化工原理列管式换热器设计

列管式换热器设计

第一节 推荐的设计程序 一、工艺设计 1、作出流程简图。

2、按生产任务计算换热器的换热量Q。 3、选定载热体，求出载热体的流量。 4、确定冷、热流体的流动途径。

5、计算定性温度，确定流体的物性数据（密度、比热、导热系数等）。 6、初算平均传热温度差。

7、按经验或现场数据选取或估算Ｋ值，初算出所需传热面积。

8、根据初算的换热面积进行换热器的尺寸初步设计。包括管径、管长、管子数、管程数、管子排列方式、壳体内径（需进行圆整）等。

9、核算Ｋ。

10、校核平均温度差D。

11、校核传热量，要求有15－25％的裕度。 12、管程和壳程压力降的计算。 二、机械设计

1、壳体直径的决定和壳体壁厚的计算。 2、换热器封头选择。

3、换热器法兰选择。 4、管板尺寸确定。 5、管子拉脱力计算。 6、折流板的选择与计算。 7、温差应力的计算。

8、接管、接管法兰选择及开孔补强等。 9、绘制主要零部件图。 三、编制计算结果汇总表 四、绘制

列管式换热器设计说明书

设计者： 班级：

姓名 ： 学号 ： 日期 ：

指导教师 设计成绩 日期

列管式换热器设计说明书

目录

一、方案简介································································3

二、方案设计································································4

1、确定设计方案·····························································4

2、确定物性数据·····························································4

3、计算总传热系数···························································4

4、计算传热面积·····························································5

列管式换热器的设计 一、概述

在化工、石化、石油炼制等工业生产中，换热器被广泛使用。在一般化工的建设中，换热器约占总投资的11％。在炼油厂的常、减压蒸馏装置中，换热器约占总投资的20%。若按工艺设备重量统计，换热器在石油、化工装置中约占40%左右。

随着化工、石化、炼油工业的迅速发展，各种新型换热器不断出现，一些传统的换热器的结构也在不断改进、更新。今后换热器的发展趋势将是不断增加紧凑性、互换性，不断降低材料消耗，提高传热效率和各种比特性，提高操作和维护的便捷性。

换热器的类型很多．特点各异，分类方法也不尽相同。苦按其用途分，有加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。技其结构类型分，有列管式、板式、螺旋板式、板翅式、板壳式利翅片管式等。若按传热原理和热交换方式分，有直接混合式、蓄热式和间壁式三类，列管式换热器是间壁式换热器的主要类型，也是应用最普遍的一种换热设备。

列管式换热器发展较早，设计资料和技术数据较完整．目前在许多国家中都已有系列化标准产品。虽然在换热效率、紧凑件、材料消耗等方面还不及一些新型换热器，但它具有结构简单、牢固、耐用，适应性强，操作弹性较大，成本较低等优点，因而仍是化工、石化、石油炼制等工业中应用最广泛的换热设备,也

列管式换热器设计说明书

设计者： 班级：

姓名 ： 学号 ： 日期 ：

指导教师 设计成绩 日期

列管式换热器设计说明书

目录

一、方案简介································································3

二、方案设计································································4

1、确定设计方案·····························································4

2、确定物性数据·····························································4

3、计算总传热系数···························································4

4、计算传热面积·····························································5

列管式换热器课程设计

华北科技学院环境工程系《化工原理》课程设计报告

设计题目列管式换热器的工艺设计和选用学生姓名张森

学号 2

指导老师高丽花

专业班级化工B112班

教师评语

设计时间：2013年12月9日至2013年12月20日

1 / 241

列管式换热器课程设计

前言

列管式换换热器的应用已经有很悠久的历史。现在，它已经被当成一种传统的标准换热器设备在很多部门中大量使用，尤其在化工、石油、能源设备等部门所使用的换热设备中，列管式换热器仍处于主导地位。

在化工厂，换热器的费用约占20%，在炼油厂约占35%~40%。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、结构改进与传热原理的研究也十分活跃，一些新型高效换热器相继问世。

随着换热器在工业生产中的地位和作用不同，换热器的类型也多种多样，不同换热器各有优缺点，性能各异。在换热器设计中，首先应根据工艺要求选择适用的类型，然后计算换热所需传热面积，并确定换热器的结构尺寸。

完善的换热器在设计时应满足以下各项要求：

（1）合理地实现所规定的工艺条件

传热量、流体的热力学参数（温度、压力、流量、相态等）与物理化学性质（密度、粘度、腐蚀性等）是工艺过程所规定

列管式换热器设计举例（一）

一、设计任务书

（一）已知条件 1． 气体工作压力： 管程：半水煤气 0.70MPa 壳程：变换气0.68MPa

2． 壳、管壁温差 50℃，ta > ts 。 3． 由工艺计算求得换热面积为 130 m2。 （二）设计任务

1．列管热交换器结构及工艺尺寸；

2．绘制列管热交换器结构图。

3．选用适合并满足换热任务的标准型换热器。

二、换热器设计计算

1．确定管子数n

选?25?2.5的无缝钢管，材质为20号钢，管长 3 m 因 F??d均ln 所以 n?A?d?130?613 根

均L3?14?0?0225?3其中因安排拉杆需减少6 根，实际近数为607 根。 2．管子排列方式、管间距确定

采用正三角形排列，由表 查得层数为 13 层，查表 ，取管间距3．换热器壳体直径的确定

壳体内径为： Di???b?1??2l 式中 Di —— 换热器内径；m

b —— 正三角形对角线上的管子数；查表 ，取b?27； l —— 最外层管子的中心到壳壁边缘的距离；取l?2d0。

?32mm。 ?

安阳工学院

课程设计说明书

课程名称：化工原理课程设计

设计题目：列管式热水冷却器

院系：化学与环境工程学院

学生姓名：张豪

学号：201005020014

专业班级：应用化学1班

指导教师：路有昌

2012/11/14

1

列管式换热器设计任务书

设计一台列管式换热器

一、设计任务及操作条件

(1)处理能力 2.5×105 t/a热水

(2)设备型式列管式换热器

(3)操作条件

①热水:入口温度80℃,出口温度60℃.

②冷却介质:循环水,入口温度32℃,出口温度40℃.

③允许压降:不大于105Pa.

④每年按300天计算,每天24小时连续运行.

二、设计要求及内容

(1)根据换热任务和有关要求确认设计方案;

(2)初步确认换热器的结构和尺寸;

(3)核算换热器的传热面积和流体阻力;

(4)确认换热器的工艺结构.

摘要：通过对列管式换热器的设计，首先要确定设计的方案，选择合适的计算步骤。查得计算中用到的各种数据，对该换热器的传热系数传热面积工艺结构尺寸等等要进行核算，与要设计的目标进行对照是否能满足要求，最终确定换热器的结构尺寸为设计图纸做好准备和参考，来完成本次课程设计。

关键词：标准方案核算结构尺寸

2

目录

一.概述 (5)

二.方案的设计与拟定 (5)

三.设计计算 (8)

3.1 确定设计方

第一部分 列管式换热器选型设计计算

一． 列管式换热器设计过程中的常见问题

换热器设计的优劣最终要以是否适用、经济、安全、负荷弹性大、操作可靠、检修

清洗方便等为考察原则。当这些原则相互矛盾时，应在首先满足基本要求的情况下再考虑一般原则。

1． 流体流动空间的选择原则 （1） 不洁净和易结垢的流体宜走管内，因为管内清洗比较方便。 （2） 腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。 （3） 压强高的流体宜走管内，以免壳体受压，可节省壳体金属消耗量。 （4） 饱和蒸气宜走管间，以便于及时排出冷凝液，且蒸气较洁净，它对清洗无要求。 （5） 有毒流体宜走管内，使泄漏机会较少。 （6） 被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。 （7） 粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由 于流速和流向的不断改变，在低Re（Re>100）下即可达到湍流，可以提高对流传热系数。 （8） 对于刚性结构的换热器，若两流体的温度差较大，对流传热系数较大者宜走管间，因壁面温度与α大的流体温度相近，可以减少热应力。

在选择流体流径时，上述各点常不能同时兼顾，应视

列管式换热器设计任务书

一、 设计题目： 1，换热器设计 二、设计任务及操作条件 1、 设计任务：

生产能力（进料量） (110000+学号后三位×1000) Kg／h 2、 操作条件

甲苯的压力： 6.9MPa，进口110℃，出口60℃

循环冷却水的压力：0.4MPa 进口？℃，出口？℃ 3、 设备型式 自选

4.物性参数 按任务书要求自查 三、设计内容：

1、设计方案的选择及流程说明

选择什么样的换热器，以流程等作必要交代 2、工艺计算

确定物性数据，传热面积的估算 3、主要设备工艺尺寸设计 （1） 冷凝器结构尺寸的确定 （2）传热面积、两侧流体压降校核 （3）接管尺寸的确定等 6、换热器设备图（A3）和说明书 四、参考设计计算程序：

1.根据已知条件确定管程和壳程的物体流速，进出口的温度条件；根据两侧流体的温度条件，确定两流体在该换热器中定性温度的物性值。物性值包括密度、比热、粘度，并计算该换热器的传热量。

2.确定换热器的平均温度差?t,?tm及温差修正系数。 3.假定总传热系数K或壳程的传热系数?0 4.计算传热面积

5.根据工艺选择管径的尺寸，选择管程数和壳程数，确定管

课程设计说明书

列管式换热器

班 级 ： 姓 名 ： 学 号 ： 日 期 ： 指导教师 ：

目录

设计任务书··································································3

一、方案设计································································4

1、确定设计方案·····························································4

2、确定物性数据·····························································4

3、工艺流程图·······························································4

二、工艺过程设计计算························································5

三、设计结果一览表·····························