目录
1、设计任务及要求........................................
2、设计方案的确定及流程说明...................... 2.1管壳式换热器的型式............................
2.2换热器的流程................................
2.3换热器的流程图 ................................
3、换热器设计................................
3.1确定物性数据............................
3.2计算平均温差
3.3计算热负荷
3.4估算传热面积................................
4、工艺结构尺寸..................................
4.1选管子规格............................
4.2总管数和总管程数............................
4.3确定管子在管板上的排列方式.....................
4.4管壳内径的确定.....................
4.5绘管板布置图确定实际管子数目.....................
4.6折流板的计算.....................
4.7其他附件.....................
4.8接管.....................
5、管壳式换热器的核算.............................
5.1传热温差的校正.....................
5.2总传热系数K的计算.....................
5.3传热面积校核.....................
5.4壁温的计算.....................
5.5阻力计算和核算压力降.....................
6、设计成果总表..........................................
7 分析讨论..................................
8、换热器的设计图纸..................................
9.、参考文献............................
换热器课程设计任务书
一、设计题目：
设计一台换热器
二、操作条件：
1、苯：入口温度90℃，出口温度40℃。
2、冷却介质：循环水，入口温度20℃。
3、允许压强降：不大于50kPa。
三、设备型式：
管壳式换热器
四、处理能力：
100000吨/年苯
五、设计要求：
1、选定管壳式换热器的种类和工艺流程。
2、管壳式换热器的工艺计算和主要的工艺尺寸的设计。
3、设计结果概要或设计结果一览表。
4、设备简图。（要求按比例画出主要结构及尺寸）
5、对本设计的评述及有关问题的讨论（不同的同学应该有不同的感受）。
2、设计方案的确定及流程说明
2.1管壳式换热器的型式：
卧式壳管式冷凝器
2.2换热器的流程：冷却水走管程，便于水垢清洗；甲苯走壳程，有利于甲苯的散热和冷凝。
3、换热器设计
3.1确定物性数据
90'1=t ℃ 40"1=t ℃ 20'2=t ℃ 30"2=t ℃
冷却介质为循环水，取入口温度为：20 ℃，出口温度为：30
℃
苯的定性温度： 65240
90t 1=+=℃
水的定性温度： 25230
202=+=t ℃
两流体的温差： 40256521=-=+t t ℃
性 流体
℃
kg/m 3
Pa ·s kJ/(kg ·℃)
W/(m ·℃)
苯 65 836.6 0.000381 1.828 0.151 水
25
997
0.0009208
4.179
0.609
3.2计算平均温差
11221212(''')(''')
'ln(''')
(''')
m t t t t t t t t t ---?==--36.41℃
143.0209020
30'''"2122=--=--=
t t t t P 520
3040
90'""'2221=--=--=
t t t t R 由计算得：
929.0=?t ψ，
所以C t t m t m 85.3341.36929.0=?=?=??，
ψ
3.3计算热负荷 苯的质量流量：
s q m /kg 17.3)360024365/(1000000001=??=
热量：
W 5.289827)4090(828.1100017.3)"'t (Q 1111=-???=-=t c q p m
水的质量流量：
h kg t t c q p m /2.24967)
2030(1000179.43600
5.289827)'"(Q 1222=-???=-=
估算传热面积: 2m m 42.21825
.334005
.289827t K Q F =?=?=逆估ψ
4、工艺结构尺寸
4.1选管子规格
假设C W/m 4002??=K ,管子为mm .219?Φ，又因为苯走管程且初选，L= 4.5m 的列管，所以设s m u i /9.0=
4.2总管数和总管程数
4.216
.836015.0015.014.317
.34421=????==u d q Z i m π 取Z=22根 m d L i 3.1622019.014.342
.21z F o =??==
π6.35.43.16===L L N i
取N=4 4.3确定管子在管板上的排列方式：按正三角形排列 4.4管壳内径的确定 查表得：管中心距：s=25 分程隔板槽处管中心距：38l =E
平行于流向的管距：65.2130cos 2530cos s =?=?=s p 垂直于流向的管距：5.1230sin 2530sin s =?=?=s n 六边形层数：a=5
管中心至最外层管中心距离：
管束外缘直径：359.00095.02217.0D =?+?=L 壳体内径：375.0008.02359.0D =?+=s 取标注直径：0.4
实际换热面积S =n i d πL=88×3.14×0.015×4.5=18.662m 该换热器所要求总传热系数 /(2.459825
.3366.185
.2898272?=?=?=
K m W t S Q m ℃ 4.5绘管板布置图确定实际管子数目：取NZ=88c 4.6折流板的计算: 弓形折流板 取
折
流
挡
高
度
,
m 1.00.25D h ==s 取折流板间距
4.008.04.0)12.0(l --=?--=s .取0.2
5.
折流板个数：b N L/s l -1=17个 5、管壳式换热器的核算
5.1传热温差的校正
5.2总传热系数K 的计算 计算管程对流传热系数i α
2
22
0.003888.04
4150.08844m d n A i i =???=??=ππs m A V u i s i 975.06
.836360024365003888.0108
=????==
()湍流23006.3211310381.06
.836975.0015.0Re 3
>=???=
=
-μ
ρ
i i i u d
6.4151
.010381.010828.1Pr 3
3=???==-λμ
p i C
()()
C
m W d i i
i ?=???
==23
.08.03
.08.0/14756.4)6.32113(015
.0151.0023.0(Pr Re 023
.0苯被冷却）
λ
α 计算壳程对流传热系数o α
①壳程对流传热系数 对圆缺形折流板，可采用凯恩公式
14
.0w
3/155
.0o
e
o r e d 36
.0）（
μμλ
αP R = 当量直径，由正三角形排列得
m d d t d e 02.0019
.014.3)019.0414.3025.023(4)423(4220202=??-??=-=
ππ 壳程流通截面积，2
000162.0025.0019.0145.015.01m t d hD A =??? ??-??=??? ?
?-=
壳
程流体流速及其雷诺数分别为
h
kg t t c q p m /2.24967)
2030(1000179.43600
5.289827)'"(Q 1222=-???=-=
s m A u m /43.00162
.036009972
.24967q 020=??==
ρ
7.9311109208.0997
43.002.0Re 3
00=???=
=
-μ
ρ
苯
u d e
普兰特准数
3.6609
.0109208.010179.4Pr 3
30=???==-λμ
p C
14
.0w
3
/155
.0o
e
o r e d 36
.0）（
μμλ
αP R = 粘度校正: 14
.0w
）（
μμ 所以：7.323905.1)3.6()7.9311(02
.0609
.036.031
55.00=???
=α()C m W ?2/ 确定污垢热阻
（井水）有机液体），W C m R W C m R so si /00017.0(/0002.022 ?=?=
总传热系数K
()
C m W d d
d d R R K i
i i si
so ?=?+
??+?+=
+++=
--244000
0/63.62815147519
1519102107.17.323911
1
1
αα
5.3传热面积校核: 2
m m 63.13825
.3363.6285
.289827t K Q F =?=?=逆ψ
S =n
0d πL=126×3.14×0.015×4.5=26.72
369.163.1366
.18=， 稍大
5.4壁温的计算: 5585.3300017.07
.32391
63.628-65)1
(
t 1,0
m1=?+=?+=）（
m s t r K α
壳体壁温，可近似取为壳程流体的平均温度，即T=65℃。壳体壁温和传热管壁温之差为1055-65==?t ℃。
5.5阻力计算和核算压力降
管程流动阻力