课程设计说明书
设计题目: 换热器课程设计
能源与动力工程学院热能与动力专业
学生姓名: 张XX
学号: U
指导教师: 李何
完成时间: .1
华中科技大学
一．设计题目
风冷式空调器的换热器设计。室外侧进风温度35度, 冷凝温度47度, 过冷度5度, 室内侧进风干球温度27度, 湿球温度19.5度, 蒸发温度7度, 过热度5度, 压缩机指示效率0.75。
换热器类型: 冷凝器。
制冷剂: R134a 。
系统制冷量: Q 0=2800W 。
二: 冷凝负荷计算
根据题目提供的数据查R134a 的压焓图, 如下图所示,
查R134a 压焓图得 t6=7C 0 h6=403kj/kg
t1=12C 0 h1=406 kj/kg h2s=433 kj/kg t4=42C 0 h4=h5=261 kj/kg
21
21
0.75s i h h h h η-==- 得h2=442 kj/kg
Q 0=2800W
河南理工大学课程设计管壳式换热器设计 学院:机械与动力工程学院 专业:热能与动力工程专业 班级:11-02班 学号: 姓名: 指导老师: 小组成员:
目录 第一章设计任务书 (1) 第二章管壳式换热器简介 (1) 第三章设计方法及设计步骤 (2) 第四章工艺计算 (3) 4、1 物性参数的确定 (3) 4、2核算换热器传热面积 (4) 4、2、1传热量及平均温差 (4) 4、2、2估算传热面积 (6) 第五章管壳式换热器结构计算 (7) 5、1换热管计算及排布方式 (7) 5、2壳体内径的估算 (10) 5、3进出口连接管直径的计算 (10) 5、4折流板 (10) 第六章换热系数的计算 (15) 6、1管程换热系数 (15) 6、2 壳程换热系数 (16) 第七章需用传热面积 (17) 第八章流动阻力计算 (19) 8、1 管程阻力计算 (20) 8、2 壳程阻力计算 (20) 总结 (22)
第一章设计任务书 煤油冷却的管壳式换热器设计:设计用冷却水将煤油由140℃冷却冷却到40℃的管壳式换热器,其处理能力为10t/h,且允许压强降不大于100kPa。 设计任务及操作条件 1、设备形式:管壳式换热器 2、操作条件 (1)煤油:入口温度140℃,出口温度40℃ (2)冷却水介质:入口温度26℃,出口温度40℃ 第二章管壳式换热器简介 管壳式换热器就是在石油化工行业中应用最广泛的换热器。纵然各种板式换热器的竞争力不断上升,管壳式换热器依然在换热器市场中占主导地位。目前各国为提高这类换热器性能进行的研究主要就是强化传热,提高对苛刻的工艺条件与各类腐蚀介质适应性材料的开发以及向着高温、高压、大型化方向发展所作的结构改进。 强化传热的主要途径有提高传热系数、扩大传热面积与增大传热温差等方式,其中提高传热系数就是强化传热的重点,主要就是通过强化管程传热与壳程传热两个方面得以实现。目前,管壳式换热器强化传热方法主要有:采用改变传热元件本身的表面形状及表面处理方法,以获得粗糙的表面与扩展表面;用添加内物的方法以增加流体本身的绕流;将传热管表面制成多孔状,使气泡核心的数量大幅度增加,从而提高总传热系数并增加其抗污垢能力;改变管束支撑形式以获得良好的流动分布,充分利用传热面积。 管壳式热交换器(又称列管式热交换器)就是在一个圆筒形壳体内设置许多平行管子(称这些平行的管子为管束),让两种流体分别从管内空间(或称管程)与管外空间(或称壳程)流过进行热量交换。 在传热面比较大的管壳式热交换器中,管子根数很多,从而壳体直径比较大,以致它的壳程流通截面大。这就是如果流体的容积流量比较小,使得流速很低,因而换热系数不高。为了提高流体的流速,可在管外空间装设与管束平行的纵向隔板或与管束垂直的折流板,使管外流体在壳体内曲折流动多次。因装置纵向隔板而使流体来回流动的次数,称为程数,所以装了纵向隔板,就使热交换器的管外空
化工原理课程设计任务书 一、设计题目：年产2.5 万吨苯冷却器的工艺设计 二、设计条件 1. 生产能力 2.54 吨每年粗苯 10 2. 设备型式：列管换热器 3. 操作压力：常压 4. 苯的进出口温度：进口 80℃,出口35℃ 5. 换热器热损失为热流体热负荷的3.5% 6. 每年按330天计，每天24小时连续生产 7. 建厂地址：兰州地区 8. 要求管程和壳程的阻力都不大于104Pa, 9. 非标准系列列管式换热器的设计 三、设计步骤及要求 1. 确定设计方案 （1）选择列管换热器的类型 （2）选择冷却剂的类型和进出口温度 （3）查阅介质的物性数据 （4）选择冷热流体流动的空间及流速 （5）选择列管换热器换热管的规格 （6）换热管排列方式 （7）换热管和管板的连接方式 （8）选择列管换热器折流挡板的形式 （9）材质的选择 2. 初步估算换热器的传热面积A 3. 结构尺寸的计算 （1）确定管程数和换热管根数及管长 （2）平均温差的校核 （3）确定壳程数
（4）确定折流挡板，隔板规格和数量 （5）确定壳体和各管口的内径并圆整 5. 校核 （1）核算换热器的传热面积，要求设计裕度不小于10%,不大于20%. （2）核算管程和壳程的流体阻力损失 （3）管长和管径之比为6～10 如果不符合上述要求重新进行以上计算. 6. 附属结构如封头、管箱、分程隔板、缓冲板、拉杆和定距管、人孔或手孔、法兰、 补强圈等的选型 7. 将计算结果列表（见表1） 四、设计成果 1. 设计说明书（A4纸） （1）内容包括封面、任务书、目录、正文、参考文献、附录 （2）格式必须严格按照兰州交通大学毕业设计的格式打印。 2. 换热器工艺条件图（2号图纸）（手绘）
课程设计说明书 设计题目：换热器课程设计 能源与动力工程学院热能与动力专业 学生姓名：蔡海瑞 学号：U200711873 指导教师：何国庚，谢军龙，李嘉老师 完成时间: 2010.11 华中科技大学
目录 一．设计题目 (3) 二．设计计算 1.冷凝器热负荷的计算 (4) 2.冷空气参数的确定 (5) 3.冷凝器的结构初步规划 (6) 4.空气侧传热系数的计算 (7) 5.管内R22冷凝时的表面传热系数计算 (11) 6.计算所需传热面积 (13) 7.确定空冷冷凝器的结构外形参数 (14) 8.空气侧阻力计算及选择风机 (15) 三. 参考文献 (16)
一：设计题目 室外侧进风温度35℃，冷凝温度50℃，过冷度5℃，室内侧进风干球温度27℃，湿球温度19.5℃，蒸发温度7℃，过热度5℃，压缩机指示效率0.75. 换热器类型：冷凝器。 制冷剂：R22。 系统制冷量：Q0=3200W。 二：设计目标 由于系统制冷量比较小，因此所设计系统的冷凝器形式选为：空气强制流动的空冷冷凝器 三：冷凝负荷计算 根据题目提供的数据查R22a的压焓图，如下图所示， W Q2200 0
查的各状态点 1点：T1=12℃,P1=621.44,h1=407.84(kj/kg), s1=1.760kj/(kg错误！未找到引用源。k) 2s点：P2s=1942.31kPa，h2s=434（kj/kg）S2s=1.760kj(kg错误！未找到引用源。k) 2点：T2=50℃,p2=1942.31kPa 3点：T3=45℃,h3=254(kj/kg),P3=1942.31kPa 压缩机指示效率:ηi=0.75
第一章列管换热器设计概述 1.1.换热器系统方案的确定 进行换热器的设计，首先应根据工艺要求确定换热系统的流程方案并选用适当类型的换热器，确定所选换热器中流体的流动空间及流速等参数，同时计算完成给定生产任务所在地需的传热面积，并确定换热器的工艺尺寸且根据实际流体的腐蚀性确定换热器的材料，根据换热器内的压力来确定其壁厚。 1.1.1全塔流程的确定 从塔底出来的釜液一部分进入再沸器再沸后回到精馏塔内，一部分进入到冷却器中。为了节约能源，提高热量的利用率，采用原料液冷却塔底釜液，这样不仅冷却了釜液又加热了原料液，既可以减少预热原料所需要的热量，又可减少冷却水的消耗。从冷却器出来的釜液直接储存，从冷却器出来的原料液再通往原料预热器预热到所需的温度。塔顶蒸出的乙醇蒸汽通入塔顶全凝器进行冷凝，冷凝完的液体进入液体再分派器，其中的2/3回流到精馏塔内，另1/3进入冷却器中进行冷却，流出冷却器的液体直接储存作为产品卖掉。 1.1.2加热介质冷却介质的选择 在换热过程中加热介质和冷却介质的选用应根据实际情况而定。除应满足加热和冷却温度外，还应考虑来源方面，价格低廉，使用安全。在化工生产中常用的加热剂有饱和水蒸气、导热油，冷却剂一般有水和盐水。综合考虑，在本次设计中的换热器加热介质选择饱和水蒸气，冷却介质选择水。 1.1.3换热器类型的选择 列管式换热器的结构简单、牢固，操作弹性大，应用材料广，历史悠久，设计资料完善，并已有系列化标准，特别是在高温、高压和大型换热设备中占绝对优势。所以本次设计过程中的换热器都选用列管式换热器。 由于本次设计过程中所涉及的换热器的中冷热流体温差不大（小于70℃）,各个换热器的工作压力在1.6MP以下，都属于低压容器，因固定管板式换热器两端管板与壳体连在一起，这类换热器结构简单、价格低廉、管子里面易清洗，所以可选择列管式换热器中的固定管板式换热器。 1.1.4流体流动空间的选择 哪一种流体流经换热器的管程，哪一种流体流经壳程，下列各点可供选择时参考(以固定管板式换热器为例)。 (1) 不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子。
壳管式冷凝器课程设计 第一部分： 一：设计任务：用制冷量为KW 6.273的水冷螺杆式冷水机组，制冷 剂选用a R 134，蒸发器形式采用冷却液体载冷剂的卧式蒸发器，冷凝器采用卧式壳管式。 二：工况确定 1：冷凝温度k t 确定： 冷却水进口温度c t w ?=321，出口温度c t w ?=372，冷凝温度k t ：由 c t t t m k ?=++=++= 405.52 37 32221θ。 2：蒸发温度0t 确定: 冷冻水进口温度c t s ?=121，出口温度c t s ?=72，蒸发温度0t ：由 c t t t m s s ?=-+=-+= 25.72 7 122210θ。 3：吸气温度c ?7，采用热力膨胀阀时，蒸发器出口温度气体过热度为c ?-53。过冷度为c ?5，单级压缩机系统中，一般取过冷度为c ?5。 三：热力计算： 1： 热力计算：制冷循环热力状态参数经过查制冷剂的参数可知，作表格如下：
2热力计算性能 （1）单位质量制冷量o q 1542494035 1 =-=-=h h q Kg KJ （2）单位理论功o w 65.2440365.4271' 20=-=-=h h w s Kg KJ （3）制冷循环质量流量m q
s Kg q Q q m 517.1154 6 .2330 == = （4）实际输气量vs q s m v q q m vs /1.0066.0517.131=?=?= （5）输气系数λ：取压缩机的输气系数为0.75 （6）压缩机理论输气量vh q s m q q vs vh 3133.075 .01 .0== = λ （7）压缩机理论功率o p Kw w q p m 4.376 5.24517.10 =?=?= (8)压缩机指示功率i p Kw i i p p 4485.04.370 ===η （9）制冷系数及热力完善度 理论制冷系数：25.665 .24154000=== w q ε 实际制冷系数：78.444 9.06.2330=?=== i m m i s p Q ηηεε 卡诺循环制冷系数：24.715 .27515.31315 .27500=-=-= T T T K c ε 故热力完善度为：66.024 .778.4===c s εεη （10）冷凝器热负荷 由=-+ =i s h h h h η1 212kg kJ /432， 则kg kJ h h q Q m k /268)255432(517.1)(32=-=-= （11）压缩机的输入电功率 由kw w q p mot m o m 3.4886 .09.065 .24517.1=??= = ηη，取86.0,9.0==mot m ηη
目录 食品工程原理课程设计任务书 (2) 流程示意图 (3) 设计方案的确定及说明 (4) 设计方案的计算及说明（包括校核） (5) 设计结果主要参数表 (10) 主要符号表 (11) 主体设备结构图 (11) 设计评价及问题讨论 (12) 参考文献 (12)
一食品工程原理课程设计任务书 一．设计题目：管壳式冷凝器设计． 二．设计任务：将制冷压缩机压缩后的制冷剂（F-22，氨等）过热蒸汽冷却，冷凝为过冷液体，送去冷库蒸发器使用。 三．设计条件: 1.冷库冷负荷Q0=学生学号最后2位数*100（kw）； 2.高温库，工作温度0～4℃。采用回热循环； 3.冷凝器用河水为冷却剂, 每班分别可取进口水温度： 17～20℃（1班）、21～24℃（2班）、 25～28℃（3班）、 13～16℃（4班）、9～12℃（5班）、5～8℃（6班）； 4.传热面积安全系数5%～15%。 四．设计要求：1.对确定的工艺流程进行简要论述； 2.物料衡算，热量衡算； 3.确定管式冷凝器的主要结构尺寸； 4.计算阻力； 5.编写设计说明书（包括：①封面；②目录；③设计题目； ④流程示意图；⑤流程及方案的说明和论证；⑥设计计算及说明（包括校 核）；⑦主体设备结构图；⑧设计结果概要表；⑨对设计的评价及问题讨 论；⑩参考文献。） 6.绘制工艺流程图,管壳式冷凝器的结构图（3号图纸）、及花 板布置图（3号或者4号图纸）。
二、流程示意图 流程图说明： 本制冷循环选用卧式管壳式冷凝器，选用氨作制冷剂，采用回热循环，共分为4个阶段，分别是压缩、冷凝、膨胀、蒸发。 1 2 由蒸发器内所产生的低压低温蒸汽被压缩机吸入压缩机气缸，经压缩后温度升高； 2 3 高温高压的F—22蒸汽进入冷凝器；F—22蒸汽在冷凝器中受冷却水的冷却，放出热量后由气体变成液态氨。 4 4’ 液态F—22不断贮存在贮氨器中； 4’ 5 使用时F—22液经膨胀阀作用后其压力、温度降低，并进入蒸发器； 5 1 低压的F—22蒸汽在蒸发器中不断的吸收周围的热量而汽化，然后又被压缩机吸入，从而形成一个循环。 5’1是一个回热循环。 本实验采用卧式壳管式冷凝器，其具有结构紧凑，传热效果好等特点。所设计的卧式管壳式冷凝器采用管内多程式结构，冷却水走管程，F—22蒸汽走壳程。采用多管程排列，加大传热膜系数，增大进，出口水的温差，减少冷却水的用量。
1．设计题目及设计参数 (1) 1.1设计题目：满液式蒸发器 (1) 1.2设计参数： (1) 2设计计算 (1) 2.1热力计算 (1) 2.1.1制冷剂的流量 (1) 2.1.2冷媒水流量 (1) 2.2传热计算 (2) 2.2.1选管 (2) 2.2.2污垢热阻确定 (2) 2.2.3管内换热系数的计算 (2) 2.2.4管外换热系数的计算 (3) 2.2.5传热系数 K计算 (3) 2.2.6传热面积和管长确定 (4) 2.3流动阻力计算 (4) 3．结构计算 (5) 3.1换热管布置设计 (5) 3.2壳体设计计算 (5) 3.3校验换热管管与管板结构合理性 (5) 3.4零部件结构尺寸设计 (6) 3.4.1管板尺寸设计 (6) 3.4.2端盖 (6) 3.4.3分程隔板 (7) 3.4.4支座 (7) 3.4.5支撑板与拉杆 (7) 3.4.6垫片的选取 (7) 3.4.7螺栓 (8) 3.4.8连接管 (9) 4．换热器总体结构讨论分析 (10) 5．设计心得体会 (10) 6．参考文献 (10)
1．设计题目及设计参数 1.1设计题目：105KW 满液式蒸发器 1.2设计参数： 蒸发器的换热量Q 0=105KW ； 给定制冷剂：R22； 蒸发温度：t 0=2℃，t k =40℃， 冷却水的进出口温度： 进口1t '=12℃; 出口1 t " =7℃。 2设计计算 2.1热力计算 2.1.1制冷剂的流量 根据资料【1】，制冷剂的lgp-h 图：P 0=0.4MPa ，h 1=405KJ/Kg ，h 2=433KJ/Kg ， P K =1.5MPa ，h 3=h 4=250KJ/Kg ，kg m 04427.0v 3 1=，kg m v 3 400078.0= 图2-1 R22的lgP-h 图 制冷剂流量s kg s kg h h Q q m 667 .0250 4051054 10=-= -= 2.1.2冷媒水流量 水的定性温度t s =（12+7）/2℃=9.5℃,根据资料【2】附录9，ρ=999.71kg/m 3 ,c p =4.192KJ/(Kg ·K)
齐齐哈尔大学 化工原理课程设计 ？ 题目循环水冷却器的设计 学院化学与化学工程学院 专业班级制药工程 学生姓名夏天 、 指导教师吕君 成绩 （ 2016年 07月 01日
目录 摘要……………………………………………………………………………I Abstract………………………………………………………………………………II — 第1章绪论 (1) 设计题目：循环水冷却器的设计 (1) 设计日任务及操作条件 (1) 厂址：齐齐哈尔地区 (1) 第2章主要物性参数表 (1) 第3章工艺计算 (2) 确定设计方案 (2) 核算总传热系数 (4) . 核算压强降 (6) 第4章设备参数的计算 (8) 确定换热器的代号 (8) (9) 计算壳体内径D Ⅰ 管根数及排列要求 (9) 计算换热器壳体的壁厚 (9) 选择换热器的封头 (11) 选择容器法兰 (11) . 选择管法兰和接管 (13) 选择管箱 (14) 折流挡板的设计 (15) 支座选用 (16) 拉杆的选用和设置 (16) 垫片的使用 (18) 总结评述 (20) 参考文献 (21) % 主要符号说明 (22) 附表1 (24) 附表2 (25) 致谢 (26) ~
摘要 在国内外的化工生产工程中，列管式换热器在目前所用的换热器中应用极为广泛——由于它具有结构牢固，易于制造，生产成本较低等特点。 管壳式换热器作为一种传统的标准换热器，在许多部门中都被大量使用。其结构由许多管子所组成的管束，并把这些管束固定在管板上，热管板和外壳连接在一起。为了增加流体在管外的流速，以改善它的给热情况在筒体内安装了多块挡板。 我们的进行作业时列管换热器的设计，根据所给的任务，进行综合考虑。 首先确定流体流径。我们选择冷却水通入管内，儿循环水通过入管间。 其次，我们确定两流体的定性温度，由于温度引起的热效应不大，可以选择固定管板式换热器。根据初算的总传热系数和热负荷，以及换热器的换热面积，换热器的根数和长度，来确定管程数。并查阅相关资料。 初步工作完成之后，对设备的各种参数校核，包括换热器壳体，封头，管箱，管板，法兰的选用等等，接着进行一系列的检查。 选择这些附件，不仅要与所选换热很好的匹配，而且要兼顾经济的要求，让换热器既造价低廉又坚固耐用，以达到即经济又实惠的效果。 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，在热交换器中，至少有两种温度不同的流体，一种是流体温度较高，放出热量，另一种是温度较低，吸收热量。 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。随意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，对换热器的要求也日益增强。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。根据不同的目的，换热器可以是热交换器、加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器等。 关键字：换热器；列管式换热器；循环水；冷却器
管壳式冷凝器的设计 学院：工程学院 班级：12建环 姓名：赵婉莹 学号：169440024
目录 一、设计任务书 (3) 二、流程示意图 (3) 三、设计方案的确定及说明 (4) 四、设计计算及说明 (5) 五、设计评论及讨论 (11)
一、设计任务书 （一）设计题目：管壳式冷凝器设计（二）给定条件： 二、流程示意图
流程图说明： 本制冷循环选用卧式管壳式冷凝器，选用氨作制冷剂，采用回热循环，共分为4个阶段，分别是压缩、冷凝、膨胀、蒸发。 1 2 由蒸发器内所产生的低压低温蒸汽被压缩机吸入压缩机气缸，经压缩后温度升高； 2 3 高温高压的F—22蒸汽进入冷凝器；F—22蒸汽在冷凝器中受冷却水的冷却，放出热量后由气体变成液态氨。 4 4’ 液态F—22不断贮存在贮氨器中； 4’ 5 使用时F—22液经膨胀阀作用后其压力、温度降低，并进入蒸发器； 5 1 低压的F—22蒸汽在蒸发器中不断的吸收周围的热量而汽化，然后又被压缩机吸入，从而形成一个循环。 5’1是一个回热循环。 本实验采用卧式壳管式冷凝器，其具有结构紧凑，传热效果好等特点。所设计的卧式管壳式冷凝器采用管内多程式结构，冷却水走管程，F—22蒸汽走壳程。采用多管程排列，加大传热膜系数，增大进，出口水的温差，减少冷却水的用量。 三、设计方案的确定及说明。 1·流体流入空间的选择 本设计采用河水为冷却剂，河水比较脏和硬度较高，受热后容易结垢。同时，氨走壳程也便于散热，从而减少冷却水的用量。因此，为方便清洗和提高热交换率，冷却水应走管程，氨制冷剂应走壳程。 2·流速的选择 查得列管换热器管内水的流速，管程为0.5～3m/s，壳程0.2～1.5m/s[2]；根据本设计制冷剂和冷却剂的性质，综合考虑冷却效率和操作费用，本方案选择流速为1.5m/s。
1前言 (1) 1.1概述 (1) 1.1.1换热器的类型 (1) 1.1.2换热器 (1) 1.2设计的目的与意义 (2) 1.3管壳式换热器的发展史 (2) 1.4管壳式换热器的国内外概况 (3) 1.5壳层强化传热 (3) 1.6管层强化传热 (3) 1.7提高管壳式换热器传热能力的措施 (4) 1.8设计思路、方法 (5) 1.8.1换热器管形的设计 (5) 1.8.2换热器管径的设计 (5) 1.8.3换热管排列方式的设计 (5) 1.8.4 管、壳程分程设计 (5) 1.8.5折流板的结构设计 (5) 1.8.6管、壳程进、出口的设计 (6) 1.9 选材方法 (6) 1.9.1 管壳式换热器的选型 (6)
1.9.2 流径的选择 (8) 1.9.3流速的选择 (9) 1.9.4材质的选择 (9) 1.9.5 管程结构 (9) 2壳体直径的确定与壳体壁厚的计算 (11) 2.1 管径 (11) 2.2管子数n (11) 2.3 管子排列方式，管间距的确定 (11) 2.4换热器壳体直径的确定 (11) 2.5换热器壳体壁厚计算及校核 (11) 3换热器封头的选择及校核 (14) 4容器法兰的选择 (15) 5管板 (16) 5.1管板结构尺寸 (16) 5.2管板与壳体的连接 (16) 5.3管板厚度 (16) 6管子拉脱力的计算 (18) 7计算是否安装膨胀节 (20) 8折流板设计 (22)
9开孔补强 (25) 10支座 (27) 10.1群座的设计 (27) 10.2基础环设计 (29) 10.3地角圈的设计 (30) 符号说明 (32) 参考文献 (34) 小结 (35)
化工原理课程设计 设计题目：6000t乙醇水分离精馏塔冷凝器的设计指导教师：郝媛媛 设计者：韦柳敏 学号：1149402102 班级：食品本111班 专业：食品科学与工程 设计时间：2014年6月15日
目录 1.设计任务书及操作条件 (2) 设计任务 (2) 设计要求 (2) 设计步骤 (2) 设计原则 (2) 2.设计方案简介 (3) 3．工艺设计及计算 (4) 确定设计方案 (4) 确定定性温度、物性数据并选择列管式换热器形式 (4) 计算总传热系数 (4) 工艺结构尺寸 (6) 4.换热器的核算 (9) 热量核算 (9) 传热面积 (9) 换热器流体的流动阻力 (10) 设计结果一览表 (11) 5．主要符号说明 (12) 6.设计的评述 (13)
1.设计任务书及操作条件 设计任务： 1)生产能力：833.33kg/h 2)乙醇从78.23℃降到40℃ 3)冷却水进口：30℃ 4)冷却水出口：40℃ 设计要求： 1)设计一个固定管板式换热器 2)设计容要包含 a)热力设计 b)流动设计 c)结构设计 d)强度设计 设计步骤 1)根据换热任务和有关要求确定设计方案 2)初步确定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)确定换热器的工艺结构 设计原则 1)传热系数较小的一个，应流动空间较大，使传热面两侧的传热系数接近 2)换热器减少热损失 3)管、壳程的决定应做到便于除垢和修理，以保证运行的可靠性 4)应减小管子和壳体因受热不同而产生的热应力。从这个角度来讲，顺流式就优于逆流式 5)对于有毒的介质，必使其不泄露，应特别注意其密封性，密封不仅要可靠，而且应要求方便 及简洁 6)应尽量避免采用贵金属，以降低成本
TEMA规格的管壳式换热器设计原则 ——摘引自《PERRY’S CHEMICAL ENGINEER’S HANDBOOK 1999》 设计中的一般考虑 流程的选择在选择一台换热器中两种流体的流程时，会采用某些通则。管程的流体的腐蚀性较强，或是较脏、压力较高。壳程则会是高粘度流体或某种气体。当管/壳程流体中的
某一种要用到合金结构时，“碳钢壳体+合金管侧部件”比之“接触壳程流体部件全用合金+碳钢管箱”的方案要较为节省费用。 清洗管子的内部较之清洗其外部要更为容易。 假如两侧流体中有表压超过2068KPa(300 Psig)的,较为节约的结构形式是将高压流体安排在管侧。 对于给定的压降，壳侧的传热系数较管侧的要高。 换热器的停运最通常的原因是结垢、腐蚀和磨蚀。 建造规则“压力容器建造规则，第一册”也就是《ASME锅炉及压力容器规范Section VIII , Division 1》, 用作换热器的建造规则时提供了最低标准。一般此标准的最新版每3年出版发行一次。期间的修改以附录形式每半年出一次。在美国和加拿大的很多地方，遵循ASME 规则上的要求是强制性的。最初这一系列规范并不是准备用于换热器制造的。但现在已包含了固定管板式换热器中管板与壳体间焊接接头的有关规定，并且还包含了一个非强制性的有关管子－管板接头的附件。目前ASME 正在开发用于换热器的其他规则。 列管式换热器制造商协会标准, 第6版., 1978 (通常引称为TEMA 标准*), 用在除套管式换热器而外的所有管壳式换热器的应用中，对ASME规则的补充和说明。TEMA “R级”设计就是“用于石油及相关加工应用的一般性苛刻要求。按本标准制造的设备，设计目的在于在此类应用时严苛的保养和维修条件下的安全性、持久性。”TEMA “C级”设计是“用于商用及通用加工用途的一般性适度要求。”而TEMA“B级”是“用于化学加工用途” *译者注：这已经不是最新版的，现在已经出到1999年第8版 3种建造标准的机械设计要求都是一样的。各TEMA级别之间的差异很小，并已由Rubin 在Hydrocarbon Process., 59, 92 (June 1980) 上做了归列。 TEMA标准所讨论的主题是：命名原则、制造公差、检验、保证、管子、壳体、折流板和支撑板，浮头、垫片、管板、管箱、管嘴、法兰连接端及紧固件、材料规范以及抗结垢问题。 API Standard 660, 4th ed., 1982*，一般炼油用途的管壳式换热器是由美国炼油协会出版的，以补充TEMA标准和ASME规范。很多从事化学和石油加工的公司都有其自己的标准以对以上各种要求作出补充。关于规范、标准和个客户的规定之间的关系已由F. L. Rubin编辑结集，由ASME 在1979年出版了(参见佩里化学工程师手册第6章关于压力容器规则的讨论)。 *译者注：这已经不是最新版的，现在已经出到2001年第6版 换热器的设计压力和设计温度通常在确定时都在预计的工作条件上又给了一个安全裕量。一般设计压力比操作中的预计最高压力或关泵时的最高压力要高大约172KPa(25 Psi)；而设计温度则通常较最高工作温度高14°C (25°F)。 管束振动随着折流板换热器被设计用于流量和压降越来越高的场合，由管子振动带来的损 标准分享网 https://www.doczj.com/doc/5282897.html, 免费下载
化工原理课程设计 设计题目：纯苯蒸汽冷凝器的设计指导老师：邵圣娟 系别：环境与安全工程系 专业：安全工程 班级学号：162062239 姓名：刘新龙
目录 一、设计任务: (2) 1、处理能力：常压下5950kg/h的纯苯蒸汽 (2) 2、设备型式：立式列管式冷凝器 (2) 二、操作条件 (2) 三、设计内容 (2) 1、确定设计方案 (2) 2、确定流体的流动空间 (2) 3、计算流体的定性温度，确定流体的物性参数 (2) 4、计算热负荷 (3) 5、计算平均有效温度差 (3) 6、选取经验传热系数k值 (3) 7、估算传热面积 (3) 8、结构尺寸设计 (3) （1）换热管规格、管子数、管长、管壳数的确定 (3) （2）传热管排列和分程方法 (4) （3）壳体内径内内径 (4) （4）折流板 (4) 四、换热器核算 (5) 1、换热器面积校核 (5) 2、换热器内压降的核算 (7) 五、换热器主要结构尺寸和计算结果
一、设计任务: 处理能力：1、常压下5950kg/h 的纯苯蒸汽 2、设备型式：立式列管式冷凝器 二、操作条件 1、常压下苯蒸气的冷凝温度为80.1℃，冷凝液在饱和温度下排出。 2、冷却介质：采用20℃自来水。 3、允许管程压降不大于50KPa 。 三、设计内容 本设计的工艺计算如下：此为一侧流体恒温的列管式换热器的设计 1、确定设计方案 两流体的温度变化情况 热流体（饱和苯蒸气）入口温度 80.1℃，（冷凝液）出口温度 80.1℃ 冷流体 水 入口温度 20℃，出口温度 40℃ 2、确定流体的流动空间 冷却水走管程，苯走壳程，有利于苯的散热和冷凝。 3、计算流体的定性温度，确定流体的物性参数 苯液体在定温度（80.1摄氏度）下的物性参数（查化工原理附录） ρ=815kg/,μ=3.09×Pa.s,=1.880KJ/kg.k ,?=0.1255W/m.K, r=394.2kJ/kg 。 自来水的定性温度： 入口温度：=20℃， 出口温度 =40℃ 则水的定性温度为：=（+）/2=（20+40）/2=30℃ 3m 410 P C 1t 2t m t 1t 2t
列管式换热器课程设计说明书 1.工原理课程设计任务书 一、设计题目：设计一煤油冷却器 二、设计条件： 1、处理能力 160000吨/年 2、设备型式列管式换热器 3、操作条件 允许压力降：0.02MPa 热损失：按传热量的10%计算 每年按330天计，每天24小时连续运行 三、设计容 4、前言 5、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） 6、确定物性参数 7、工艺设计 8、换热器计算 （1）核算总传热系数（传热面积） （2）换热器流体的流动阻力校核（计算压降） 9、机械结构的选用 （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）温差补偿装置的选用 （4）管法兰选用 （5）管、壳程接管 10、换热器主要结构尺寸和计算结果表 11、结束语（包括对设计的自我评书及有关问题的分析讨论） 12、换热器的结构和尺寸（4#图纸） 13、参考资料目录
2.流程图 3.工艺流程图水（30℃） 煤油（140℃）浮头式换热器 水（50℃） 可循环利用 产品： 煤油（80℃）
4.设计计算 4.1设计任务与条件 某生产过程中，用自来水将煤油从140℃冷却至80℃。已知换热器的处理能力为160000吨/年，冷却介质自来水的入口温度为30℃，出口温度为50℃，允许压力降为0.02MPa ，热损失按传热量的10%计算，每年按330天计，每天24小时连续运行，试设计一台列管式换热器，完成该生产任务。 4.2设计计算 4.2.1确定设计方案 （1） 选择换热器的类型 两流体温度变化情况： 热流体进口温度1T 140℃，出口温度2T 80℃， 冷流体进口温度1t 30℃，出口温度2t 50℃。 进口温度差1T -1t =110℃＞100℃，因此初步确定选用浮头式换热器。 （2） 管程安排 由于自来水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使 换热器热流量下降，而且管程较壳程易于清洗，再加上热流体走壳程可以使热流体更易于散热，减小能耗，所以从总体考虑，应使自来水走管程，混合气体走壳程。 4.2.2确定物性参数 定性温度：对于一般气体和水等低粘度流体，其定性温度可取流体进、出口温度的平均值。故壳程煤油的定性温度为 110280140=+= T ℃ 管程流体的定性温度为 402 5030=+=t ℃ 查资料得，煤油在110℃下的有关物性数据如下： 水在40℃下的有关物性数据如下：
一、课程设计题目 管壳式换热器的设计 二、课程设计内容 1．管壳式换热器的结构设计 包括：管子数n，管子排列方式，管间距的确定，壳体尺寸计算，换热器封头选择，容器法兰的选择，管板尺寸确定塔盘结构，人孔数量及位置，仪表 接管选择、工艺接管管径计算等等。 2. 壳体及封头壁厚计算及其强度、稳定性校核 （1）根据设计压力初定壁厚； （2）确定管板结构、尺寸及拉脱力、温差应力； （3）计算是否安装膨胀节； （4）确定壳体的壁厚、封头的选择及壁厚，并进行强度和稳定性校核。 3. 筒体和支座水压试验应力校核 4. 支座结构设计及强度校核 包括：裙座体（采用裙座）、基础环、地脚螺栓 5. 换热器各主要组成部分选材，参数确定。 6. 编写设计说明书一份 7. 绘制2号装配图一张，Auto CAD绘3号图一张（塔设备的）。 三、设计条件 气体工作压力 管程：半水煤气0.75MPa 壳程：变换气 0.68 MPa 壳、管壁温差55℃，t t ＞t s 壳程介质温度为220-400℃，管程介质温度为180-370℃。 由工艺计算求得换热面积为140m2，每组增加10 m2。 四、基本要求 1.学生要按照任务书要求，独立完成塔设备的机械设计； 2.设计说明书一律采用电子版，2号图纸一律采用徒手绘制； 3.各班长负责组织借用绘图仪器、图板、丁字尺；学生自备图纸、橡皮与铅笔； 4.画图结束后，将图纸按照统一要求折叠，同设计说明书统一在答辩那一天早上8：30前，由班长负责统一交到HF508。 5.根据设计说明书、图纸、平时表现及答辩综合评分。 五、设计安排
内容化工设备设 计的基本知 识管壳式换热 器的设计计 算 管壳式换热 器结构设计 管壳式换热器 设计制图 设计说明书的 撰写 设计人李海鹏 吴彦晨 王宜高 六、说明书的内容 1.符号说明 2.前言 （1）设计条件； （2）设计依据； （3）设备结构形式概述。 3.材料选择 （1）选择材料的原则； （2）确定各零、部件的材质； （3）确定焊接材料。 4.绘制结构草图 （1）换热器装配图 （2）确定支座、接管、人孔、控制点接口及附件、内部主要零部件的轴向及环向位置，以单线图表示； （3）标注形位尺寸。 （4）写出图纸上的技术要求、技术特性表、接管表、标题明细表等 5.壳体、封头壁厚设计 （1）筒体、封头及支座壁厚设计； （2）焊接接头设计； （3）压力试验验算； 6.标准化零、部件选择及补强计算： （1）接管及法兰选择：根据结构草图统一编制表格。内容包括：代号，PN,DN,法兰密封面形式，法兰标记，用途）。补强计算。 （2）人孔选择：PN,DN,标记或代号。补强计算。 （3）其它标准件选择。 7.结束语：对自己所做的设计进行小结与评价，经验与收获。 8.主要参考资料。 【格式要求】： 1.计算单位一律采用国际单位； 2.计算过程及说明应清楚； 3.所有标准件均要写明标记或代号； 4.设计说明书目录要有序号、内容、页码；
设计的目的与意义 管壳式换热器的发展史 管壳式换热器的国内外概况 壳层强化传热 管层强化传热 提高管壳式换热器传热能力的措施设计思路、方法 1.8.2换热器管径的设计 1.8.3换热管排列方式的设计 1.8.4 管、壳程分程设计
1.8.5折流板的结构设计 1.8.6管、壳程进、出口的设计 选材方法 1.9.1 管壳式换热器的选型 1.9.3流速的选择 1.9.4材质的选择 1.9.5 管程结构 2壳体直径的确定与壳体壁厚的计算1管径1 管子数n1 管子排列方式，管间距的确定1 换热器壳体直径的确定1 换热器壳体壁厚计算及校核1 3换热器封头的选择及校核 4容器法兰的选择5
5管板 管板结构尺寸6 管板与壳体的连接 管板厚度6 6管子拉脱力的计算8 7计算是否安装膨胀节0 8折流板设计2 9开孔补强5 10支座7 群座的设计7 基础环设计9 地角圈的设计0 符号说明2 参考文献4 小结
2 壳体直径的确定与壳体壁厚的计算 管径 换热器中最常用的管径有φ19mm ×2mm 和φ25mm ×。小直径的管子可以承受更大的压力，而且管壁较薄；同时，对于相同的壳径，可排列较多的管子，因此单位体积的传热面积更大，单位传热面积的金属耗量更少。所以，在管程结垢不很严重以及允许压力降较高的情况下，采用φ19mm ×2mm 直径的管子更为合理。如果管程走的是易结垢的流体，则应常用较大直径的管子。 标准管子的长度常用的有 1500mm ，2000mm ，2500mm ， 3000m,4500,5000,6000m,7500mm,9000m 等。换热器的换热管长度与公称直径之比一般为4—25,常用的为6—10 选用Φ25×的无缝钢管，材质为20号钢，管长。 管子数n L F n d 均π=Θ (2-1) 其中安排拉杆需减少6根，故实际管数n=503-6=497根 管子排列方式，管间距的确定 采用正三角形排列，由《化工设备机械基础》表7-4查得层数为12层，对角线上的管数为25，查表7-5取管间距a=32mm. 换热器壳体直径的确定
课程设计 课程名称热交换器课程设计 题目名称 66kW水冷式冷凝器 学生学院材料与能源学院 专业班级热能与动力工程（制冷与空调方向）1班学号3110007132 学生姓名赖峥 指导教师王长宏 2013年5月21日
课程设计 课程名称热交换器课程设计 题目名称 66kW水冷式冷凝器 学生学院材料与能源学院 专业班级热能与动力工程（制冷与空调方向）1班学号3110007132 学生姓名赖峥 指导教师王长宏 2013年5月21日
广东工业大学课程设计任务书 题目名称 66KW 水冷式冷凝器 学生学院 材料与能源学院 专业班级 热能与动力工程 10制冷1班 姓 名 赖峥 学 号 3110007132 一、课程设计的内容 设计一台冷库用冷凝器。冷凝器热负荷k Q =66KW ，冷凝温度k t ＝40℃，制冷 剂为R22。冷却水进出口温度分别为：进口温度2 t '＝32℃，出口温度2t ''＝36℃。 二、课程设计的要求与数据 1）学生在教师指导下独立完成设计。 2）换热器设计要结构合理，设计计算正确。 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，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；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，拆画零件图1～2张。
课程设计说明书 学院：生态与资源工程学院 专业班级：2011级化学工程与工艺(1)班课程名称：化工原理课程设计 题目：合成氨车间变换气冷却器设计学生姓名：张明声学号：20114122004 指导老师：范荣钰 2014年6月
目录 摘要 (1) 1.概述 (1) 2、任务书 (1) 2.1、设计题目 (1) 2.2、设计任务 (1) 2.2.1 变换器 (1) 2.2.2 变换气物性数据 (1) 2.2.3 冷却水 (1) 2.3、设计要求 (1) 2.4 、结果提供 (2) 3、设计要求 (2) 4、设备工艺设计如下 (2) 4.1、设计方案的确定 (2) 4.1.1、选定换热器类型 (2) 4.1.2.选定流体流动空间及流速 (3) 4.2、确定物性数据 (3) 4.3、估算传热面积 (3) 4.3.1传热量 (3) 4.3.2 冷却用水量 (3) 4.3.3计算逆流平均温度差 (3) 4.3.4.初选经验传热系数K值 (3) 4.3.5估算传热面积 (4) 4.4、工艺结构尺寸 (4) 4.4.1管径和管内流速 (4) 4.4.2.管程数和传热管数 (4) 4.4.3.传热管排列和分程方法 (5) 4.4.4.壳体内径 (5) 4.4.5.折流板 (5)
4.5、换热器核算 (6) 4.5.1 传热能力核算 (6) 4.5.2换热器内流体的流动阻力 (7)
摘要 本文设计的是列管式固定管板换热器用于合成氨工艺中CO的变换。通过内插法计算冷、热流体的物性参数；通过试差法确定换热器的管数、内径、换热管长度、长径比、换热面积、传热系数、管壳程流速等。并进行热量、传热面积、压降的校核。 1.概述 传热设备简称换热器，是一种实现物料之间热量传递的节能设备，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。石油化工厂中，它的投资占到建厂投资的 1/5左右，它的重量占工艺设备总重量的；在我国一些大中型炼油企业中，各式热交换器的装置达到 300～500台以上。就其压力、温度来说，国外的管壳式热交换器的最高压力达 840bar，最高温度达 1500℃。而最大的外形尺寸长达 33m，最大的传热面积达 6700。 按用途分为加热器、冷凝器、冷却器、蒸发器、过热器和废热锅炉；换热器按传热特征可分为直接接触式、蓄热式、间壁式；按制造材料可分为金属、陶瓷、塑料、石墨、玻璃的交换器等；按热流体与冷流体的流动方向可分为顺流式、逆流式、错流式。 2、任务书 2.1、设计题目 合成氨车间变换气冷却器设计 2.2、设计任务 2.2.1 变换器 处理量6000 （10000，15000）Nm3 /h； 入口温度140℃（150℃），出口温度57℃（62℃）； 允许压降：不超过5000Pa； 2.2.2 变换气物性数据 分子量17；密度为0.925kg/m3; 粘度为0.0155mPa*s; 比热容为1.9kJ/(kg*℃); 导热系数为: 0.058W/（m*℃）; 2.2.3 冷却水 水质：处理过的软水； 全年最高温度30℃ 2.3、设计要求 完成换热器的工艺设计，主要包括： 1、设计方案的确定；逆流或并流，冷却水进出口温度、流体流速选择等； 2、换热器形式和流体空间的确定
管 壳 式 冷 凝 器 设 计 姓名： 班级： 学号： 学院：
目录 设计题目 (2) 流程示意图 (2) 流程及方案的说明和论证 (2) 设计方案的计算及说明（包括校核） (4) 主体设备结构图 (9) 设计结果概要表 (9) 设计的评价及问题讨论 (10) 参考文献 (11)
一．设计题目：管壳式冷凝器设计． 二．流程示意图 流程图说明： 本制冷循环选用卧式管壳式冷凝器，选用氨作制冷剂，采用回热循环，共分为4个阶段，分别是压缩、冷凝、膨胀、蒸发。 1 2 由蒸发器内所产生的低压低温蒸汽被压缩机吸入压缩机气缸，经压缩后温度升高； 2 3 高温高压的F—22蒸汽进入冷凝器；F—22蒸汽在冷凝器中受冷却水的冷却，放出热量后由气体变成液态氨。 4 4’ 液态F—22不断贮存在贮氨器中； 4’ 5 使用时F—22液经膨胀阀作用后其压力、温度降低，并进入蒸发器； 5 1 低压的F—22蒸汽在蒸发器中不断的吸收周围的热量而汽化，然后又被压缩机吸入，从而形成一个循环。 5’1是一个回热循环。 本实验采用卧式壳管式冷凝器，其具有结构紧凑，传热效果好等特点。所设计的卧式管壳式冷凝器采用管内多程式结构，冷却水走管程，F—22蒸汽走壳程。采用多管程排列，加大传热膜系数，增大进，出口水的温差，减少冷却水的用量。 三．流程及方案的说明和论证
1·流体流入空间的选择 本设计采用河水为冷却剂，河水比较脏和硬度较高，受热后容易结垢。同时，氨走壳程也便于散热，从而减少冷却水的用量。因此，为方便清洗和提高热交换率，冷却水应走管程，氨制冷剂应走壳程。 2·流速的选择 查得列管换热器管内水的流速，管程为～3m/s，壳程～s[2]；根据本设计制冷剂和冷却剂的性质，综合考虑冷却效率和操作费用，本方案选择流速为s。 3·冷却剂适宜温度的确定及制冷剂蒸发温度，冷凝温度，过热温度和过冷温度。 本设计冷却剂的进口温度为25～28℃[2]，可取为26℃。而一般卧式管壳式冷凝器冷却剂的进出口的温度之差为4～10℃，本方案取为6℃，所以出口温度为32℃。 冷库温度为0～4℃本设计取0℃，蒸发温度一般比库内空气低8～12℃本设计取t0=-10℃ 冷凝温度可取7～14℃本设计取35℃ 过冷温度比冷凝温度低3～5℃本设计取32℃ 过热温度比蒸发温度高3～5℃本设计取1℃ 4·冷凝器的造型和计算 4．1 水冷式冷凝器的类型 本次设计是以河水为冷却剂，本人选择氨高效卧式冷凝器为设计对象。此冷却系统的原理是将压缩机排出的高温、高压氨气等压冷凝成液体，在冷库中蒸发，带走待冷物料的热量，起到冷却物料的效果。 本方案采用F—22为制冷剂，F—22化学式为CHF2Cl，名称为二氟一氯甲烷，标准沸点为—℃，凝固温度为—160℃，不燃烧，不爆炸，无色，无味。冷凝器型式的选择：本方案采用卧式壳管式冷凝器。卧式管壳式水冷凝器的优点是： 1、结构紧凑，体积比立式壳管式的小； 2、传热系数比立式壳管式的大； 3、冷却水进、出口温差大，耗水量少； 4、为增加其传热面积，F-22所用的管道采用低肋管； 5、室内布置，操作较为方便。 4．2 冷凝器的选型计算 4．2．1冷凝器的热负荷 4．2．2冷凝器的传热面积计算 4．2．3冷凝器冷却水用量+ 4．2．4冷凝器的阻力计算 5·管数、管程数和管子的排列 5．1管数及管程数 5．2管子在管板上的排列方式 5．3管心距