列管换热器设计示例课程设计

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1、本科生课程设计列管换热器设计示例目录一、设计任务书3二、设计方案简介42.1换热器概述42.2换热器的结构形式62.3换热器材质的选择112.4方案的确定14三、工艺设计计算183.1计算总传热系数183.2工艺结构尺寸193.3换热器核算21四、换热器内流体244.1计算总传热系数244.2工艺结构尺寸24五、设计结果汇总27六、工艺流程图28七、对设计过程的评述和有关问题的讨论29八、课程设计心得31九、主要符号说明33十、参考文献34一设计任务书1.1设计题目列管式换热器(热水冷却器)的设计,处理能力：32×104,设备型式其列管式换热器.1.2操作条件(1).热水：入口温度1

2、40℃，出口温度40℃(2).冷却介质：循环水，入口温度30℃，出口温度40℃(3).允许压降：不大于105Pa(4).每年按330天计，每天24小时连续运行(5).建厂地址:广州地区1.3设计要求及内容（1）工艺设计：确定设备的主要工艺尺寸，如：管径、管长、管子数目、管程数目等，计算K。（2）结构设计：确定换热器管板、换热器壳体的结构和尺寸；确定连接方式、管板的列管的排列方式、换热器的传热面积和流体阻力。（3）制定列管式换热器的所需的原始数据及编写课程设计说明书。二设计方案简介2.1换热器概述2.1.1换热器的简介：一、换热器概述换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，以实现

3、不同温度流体间的热能传递，又称热交换器。换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。在换热器中，至少有两种温度不同的流体，一种流体温度较高，放出热量；另一种流体则温度较低，吸收热量。在工程实践中有时也会存在两种以上的流体参加换热，但它的基本原理与前一种情形并无本质上的区别。在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器，且它们是上述这些行业的通用设备，占有十分重要的地位。随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日益加强。换热器的设计制造结构改进以及传热机理的研究十分活跃，一些新型高效换热器相继问世。二、换热器的类型饱和水

4、蒸气应从换热器壳程上方进入，冷凝水由壳程下方排出，冷却水从换热器下方的入口进入，上方的出口排除。从两流体温度来看，估计换热器的管壁温度和壳体壁温之差不会很大，该换热器用循环冷却水冷却，热流体为热水，为不易结垢和清洁的流体。冬季操作时进口温度会降低，估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较小，因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式换热器。三、工艺流程示意图四、说明运用该设备的理由这种换热器的特点是壳体和管板直接焊接，结构简单、紧凑。在同样的壳体直径内，排管较多。管式换热器具有易于制造、成本较低、处理能力达、换热表面清洗比较方便、可供选用的结构材料广阔、适应性强、可用于调温调压场合等优点，由于

5、两管板之间有管子相互持撑，管板得到加强，故在各种列管换热器中他的管板最薄，其造价比较低，因此得到了广泛应用。2.1.2列管式换热器中K值大致范围热流体冷流体传热系数K/(W·m²·K-1)水水800～1200轻油水340～910重油水60～280气体水17～280水蒸汽冷凝水1420～4250水蒸汽冷凝气体30～300低沸点烃类蒸汽冷凝水455～1140高沸点烃类蒸汽冷凝水60～170水蒸汽冷凝水沸腾2000～4250水蒸汽冷凝轻油沸腾455～1020水蒸汽冷凝重油沸腾140～425因此取K其中平衡值1000计算。2.1.3换热器常用流速范围2.1.4换热器反应流程图2.2换热器的结

6、构形式2.2.1结构形式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两端的管板与壳体连在一起，这类换热器结构简单，价格低廉，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。（1）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

7、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。（2）填料涵式换热器填料涵式换热器管束一端可以自由膨胀，与浮头式换热器相比，结构简单，造价低，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。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