化工原理课程设计管壳式换热器汇总 公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]
设计一台换热器 目录 化工原理课程设计任务书 设计概述 试算并初选换热器规格 1. 流体流动途径的确定 2. 物性参数及其选型 3. 计算热负荷及冷却水流量 4. 计算两流体的平均温度差 5. 初选换热器的规格 工艺计算 1. 核算总传热系数 2. 核算压强降 经验公式 设备及工艺流程图 设计结果一览表 设计评述 参考文献 化工原理课程设计任务书 一、设计题目： 设计一台换热器 二、操作条件： 1、苯：入口温度80℃，出口温度40℃。 2、冷却介质：循环水，入口温度35℃。
3、允许压强降：不大于50kPa。 4、每年按300天计，每天24小时连续运行。 三、设备型式： 管壳式换热器 四、处理能力： 99000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。 1.设计概述 热量传递的概念与意义 1.热量传递的概念 热量传递是指由于温度差引起的能量转移，简称传热。由热力学第二定律可知，在自然界中凡是有温差存在时，热就必然从高温处传递到低温处，因此传热是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递现象。 2. 化学工业与热传递的关系 化学工业与传热的关系密切。这是因为化工生产中的很多过程和单元操作，多需要进行加热和冷却，例如：化学反应通常要在一定的温度进行，为
烟气余热回收热换热器具体分析 随着我国经济的快速发展，能源的价格在日益上涨，能源库存也在日益减少，我们不断在发掘新型能源。工业锅炉是我国主要的热能动力设备，针对工业锅炉的使用特点（排烟余热回收潜力大的特点），烟气余热回收换热器应运而生。 电站锅炉排烟温度一般在110℃到160℃；大中型锅炉在正常运行时，排烟损失占到锅炉燃料输入热量的4%到8%；排烟温度每降15℃—20℃，可提高锅炉效率1%左右；排烟温度是锅炉热损失中最大的一项。 影响排烟温度的因素： （1）燃料的性质 （2）受热面积的状况（积灰、结垢、结焦等等） （3）过量空气系数、漏风率 （4）低温腐蚀因素 那么在降低排烟温度方面有什么措施呢，经过研究发现，降低排烟温度的方法是使用烟气余热换热器，在锅炉尾部烟道适当的位置增加烟气余热回收换热装置。根据不同需求可以在不同工序位置安装烟气回收装置（除尘前、除尘后、垂直烟道、水平烟道等）。 烟气余热回收换热器的优势有哪些？ （1）提高锅炉的循环效率，降低煤耗； （2）改善除尘效率（烟气余热回收装置在除尘前安装时） （3）减少脱硫塔蒸发量，节约用水。 值得注意的是，在安装烟气余热换热器后，会带来一些问题，如：低温腐蚀、磨损、积灰、烟气阻力等等。 一、低温腐蚀 烟气水露点：烟气中水蒸气含量一般为10%—15%，分压为0.01到0.012MPa，水蒸气的露点温度为45—54℃。 酸露点：当烟气中有SO3存在并与水蒸气发生作用生成硫酸蒸汽时，烟气中硫酸蒸汽的露点温度称为酸露点或烟气露点。它比水露点高很多，通常在90—130℃，对于高硫煤产生的烟气或富氧燃烧，酸露点甚至能达到140—160℃。
板式换热器结构及工作原理 要了解板式换热器，首先看一下其结构图： 板式换热器是按一定的间隔，由多层波纹形的传热板片，通过焊接或由橡胶垫片压紧构成的高效换热设备。按其加工工艺分为可拆式换热器和全焊接不可拆式换热器，办焊接式换热器是介于两者之间的结构，即两种流体作为相对独立的结构体进行组装的。板片的焊接或组装遵循两两交替排列原则组装时，两组交替排列。为增加换热板片面积和刚性，换热板片被冲压成各种波纹形状，目前多为v型沟槽，当流体在低流速状态下形成湍流，从而强化传热的效果，防止在板片上形成结垢。板上的四个角孔，设计成流体的分配管和泄集管，两种换热介质分别流入各自流道，形成逆流或并流通过每个板片进行热量的交换。 板式换热器的特点： （1）由于采用0.6mm—0.8mm不锈钢片，传热效率得以极大的提高。 （2）体积小，是管壳式换热器体积的1/3——1/5，既节省了金属材料，又减少了占地面积。 （3）组装灵活，便于推行标准作业，从而为进一步降低生产成本带来可能。
（4）不易结构，清洗方便，便于日常维护。 （5）由于体积小、响应迅速，运行热损失小。 （6）焊接式板式换热器的缺点是焊接工艺要求高、带来成本的增加：可拆卸换热器运行温度受密封材料制约，一般在200摄氏度以 下，耐压能力也较差。 实际应用中，根据不同用户的要求，选择不同的换热器。一般工矿企业、社区楼宇集中供热换热站采用可拆式换热器，家庭生活用热水、室内空调等小功率用户采用全焊接式板式换热器。随着焊接技术和工艺的不断改进和提高，大功率换热器采用全焊接工艺将日益普及，结构更趋经凑合理。 发展展望：据统计，在现代石油化工企业中，换热器投资占30% ~40%。在制冷机中，蒸发器和冷凝器的重量占机组重量的30% ~40%，动力消耗占总动力消耗的20% ~30%。可见换热器对企业投资、金属耗量以及动力消耗有着重要的影响。大力发展板式换热器更替原有效率低下、材料消耗惊人的陈旧换热器是节能降耗有效途径，行业发展也将迎来新的机遇。
换热器基础知识 简单计算板式换热器板片面积 选用板式换热器就是要选择板片的面积的简单方法： Q=K×F×Δt， Q——热负荷 K——传热系数 F——换热面积 Δt——传热对数温差 传热系数取决于换热器自身的结构，每个不同流道的板片，都有自身的经验公式，如果不严格的话，可以取2000~3000。最后算出的板换的面积要乘以一定的系数如1.2。 换热器的分类与结构形式 换热器作为传热设备被广泛用于耗能用量大的领域。随着节能技术的飞速发展，换热器的种类越来越多。适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器，结构型式也不同，换热器的具体分类如下： 一、换热器按传热原理可分为： 1、表面式换热器 表面式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，两种流体之间进行换热。表面式换热器有管壳式、套管式和其他型式的换热器。 2、蓄热式换热器 蓄热式换热器通过固体物质构成的蓄热体，把热量从高温流体传递给低温流体，热介质先通过加热固体物质达到一定温度后，冷介质再通过固体物质被加热，使之达到热量传递的目的。蓄热式换热器有旋转式、阀门切换式等。 3、流体连接间接式换热器 流体连接间接式换热器，是把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器，热载体在高温流体换热器和低温流体之间循环，在高温流体接受热量，在低温流体换热器把热量释放给低温流体。 4、直接接触式换热器 直接接触式换热器是两种流体直接接触进行换热的设备，例如，冷水塔、气体冷凝器等。 二、换热器按用途分为： 1、加热器 加热器是把流体加热到必要的温度，但加热流体没有发生相的变化。 2、预热器 预热器预先加热流体，为工序操作提供标准的工艺参数。 3、过热器 过热器用于把流体(工艺气或蒸汽)加热到过热状态。
《换热器原理及设计》教学大纲 Principles and Design of Heat Exchanger 一、课程类别和教学目的 课程类别：专业课 课程教学目标：通过该门课程的学习，使学生了解各种常用热交换器（也称换热器）的工作原理，掌握以满足流动和传热为条件的热交换器的设计方法，了解热交换器的实验研究方法、强化技术和性能评价，为以后的学习、创新和科学研究打下扎实的理论和实践基础。 二、课程教学内容 （一）绪论 介绍热交换器的重要性、分类及其在工业中的应用，换热器设计计算的内容。 （二）热交换器计算的基本原理 介绍传热方程式、热平衡方程式的应用；讲授流体比热或传热系数变化时的平均温差的 计算方法、传热有效度、热交换器计算方法的比较、流体流动计算方法的比较。 （三）管壳式热交换器 介绍管壳式热交换器的类型、标准与结构；讲授管壳式热交换器的结构计算、传热计算和流动阻力计算、管壳式热交换器的设计程序、管壳式冷凝器与蒸发器的工作特点。 （四）高效间壁式热交换器 介绍螺旋板式热交换器、板式热交换器、板翅式热交换器、翅片管热交换器、热管热交 换器、蒸发（冷却）器、微尺度热交换器的结构、工作原理及其设计计算。 （五）混合式热交换器 讲授冷水塔的热力计算、通风阻力计算与设计计算，汽-水喷射式热交换器的相关计算、水-水喷射式热交换器的相关计算；介绍混合式热交换器的分类。 （六）蓄热式热交换器 介绍回转型蓄热式热交换器和阀门切换型蓄热式热交换器的构造和工作原理；讲授蓄热式热交换器的计算、蓄热式热交换器与间壁式热交换器中气流及材料的温度变化比较。 （七）热交换器的试验与研究 介绍传热系数的测定方法、阻力特性实验的测定方法；讲授增强传热的基本途径、热交换器的结垢类型与腐蚀方法、热交换器的优化设计与性能评价方法。 三、课程教学基本要求 （一）绪论
恒昌焦化 焦炉烟气余热回收项目 设计方案 唐山德业环保设备有限公司
二〇一二年三月 一、焦化工艺概述： 备煤车间送来的配合煤装入煤塔，装煤车按作业计划从煤塔取煤，经计量后装入炭化室内。煤料在炭化室内经过一个结焦周期的高温干馏制成焦炭并产生荒煤气。 炭化室内的焦炭成熟后，用推焦车推出，经拦焦车导入熄焦车内，并由电机车牵引熄焦车到熄焦塔内进行喷水熄焦。熄焦后的焦炭卸至凉焦台上，冷却一定时间后送往筛焦工段，经筛分按级别贮存待运。 煤在炭化室干馏过程中产生的荒煤气汇集到炭化室顶部空间，经过上升管、桥管进入集气管。约800℃左右的荒煤气在桥管内被氨水喷洒冷却至84℃左右。荒煤气中的焦油等同时被冷凝下来。煤气和冷凝下来的焦油等同氨水一起经过吸煤气管送入煤气净化车间。 焦炉加热用的焦炉煤气，由外部管道架空引入。焦炉煤气经预热后送到焦炉地下室，通过下喷管把煤气送入燃烧室立火道底部与由废气交换开闭器进入的空气汇合燃烧。燃烧
后的废气经过立火道顶部跨越孔进入下降气流的立火道，再经蓄热室，又格子赚把废气的部分显热回收后，经过小烟道、废气交换开闭器、分烟道、总烟道、烟囱排入大气。 对于其中经总烟道进入烟囱热烟气的仍有较大的余热回收价值。 二、余热回收工艺流程图 技术方案如下：该系统由热管蒸气发生器、软水预热器、汽包、上升管、下降管、外连管路和控制仪表等组成，并且互相独立。 主要技术特点： 1、地下烟道开孔技术：如何实现地下主烟道在焦炉正常行产情况下在线开孔，是本项目成功实施的第一关键。我公司根据多次地下烟道的开孔经验，成功总结出一套行之有
效施工方案。 地下烟道路截面尺寸如上图所示。
成绩 能源与动力工程专业导论 期末小论文 换热器电厂烟气余热回收换热器比较 摘要：介绍了目前运用在电厂锅炉烟气余热回收的主要换热器类型，并对各个换热器的优劣进行分析比较，探讨了目前制约换热器行业发展面临的主要问题，对我国换热器未来发展进行了展望。 关键词：换热器电厂烟气余热回收烟气节能 前言 当前节能已经成为能源行业的一个共同话题，而余热资源的回收和利用亦是节能的重点话题。而作为耗能大户的发电企业，更是有大量的余热无法得到有效回收和利用，被白白浪费。其中，烟气热损失是各项热损失中最大的一项，一般在5%～8%之间，占锅炉总热损失的80%或更高。因此急需寻找一条科学的烟气回收途径，使烟气中的余热得到高效的回收利用，降低能耗，同时对于我国实现节能减排、环保发展战略也具有着重要的现实意义。 而在余热回收中不可或缺的装置便是换热器，所以，一直以来余热回收利用换热器的强化传热技术就备受世界各国的关注，使得新型高效节能的换热器层出不穷。自20世纪60年代起国外便开始实验与研究热管换热器技术，在80年代开始了方形板片板壳式换热器的使用，而我国自1985年起，开始引进国外的“烟气深度冷却余热利用”技术，引发了国内烟气回收余热利用换热器的研究。进入21世纪后，针对行业中的关键技术，国内制造商加大了研究力度和投入，并且随着国内材料技术、外扩展受热面技术及火电行业整体技术水平的提高，我国烟气余热利用换热器制造开始进入技术创新和突破的新时期。制造和运用更加先进的换热器，更加高效地回收余热，减少能耗，合理高效地利用有限的资源，已成为一个重要的课题。 换热器的介绍与工作原理 换热器在电厂烟气余热回收中的利用十分普遍，目前国内外的余热回收装置主要有：板式换热器、GGH换热器、热管换热器、热媒体换热器、低压省煤器等，介绍及工作原理如下：2.1 板式换热器 板式交换器，在表面上具有一定的波纹，并且由许多金属片叠装而组成的一种换热器，这一种换热十分新型亦十分高效。这一种换热器的每个金属板片间都有薄矩形通道，通过板片进行热量交换，我们可以通过结构来区分板式换热器，在电厂中使用的换热器主要分为两类①可拆卸板式换热器②焊接板式换热器,而第二种即焊接板式换热器中，在现在应用更加广泛的是全焊式板式换热器的换热板片，它以不锈钢为原材料，再通过特有的模具进行加工，压制而做成。板式换热器主要由换热芯体和外壳组成,换热芯体由板片组焊而成, 采用周边组焊的板束形式,取消了密封垫片,故耐热、板片系模块化结构,可根据不同的工艺要求改变流程形式和流道面积的大小。用同一模块压制板片,根据需要其长度可为216～12 000 mm,这种换热器在国外供热工程中应用较广泛。其表面的光滑也使得其具有不易结垢的优点。板式换热器还消除了管壳式换热器和可拆卸板式换热器存在的死区现象。由于全焊式板式换热器的特有
广东海洋大学 2013年清考试题 《换热器原理与设计》课程试题 课程号： 1420017 √ 考试 □ A 卷 □ 闭卷 □ 考查 □ B 卷 √ 考试 一．填空题（10分。每空1分） 1．相比较沉浸式换热器和喷淋式换热器，沉浸式换热器传热系数 较低。 2．对于套管式换热器和管壳式换热器来说， 套管式换热器 金属耗量多，体积大，占地面积大，多用于传热面积不大的换热器。 3．在采用先逆流后顺流<1-2>型热效方式热交换器时，要特别注意温度交叉问题，避免的方法是 增加管外程数 和两台单壳程换热器串联。 4．在流程的选择上，腐蚀性流体宜走 管程，流量小或粘度大的流体宜走壳程，因折流档板的作用可使在低雷诺数(Re ＞100)下即可达到湍流。 5．采用短管换热，由于有入口效应，边界层变薄，换热得到强化。 6. 相对于螺旋槽管和光管，螺旋槽管的换热系数高. 7. 根据冷凝传热的原理，层流时，相对于横管和竖管，横管 传热系数较高。 8.减小管子的支撑跨距能增加管子固有频率，在弓形折流板缺口处不排管，将 减小 管子的支撑跨距 9. 热交换器单位体积中所含的传热面积的大小大于等于700m 2/m 3，为紧凑式换热器。 10. 在廷克流动模型中ABCDE5股流体中，真正横向流过管束的流路为B 股流体,设置旁路挡板可以改善C 股流体对传热的不利 GDOU-B-11-302 班级： 姓 名： 学号： 试题共 4 页 加白纸3 张 密 封 线
影响。
二．选择题（20分。每空2分） 1.管外横向冲刷换热所遵循侧传热准则数为(C ) A. 努赛尔准则数 B. 普朗特准则数 C. 柯尔本传热因子 D. 格拉肖夫数 2.以下哪种翅片为三维翅片管( C ) A. 锯齿形翅片 B. 百叶窗翅片 C. C管翅片 D. 缩放管 3.以下换热器中的比表面积最小( A ) A．大管径换热器B．小管径换热器 C．微通道换热器 D. 板式换热器 4. 对于板式换热器，如何减小换热器的阻力(C ) A．增加流程数B．采用串联方式 C．减小流程数 D. 减小流道数。 5.对于板翅式换热器，下列哪种说法是正确的( C ) A．翅片高度越高，翅片效率越高 B．翅片厚度越小，翅片效率越高 C．可用于多种流体换热。 D. 换热面积没有得到有效增加。 6.对于场协同理论，当速度梯度和温度梯度夹角为( A )，强化传热效果最好。 A．0度B．45度 C.90度 D. 120度 7. 对于大温差加热流体(A ) A．对于液体，粘度减小B．对于气体，粘度减小 C．对于液体，传热系数减小 D. 对于气体，传热系数增大8. 对于下列管壳式换热器，哪种换热器不能进行温差应力补偿( B ) A．浮头式换热器B．固定管板式换热器 C．U型管换热器 D. 填料函式换热器。 9. 对于下列管束排列方式，换热系数最大的排列方式为( A ) A．正三角形排列B．转置三角形排列 C．正方形排列 D. 转正正方形排列。 10. 换热器内流体温度高于1000℃时，应采用以下何种换热器(A )
电厂烟气余热回收换热器比较 1. 前言 当前节能已经成为能源行业的一个共同话题，而余热资源的回收和利用亦是节能的重点话题。而作为耗能大户的发电企业，更是有大量的余热无法得到有效回收和利用，被白白浪费。其中，烟气热损失是各项热损失中最大的一项，一般在5%～8%之间，占锅炉总热损失的80%或更高。因此急需寻找一条科学的烟气回收途径，使烟气中的余热得到高效的回收利用，降低能耗，同时对于我国实现节能减排、环保发展战略也具有着重要的现实意义。 而在余热回收中不可或缺的装置便是换热器，所以，一直以来余热回收利用换热器的强化传热技术就备受世界各国的关注，使得新型高效节能的换热器层出不穷。自20世纪60年代起国外便开始实验与研究热管换热器技术，在80年代开始了方形板片板壳式换热器的使用，而我国自1985年起，开始引进国外的“烟气深度冷却余热利用”技术，引发了国内烟气回收余热利用换热器的研究。进入21世纪后，针对行业中的关键技术，国内制造商加大了研究力度和投入，并且随着国内材料技术、外扩展受热面技术及火电行业整体技术水平的提高，我国烟气余热利用换热器制造开始进入技术创新和突破的新时期。制造和运用更加先进的换热器，更加高效地回收余热，减少能耗，合理高效地利用有限的资源，已成为一个重要的课题。 2. 换热器的介绍与工作原理 换热器在电厂烟气余热回收中的利用十分普遍，目前国内外的余热回收装置主要有：板式换热器、GGH换热器、热管换热器、热媒体换热器、低压省煤器等，介绍及工作原理如下： 2.1、板式换热器 板式交换器，在表面上具有一定的波纹，并且由许多金属片叠装而组成的一种换热器，这一种换热十分新型亦十分高效。这一种换热器的每个金属板片间都有薄矩形通道，通过板片进行热量交换，可以通过结构来区分板式换热器，在电厂中使用的换热器主要分为两类①可拆卸板式换热器②焊接板式换热器,而第二种即焊接板式换热器中，在现在应用更加广泛的是全焊式板式换热器的换热板
管壳式换热器得三种分类 管壳式换热器按照应力补偿得方式不同，可以分为以下三个种类: １、固定管板式换热器 固定管板式换热器就是结构最为简单得管壳式换热器,它得传热管束两端管板就是直接与壳体连成一体得，壳体上安装有应力补偿圈，能够在固定管板式换热器内部温差较大时减小热应力。固定管板式换热器得热应力补偿较小，不能适应温差较大得工作。 2、浮头式换热器 浮头式换热器就是管壳式换热器中使用最广泛得一种，它得应力消除原理就是将传热管束一段得管板放开，任由其在一定得空间内自由浮动而消除热应力。浮头式换热器得传热管束可以从壳体中抽出，清洗与维修都较为方便,但就是由于结构复杂,因此浮头式换热器得价格较高。 ３、U型管换热器 Ｕ型管换热器得换热器传热管束就是呈U形弯曲换热器，管束得两端固定在同一块管板得上下部位，再由管箱内得隔板将其分为进口与出口两个部分,而完全消除了热应力对管束得影响.U型管换热器得结构简单、应用方便，但很难拆卸与清洗。 管壳式换热器,管壳式换热器结构原理 管壳式换热器由一个壳体与包含许多管子得管束所构成，冷、热流体之间通过管壁进行换热得换热器.管壳式换热器作为一种传统得标准换热设备,在化工、炼油、石油化工、动力、核能与其她工业装置中得到普遍采用，特别就是在高温高压与大型换热器中得应用占据绝对优势。通常得工作压力可达４兆帕,工作温度在200℃以下，在个别情况下还可达到更高得压力与温度.一般壳体直径在18００毫米以下，管子长度在9米以下,在个别情况下也有更大或更长得. 工作原理与结构图 1 ［固定管板式换热器］为固定管板式换热器得构
造.A流体从接管1流入壳体内,通过管间从接管２流出.Ｂ流体从接管３流入，通过管内从接管4流出。如果A流体得温度高于Ｂ流体，热量便通过管壁由A 流体传递给Ｂ流体;反之，则通过管壁由B流体传递给A流体.壳体以内、管子与管箱以外得区域称为壳程，通过壳程得流体称为壳程流体（Ａ流体）。管子与管箱以内得区域称为管程，通过管程得流体称为管程流体(B流体）。管壳式换热器主要由管箱、管板、管子、壳体与折流板等构成。通常壳体为圆筒形;管子为直管或U形管。为提高换热器得传热效能，也可采用螺纹管、翅片管等。管子得布置有等边三角形、正方形、正方形斜转45°与同心圆形等多种形式,前3 种最为常见。按三角形布置时，在相同直径得壳体内可排列较多得管子,以增加传热面积，但管间难以用机械方法清洗，流体阻力也较大。管板与管子得总体称为管束。管子端部与管板得连接有焊接与胀接两种。在管束中横向设置一些折流板,引导壳程流体多次改变流动方向,有效地冲刷管子,以提高传热效能，同时对管子起支承作用。折流板得形状有弓形、圆形与矩形等。为减小壳程与管程流体得流通截面、加快流速,以提高传热效能，可在管箱与壳体内纵向设置分程隔板，将壳程分为2程与将管程分为2程、4程、6程与8程等.管壳式换热器得传热系数，在水—水换热时为１4０0～2850瓦每平方米每摄氏度〔W/（m（℃）〕;用水冷却气体时，为10～２８０W/（m（℃）；用水冷凝水蒸汽时，为５70～4０00W/(m(℃). 特点管壳式换热器就是换热器得基本类型之一,１９世纪8０年代开始就已应用在工业上。这种换热器结构坚固,处理能力大、选材范围广，适应性强，易于制造,生产成本较低，清洗较方便，在高温高压下也能适用.但在传热效能、紧凑性与金属消耗量方面不及板式换热器、板翅式换热器与板壳式换热器等高效能换热器先进. 分类管壳式换热器按结构特点分为固定管板式换热器、浮头式换热器、U 型管式换热器、双重管式换热器、填函式换热器与双管板换热器等.前３种应用比较普遍。
目录 任务书 (2) 摘要 (4) 说明书正文 (5) 一、设计题目及原始数据 (5) 1.原始数据 (5) 2.设计题目 (5) 二、结构计算 (5) 三、传热计算 (7) 四、阻力计算 (8) 五、强度计算 (9) 1.冷却水水管 (9) 2.制冷剂进出口管径 (9) 3.管板 (10) 4支座 (10) 5.密封垫片 (10) 6.螺钉 (10) 6.1螺钉载荷 (10) 6.2螺钉面积 (10) 6.3螺钉的设计载荷 (10) 7.端盖 (11) 六、实习心得 (11) 七、参考文献 (12) 八、附图
广东工业大学课程设计任务书 题目名称 35KW 壳管冷凝器 学生学院 材料与能源学院 专业班级 热能与动力工程制冷xx 班 姓 名 xx 学 号 xxxx 一、课程设计的内容 设计一台如题目名称所示的换热器。给定原始参数： 1. 换热器的换热量Q= 35 kw; 2. 给定制冷剂 R22 ; 3. 制冷剂温度 t k =40℃ 4. 冷却水的进出口温度 '0132t C =" 0136t C = 二、课程设计的要求与数据 1）学生独立完成设计。 2）换热器设计要结构合理，设计计算正确。(换热器的传热计算, 换热面积计 算, 换热器的结构布置, 流体流动阻力的计算)。 3）图纸要求：图面整洁、布局合理，线条粗细分明，符号国家标准，尺寸标注规范，使用计算机绘图。 4）说明书要求： 文字要求：文字通顺，语言流畅，书写工整，层次分明，用计算机打印。 格式要求： （1）课程设计封面；（2）任务书；（3）摘要；（4）目录；（5）正文，包括设计的主要参数、热力计算、传热计算、换热器结构尺寸计算布置及阻力计算等设计过程；对所设计的换热器总体结构的讨论分析；正文数据和公式要有文献来源编号、心得体会等；（6）参考文献。 三、课程设计应完成的工作 1）按照设计计算结果，编写详细设计说明书1份； 2）绘制换热器的装配图1张，拆画关键部件零件图1～2张。
能源与动力工程专业导论 期末小论文 换热器电厂烟气余热回收换热器比较
摘要：介绍了目前运用在电厂锅炉烟气余热回收的主要换热器类型，并对各个换热器的优劣进行分析比较，探讨了目前制约换热器行业发展面临的主要问题，对我国换热器未来发展进行了展望。 关键词：换热器电厂烟气余热回收烟气节能 1.前言 当前节能已经成为能源行业的一个共同话题，而余热资源的回收和利用亦是节能的重点话题。而作为耗能大户的发电企业，更是有大量的余热无法得到有效回收和利用，被白白浪费。其中，烟气热损失是各项热损失中最大的一项，一般在5%～8%之间，占锅炉总热损失的80%或更高。因此急需寻找一条科学的烟气回收途径，使烟气中的余热得到高效的回收利用，降低能耗，同时对于我国实现节能减排、环保发展战略也具有着重要的现实意义。 而在余热回收中不可或缺的装置便是换热器，所以，一直以来余热回收利用换热器的强化传热技术就备受世界各国的关注，使得新型高效节能的换热器层出不穷。自20世纪60年代起国外便开始实验与研究热管换热器技术，在80年代开始了方形板片板壳式换热器的使用，而我国自1985年起，开始引进国外的“烟气深度冷却余热利用”技术，引发了国内烟气回收余热利用换热器的研究。进入21世纪后，针对行业中的关键技术，国内制造商加大了研究力度和投入，并且随着国内材料技术、外扩展受热面技术及火电行业整体技术水平的提高，我国烟气余热利用换热器制造开始进入技术创新和突破的新时期。制造和运用更加先进的换热器，更加高效地回收余热，减少能耗，合理高效地利用有限的资源，已成为一个重要的课题。 2.换热器的介绍与工作原理 换热器在电厂烟气余热回收中的利用十分普遍，目前国内外的余热回收装置主要有：板式换热器、GGH换热器、热管换热器、热媒体换热器、低压省煤器等，介绍及工作原理如下： 2.1 板式换热器 板式交换器，在表面上具有一定的波纹，并且由许多金属片叠装而组成的一种换热器，这一种换热十分新型亦十分高效。这一种换热器的每个金属板片间都有薄矩形通道，通过板片进行热量交换，我们可以通过结构来区分板式换热器，在电厂中使用的换热器
管壳式换热器的工作原理及结构 随着科技高速发展的今天，换热器已广泛应用国内各个生产领域，换热器跟人们生活息息相关。换热器顾名思义就是用来热交换的机械设备。换热器是一种非常重要的换热设备，能够把热量从一种介质传递给另一种介质，在各种工业领域中有很广泛的应用。尤其在化工、能源、交通、机械、制冷、空调等领域应用更广泛。换热器能够充分利用工业的二次能源，并且能够实现余热回收和节能。换热器分为很多类型，管壳式换热器是很普遍的一种。管壳式换热器的传热强化技术主要包括管程和壳程的传热强化研究。本文对管壳式换热器的原理进行简单介绍。 一、管壳式换热器的工作原理 管壳式换热器由一个壳体和包含许多管子的管束所构成，冷、热流体之间通过管壁进行换热的换热器。管壳式换热器作为一种传统的标准换热设备，在化工、炼油、石油化工、动力、核能和其他工业装置中得到普遍采用，特别是在高温高压和大型换热器中的应用占据绝对优势。通常的工作压力可达4兆帕，工作温度在200℃以下，在个别情况下还可达到更高的压力和温度。一般壳体直径在1800毫米以下，管子长度在9米以下，在个别情况下也有更大或更长的。 工作原理和结构图 1 [固定管板式换热器]为固定管板式换热器的构造。A 流体从接管1流入壳体内，通过管间从接管2流出。B流体从接管3流入，通过管内从接管4流出。如果A流体的温度高于B流体，热量便通过管壁由A流体传递给B流体；反之，则通过管壁由B流体传递给A流体。壳体以内、管子和管箱以外的区域称为壳程，通过壳程的流体称为壳程流体（A流体）。管子和管箱以内的区域称为管程，通过管程的流体称为管程流体（B流体）。管壳式换热器主要由管箱、管板、管子、壳体和折流板等构成。通常壳体为圆筒形；管子为直管或U形管。为提高换热器的传热效能，也可采用螺纹管、翅片管等。管子的布置有等边三角形、正方形、正方形斜转45°和同心圆形等多种形式，前3 种最为常见。按三角形布置时，在相同直径的壳体内可排列较多的管子，以增加传热面积，但管间难以用机械方法清洗，流体阻力也较大。管板和管子的总体称为管束。管子端部与管板的连接有焊接和胀接两种。在管束中横向设置一些折流板，引导壳程流体多次改变流动方向，有效地冲刷管子，以提高传热效能，同时对管子起支承作用。折流板的形状有弓形、圆形和矩形等。为减小壳程和管程流体的流通截面、加快流速，以提高传热效能，可在管箱和壳体内纵向设置分程隔板，将壳程分为2程和将管程分为2程、4程、6程和8程等。管壳式换热器的传热系数，在水-水换热时为1400～2850瓦每平方米每摄氏度〔W/（m（℃）〕；用水冷却气体时，为10～280W/（m（℃）；用水冷凝水蒸汽时，为570～4000W/（m （℃）。 二、管壳式换热器的形式与结构 管壳式换热器是把管子与管板连接，再用壳体固定。它的形式大致分为固
国电太一13号、14号炉分控相变余热回收系统 设计方案说明书
太一13、14号炉余热回收系统设计方案 热力系统设计方案 本设计严格遵照投标文件的技术方案和技术要求，相关内容见投标文件。本说明仅为细化图纸的说明，作为投标文件的补充。本系统图是在投标文件的基础上进行了细化，增加了详细的管道、设备布置和规格。 烟道热源换热器分为4组布置在除尘器前的水平烟道上，重心在风机房最靠近除尘器的支撑横梁上，设安装平台，并进行横梁加固（由脱硝装置改造单位配套完成）。膨胀节设在靠近除尘器一侧，换热器采用滑动支撑。二次风道冷源换热器布置在送风机出口的水平风道，一次风道冷源换热器布置在一次风机出口的弯道前倾斜布置。 气流调节分为两个单元，即左侧的两个烟道换热器的出口蒸汽母管汇合后由一个调节阀控制，相应右侧两个烟道换热器的出口蒸汽母管汇合后由另一个调节阀控制，部分母管制简化了系统，也增加了系统的稳定。水位的调节由四个水位计分别控制四个供水调节阀，左侧的两个水位计分别指示左侧两个烟道换热器的上部单元和下部单元，右侧的两个水位计分别指示右侧两个烟道换热器的上部单元和下部单元。每个换热单元都独立设有隔离阀。为防止冬季设备停运时管路冻裂，每个换热单元都独立设有放水阀。 烟道换热器进出口的阀门分左右侧，集中布置在风机房顶，汇总到母管后由风机房顶进入风机房二次风道换热器侧。水箱和汽液换热器等设备布置在零米风道换热器之间，水泵布置在水箱附近-1.0米的泵坑。 为了夏季进一步降低排烟温度，本设计补充了凝结水加热器作为备用设备，凝结水加热器的耗汽量为余热回收系统最大负荷的35%。 本设计的排空管路由三个电磁阀控制，便于手动和自动操作。本设计的补充氮气系统是为了在冷源换热器负压较大时，在不改变相变分压的前提下，增加系统全压，避免空气漏入系统内。 另外，本次工程还将原风道内的暖风器拆除，以减小系统的阻力，降低风机的电耗。本余热回收系统可替代原暖风器系统，但供汽和回水仍用原系统管路。
不同烟气余热回收换热器系统的特点 排烟的热量损失严重影响着锅炉的效率及机组效率，据测算，锅炉排烟温度每升高或降低1℃，锅炉效率将降低或提高约0.05%。普通烟煤锅炉的排烟温度约为120～130℃，褐煤锅炉的排烟温度约为140～150℃。若将最终排烟温度降低至100℃，则可提高锅炉使用效率约12.5%，机组效率也将显著提高。近年，烟气余热回收技术在电站锅炉逐渐得到推广使用，并已成为提高机组效率、降低能耗、减少污染物排放的手段之一。陕西瑞特热工的烟气余热回收系统就是在锅炉尾部再设置一级或多级换热器，利用排烟中的热量加热给水或取代其它加热器等，以充分回收锅炉排烟中的热量，进一步提高效率，降低能耗。经过几年的发展，烟气余热回收系统已发展出多种方式。陕西瑞特热工现为您简要分析如下。 1在预热器下游装设换热器的方式 这种方式一般是运用假装换热器的方式，利用水或者空气吸收烟气热量，回收利用。由于此处烟气温度已经较低，为了保持一定的换热温差，被加热的工质通常为除氧器前的低温给水、冷风或其它工业用水等。有些电厂利用该系统将排烟温度降低到100℃以下，直接进入到脱硫塔。该系统的主要特点是换热器装设在空气预热器的下游，对空气预热器的换热条件没有影响，预热器出口热风温度可保持不变。但由于烟气温度低，换热器传热温差小，换热效率低，需要较大的换热面积，通常采用管壳式换热器。另外，由于烟气和工质温度均
较低，换热器管壁温度较低，必须采用较好的防腐措施。对于低温段的烟气余热回收，陕西瑞特热工的氟塑料烟气余热回收换热器可进行低温段余热回收，最低可回收至180℃~75℃。 2在预热器入口加装高压或低压换热器 我们将烟气余热回收利用的换热器装在空气预热器的入口处，这里烟气温度较高，通常用于加热高压给水（一般在除氧器之后），减少汽轮机抽汽，降低汽轮机热耗；同时可以利用脱硝预热器传热元件较强的抗腐蚀性能，但是我们也可以在初次设计时直接选用耐腐蚀性极强的材质制作烟气余热回收换热器。 由于该系统降低了预热器入口烟气温度，同时也降低了预热器出口的热风温度，对制粉系统的运行及锅炉的燃烧组织有一定影响。因此一般仅用于燃料稳燃特性好，对热风温度要求不高的机组。如用于采用风扇磨制粉系统的高水分褐煤锅炉，由于煤的着火特性好，制粉系统采用热风+热炉烟（冷炉烟）做干燥剂，对预热器出口热风的温度要求不高。采用该系统后可有效降低预热器入口烟气温度，从而降低预热器出口烟气温度，达到烟气热量余热回收，降低排烟损失的目的。但我陕西瑞特热工无压力资质，不生产压力容器。 3采用烟气旁路方式 此方法是设一个与预热器平行的旁路烟道，在预热器入口将烟气一分为二，其中70～80%的烟气流通预热器，另外20～30%走旁路，
管壳式换热器课程设计 一、管壳式换热器的介绍 管壳式换热器是目前应用最为广泛的换热设备，它的特点是结构坚固、可靠高、适应性广、易于制造、处理能力大、生产成本低、选用的材料范 围广、换热面的清洗比较方便、高温和高压下亦能应用。但从传热效率、结构的紧凑性以及位换热面积所需金属的消耗量等方面均不如一些新型 高效率紧凑式换热器。管壳式换热器结构组成：管子、封头、壳体、接管、 管板、折流板；如图1－1所示。根据它的结构特点，可分为固定管板式、 浮头式、U形管式、填料函和釜式重沸器五类。 二、换热器的设计 2.1设计参数 参数名称壳程管程 设计压力（MPa） 2.6 1.7 操作压力（MPa） 2.2 1.0/0.9（进口/出口） 设计温度（℃） 250 75
操作温度（℃） 220/175(进口、出口) 25/45(进口/出口) 流量（Kg/h） 40000 选定 物料（-）石脑油冷却水 程数（个） 1 2 腐蚀余度（mm） 3 - 2.2设计任务 1. 根据传热参数进行换热器的选型和校核 2.对换热器主要受压原件进行结构设计和强度校核，包括筒体、前端封头管箱、外头盖、封头、法兰、管板、支座等。 3.设计装配图和重要的零件图。 2.3热工设计 2.3.1基本参数计算 2.3.1.1估算传热面积 -=220-45=175 -=175-25=150 因为,所以采用对数平均温度差 算术平均温度差：= P= R= 查温差修正系数表得 因此平均有效温差为0.82 放热量 考虑换热器对外界环境的散热损失,则热流体放出的热量将大于冷流体吸收的热量，即：
取热损失系数,则冷流体吸收的热量： 由可的水流量： ==31372.8 这里初估K=340W/(),由稳态传热基本方程得传热面积： =16.55 2.3.1.2由及换热器系列标准，初选型号及主要结构参数 选取管径卧式固定管板式换热器，其参数见上表。从而查《换热器设计手 册》表1-2-7，即下表 公称直径管程数管子根数中心排管管程流通换热面积换热管长 换热管排列规格及排列形式： 换热管外径壁厚：d=50mm 排列形式：正三角形 管间距： =32mm 折流板间距： 2.1.1.3实际换热面积计算 实际换热面积按下式计算 2.2计算总传热系数，校核传热面积 总传热系数的计算 式中：——管外流体传热膜系数，W/(m2·K)； ——管内流体传热膜系数，W/(m2·K)；
管壳式换热器的三种分类 管壳式换热器按照应力补偿的方式不同，可以分为以下三个种类： 1、固定管板式换热器 固定管板式换热器是结构最为简单的管壳式换热器，它的传热管束两端管板是直接与壳体连成一体的，壳体上安装有应力补偿圈，能够在固定管板式换热器内部温差较大时减小热应力。固定管板式换热器的热应力补偿较小，不能适应温差较大的工作。 2、浮头式换热器 浮头式换热器是管壳式换热器中使用最广泛的一种，它的应力消除原理是将传热管束一段的管板放开，任由其在一定的空间内自由浮动而消除热应力。浮头式换热器的传热管束可以从壳体中抽出，清洗和维修都较为方便，但是由于结构复杂，因此浮头式换热器的价格较高。 3、U型管换热器 U型管换热器的换热器传热管束是呈U形弯曲换热器，管束的两端固定在同一块管板的上下部位，再由管箱内的隔板将其分为进口和出口两个部分，而完全消除了热应力对管束的影响。U型管换热器的结构简单、应用方便，但很难拆卸和清洗。 管壳式换热器,管壳式换热器结构原理 管壳式换热器由一个壳体和包含许多管子的管束所构成，冷、热流体之间通过管壁进行换热的换热器。管壳式换热器作为一种传统的标准换热设备，在化工、炼油、石油化工、动力、核能和其他工业装置中得到普遍采用，特别是在高温高压和大型换热器中的应用占据绝对优势。通常的工作压力可达4兆帕，工作温度在200℃以下，在个别情况下还可达到更高的压力和温度。一般壳体直径在1800毫米以下，管子长度在9米以下,在个别情况下也有更大或更长的。 工作原理和结构图 1 [固定管板式换热器]为固定管板式换热器的构造。A 流体从接管1流入壳体内，通过管间从接管2流出。B流体从接管3流入,通过管内从接管4流出。如果A流体的温度高于B流体,热量便通过管壁由A流体传递给B流体；反之，则通过管壁由B流体传递给A流体。壳体以内、管子和管箱以外的区域称为壳程，通过壳程的流体称为壳程流体 (A流体)。管子和管箱以内的区域称为管程,通过管程的流体称为管程流体(B流体)。管壳式换热器主要由管箱、管板、管子、壳体和折流板等构成。通常壳体为圆筒形;管子为直管或U形管。为提高换热器的传热效能，也可采用螺纹管、翅片管等。管子的布置有等边三角形、正方形、正方形斜转45°和同心圆形等多种形式，前3 种最为常见。按三角形布置时，在相同直径的壳体内可排列较多的管子，以增加传热面积，但管间难以用机械方法清洗，流体阻力也较大。管板和管子的总体称为管束。管子端部与管板的连接有焊接和胀接两种。在管束中横向设置一些折流板，引导壳程流体多次改变流动方向，有效地冲刷管子，以提高传热效能，同时对管子起支承作用。折流板的形状有弓形、圆形和矩形等。为减小壳程和管程流体的流通截面、加快流速，以提高传热效能，可在管箱和壳体内纵向设置分程隔板，将壳程分为2程和将管程分为2程、4程、6程和8程等。管壳式换热器的传热系数，在水-水换热时为1400～2850瓦每平方米每摄氏度〔W/(m(℃)〕;用水冷却气体时,为10～280W/(m(℃)；用水冷凝水蒸汽时,为570～4000W/(m(℃)。 特点管壳式换热器是换热器的基本类型之一，19世纪80年代开始就已应用在工业上。这种换热器结构坚固,处理能力大、选材范围广，适应性强，易于
板式换热器原理图 液体换热通用型板式换热器 用于液体之间热交换，平均温度差大于2℃的工况。 主要型号：BR10、BR20、BR30、BR31、BR35、BR50、BR64、BR80、BR100、BR140等。 空调系统专用型板式换热器 空调系统专用型的板式换热器才能实现。 等。BR170C、BR70C主要型号： 颗粒纤维介质专用型板式换热器 在酒精酿造，造纸，纺织，及其他含颗粒或纤维介质的热交换中
必须采用专用大间隙无阻碍的板式换热器。 主要型号：BPF40、BPF100、BPF170等。 低阻降冷凝专用型板式换热器 适用于各种工业气体的冷凝工艺需要，冷凝阻力非常小，又要有很高的传热系数，一般的板式换热器不能实现。 。BZL140、BL80专用冷凝换热器有： 各国替代板片及垫片 太平洋公司按照用户的要求开发了各国板片及垫片。可以满足各种规格进口板式换热器，板片，及垫片的替代要求。
实验室适用型板式换热器 BR3，BR6等型号小型板式换热器适用于小流量的场合使用。例如：实验室，药品生产，机器润滑配套冷却 等。． 箱形半焊板式换热器系列 适用于高温，高压，真空及要求无泄漏的场合。主要有冷凝型、自由流型、普通换热型
1. 板式换热器简介 板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的 一种新型高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过半片进行热量交换。它与常规的管壳式换热器相比，在相同的流动阻力和泵功率消耗情况下，其传热系数要高出很多，在适用的范围内有取代管壳式换热器的趋势。 板式换热器的型式主要有框架式（可拆卸式）和钎焊式两大类，板片形式主要有人字形波纹板、水平平直波纹板和瘤形板片三种。 1.1板式换热器的基本结构 板式换热器主要由框架和板片两大部分组成。 板片由各种材料的制成的薄板用各种不同形式的磨具压成形状 各异的波纹，并在板片的四个角上开有角孔，用于介质的流道。板片的周边及角孔处用橡胶垫片加以密封。 框架由固定压紧板、活动压紧板、上下导杆和夹紧螺栓等构．
不是这么简单，需要考虑很多因素： 宜走管内的流体： 1）不洁净和易结垢的流体，因为管内清洗方便； 2）腐蚀性的流体，因为可避免管子、壳体同时受腐蚀，且管子便于清洗和检修；3）压强高的流体，因为可以节省壳体材料； 4）有毒的流体，因为可减少泄漏的机会。 宜走壳程的介质： 1）饱和蒸汽，因为可便于及时排除冷凝液，且蒸汽比较干净，清洗比较方便；2）被冷却的流体，因为可利用壳体散热，增强冷却效果； 3）粘度大的流体或流量小的流体，因为流体在折流板的作用下，可提高流动对流传热系数； 4）对于刚性结构的换热器，若两流体的温差大，对流传热系数较大的介质走壳程，可减少热应力。 换热器中管壳程介质的确定原则如下： 1、不清洁的流体走管内，以便于清洗。例如冷却水一般通入管内，因为冷却水常常用江河水或井水，比较脏，硬度较高、受热后容易结垢，在管内便于机械清洗。此外管内流体易于维持高速，可避免悬浮颗粒的沉积。 2、流量小的流体，或传热系数小的流体走管内。因管内截面一般比管间截面小，流速可高些，有利于提高传热系数。 3、有腐蚀性的流体走管内，这样只要管子、管板用耐腐蚀材料即可。此外，管子便于检修。 4、压强高的流体走管内，因管子较宜承受高压。 5、高温或低温流体走管内，这样可以减少热量或冷量向周围大气散失而造成的热损失。 6、饱和蒸汽走管内，便于排除冷凝液。
冷热流体哪一个走管程，哪一个走壳程，需要考虑的因素很多，难以有统一的定则；但总的要求是首先要有利于传热和防腐，其次是要减少流体流动阻力和结垢，便于清洗等。一般可参考如下原则并结合具体工艺要求确定。 (1)腐蚀性介质走管程，以免使管程和壳程材质都遭到腐蚀。 (2)有毒介质走管程，这样泄漏的机会少一些。 (3)流量小的流体走管程，以便选择理想的流速，流量大的流体宜走壳程。 (4)高温、高压流体走管程，因管子直径较小可承受较高的压力。 (5)容易结垢的流体在固定管板式和浮头式换热器中走管程、在u形管式换热器中走壳程，这样便于清洗和除垢；若是在冷却器中，一般是冷却水走管程、被冷却流体走壳程。 (6)粘度大的流体走壳程，因为壳程流通截面和流向在不断变化，利于传热。 (7)流体的流向对传热也有较大的影响，为充分利用同一介质冷热对流的原理，以提高传热效率和减少动力消耗，无论管程还是壳程，当流体被加热或蒸发时，流向应由下向上；当流体被冷却或冷凝时流向应由上向下。 什么样的介质走管程什么样的介质走壳程流向：热流体上进下出，冷流体下进上出。 （1）不洁净的易结垢的流体走管层，便于清洗。 （2）腐蚀性的流体走管层，以免壳体和管子同时受腐蚀。 （3）有毒流体走管层，减少泄露机会。