106kW水冷式管壳冷凝器-设计说明书
课程设计
课程名称热交换器课程设计
题目名称 106kW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）09011班学号3109007330
学生姓名陈桂福
指导教师王长宏
2012年7月5日
广东工业大学课程设计任务书
题目名称
106KW 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0901班 姓 名
陈桂福 学 号 3109007330
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 =106KW ，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2t '＝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。
四、课程设计进程安排
五、应收集的资料及主要参考文献
[1] 吴业正. 制冷原理及设备（第2版）[M]. 西安：西安交通大学出版社,1998.
[2] 吴业正.小型制冷装置设计指导[M].北京：机械工业出版社,1999.
[3] 史美中,王中铮.热交换器原理与设计[M].南京：东南大学出版社，2003.
[4] 余建祖.换热器原理与设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.
[5] 杨世铭，陶文铨.传热学（第四版）[M]. 北京：高等教育出版社，2006.
[6] 中华人民共和国国家标准－管壳式换热器（GB151－1999）.
[7] 其它设计资料：包括各种换热器设计标准、制冷工程设计手册、制冷设备
手册、制冷机工艺等相关资料.
发出任务书日期：2012年 6 月 25日指导教师签名：
计划完成日期： 2012年 7月6 日基层教学单位责任人签章：
主管院长签章：
设 计 总 说 明
本课程设计是设计一个热负荷为106kW 的水冷式管壳冷凝器。本课程设计是在给定冷凝器换热量Q k =106KW ，制冷剂为R22，冷凝温度k t ＝40℃，冷却水
进口温度2
t '＝32℃，冷却水出口温度2t ''＝36℃，假定蒸发温度015t C =-?、制冷剂过热度为5r t C ?=?的条件下进行设计的。
整个设计过程主要包括传热设计计算、水的流动阻力计算、结构设计计算、配件选择及主要配件的强度校核，同时结合整体设备运行原理，对该水冷式管壳冷凝器各性能参数进行校正。本次设计先从传热设计计算着手，先根据热力循环对系统进行热力计算，同时采用假定热流密度及试凑法进行计算以确定较好的工作点，其中传热设计计算与结构设计计算相互交叉进行，接着计算水的流动阻力以及零部件的选取，最后进行强度计算与强度校核。设计内容包括了换热管的布置排列，换热管和流程数、管长、壳体、端盖、法兰、螺栓和垫片等的选取。
经过设计计算，可以知道壳管式冷凝器的换热面积为
F 0=18.23m 2、流程数N=2，总管数
N Z=68根，有效单管长l=1.87m ，制冷剂蒸汽进口管径 42 2.5，制冷剂液体出口管径 42 3.0，冷却水进出口管径为 108 4.0，水泵最小功率为Pe=1344.0KW 。
通过本次的设计，得到了一个较合理的水冷式管壳冷凝器。
关键词：冷凝器管壳式热交换器课程设计
目 录
一、冷凝器热力、结构计算 (1)
1.1冷凝器的传热循环的确定 (1)
1.2冷却水流量vs q 和平均传热温差m T 的确定 (2)
1.3 换热管的选型 (3)
1.4估算换热管总长 (3)
1.5确定每流程管数Z 、有效单管长l 及流程数N (3)
1.6 传热管的布置排列及主体结构 (4)
1.7传热计算及所需传热面积确定 (5)
二、冷却水侧阻力计算 (8)
三、冷凝器的配件及其强度校核 (9)
3.1连接管管径计算 (9)
3.2防冲板 (10)
3.3壳体 (10)
3.4管板 (11)
3.5端盖 (11)
3.6支座 (12)
3.7支撑板 (13)
3.8拉杆 (13)
3.9法兰类选择 (13)
3.10垫片 (16)
3.11螺栓 (17)
3.12分程隔板 (19)
四、心得体会 (19)
五、主要参考文献 (20)
一、冷凝器热力、结构计算
1.1冷凝器的传热循环的确定
根据冷库的实际工作工况：取蒸发温度
15
t C
=-?，过热度5
r
t C
?=?，即吸
入温度
1
10
t C
=-?，冷凝器出口温度
4
40
k
t t C
==?。
查《冷库制冷设计手册》第441页图6-7， R22在压缩过程指示功率
i
=0.78
η查R22压焓图得
h1=405kJ/kg, h2=443kJ/kg, h3=418kJ/kg, h4=250kJ/kg,
4=0.886 10-3m3/kg, 2s=0.02m3/kg
w t=h2-h1=(443-405)kJ/kg=38kJ/kg
38
48.7/
0.78
t
j
i
w
w kJ kg
η
===
21
(40548.7)453.7
s i
h h w kJ kg kJ kg
=+=+=
2
24
R80
106
0.520
453.7250
s
k
mo
s
t C
Q
q kg s
h h
=
===
--
再查22压焓图得
1.2冷却水流量vs q 和平均传热温差
m T ?的确定 1.2.1冷却水流量vs q 确定
冷却水进出口温度C t ?='322,236t C ''=? , 平均温度C t m ?=34，由水的物
性表可得:
3994.3/kg m ρ=4174/()p c J kg K =?620.746610/m s ν-=?
262.4810/()W m K λ-=??
则所需水量322/()0.006385/vs k p q Q c t t m s ρ'''=-=
1.2.2平均传热温差
m T ?的确定
由能量平衡，有 2
332()mo s p vs q h h t t c q ρ-''=-0.520(453.7418)3635.34.179994.30.003915
o C ?-=-=??
各段对数平均温差
（1）段：32123 6.20ln o m k k t t t C t t t t '
-?=='--
（2）段：2232223
()()17.57ln o s k m s k t t t t t C t t t t ''---?==''-- 整个过程的平均温差（积分平均温差）
25342312
7.0o s m s m m h h t C h h h h t t -?==--+?? 1.3 换热管的选型
根据《小型制冷装置设计指导》第71页表3-4，选用2号滚轧低翅片管为传
热管,有关结构参数为:
11i d mm = 16t d mm = 0.35t mm δ= 13b d mm = 1.5f s mm =
单位管长的各换热面积计算如下:
2222222222/0.0160.00035/0.0015/0.0117/()/(2)(0.0160.013)/(20.0015)/0.0911/()/0.013(0.00150.00035)/0.0015/0.031/0.0f d t t f f t b f b b f t i i a d s m m m m
a d d s m m m m a d s s m m m m
a d πδππππδπππ==??==-=?-?==-=??-===?翅顶面积翅侧面积翅间管面面积222211/0.0346/(0.01170.09110.031)/0.134/of d f
b m m m m
a a a a m m m m
==++=++=管外总面积1.4 估算传热管总长
假定按管外面积计算的热流密度25800/o q W m =. 则应布置传热面积 22/106000/580018.28k o F Q q m m ο=== 应布置的有效总管长 F /18.28/0.134136.41o of L a m m ===
1.5确定每流程管数Z 、有效单管长l 及流程数N
冷却水进出口温度C t ?='322, "236t C =?, 平均温度C t m ?=34，由水的物性
表可得:
3994.3/kg m ρ= 4174/()p c J kg k =? 620.746610/m s ν-=?
262.4810/()W m k λ-=??
则所需水量322/()0.006385/vs k p q Q c t t m s ρ'''=-=
根据《热交换器原理及设计》第294页及《小型制冷装置设计指导》第68页表3-2有关年运行小时的规定：初选冷却水流速度2/u m s =,则每流程管数24/33.59v i Z q d u π==根
取整数Z=34根，即实际水流22440.006385 1.98m/s 0.01134
vs i q u d z ππ?===??。 对流程数N, 总根数NZ, 有效单管长l ,壳体内径i D 及长径比/i l D 进行组合计算,组合计算结果如表[1]所示:
表[1]
其中壳体内径的选择根据《冷库制冷设计手册》第606页对壳体的规格进行选择。 分析上面的组合计算结果,由《热交换器原理及设计》第54页规定，对壳体的长径比一般在4-25之间,通常为6-10，故选择2流程作为冷凝器结构设计依据。
1.6 传热管的布置排列及主体结构
现采用管子成正三角形的布置方案，根据《热交换器原理及设计》第45页表 2.3换热管中心距的规定，选管距22s mm =、分程板两侧相邻管中心距35E l =mm 。为使传热管排列有序及左右对称,共布置68根管, 则每流程平均管数Z=34根，
传热管的布置排列如图（1）所示:
图（1）
1.7传热计算及所需传热面积确定
1.7.1水侧表面传热系数计算
从水物性表及《小型制冷装置设计指导》第78页表3-12知:
水在034C m t =时,运动粘度620.746610/m s ν-=?
物性集合系数1395.623.262186.44m B t =+= 雷诺数461.980.011Re /29172.2100.746610
i ud ν-?===>?, 即水在管内的流动状态为湍流, 则由《小型制冷装置设计指导》第78页式(3-5): 水侧表面传热系数0.80.8
20.20.22186.44 1.989306.6/()0.011
wi i u a B W m K d ?===? 1.7.2氟利昂冷凝表面传热系数计算
由上面图（1）的传热管的布置方式，在垂直方向上，每列管数分别为2、2、2、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、2、2、2。由《小型制冷装置设计指导》第77页式(3-4)计算管排修正系数:
1
0.8330.8330.8332120.8330.833()/()(62144)/680.811n z z n n n n n n ε=++???+++???+=?+?=
根据所选管型,低翅片管传热增强系数由《小型制冷装置设计指导》第77页式(3-2)计算，其中环翅当量高度
2222()/4(1613)/(416) 4.27t b t h d d d mm mm ππ'=-=-?=
增强系数0.250.25/ 1.1()(/)/0.031/0.134 1.1(0.01170.0911)(13/4.27)/0.134 1.346b of d f b of
a a a a d h a ι?=++=+?+=
由《小型制冷装置设计指导》第76页表3-11, R22在冷凝温度
40,1447.1k t C B =?=
由《小型制冷装置设计指导》第76页式(3-1)计算氟利昂侧冷凝表面传热系数
0.250.25
0.250.250.2520.725()0.7251447.10.013 1.3460.811()3391.7/()
ko b n k wo k wo o a Bd t t t t W m K ?εθ-----=-=?????-=?
其中o k wo t t θ=-(wo t 是管处壁面温度)
1.7.3传热系数o K
传热过程分成两部分：第一部分是热量经过制冷剂的传热过程，其传热温
差为o k wo t t θ=-；第二部分是热量经过管外污垢层、管壁、管内污垢层以及冷却水的传热过程，其传热温差7.0i wo m m o o t t t t θθ?=-=?-=- (其中wo t 是管外污垢外壁面的温度)。
由《热交换器原理与设计》第292页附表C 得:
水侧污垢系数20.000086()/i r m K W =?
忽略氟利昂侧油膜热阻，由《小型制冷装置设计指导》第78页式(3-6)和式(3-7)计算热流密度q (单位为2/W m )
第一部分的热流密度
0.7513391.7ko o o q a θθ=?=
第二部分的热流密度
27.01()7.01310.4(7.0)10.1340.00150.134(0.000086)9306.60.03463930.0368o
of of
i wi i mo
o o q a a r a a a θδλθθ-=++?-==?-++?
(其中δ是低翅片管翅管壁厚度, λ是紫铜管热导率,取393/()W m K λ=?, m a 是低翅片管每米管长翅根管面平均面积, 即()/2m i b a d d π=+)
因为传热是串联，则有12q q ≈。选取不同的o θ(单位为C ?)进行试凑,计算结果如表[2]所示:
表[2] 当 2.2o C θ=?时, 1q 与2q 误差只为 2.66%，小于3%，符合要求。此时
(40 2.2)37.8wo k o t t C C θ=-=-?=?，取22216208.4/5800/2
o q q q W m W m +==>,与前面假定的25800/W m 只相差6.58 % <15%，符合要求。
传热系数：26208.4886.9/()7.0
o o m q K W m K t ===?? 1.7.4传热面积of F 与有效管长l 确定
计算实际所需传热面积:
222/106000/6208.417.0718.28of k o o F Q q m m F m ===<=
初步结果设计中所需要的冷凝传热面积218.28m 较传热计算传热面积大
7.1%，可作为冷凝传热面积富裕量。即初步结构设计所布置的冷凝传热面积能
够满足负荷的供热要求，表明假设是可取的。 管子的有效长度17.07 1.870.13468
of
fo F l m a N ===? 适当增加长度，根据《热交换器原理与设计》第54页推荐的换热管长度，选取传热管有效单管长 2.0l m =。
则实际布置管外冷凝传热面积22680.134 2.018.23F m m ο=??=，较传热计算所需传热面积大6.8%，冷凝传热面积有足够的富裕量。
二、冷却水侧阻力计算
根据《制冷原理与设备》P227 公式(9-78)得： 水的沿程阻力系数0.250.250.31640.31640.0247Re 29172.2
ε=
== 冷却水的流动阻力 221 1.5(1)21 2.0994.3 1.980.02472 1.5(21)26276.420.011t i l p u N N d Pa ρε???=++????
??=????++=????
（其中t l 是左右两管板外侧端面间的距离,此处t l =2.0m ）
考虑到外部管路损失，冷却水泵总压头约为
0.1(0.10.0262764)0.1263p p MPa MPa '?=+?=+= 取离心水泵的效率0.6η=，则水泵所需的功率为：
水泵所需的功率 36
' 6.385100.1263101344.00.6vs q P Pe W η
-?????===
三、冷凝器的配件及其强度校核
3.1连接管管径计算
3.1.1 冷却水进出口连接管
冷却水的流量336.38510/vs q m s -=?，根据《小型制冷装置设计指导》第75页关于进出水管冷却水流速的规定，取冷却水流速度 1.0/u m s =，故冷却水进出
口连接管的直径90.2i d mm ===。 查《 冷库制冷设计手册》第604页得，选取无缝钢管108 4.0φ?，内径为100mm 。
3.1.2 制冷剂连接管
根据传热循环查R22的lg P h -图（见上面“系统循环图”）得：
冷凝器入口2453.7/s h kJ kg =，320.02/s m kg υ=
冷凝器出口4250/h kJ kg =，3340.88610/m kg υ-=? 制冷剂的质量流量251060.5201453.7250
k mo s Q q kg s h h ===-- 制冷剂蒸气的体积流量23220.52010.02 1.0410/v s mo s q q m s υ-==?=?
制冷剂液体的体积流量343550.52010.88610 4.6110/v mo q q m s υ--==??=?
根据《小型制冷装置设计指导》第75页规定：初取蒸气气流速度214/u m s =，则进气接管的内径：
230.75i d mm === 查《冷库制冷设计手册》第603页，选取无缝钢管42 2.5φ?，内径237i d mm =
则实际蒸气气流速度222249.67/v s i q u m s d π=
= 此时222222222119.674675/()5950/()0.02
s s u u kg m s kg m s ρν==?=?
根据《小型制冷装置设计指导》第75页规定：初选制冷剂液体速度
40.5/u m s =，则出液管的内径：
434.3i d mm === 查《冷库制冷设计手册》得，选取无缝钢管42 3.0φ?，内径436i d mm = 则实际制冷剂液体流速442440.453/v i q u m s d π=
= 此时222224444110.453231.6/()5950/()0.000886
u u kg m s kg m s ρν==?=?
3.2防冲板
根据《热交换器原理与设计》第53页及GB151-1999《管壳式换热器》第78页5.11.2.1的关于安装防冲板的要求，因氟利昂蒸气进口处
2222222221
19.674675/()2230/()0.02
s s u u kg m s kg m s ρν==?=?>?，故需安装防冲板。
根据GB151-1999《管壳式换热器》第78页5.11.4规定，取厚度为3mm 的不锈钢作为防冲板，规格为：9292a a mm mm ?=?，直接焊与拉杆上。
3.3壳体
根据先前设计布管情况，由《冷库制冷设计手册》第605页无缝钢管规格,选择用2737.0(259,i o mm mm D mm φ?=内径外径D =273mm,厚度s=7.0mm)的无缝钢管作为壳体材料。
3.4管板
根据GB151-1999《管壳式换热器》第29页图18，选用e 型管板。为达密封效果，管子与管板连接采用胀接法。
选择管板兼做法兰, 根据《制冷机工艺》第111页表6-6，查得与管子连接方式有关的系数1 1.15f =，与管板兼做法兰有关的系数2 1.30f =。
由《制冷机工艺》P111经验公式(6-4)得管板厚度:
12(170.0083) 1.15 1.30(170.0083259)28.6i t f f D mm mm =??+=??+?=
实际可取t=30mm
3.5端盖
根据《制冷机工艺》第112页关于封头的规定（结构如下图）：
2597,259,64.75,4464.75771.75,10%0.1025925.9i i o i i D S mm R mm h mm mm h h S mm L D mm ======+=+===?=选用
3.6支座
3.6.1支座选型
根据《小型制冷装置设计指导》第75页，选用如下支座（相关尺寸如下）。
查表3-9得，160,240.
==
K mm L mm
3.6.2支座定位：
根据GB151-1999《管壳式换热器》第89页5.20.1的规定：
取1000,500(B C C L mm L L mm '===其中L=2000mm)。
3.7支撑板
由换热管长l=2m 得，需安装至少一块支持板（根据《热交换器原理与设计》第50页表2.5，对换热管外径为16mm 的最大无支撑跨距是1100mm ，故需至少一块支撑板），考虑到GB151-1999《管壳式换热器》第75页5.9.5.1关于支撑板安装的需求，取4块支撑板缺口左右方向交替排列均匀布置，此时换热管无支撑跨距为400mm 。根据《热交换器原理与设计》第51页表2.6：取支撑板厚度为6mm ，直接焊接在拉杆上。
3.8拉杆
根据GB151-1999《管壳式换热器》第77页5.10.2表43、表44，拉杆直径为12mm ，考虑到支撑板的固定与布置，取杆数为5根(布置如上图（1）所示)。
3.9法兰类选择
3.9.1连接管法兰
根据GB/T 9119-2000第2页5.3.2的规定（结构如下），由上面连接管外径与工作压力（管程设计工作压力为0.4MPa ，壳程设计工作压力为1.6MPa ）查第4页表2及第6页表4及第8页表6得：
课程设计 课程名称热交换器课程设计 题目名称106kW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）09011班学号30 学生姓名陈桂福 指导教师王长宏
2012年7月5日
广东工业大学课程设计任务书 题目名称 106KW 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0901班 姓 名 陈桂福 学 号 30 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 =106KW ，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。 四、课程设计进程安排
五、应收集的资料及主要参考文献 [1] 吴业正. 制冷原理及设备（第2版）[M]. 西安：西安交通大学出版社,1998. [2] 吴业正.小型制冷装置设计指导[M].北京：机械工业出版社,1999. [3] 史美中,王中铮.热交换器原理与设计[M].南京：东南大学出版社，2003. [4] 余建祖.换热器原理与设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006. [5] 杨世铭，陶文铨.传热学（第四版）[M]. 北京：高等教育出版社，2006. [6] 中华人民共和国国家标准－管壳式换热器（GB151－1999）. [7] 其它设计资料：包括各种换热器设计标准、制冷工程设计手册、制冷设备手册、制冷机工艺等相关资料. 发出任务书日期：2012年 6 月 25日 指导教师签名： 计划完成日期： 2012年 7月6 日 基层教学单位责任人签章： 主管院长签章： 设 计 总 说 明 本课程设计是设计一个热负荷为106kW 的水冷式管壳冷凝器。本课程设计是在给定冷凝器换热量 Q k =106KW ，制冷剂为R22，冷凝温度k t ＝40℃，冷却水进口 温度2 t '＝32℃，冷却水出口温度2t ''＝36℃，假定蒸发温度015t C =-?、制冷剂过热度为5r t C ?=?的条件下进行设计的。 整个设计过程主要包括传热设计计算、水的流动阻力计算、结构设计计算、配件
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
什么是壳管式冷凝器 壳管式冷凝器是山东万合制冷设备系列冷水机常用到的一种换热器，和壳管式蒸发器相似，壳管式冷凝器是由壳体、管板、传热管束、冷却水分配部件(水盖或分水乡)、冷却水及制冷剂的进出管接头等组成的一个封闭的水冷冷凝器。 小型冷凝器的壳体可选用粗的无缝钢管。大型冷凝器的壳体则要用钢板卷焊而成。管板焊接于壳体的两端，构成一个完整的壳体。管板上加工了许多孔(管孔)，传热管束穿入管孔后，两端与管板采用胀接或焊接方式相连，并要具备良好的气密性。 壳管式冷凝器主要应用于水冷冷水机。根据壳体和传热管束的空间方位(竖直或水平)，壳管式冷凝器可分为立式和卧式两种。但无论是哪一种型式，冷却水都是走管程(传热管束内)，制冷剂都是走壳程的(壳体内、传热管束外的空间)，即高温、高压制冷剂蒸气在传热管外表面冷却、凝结并汇聚到壳体的地步。 之所以这样安排流程，是因为冷却水和管束之间的平均传热系数，一般都高于制冷剂蒸气冷凝的平均传热系数，冷凝就需要较大的换热面；此外，为了使高温、高压制冷剂蒸气的压力控制在一定的范围内，也需要较大的空间。
除所处空间方位不同外，立式和卧式壳管冷凝器还有一个重要区别，这就是卧式壳管冷凝器两端有水盖，水盖与壳体(或管板)常以法兰形式相连，因而冷却水处于一个密闭的空间。所以卧式壳管冷凝器又叫封闭式壳管冷凝器。立式壳管冷凝器常坐落于一个集水池上，上下两端无水盖，但上端设有分水箱。冷却水经分水箱内的许多分水器分配后，进入每个传热关内，从管壁上吸热后从下端流出，落于集水池内，因此立式壳管冷凝器又称敞开式壳管冷凝器。 以上是山东万合制冷设备有限公司对壳管式冷凝器的理解及其分类，而根据冷水机款型不同，所选用的冷凝器也不一样，具体可参考阅读《工业冷水机冷凝器的型式选择案例分享》。
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。
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
JB/T《冷水机组水冷管壳式冷凝器胶球自动在线清洗装置》Chiller condenser tube automatic on-line rubber ball cleaning equipment （征求意见稿） 前言 本标准由机械工业联合会提出。 本标准由全国冷冻空调设备标准化技术委员会（SAC/TC238）归口。 本标准主要起草单位：深圳市勤达富节能技术有限公司华南理工大学 本标准主要起草人：倪永刚、刘金平、张亚军、王海鹏、谭卫湘、刘雪峰、张永康、刘文飞。 本标准是首次制定。 1 范围 本标准规定了冷水机组水冷管壳式冷凝器胶球自动在线清洗装置（包括发球机、收球器、胶球、电气控制器）的术语和定义、型号及参数系列、要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存等。 本标准适用于冷水机组管壳式冷凝器，同时也适用于其管壳式蒸发器，其他行业的水冷管壳式换热器也可参使用。 2 规范性引用文件 GB/T3280-2007 不锈钢冷轧钢板和钢带 GB/T14975-2002 结构用不锈钢无缝钢管 GB/T983-1995 不锈钢焊条 GB/T7 碳素结构钢冷轧薄钢板及钢带 GB/T8162-1999 大口径无缝钢管 GB/T5117-1995 碳钢焊条 DL/T581-1995 凝汽器胶球清洗装置和循环水二次过滤装置 JB/T9633-1999 凝汽器胶球清洗装置 TSGR0003-2007 特种设备安全技术规范 HGT21637-1991 化工管道过滤器行业标准 GB3797-2005 电气控制器 GB/ 低压成套开关设备和控制设备智能型成套设备通用技术要求 JB8654 淋水绝缘性能 GB3216-1989 离心泵、混流泵、轴流泵和旋涡泵试验方法 GB/T3853-1998 容积式验收试验 GB5550-95 工业循环冷却水处理设计规范 GB4343 视检或用直尺测量 GB 191 包装储运图示标志 3 术语和定义 下列术语和定义适用用于本标准。 冷水机组水冷管壳式冷凝器胶球自动在线清洗装置 Chiller condenser tube automatic on-line rubber ball cleaning equipment 发球机将胶球送入水冷管壳式冷凝器中，胶球依靠水压差擦洗掉换热管内壁的污垢，在出口端通过收球器回收胶球至发球机形成一个清洗循环。通过电气控制装置设置清洗频率。达到自动在线定期清洗功能，保证冷凝器的清洁度，降低污垢热阻，提高传热系数。 发球机Injector
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。
%物性参数 % 有机液体取69度 p1=997; cp1=2220; mu1=0.0006; num1=0.16; % 水取30度 p2=995.7; mu2=0.0008; cp2=4174; num2=0.62; %操作参数 % 有机物 qm1=18;%-----------有机物流量-------------- dt1=78; dt2=60; % 水 t1=23; t2=37;%----------自选----------- %系标准选择 dd=0.4;%内径 ntc=15;%中心排管数 dn=2;%管程数 n=164;%管数 dd0=0.002;%管粗 d0=0.019;%管外径 l=0.025;%管心距 dl=3;%换热管长度 s=0.0145;%管程流通面积 da=28.4;%换热面积 fie=0.98;%温差修正系数----------根据R和P查表------------ B=0.4;%挡板间距-----------------自选-------------- %预选计算 dq=qm1*cp1*(dt1-dt2); dtm=((dt1-t2)-(dt2-t1))/(log((dt1-t2)/(dt2-t1))); R=(dt1-dt2)/(t2-t1); P=(t2-t1)/(dt1-t1); %管程流速 qm2=dq/cp2/(t2-t1); ui=qm2/(s*p2);
%管程给热系数计算 rei=(d0-2*dd0)*ui*p2/mu2; pri=cp2*mu2/num2; ai=0.023*(num2/(d0-2*dd0))*rei^0.8*pri^0.4; %管壳给热系数计算 %采用正三角形排列 Apie=B*dd*(1-d0/l);%最大截流面积 u0=qm1/p1/Apie; de=4*(sqrt(3)/2*l^2-pi/4*d0^2)/(pi*d0);%当量直径 re0=de*u0*p1/mu1; pr0=cp1*mu1/num1; if re0>=2000 a0=0.36*re0^0.55*pr0^(1/3)*0.95*num1/de; else a0=0.5*re0^0.507*pr0^(1/3)*0.95*num1/de; end %K计算 K=1/(1/ai*d0/(d0-2*dd0)+1/a0+2.6*10^(-5)+3.4*10^-5+dd0/45.4); %A Aj=dq/(K*dtm*fie); disp('K=') disp(K); disp('A/A计='); disp(da/Aj); %计算管程压降 ed=0.00001/(d0-2*dd0); num=0.008; err=100; for i=0:5000 err=1/sqrt(num)-1.74+2*log(2*ed+18.7/(rei*sqrt(num)))/log(10); berr=err/(1/sqrt(num)); if berr<0.01 break; else num=num+num*0.01;
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)
立式壳管式冷凝器 一、空气是最常见的损害热交换器的有害媒介，由于冷凝器一般都配套冷却水塔进行使用，故水塔应安装在空气清洁的环境中，不能接触易受污染的设备及场地。 二、水质也是决定热交换器寿命长短的重要因素，大型昂贵的设备必须装配水质净化处理辅助设备，含有较多矿物质的井水及被污染的水源均不能使用。 三、水是热交换器的主要传热媒介，热交换器在使用一段周期后会在铜管内生产水垢，降低热交换器的传热效果甚至令机组不能运行，如机组显示压力不正常或传热效果欠佳时必须对热交换器进行检查及清洗，清洁热交换器之后整台机组即会恢复正常运行。 四、清洗热交换器的两种方式：１、将两边盖板拆除，选用专用的铜丝清洁刷在铜管中来回清洁管壁污垢，此方法效果显著且安全可靠。２、如两端盖板不易或不能拆除时，则必须使用酸性化学液体达到清洁作用，由于各种化学液体成分不同，所以必须使用生产厂家的专用产品，使用之后须用大量清水进行反复清洗，并添加相配套的化学液体进行中和作用，此方法讲究一定的技术性并具有一定的危险性，必须由专业的技术人员进行操作。壳管式冷凝器的选型万合通用产品的设计选型与搅拌作业目的紧密结合。各种不同的搅拌过程需要由不同的搅拌装置运行来
实现，在设计选型时首先要根据工艺对搅拌作业的目的和要求，确定壳管式冷凝器的搅拌器型式、电动机功率、搅拌速度，然后选择减速机、机架、搅拌轴、轴封等各部件。所以，选择的体步骤方法如下：按照工艺条件、搅拌目的和要求，选择搅拌器型式，选择搅拌器型式时应充分掌握搅拌器的动力特性和搅拌器在搅拌过程中所产生的流动状态与各种搅拌目的的因果关系。按照所确定的搅拌器型式及搅拌器在搅拌过程中所产生的流动状态，工艺对搅拌混合时间、沉降速度、分散度的控制要求，通过实验手段和计算机模拟设计，确定电动机功率、搅拌速度、搅拌器直径。按照电动机功率、搅拌转速及工艺条件，从减速机选型表中选择确定减速机机型。如果按照实际工作扭矩来选择减速机，则实际工作扭矩应小于减速机许用扭矩。按照减速机的输出轴头d 和搅拌轴系支承方式选择与d相同型号规格的机架、联轴器。按照机架搅拌轴头do尺寸、安装容纳空间及工作压力、工作温度选择轴封型式。按照安装形式和结构要求，设计选择搅拌轴结构型式，并校检其强度、刚度。（1）如按刚性轴设计，在满足强度条件下n/nk≤0、7（2）如按柔性轴设计，在满足强度条件下 n/nk>=1、3按照机架的公称心寸DN、搅拌轴的搁轴型式及压力等级、选择安装底盖、凸缘底座或凸缘法兰。按照支承和抗振条件，确定是否配置辅助支承。
板式与壳管式换热器比较说明 换热器是空调设备用来实现冷热流体之间热量交换的部件，是空调设备必不可少的组成部分，也是决定设备换热效率、节能效果的重要因素之一。 目前空调设备常用的换热器主要有两大类：一类是壳管式换热器，另一类是板式换热器，下面将针对两种换热器的特点予以比较说明，并提出选型的参考意见，供客户参考。 1.板式换热器 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换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，冷热流体分别在板片间形成的窄小而曲折的通道中流过，通过板片进行换热。 2.壳管式换热器 壳管式换热器是在个圆筒形壳体内设置许多平行管子（也称管束），让冷热流体分别从管内空间（称为管程）和管外空间（称为壳
程）流过进行热量交换。壳管式换热器是目前应用最广泛的一种，在所有换热设备中占主导地位。 > 3.两种换热器比较 壳管式换热器长期使用换热效率优于板式换热器 板式换热器刚投入使用时换热效率略优于壳管式换热器，但由于板式换热器流体通过的毛细通道既多且狭窄，流体中的水垢或脏物附着在板换的内壁上，就会造成板换传热部位的结垢和腐蚀，导致主机换热效率降低，制冷输出力大幅衰减，单位制冷量能耗上升，运行成本增加。必须定期对板换进行清洗，且板换使用时间越长，清洗周期越短。板换清洗不可能做到绝对干净，久而久之，板式换热器的换热效率随使用时间的增加而降低，影响空调的使用效果。壳管式换热器管束通过管板固定，各管之间的间隙较大，不会出现堵塞的现象，因此，长期使用不会降低换热器的换热效率。
壳管式换热器使用安全性优于板式换热器 板式换热器由于流道狭窄，流体在进入流道时容易出现分流不均，非常容易出现因流量少而导致流体结冰，堵塞冻坏板换的现象，板换一旦冻坏，则无法维修必须更换，增加主机维护成本。 壳管式换热器流体通道间隙大，流量均匀，避免了上述“冰堵”现象的发生，能够稳定、安全的运行。 壳管式换热器维护成本低于板式换热器 ： 壳管式换热器是一种基本免维修的产品，当换热器发生泄漏时可以采用堵管的方法在短时间内恢复工作性能，维护工作量少，无须
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)
冷库立式壳管式冷凝器的安装 冷库立式壳管式冷凝器的安装和冷库制冷压缩机的安装是有一定的差别的，立式壳竹式冷凝器一般安装在室外，利用冷凝器的循环水池作为基础.因此安装位置偏高，有利于氮液顺利地流到高压储液器。 ①安装前的准备工作 冷库立式冷凝器与水池的连接方法较多.最常见的是预埋锚铁或埋地脚螺栓。水池上的顶埋锚铁是焊有螺纹钢锚钩的制板，在浇注水池时将其埋在水池上表面。安装时，冷库立式冷凝器与水池的过渡连接件常用槽钢制作。 如果冷库立式冷凝器基础是预埋地脚螺栓，则在安装以前必须认真复核地脚螺栓的间距和对角线的距离，确认无误后才能安装。在冷库立式冷凝器安装前，应根据设备布置图确认冷库立式冷凝器安装的管口方位，清除水池上表面凸瘤.预埋钢板水池应弹出对中墨线.并刮净锚板。准备若干厚薄不等的垫板，根据冷库立式冷凝器的亚从，准备相应的起重机具. ②冷库立式冷凝器的就位 检查混凝土或钢架基础合理后，即可将冷凝器吊装就位，再进行找正.由于冷库立式冷凝器安装在室外，通常很难利用建筑物来承受吊装，而且不论冷库立式冷凝器大小起吊全高均为6.5m左右.所以通常选用汽车吊来完成吊装工作，以提高安装的工作效率.此外.用抱杆来吊装冷库立式冷凝器，也是常用的方法。 用抱杆吊装的方法较多，可用单杆、人字抱杆和双杆吊装，在确定吊装方案时，通常应考虑如场地、基础高度、抱杆高度等问题.采用双杆吊装，其抱杆的高度可低于冷库立式冷凝器起吊全高。 在双杆吊装时，用两只起吊葫芦牵引，再用一直葫芦牵制，相互之间默契配合，保证牵引同步收放交替。所选用其中葫芦的起升高度和钢丝绳吊索的长度应进行核算，保证吊装一步到位。如果葫芦要放单链起重，应注意葫芦的起重量为原额定起重量的二分之一，且保证单个葫芦的起重量为设备起吊总重量。另外值得提醒的是，在起吊时应预先挂好两方向的垂线，以备就位时找冷库立式冷凝器的垂直度用。 当吊装的冷库立式冷凝器位于水池基础正上方时，按墨线摆正在槽钢上方. ③冷库立式冷凝器的垂直度找正 冷库立式冷凝器应安装垂直，全长允许偏差不超过5mm，可利用线锤作为垂直基准，利用撬杠进行调整，需要时可加入垫板。找正后，拧紧地脚螺栓，并将过渡连接件连同垫板与锚铁一起焊死。 ④冷库立式冷凝器平台的制作 冷库立式冷凝器为了操作和检修，通常要制作操作平台。操作平台包括平台、栏杆和爬梯三部分.框架的大小以四周留60cm通道为宜，扶梯的宽度约50-55cm，栏杆的高度约90-100cm，通道上覆上防滑钢板，操作平台形式按冷凝器的台数及安装形式的不同而不同，制作安装时可根据具体形式按标准图选用。在制作平台框架时考虑到方便和安全，平台的框架制作可在
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/7813727330.html, 免费下载
106kW水冷式管壳冷凝器-设计说明书
课程设计 课程名称热交换器课程设计 题目名称 106kW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）09011班学号3109007330 学生姓名陈桂福 指导教师王长宏 2012年7月5日
广东工业大学课程设计任务书 题目名称 106KW 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0901班 姓 名 陈桂福 学 号 3109007330 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 =106KW ，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2t '＝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。 四、课程设计进程安排 五、应收集的资料及主要参考文献 [1] 吴业正. 制冷原理及设备（第2版）[M]. 西安：西安交通大学出版社,1998. [2] 吴业正.小型制冷装置设计指导[M].北京：机械工业出版社,1999. [3] 史美中,王中铮.热交换器原理与设计[M].南京：东南大学出版社，2003. [4] 余建祖.换热器原理与设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006. [5] 杨世铭，陶文铨.传热学（第四版）[M]. 北京：高等教育出版社，2006. [6] 中华人民共和国国家标准－管壳式换热器（GB151－1999）. [7] 其它设计资料：包括各种换热器设计标准、制冷工程设计手册、制冷设备 手册、制冷机工艺等相关资料. 发出任务书日期：2012年 6 月 25日指导教师签名： 计划完成日期： 2012年 7月6 日基层教学单位责任人签章： 主管院长签章：
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：
板式换热器和壳管式换热器区别 换热器如何分类？ 按传热方式可分为：间壁式换热器、蓄热式换热器、流体连接间接式换热器、直接接触式换热器、复式换热器。 按用途可分为：加热器、预热器、过热器、蒸发器。 按结构可分为：浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管板换热器、板式换热器等。 壳管式与板式换热器不同点之一：结构 1、壳管式换热器结构： 管壳式换热器由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。壳体多为圆柱形，内有管束，管束两端固定在管板上。传热有两种热流体和冷流体，一种是管内流体，称为管侧流体；另一种是管外流体，称为壳侧流体。 为了提高管外流体的传热系数，通常在管壳内设置若干挡板。挡板可以提高壳程内流体的速度，使流体按规定的距离多次穿过管束，提高流体的湍流度。 换热管可在管板上等边三角形或方形布置。等边三角形布置紧凑，管外流体湍流程度高，传热系数大。方形布置便于清洁管外，适用于易结垢的流体。
2、板式换热器结构： 可拆卸板式换热器是由许多冲压有波纹薄板按一定间隔，四周通过垫片密封，并用框架和压缩螺钉重叠而成。板和垫片的四个角孔构成了流体分配器和集液管。同时，冷流体和热流体被合理地分离，以便它们在每个板的两侧被分离。在通道中流动，通过板进行热交换。 板式换热器 壳管式与板式换热器不同点之一：分类
1、壳管式换热器分类： （1）固定管板换热器管板与管壳两端管束为一体，结构简单，但仅适用于冷、热流体温差不大，壳程无需机械清洗时的换热操作。当温差稍大，壳侧压力不太高时，可在壳上安装弹性补偿环，以减小热应力。 （2）浮头换热器管束一端的管板可以自由浮动，完全消除了热应力，整个管束可以从壳体中拉出，便于机械清洗和维护。浮头换热器应用广泛，但其结构复杂，成本高。 （3）U形管换热器的每根管子弯成U形，两端固定在上下两区的同一管板上。在管箱隔板的帮助下，分为进、出口两室。换热器完全消除了热应力，其结构比浮头式结构简单，但管程不易清洗。
管壳式换热器模拟计算（课本P40 2-5题） # include
Tmh=(Th1+Th20)/2; do{Tc20=Tc2; /*Tc2的迭代*/ Tmc=(Tc1+Tc20)/2; Cp1=(0.7072+(0.00147-0.00051*D2O1)*Tmc-0.318*D2O1)*(0.055*K+0.35) *4.18*1000; Cp2=(0.7072+(0.00147-0.00051*D2O2)*Tmh-0.318*D2O2)*(0.055*K+0.35) *4.18*1000; C=Wh*Cp2/(Wc*Cp1); Tc2=Tc1+C*(Th1-Th20); }while(fabs(Tc2-Tc20)>=0.1); Qh=Wh*Cp2*(Th1-Th2); Qc=Wc*Cp1*(Tc2-Tc1); Ai=3.14*Di*L*324; Si=0.25*3.14*Di*Di*324/2; Xc=1+Tmc/100.0; MD2O1=pow(D2O1,2); D1=0.942+0.248*Xc+0.174*MD2O1+0.0841/(Xc*D2O1)-0.312*Xc/D2O1-0.55 6*exp(-Xc); rou1=1000*D1; ui=Wc/(rou1*Si); b1=log((log(90.0+1.22)/log(13+1.22)))/(log((50.0+273)/(100.0+273) )); a1=log(log(90+1.22))-b1*log(50.0+273); niu1=exp(exp(a1+b1*log(Tmc+273)))-1.22; yita1=niu1*rou1/1000000; Rei=Di*ui*rou1/yita1; ramda1=0.4213*(1-0.00054*Tmc)/D2O1/3.6; Pri=Cp1*yita1/ramda1; Hi0=0.027*pow(Rei,0.8)*pow(Pri,0.33)*ramda1/Di; Twi0=Tmc+Qc/(Hi0*Ai); do /*管壁内壁温的迭代*/ { niuwi=pow(e,pow(e,a1+b1*log(Twi0+273)))-1.22; Xwi=1+Twi0/100.0; Dwi=0.942+0.248*Xwi+0.174*MD2O1+0.0841/(Xwi*D2O1)-0.312*Xwi/D2O1-0.556*exp(-Xwi); rouwi=1000*Dwi; yitawi=niuwi*rouwi/1000000; Hi=Hi0*(pow((yita1/yitawi),0.14)); Twi=Tmc+Qc/(Hi*Ai); Twi0=Twi; }while(fabs(Twi-Twi0)>=0.5); Ao=3.14*Do*L*324; Smax=B*D*(1-Do/t);