换热器课程设计

化工原理课程设计

纯苯液体冷却器

前言

化工原理是在研究化学工业共性的基础上发展起来的。本课程属于技术基础课程，主要研究化工生产中的物理加工过程，按其操作原理的共性归纳成若干个“单元操作”，研究对象由过程和设备两部分组成。

化工原理课程设计是化工原理教学的一个重要环节，是完成以单元操作为主的一次设计实践。通过课程设计使学生掌握化工设计的基本程序和方法，并在查阅技术资料、选用公式和数据、用简洁文字和图表表达设计结果、制图以及计算机辅助计算等能力方面得到一次基本训练，在设计过程中可培养学生树立正确的设计思想和实事求是、严肃负责的工作作风。本课程是化工原理课程教学的一个实践环节，是使学生得到化工设计的初步训练，为毕业设计奠定基础。

换热器按照结构形式可分为：固定管板式换热器、浮头式换热器；U形管换热器；填料函式换热器。

固定管板式换热器由两端管板和壳体构成。由于其结构简单，运用比较广泛,是一种实现物料之间热量传递的节能设备，是在石油、化工、石油化工、冶金、电力、轻工、食品等行业普遍应用的一种工艺设备。在炼油、化工装置中换热器占总设备数量的40%左右，占总投资的30%-45%。随着节能技术的发展，应用领域不断扩大，利用换热器进行高温和低温热能回收带来了显著的经济效益。

编 者 于太原工业学院

目录

第一章 化工原理课程设计任务书

一、设计题目：—纯苯液体冷却器 二、设计条件： 1、处理能力：14000kg/h 2、设备形式：列管式换热器 3、操作条件

流体 物料 加热冷却介质 名称 苯（液） 循环水 入口温度℃ 80 29 出口温度℃ 60 39 允许压力将0.02Mpa 热损失：按传热量的10%计算 三、设计内容 1、前言

2、确定设计方案（设备选型、冷却剂选择、换热器材质及载体流入空间的选择）

3、工艺设计

初估换热面积，并确定换热器基本尺寸（包括管径、管长、程数、每管程数、管子排列、壁厚、换热器直径、流体进出管管径等计算）

4、换热器核算、

（1）核算总传热系数（传热面积）

（2）换热器内流体的流动阻力校核（计算降压） 5、机械结构选用

（1）管板选用、管子在管板上的固定、管板与壳体连接结构 （2）封头类型选用 （3）温度补偿装置的选用 （4）管法兰选用 （5）管、壳程接管

6、换热器主要结构尺寸和计算结果表

7、结束语（包括对设计的自我评价及有关问题的分析讨论） 8、换热器结构和尺寸（1#图纸） 9、参考资料目录

第二章 固定管板式换热器简述

固定管板式换热器概述

固定管板式换热器由两端管板和壳体构成。由于其结构简单，运用比较广泛。 固定管板式换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备，是在石油、化工、石油化工、冶金、电力、轻工、食品等行业普遍应用的一种工艺设备。在炼油、化工装置中换热器占总设备数量的40%左右，占总投资的30%-45%。随着节能技术的发展，应用领域不断扩大，利用换热器进行高温和低温热能回收带来了显著的经济效益。

固定管板式换热器管程和壳程中，流过不同温度的流体，通过热交换完成换热。当两流体的温度差较大时，为了避免较高的温差应力，通常在壳程的适当位置上，增加一个补偿圈（膨胀节）。当壳体和管束热膨胀不同时，补偿圈发生缓慢的弹性变形来补偿因温差应力引起的热膨胀。

固定管板式换热器的结构特点是在壳体中设置有管束，管束两端用焊接或胀接的方法将管子固定在管板上，两端管板直接和壳体焊接在一起，壳程的进出口管直接焊在壳体上，管板外圆周和封头法兰用螺栓紧固，管程的进出口管直接和封头焊在一起，管束内根据换热管的长度设置了若干块折流板。这种换热器管程可以用隔板分成任何程数。

特点：固定管板式换热器结构简单，制造成本低，管程清洗方便，管程可以分成多程，壳程也可以分成双程，规格范围广，故在工程上广泛应用。壳程清洗困难，对于较脏或有腐蚀性的介质不宜采用。当膨胀之差较大时，可在壳体上设置膨胀节，以减少因管、壳程温差而产生的热应力。

优点：1、旁路渗流较小；2、锻件使用较少，造价低；3、无内漏；4、传热面积比浮头式换热器大20%～30%。

缺点：1、壳体和管壁的温差较大，壳体和管子壁温差t≤50℃,当t≥50℃时必须在壳体上设置膨胀节；2、易产生温差力，管板与管头之间易产生温差应力而损坏；3、壳程无法机械清洗；4、管子腐蚀后连同壳体报废，设备寿命较低。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/9pof.html