况：热流体进口温度180℃，出口温度130℃;
冷流体进口温度60℃，出口温度110℃.
柴油定性温度为：（180+130）/2=155℃
油品定性温度为：（60+110）/2=85℃
两流体的温差 tm=tm柴-tm油品=155-85=70℃
可选用带温度补偿的固定管板式换热器，但考虑到该换热器用不适用于热冷流体温差较大（大于70℃）的场合，故选用浮头式换热器。
3.2管程的安排。
由于油品黏度大，为减少损失且充分利用柴油的热量、便于清洗，所以安排柴油走管程，油品走壳程。
4生产条件及其物料的物性参数。
4.1生产条件及工艺参数。
生产条件：(1) 操作压力常压（绝压）
(2)当地大气压 96 kpa（绝压）
3)柴油流量为36000kg/h
4)冷却介质：油品，入口温度60℃，出口温度110℃
5)柴油：入口温度180℃，出口温度130℃
物性参数有：柴油（油品）的密度、黏度、 定压比热容、 流速以及雷诺数等。
4.2主要物料的物性参数。
柴油进口温度为180℃，出口温度为130℃。
油品进口温度为60℃，出口温度为110℃。
柴油定性温度为：（180+130）/2=155℃
油品定性温度为：（60+110）/2=85℃
根据定性温度分别查取柴油和油品的有关物性参数：
5工艺设计计算。
5.1传热面积估算。
1)热流量。
qt=qm,hcp,0t0=36000*2.48*(180-130)=4464000(kj/h)=1240kw
2)油品的用量。
qm,c=qt/cp,iti=1240*103/2.2*103*（110-60）=11.27(㎏/s)=40572(㎏/h)
3)初算传热面积。
查传热手册，参照总传热系数的大致范围，同时考虑到壳程气体的压力，根据资料查得柴油和油品之间的传热系数大概在250 (w/㎡·假设k=250 (w/㎡·则估算的传热面积。
s估=qt/k·tm= 1240×103/（250×70）=70.86 (㎡
5.2工艺结构尺寸计算及选型。
5.2.1管径和管内流速。
查《化工原理课程设计》换热器结构设计选用φ25㎜×2.5㎜较高级冷拔传热管（碳钢），取管内流速ui=1.1m/s
5.2.2管程数和传热管数。
可依据传热管内径和流速确定单程传热管数。
n=qv/πdi2ui /4 =36000/ (3600×715) /0.785×0.022×1.1）=40（根）按单程管的计算，所需的传热管长度为。
l=a估/πd0n=70.86/（3.14×0.025×40）=23m
按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。依据本设计实际情况，采用非标设计，现取传热管长l=6m, 则该换热器的管程数np= =传热管总根数n= ns*np=40×4=160(根)
5.2.3平均传热温差校正及壳程数。
平均传热温差校正及壳程数平均温差校正系数计算如下。
p=(t2-t1)/(t1-t1)=(110-60)/(180-60)=0.42
r=(t1-t2)/(t2-t1)=(180-130)/(110-60)=1
按单壳程、四管程结构，查《化工原理课程设计》温度差校正系数图得。
=0.852, 平均传热温差tm=·tm=0.852×70=59.5℃
φt=0.852>0.8 , 同时壳程流体流量较大∴采用单壳程适宜。
5.2.4传热管排列和分程方法。
因流体黏度大、易结垢，为便于清洗，故采用正方形错列排列法。管子间距pt，一般是管外径的1.25倍左右，以保证胀管时管板的刚度。
取管心距pt=1.25d0,则pt=1.25×25=31.25≈32（㎜）
隔板中心到离其最近的一排管中心距离。
z=pt/2+6=32/2+6=22mm
各程相邻管的管心距为44㎜。
5.2.5壳体直径。
采用多管程结构，壳体直径d=1.05pt估算。
取管板利用率η=0.45，则壳体直径。
d=1.05pt=1.05×32×≈634（㎜）
圆整后的壳体直径d=800mm
5.2.6折流板。
采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高度h=800×0.25=200(㎜)
取折流板间距b=0.7d(0.2d折流板数目nb=(传热管长/折流板间距)-1=（6000/600）-1≈9
5.2.7接管。
壳程流体进出口接管：取接管内流体流速u1=1m/s，则接管内径为d1= 1==0.128m=128mm
圆整后可取管内直径为130㎜
管程流体进出口接管：取接管内流体流速u2=1.3m/s，则接管内径为d2==0.117m=117mm
圆整后可取管内直径为110㎜。
5.3换热器核算。
5.3.1传热面积核算。
1）管程传热膜系数。
根据α=0.023(λ/di)re0.8pr0.3
管程流体流通截面积：
si=0.785=0.013m2
管程流体流速和雷诺数分别为：
ui= qv,1/si=［36000/(3600×715) ]0.013=1.08（m/s），re=diuiρ1/μ1=（0.
02×1.11×715）/6.4×10-4≈24131
普朗特数：pr=cp,1·μ1/λ1=（2.48×103×0.64×10-3）/0.133=11.93
i=0.023×(0.133/0.02) ×24131）0.8×（11.93）0.3=1031(w/㎡·
2）壳程传热膜系数。
根据α=0.36(λ/de) ·re0.55·pr0·(μw)0.14，管子按正方形排列，传热当量直径为：
de =｛4×［pt2-(π4) ·d02]｝/d0
0.027(m)
壳程流通截面积：
s0=bd(1-d0/pt)=600×800×(1-25/32)=0.105(㎡)
壳程流体流速和雷诺数分别为：
u0= qv,2/s0=[40572/(3600×880) ]0.105=0.12（m/s），re0=deu0ρ2/μ2=（0.
03×0.12×880）/5.2×10-3≈548
普朗特数： pr0=cp,2·μ2/λ2=（2.22×103×5.2×10-3）/0.119=96
黏度校正：(μw)0.14≈1.05
α0=0.36×(0.119/0.03) ×548.1）0.55×（96）×1.05=1712(w/㎡·3）污垢热阻和管壁热阻。
查《化工原理课程设计》附录9知，管外侧污垢热阻r0=5×10-4(㎡·w)，管内侧污垢热阻ri=5×10-4(㎡·w)。已知管壁厚度b=0.0025m，碳钢在该条件下的热导率为50 w/㎡·
4）总传热系数k
k=1/[(d0/αidi)+(rid0/di)+(bd0/λdm)+r0+(1/α0)]
化工原理课程设计列管式换热器
课程设计说明书。课程名称 化工原理课程设计。设计题目 列管式换热器设计。院系 化学与环境工程学院。学生姓名。学号。专业班级 指导教师。2011 年 11 月19日。课程设计任务书。目录。一 方案简介3 2 方案设计3 1 确定设计方案3 2 确定物性数据4 3 计算总传热系数4 4 计算传热面积4 ...
化工原理课程设计列管式换热器
材料工程原理b 课程设计。设计题目 处理量10 104吨 年煤油冷却器的设计 专业 班级 学号 姓名 日期 指导教师 设计成绩。日期。设计任务书。目录。一 概述 1 二 设计方案说明 1 2.1 列管式换热器设计简介 1 2.2 列管式换热器的类型 2 2.2.1 固定管板式 2 2.2.2 浮头式...
化工原理课程设计 列管式换热器
化工原理课程设计。水冷却器。设计说明书。专业化学工程与工艺 1.3.3 列管换热器主要部件4 2.4设计流程5 3.1.1冷却介质选择。3.1.2换热器类型选择及流体流动路径选择。3.1.3流体流速选择。3.1.4换热器设备设计原则。4.1主要工艺及结构基本参数计算。4.2换热器筒体尺寸与接管尺寸确...