换热器制作工艺规程
换热器是压力容器中比较常见的换热设备，在制造过程中应严格执行《压力容器安全技术监察规程》和GB151《管壳式换热器》及相关标准的规定。另外，还应按照以下工艺要求进行换热器的制造、检验、验收。
1、壳体
1.1用钢板卷制时，内直径允许偏差可通过外圆周长加以控制，其外圆周长允许上偏差为10mm，下偏差为零。
1.2 筒体同一断面上，最大直径与最小直径之差为e≤0.5%DN。
且：当DN≤1200mm时，其值不大于5mm；
当DN＞1200mm时，其值不大于7mm
1.3 筒体直线度允许偏差为L/1000（L为筒体总长）
且：当L≤6000mm时，其值不大于4.5mm；
当L＞6000mm时，其值不大于8mm
直线度检查应通过中心线的水平和垂直面，即沿圆周0°90°180°270°四个部位测量。
1.4 壳体内壁凡有影响管束顺利装入或抽出的焊缝均应磨至与母材表面平齐。
1.5 在壳体上设置接管或其他附件而导致壳体变形较大，影响管束顺利安装时，应采取防止变形措施。
1.6 插入式接管，管接头除图样有规定外，不应伸出管箱、壳体的内表面，而且在穿管前应将内侧角焊缝先焊，为防止筒体变形，外侧角焊缝待组装管束后再施焊。
2、换热管
2.1 换热管管端外表面应除锈、去污。用于焊接时，管端清理长度应不小于管外径，且不小于25mm；用于胀接时，管端应呈现金属光泽，其长度不应小于2倍的管板厚度。
2.2 换热管拼接时应符合以下要求：
2.2.1 对接接头应作焊接工艺评定，试件的数量、尺寸、试验方法应符合JB4708的规定：
2.2.2 同一根换热管的对接焊缝，直管不得超过一条；U型管不得超过二条；最短管长不应小于300mm，包括至少50mm直管段的U型弯管段范围内不得有拼接焊缝；
2.2.3 管端坡口应采用机械方法加工，焊前应清洗干净；
2.2.4 对口错边量应不超过换热管壁厚的15%，且不大于0.5mm；直线度偏差以不影响顺利穿管为限；
2.2.5 对接后应先取相应钢球直径（d≤25 钢球直径0.75di；25＜d≤40 钢球直径0.8di；d＞40 钢球直径0.85di；di为管子内径＝
2.2.6 对接接头应进行射线检测，抽查数量应不少于接头总数的10%，且不少于一条，以JB/T4730的Ⅲ级为合格；如有一条不合格时，应加倍抽查；再出现不合格时，应100%检查；
2.2.7 对接后的换热管，应逐根进行液压试验，试验压力为设计压力的2倍。
2.3 U型管的弯制：U型管弯管段的圆度偏差，应不大于换热管名义外径的10%；但弯曲半径小于2.5倍换热管名义外径的U形弯管段可按15%
验收。
3、管板：
3.1 拼接管板的对接接头应进行100%射线或超声检测，按JB/T4730射线检测不低于Ⅱ级，或超声检测中的Ⅰ级为合格；
3.2 除不锈钢外，拼接后管板应作消除应力热处理。
3.3 堆焊复合管板
3.3.1 堆焊前应作堆焊工艺评定；
3.3.2 基层材料的待堆焊面和复层材料加工后（钻孔前）的表面，应按JB/T4730进行表面检测；检测结果不得有裂纹，成排气孔，并应符合Ⅱ级缺陷显示；
3.3.3 不得采用换热管与管板焊接加桥间空隙补焊的方法进行管板堆焊。
3.4 管板中管孔表面粗糙度
3.4.1 当换热管与管板焊接连接时，管孔表面粗糙度Ra值不大于25mm；
3.4.2 当换热管与管板胀接连接时，管孔表面粗糙度Ra值不大于12.5mm；
3.5 换热管与管板胀接连接时，管孔不应有影响胀接紧密性的缺陷，如贯通的纵向或螺旋状刻痕等。
3.6 管板隔板槽密封面应与环形密封面平齐，或略低于环形密封面（控制在0.5mm以内），保证管箱与管板密封时，不至于因隔板与隔板槽硬碰硬而影响密封。
4、换热管与管板的连接
4.1 连接部位的换热管和管板孔表面应清理干净，不应留有影响胀接或焊接连接质量的毛刺、铁屑、锈斑、油污等；
4.2 胀接连接时，其胀接长度，不应伸出管板背面（壳程侧），换热管的胀接部分与非胀接部分应圆滑过渡，不应有急剧的棱角。
4.3 焊接连接时，焊渣及凸出于换热管内壁的焊瘤均应清除。管头焊接工艺应优先采用自动氩弧焊、手工氩弧焊、手工电弧焊，但不论采用哪种焊接方法，均要求施焊两遍，以消除一遍施焊时焊肉上的气孔及收口处缺陷，保证管头焊接的质量。焊缝缺陷的返修，应清除缺陷后焊补。
5、折流板、支持板
5.1 折流板、支持板外圆表面粗糙度Ra值不大于25mm，外圆面两侧的尖角应倒钝。
5.2 折流板、支持板上的任何毛刺，由容器车间在组装管束前由铆工来打磨清理。
6、管束的组装
6.1 折流板应按照序号及排序进行分布，切记勿将顺序打乱，给穿管造成困难；
6.2 拉杆端部的螺母应拧紧、以免在装入或抽出管束时，因折流板窜动而损伤换热管。每层折流板间的定距管尺寸应一致，个别尺寸小造成松动的定距管，应采取将其点焊在折流板上的措施，避免换热器使用过程中因气流冲击形成定距管的振动。
6.3 穿管时不应用铁锤进行敲打管端面，个别不宜穿的管子应用木锤
及铜锤进行敲打，但应保证管端面不应出现凹陷及划伤。
6.4 除换热管与管板间焊接连接外，其它任何零件均不准与换热管相焊。
7、管箱制作
7.1 壳体及管箱上划线开孔时，一定要注意管板上隔板槽的方位与管箱上的隔板一致（或管箱上设备法兰螺孔布置与管板的螺孔布置应一致，一般为跨中布置）；
7.2 碳钢、低合金钢制的焊有分程隔板的管箱和管箱的侧向开孔超过1/3圆筒内径的管箱，在施焊后均应做消除应力的热处理，设备法兰密封面应在热处理后加工。
8、釜式重沸器
8.1 支撑导轨上有碍滑道通过的焊接头应修磨齐平；
8.2 支撑导轨应与设备纵向中心线保持平行，其平行度偏差应不超过2/1000，且不大于5mm；
8.3 溢流板的上端面应水平，其倾斜度不应大于3mm。
9、换热器的密封面应予以保护，不得因磕碰划伤、电弧损伤、焊瘤、飞溅等而损坏密封面。密封面机加工后其表面均应涂黄油，以防止其生锈。
10、密封垫片应为整体垫片，特殊情况下允许拼接，但垫片拼接接头不得影响密封性能。
11、补强圈的信号孔，应在压力试验前通入0.4~0.5Mpa的压缩空气检查焊接接头质量。
12、重叠换热器须在制造时应进行重叠预组装，重叠支座间的调整板
应在压力试验合格后点焊于下台换热器的重叠支座上，并在重叠支座和调整板的外侧标有永久性标记，以备到用户现场组装对中。
13、换热器组装
13.1 换热器零部件在组装前应认真检查和清扫，不应留有焊疤、焊接飞溅物、浮锈及其他杂物等；
13.2 吊管束时，应防止管束变形和损伤换热管，并注意防护管头焊缝，以防拉脱，特别是浮头式换热器更应引起注意。
13.3 螺栓的坚固至少应分为三遍进行，每遍的起点应相互错开120°，紧固顺利可按下图进行。
14、压力试验
14.1 固定管板换热器压力试验顺序：a、壳程试压，同时检查换热器管与管板连接接头；b、管程试压；
14.2 U型管换热器、填料函式换热器压力试验顺序：
a、用试验压环进行壳程试验，同时检查接头焊缝；
b、管程试压；
14.3 浮头式换热器、釜式重沸器压力试验顺序：
a、用试验压环和浮头专用试压工具进行管头试压。对釜式重沸器尚应配备管头试压专用壳体；
b、管程试压；
c、壳程试压
14.4 按压差设计的换热器：
a、接头试压（按图样规定的最大试验压力差）
b、管程和壳程步进试压（按图样规定的试验压力和步进程序）
14.5 换热器介质为氯气、液氯等特殊介质的换热器，试压时应增加氨渗透方法来检查管头焊缝的焊接质量。
管壳式换热器制造工艺规程 1、主题内容与适用范围： 本规程规定了本公司管壳式换热器组装制造中的具体工艺要求 2、引用标准 《固定式压力容器安全技术监察规程》、GB151-2014《管壳式换热器》和GB150-2011《固定式压力容器》。 3、基本要求 管壳式换热器主要受压部分的焊接接头分为A、B、C、D、E五类，按下图所示。 a) 壳体圆筒部分的纵向接头、球形接头与圆筒连接的环向接头、各类凸形封头中的所有拼焊接头以及嵌入式接管与壳体对接连接的接头，均属A类焊接接头。 b) 壳体部分的环向接头、锥形封头小端与接管连接的接头、长颈法兰与接管连接的接头， 均属B类焊接接头，但已规定为A类的焊接接头除外。 c) 平盖、管板与圆筒非对接连接的接头，法兰与壳体、接管连接的接头，内封头与圆筒的搭接接头，均属C类焊接接头。 d) 接管、人孔、凸缘、补强圈等与壳体连接的接头，均属D类焊接接头，但已规定为A、B类的 焊接接头除外。 e）非受压元件吊耳、支座垫板与压力容器连接的焊缝，均属E类焊接接头。 对不同板厚对接的规定： a) 下列不同板厚必须削薄厚板：
当? 2≤10mm，且? 1 -? 2 ＞3mm及? 2 ＞10mm且? 1 -? 2 ≥?n或＞5mm时,必须削薄厚板：削薄形式分单面 削薄和双向削薄。见图2。 b) 下列不同板厚对接无须削薄： 当?≤10mm且?1-?2≤3mm及?2＞10mm且?1-?2≤?2或≤5mm时,无须削薄板厚,且对口错边量b 以较薄板厚度为基准确定。 在测量对口错边量时，不应计入两板厚度的差值。 筒节长度应不小于300mm。组装时，不应采用十字焊缝，相邻圆筒的A类焊缝的距离，或封头A 类焊缝，焊缝的端点与相邻圆筒A类焊缝的距离应大于名义厚度?n 的三倍，且不 小于100mm，（当板厚不同时，?n按较厚板计算）。 4. 壳体园筒 园筒厚度 园筒厚度应按GB150的规定进行计算，但碳素钢和低合金钢及高合金钢园筒的最小厚度不应小于下表的规定。 mm
1．设计任务书 1.1设计题目 列管式换热器(原油预热器)的设计 1.2操作条件 某炼油厂用柴油将原油预热。柴油和原油的有关参数如下表, 两侧的污垢热阻均可取 1.72×10-4m2.K/W，要求两侧的阻力损失均不超过 5 3.0 Pa。 10 1、查阅文献资料，了解换热设备的相关知识，熟悉换热器设计的方法和步骤； 2、根据设计任务书给定的生产任务和操作条件，进行换热器工艺设计及计算； 3、根据换热器工艺设计及计算的结果，进行换热器结构设计； 4、以换热器工艺设计及计算为基础，结合换热器结构设计的结果，绘制换热器装配图； 5、编写设计说明书对整个设计工作的进行书面总结，设计说明书应当用简洁的文字和清晰的图表表达设计思想、计算过程和设计结果。
目录 1.设计任务书 (3) 2.概述 (5) 3.设计标准 (7) 4.方案设计和拟订 (8) 5.设计计算 (12) 6.参考文献 (22) 7.附录 (23) 8.设计小结 (29) 9．CAD图 (32)
1.概述 在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器,简称为换热器。在换热器中至少要有两种温度不同的流体,一种流体温度较高,放出热量;另一种流体则温度较低,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,它们也是这些行业的通用设备,并占有十分重要的地位。 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，不同类型的换热器也各有优缺点，性能各异。列管式换热器是最典型的管壳式换热器，它在工业上的应用有着悠久的历史，而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。 列管式换热器有以下几种： 1）固定管板式 固定管板式换热器的两端管板和壳体制成一体，当两流体的温度差较大时，在外壳的适当位置上焊上一个补偿圈，（或膨胀节）。当壳体和管束热膨胀不同时，补偿圈发生缓慢的弹性变形来补偿因温差应力引起的热膨胀。 特点：结构简单，造价低廉，壳程清洗和检修困难，壳程必须是洁净不易结垢的物料。
——大学《化工原理》列管式换热器 课程设计说明书 学院： 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 时间：年月日
目录 一、化工原理课程设计任务书............................................................................ . (2) 二、确定设计方案............................................................................ (3) 1.选择换热器的类型 2.管程安排 三、确定物性数据............................................................................ (4) 四、估算传热面积............................................................................ (5) 1.热流量 2.平均传热温差 3.传热面积 4.冷却水用量 五、工艺结构尺寸............................................................................ (6) 1.管径和管内流速 2.管程数和传热管数 3.传热温差校平均正及壳程数 4.传热管排列和分程方法 5.壳体内径 6.折流挡板 (7) 7.其他附件 8.接管 六、换热器核算............................................................................ . (8) 1.热流量核算 2.壁温计算 (10) 3.换热器内流体的流动阻力 七、结构设计............................................................................ . (13) 1.浮头管板及钩圈法兰结构设计 2.管箱法兰和管箱侧壳体法兰设计 3.管箱结构设计 4.固定端管板结构设计 5.外头盖法兰、外头盖侧法兰设计 (14) 6.外头盖结构设计 7.垫片选择
化工原理课程设计 设计题目：列管式换热器的设计班级：09化工 设计者：陈跃 学号：20907051006 设计时间：2012年5月20 指导老师：崔秀云
目录 概述 1.1.换热器设计任务书 .................................................................... - 7 - 1.2换热器的结构形式 .................................................................. - 10 - 2.蛇管式换热器 ........................................................................... - 11 - 3.套管式换热器 ........................................................................... - 11 - 1.3换热器材质的选择 .................................................................. - 11 - 1.4管板式换热器的优点 .............................................................. - 13 - 1.5列管式换热器的结构 .............................................................. - 14 - 1.6管板式换热器的类型及工作原理............................................ - 16 - 1.7确定设计方案.......................................................................... - 17 - 2.1设计参数................................................................................. - 18 - 2.2计算总传热系数...................................................................... - 19 - 2.3工艺结构尺寸.......................................................................... - 19 - 2.4换热器核算 ............................................................................. - 21 - 2.4.1．换热器内流体的流动阻力 (21) 2.4.2.热流量核算 (22)
换热器制作工艺规程 换热器是压力容器中比较常见的换热设备，在制造过程中应严格执行《压力容器安全技术监察规程》和GB151《管壳式换热器》及相关标准的规定。另外，还应按照以下工艺要求进行换热器的制造、检验、验收。 1、壳体 1.1用钢板卷制时，内直径允许偏差可通过外圆周长加以控制，其外圆周长允许上偏差为10mm，下偏差为零。 1.2 筒体同一断面上，最大直径与最小直径之差为e≤0.5%DN。 且：当DN≤1200mm时，其值不大于5mm； 当DN＞1200mm时，其值不大于7mm 1.3 筒体直线度允许偏差为L/1000（L为筒体总长） 且：当L≤6000mm时，其值不大于4.5mm； 当L＞6000mm时，其值不大于8mm 直线度检查应通过中心线的水平和垂直面，即沿圆周0°90°180°270°四个部位测量。 1.4 壳体内壁凡有影响管束顺利装入或抽出的焊缝均应磨至与母材表面平齐。 1.5 在壳体上设置接管或其他附件而导致壳体变形较大，影响管束顺利安装时，应采取防止变形措施。 1.6 插入式接管，管接头除图样有规定外，不应伸出管箱、壳体的内表面，而且在穿管前应将内侧角焊缝先焊，为防止筒体变形，外侧角焊缝待组装管束后再施焊。
2、换热管 2.1 换热管管端外表面应除锈、去污。用于焊接时，管端清理长度应不小于管外径，且不小于25mm；用于胀接时，管端应呈现金属光泽，其长度不应小于2倍的管板厚度。 2.2 换热管拼接时应符合以下要求： 2.2.1 对接接头应作焊接工艺评定，试件的数量、尺寸、试验方法应符合JB4708的规定： 2.2.2 同一根换热管的对接焊缝，直管不得超过一条；U型管不得超过二条；最短管长不应小于300mm，包括至少50mm直管段的U型弯管段范围内不得有拼接焊缝； 2.2.3 管端坡口应采用机械方法加工，焊前应清洗干净； 2.2.4 对口错边量应不超过换热管壁厚的15%，且不大于0.5mm；直线度偏差以不影响顺利穿管为限； 2.2.5 对接后应先取相应钢球直径（d≤25 钢球直径0.75di；25＜d≤40 钢球直径0.8di；d＞40 钢球直径0.85di；di为管子内径＝ 2.2.6 对接接头应进行射线检测，抽查数量应不少于接头总数的10%，且不少于一条，以JB/T4730的Ⅲ级为合格；如有一条不合格时，应加倍抽查；再出现不合格时，应100%检查； 2.2.7 对接后的换热管，应逐根进行液压试验，试验压力为设计压力的2倍。 2.3 U型管的弯制：U型管弯管段的圆度偏差，应不大于换热管名义外径的10%；但弯曲半径小于2.5倍换热管名义外径的U形弯管段可按15%
摘要 本次设计为浮头式换热器，浮头式换热器主要由管箱、管板、壳体、换热管、折流板、拉杆、定距管、钩圈、浮头盖等组成。浮头换热器的一端管板与壳体固定，另一端为浮动管板。因此其优点为热应力较小，便于检查和清洗，缺点为结构较为复杂。在传热计算工艺中，包括传热量、传热系数的确定和换热器径及换热管型号的选择，以及传热系数、阻力降等问题。在强度计算中主要讨论的是筒体、管箱、管板厚度计算以及折流板、法兰和接管、支座、分隔板等零部件的设计，还要进行一些强度校核。本设计是按照GB151《管壳式换热器》和GB150《钢制压力容器》设计的。换热器在工、农业的各个领域应用十分广泛，在日常生活中传热设备也随处见，是不可缺少的工艺设备之一。随着研究的深入，工业应用取得了令人瞩目的成果。 关键字：换热器，工艺计算，强度校核
Abstract This design is floating head heat exchanger, it is made up of tube box 、tube sheet、shell、heat exchange tube、baffle plate、draw bar、spacer pipe、hook circle、floating head cover and so on. One tube sheet of the exchanger is connected with shell, and the other tube sheet is floating tube sheet. So it’s easy to check and clean. On the other hand the structure of it complex. In the process of heat transfer calculation, include area computation 、capacity of heat transmission 、the determine of heat transfer coefficient and the choice of the heat exchange tube. About strength calculation, it involve the calculating of shell、tube box、sealing head and so on. This design is according to GB151 << shell-and-tube heat exchanger >> and GB150 << Steel pressure vessel >> to design. Heat exchanger is one of the indispensable process equipment. With the deepening of the research, industrial application made remarkable achievements. Keywords:heat exchanger; Process calculation；strength check
课程设计设计题目：列管式换热器 专业班级：应化1301班 姓名：王伟 学号： U201310289 指导老师：王华军 时间： 2016年8月
目录 1.课程设计任务书 (5) 1.1 设计题目 (5) 1.2 设计任务及操作条件 (5) 1.3 技术参数 (5) 2.设计方案简介 (5) 3.课程设计说明书 (6) 3．1确定设计方案 (6) 3.1.1确定自来水进出口温度 (6) 3.1.2确定换热器类型 (6) 3.1.3流程安排 (7) 3.2确定物性数据 (7) 3．3计算传热系数 (8) 3.3.1热流量 (8) 3.3.2 平均传热温度差 (8) 3.3.3 传热面积 (8) 3.3.4 冷却水用量 (8) 4.工艺结构尺寸 (9) 4.1 管径和管内流速 (9) 4.2 管程数和传热管数 (9)
4.3 传热管排列和分程方法 (9) 4.4 壳体内径 (10) 4.5 折流板 (10) 4.6 接管 (11) 4.6.1 壳程流体进出管时接管 (11) 4.6.2 管程流体进出管时接管 (11) 4.7 壁厚的确定和封头 (12) 4.7.1 壁厚 (12) 4.7.2 椭圆形封头 (12) 4.8 管板 (12) 4.8.1 管板的结构尺寸 (13) 4.8.2 管板尺寸 (13) 5.换热器核算 (13) 5.1热流量衡算 (13) 5.1.1壳程表面传热系数 (13) 5.1.2 管程对流传热系数 (14) 5.1.3 传热系数K (15) 5.1.4 传热面积裕度 (16) 5.2 壁温衡算 (16) 5.3 流动阻力衡算 (17) 5.3.1 管程流动阻力衡算 (17) 5.3.2 壳程流动阻力衡算 (17)
换热器计算方法1．平均温压法 （1）设计计算流程
（2）校核计算流程（缺点：dψ/dP大→查图误差大，影响计算精度）
2． 效能——传热单元数法（ε——NTU ） (1) 原理： 定义：换热器效能()21max t t t t '-'''-'=ε (11-27) (实际最大温升与最大可能温升之比) 冷热流体换热量相同，大温升对应于小热容： ()()()()21 m in m ax m in t t c q t t c q m m '-'??=''-'=Φ?ε (11-28) 对顺流式换热可导得（参见参考文献[1]P334~335）： ()()[]B B NTU ++--= 11ex p 1ε (11-29) 对逆流式换热可导得： ()()[]()()[] B NTU B B NTU ------=1exp 11exp 1ε (11-30) 上述两式皆为无量纲方程：()B NTU f ,=ε 式中：()min c q kA NTU m = (11-31) ——传热单元数，表征换热能力大小（一般情况下，k ↑→运行费用上升， A ↑→初投资上升）。 ()()m a x m i n c q c q B m m = ——两种流体水当量比 (11-32) 当有一侧发生相变时，()0m ax =?∞→B c q m ()N T U --=e xp 1ε (11-33) 当两侧水当量相等时，B=1 顺流：()[]NTU 2ex p 12 1--=ε (11-34) 逆流：（不定型→分子分母同时对B 求导） NTU NTU += 1ε (11-35) 查参考文献[1]图9-22~9-27计算时要注意参变量的定义和适用的换热器形式。
浮头式换热器设计说明书 设计者：徐凯 指导教师：张玲张亚男秦敏 系别：机械工程系 专业：热能与动力工程 日期：2009.11 宁夏理工学院
前言 换热器是非常重要的换热设备。在国民生产的各个领域得到了广泛的应用。本设计说明书主要介绍浮头式换热器的原理和设计思路及整个设计过程。 在浮头式换热器中，浮头式换热器的两端的管板，一端不与壳体相连，该端亦称浮头。管子受热时，管束连同浮头可以沿轴向自由伸缩，完全消除了温差应力。 浮头式换热器主要有如下特点：浮头式换热器的一端管板固定在壳体与管箱之间，另一端管板可以在壳体内自由移动，这个特点在现场就能清楚地看出来。这种换热器的壳体和管束的热膨胀是自由的，管束可以抽出，便于清洗管间和管内。其缺点是结构复杂造价高，一般比固定管板高20%左右，在运行中浮头处发生泄漏不易检查处理。浮头式换热器适应于壳体和管束温差较大或壳程介质易结垢的工作条件下。 本书内容系统、完整，理论与实际并重。书中对浮头式换热器设计中所需的各学科知识均有简要的介绍和解释。同时该书对换热器在编写时注重介绍的方法简明扼要，条理清楚，深入浅出，紧密结合工程实际。 期间得秦敏、张春兰、张亚男、张玲等老师的悉心指导。在此表示真挚的感谢！由于编者水平有限，其中难免不妥之处，恳请各位读者批评指正。 编者：徐凯 2009-11-26
目录 第一章绪论 第二章设计任务和设计条件 (1) 第三章确定设计方案 (3) 3.1 换热器类型的确定 (3) 3.2 管程及壳程的流体安排 (3) 第四章确定物性数据 (4) 4.1定性温度的确定 (4) 4.2列表 (6) 第五章传热面积的估算 (7) 第六章工艺结构尺寸的确定 (9) 6.1 管径和管内流速的确定 (9) 6.2 管程数和传热管数的确定 (9) 6.3 平均传热温差的校正 (10) 6.4 传热管排列和分程方法确定 (10) 6.5 壳体内径的确定 (11) 6.6 折流板的确定 (11) 6.7 其它附件的确定 (12) 第七章所设计换热器的校核算 (13) 7.1 传热热流量的核算 (13) 7.2 壁温的校核计算 (15) 7.3 换热器内流体的流动阻力的核算 (17) 参考文献 (19) 换热器原理课程设计心得体会 (21)
酒泉职业技术学院 毕业设计（论文） 2013 级石油化工生产技术专业 题目：列管式换热器设计 毕业时间： 2015年7月 学生姓名：陈泽功刘升衡李侠虎 指导教师：王钰 班级： 13级石化（3）班 2015 年 4月20日 酒泉职业技术学院 2013 届各专业 毕业论文（设计）成绩评定表
答辩小 组评价 意见及 评分 成绩：签字（盖章）年月日 教学系 毕业实 践环节 指导小 组意见 签字（盖章）年月日 学院毕 业实践 环节指 导委员 会审核 意见 签字（盖章）年月日 一、列管式换热器计任务书 某生产过程中，需用循环冷却水将有机料液从102℃冷却至40℃。已知有机料液的流量为2.23×104 kg/h，循环冷却水入口温度为30℃，出口温度为40℃，并要求管程压降与壳程压降均不大于60kPa，试设计一台列管换热器，完成该生产任务。 已知： 有机料液在71℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值） 密度 定压比热容℃ 热导率℃
粘度 循环水在35℃下的物性数据： 密度 定压比热容K 热导率K 粘度 二、确定设计方案 （1）选择换热器的类型 （2）两流体温的变化情况： 热流体进口温度102℃出口温度40℃；冷流体进口温度30℃，出口温度为40℃，该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温度和壳体温度之差较大，因此初步确定选用浮头式换热器。 （3）管程安排 从两物流的操作压力看，应使有机料液走管程，循环冷却水走壳程。但由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下降，所以从总体考虑，应使循环水走管程，混和气体走壳程。 三、确定物性数据 定性温度：对于一般气体和水等低黏度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。故壳程混和气体的定性温度为 T= =71℃ 管程流体的定性温度为 t=℃ 根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。对有机料液来说，最可靠的无形数据是实测值。若不具备此条件，则应分别查取混合无辜组分的有关物性数据，然后按照相应的加和方法求出混和气体的物性数据。有机料液在71℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值） 密度
前言 在工业生产中，为了实现物料之间热量传递过程的一种设备，统称为换热器。它是化工、炼油、动力、原子能和其它许多工业部门广泛应用的一种通用工艺设备。对于迅速发展的化工、炼油等工业生产来说，换热器尤为重要。在化工生产中，为了工艺流程的需要，往往进行着各种不同的换热过程：如加热、冷却、蒸发和冷凝等。换热器就是用来进行这些热传递过程的设备，通过这种设备，以便使热量从温度较高的流体传递给温度较低的流体，以满足工艺上的需要。 在换热设备中，应用最广泛的是管壳式换热器。目前这种换热器被当作为一种传统的标准换热器，在许多工业部门中被大量地使用。尤其在化工生产中，无论是国内还是国外，它在所有的换热设备中，仍占主导地位。 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定管板式、釜式浮头式、形管式、滑动管板式、填料函式及套管式等几种。根据介质的种类、压力、温度、污垢和其它条件，管板与壳体的连接，传热管的形状与传热条件，造价便宜，维修检查方便等情况，同时也需要了解各种结构形式的特点来选择设计制造各种管壳式换热器。 本设计根据设计要求，由于温差应力较大选用浮头式换热器。 浮头式换热器如图所示。一端管板与壳体固定，而另一端的管板可以在壳体内自由浮动。壳体和管束对热膨胀是自由的，故当两种介质的温差较大时，管束与壳体之间不产生温差应力。浮头端设计成可拆结构，使管束可以容易地插入或抽出（也有设计成不可拆的），这样为检修、清洗提供了方便。但结构较复杂，而且浮头端小盖在操作时无法知道泄漏情况，所以在安装时要特别注意其密封。
目录 1.化工原理课程设计任务书 (1) 2.流程图 (2) 3.工艺流程图 (2) 4.设计计算 (3) 4.1设计任务与条件 (3) 4.2设计计算 (3) 4.2.1确定设计方案 (3) 4.2.2确定物性参数 (3) 4.2.3估算传热面积 (4) 4.2.4管束计算 (5) 4.2.6壳体设计 (8) 4.2.7设备零部件设计 (9) 5.设计结果评价 (11) 6.总结 (12) 参考文献 (12) 7.设备装配图 (13)
根据给定的原始条件，确定各股物料的进出口温度，计算换热器所需的传热面积，设计换热器的结构和尺寸，并要求核对换热器压强降是否符合小于30 kPa的要求。各项设计均可参照国家标准或是行业标准来完成。具体项目如下：设计要求： =0.727Χ10-3Pa.s 密度ρ=994kg/m3粘度μ 2 导热系数λ=62.6Χ10-2 W/(m.K) 比热容Cpc=4.184 kJ/(kg.K) 苯的物性如下： 进口温度：80.1℃出口温度：40℃ =1.15Χ10-3Pa.s 密度ρ=880kg/m3粘度μ 2 导热系数λ=14.8Χ10-2 W/(m.K) 比热容Cpc=1.6 kJ/(kg.K) 苯处理量：1000t/day=41667kg/h=11.57kg/s 热负荷：Q=WhCph（T2-T1）=11.57×1.6×1000×(80.1-40)=7.4×105W 冷却水用量：Wc=Q/[c pc(t2-t1)]=7.4×105/[4.184×1000×(38-30)]=22.1kg/s
4、传热面积的计算。 平均温度差 确定R和P值 查阅《化工原理》上册203页得出温度校正系数为0.8，适合单壳程换热器，平均温度差为 △tm=△t’m×0.9=27.2×0.9=24.5 由《化工原理》上册表4-1估算总传热系数K（估计）为400W/（m2·℃） 估算所需要的传热面积： S0==75m2 5、换热器结构尺寸的确定，包括： （1）传热管的直径、管长及管子根数； 由于苯属于不易结垢的流体，采用常用的管子规格Φ19mm×2mm 管内流体流速暂定为0.7m/s 所需要的管子数目：，取n为123 管长：=12.9m 按商品管长系列规格，取管长L=4.5m，选用三管程 管子的排列方式及管子与管板的连接方式: 管子的排列方式，采用正三角形排列；管子与管板的连接，采用焊接法。（2）壳体直径； e取1.5d0，即e=28.5mm D i=t(n c—1)+2e=19×(—1)+2×28.5=537.0mm，按照标准尺寸进行整圆，壳体直径为600mm。此时长径比为7.5，符合6-10的范围。
（封面） XXXXXXX学院 列管式换热器课程设计报告 题目： 院（系）： 专业班级： 学生姓名： 指导老师： 时间：年月日 目录
1、设计题目（任务书） (2) 2、流程示意图 (3) 3、流程及方案的说明和论证 (3) 4、换热器的设计计算及说明 (4) 5、主体设备结构图 (10) 6、设计结果概要表 (11) 7、设计评价及讨论 (12) 8、参考文献 (12) 附图：主体设备结构图和花版设计图 一．任务书
（一）设计题目： 列管式冷却器设计 （二）设计任务： 将自选物料用河水冷却或自选热源加热至生产工艺所要求的温度 （三）设计条件： 1.处理能力：G=学号最后2位×300t物料/d； 2.冷却器用河水为冷却介质，考虑广州地区可取进口水温度为20~30C；加热器用热水或水蒸气为热源，条件自选； 3.允许压降：不大于105Pa； 4.传热面积安全系数5～15％ 5.每年按330天计，每天24小时连续运行。 （四）设计要求： 1.对确定的设计方案进行简要论述； 2.物料衡算、热量衡算； 3.确定列管壳式冷却器的主要结构尺寸； 4.计算阻力； 5.选择合宜的列管换热器并运行核算； 6.用Autocad绘制列管式冷却器的结构（3号图纸）、花板布置图（3号图纸）； 7.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；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。） （五）设计进度安排： 备注：参考文献格式： 期刊格式为：作者姓名.出版年.论文题目.刊物名称.卷号（期号）：起止页码。专著格式为：作者姓名.出版年.专著书名.出版社名.起止页码。 二．流程示意图
列管式换热器的设计和选用的计算步骤 设有流量为m h的热流体，需从温度T1冷却至T2，可用的冷却介质入口温度t1，出口温度选定为t2。由此已知条件可算出换热器的热流量Q和逆流操作的平均推动力。根据 传热速率基本方程： 当Q和已知时，要求取传热面积A必须知K和则是由传热面积A的大小和换热器结构决定的。可见，在冷、热流体的流量及进、出口温度皆已知的条件下，选用或设计换 热器必须通过试差计算，按以下步骤进行。 ◎初选换热器的规格尺寸 ◆ 初步选定换热器的流动方式，保证温差修正系数大于0.8，否则应改变流动方式， 重新计算。 ◆ 计算热流量Q及平均传热温差△t m，根据经验估计总传热系数K估，初估传热面积A 估。 ◆ 选取管程适宜流速，估算管程数，并根据A估的数值，确定换热管直径、长度及排 列。◎计算管、壳程阻力 在选择管程流体与壳程流体以及初步确定了换热器主要尺寸的基础上，就可以计算管、壳程流速和阻力，看是否合理。或者先选定流速以确定管程数N P和折流板间距B再计算压力降是否合理。这时N P与B是可以调整的参数，如仍不能满足要求，可另选壳径再进行计 算，直到合理为止。 ◎核算总传热系数 分别计算管、壳程表面传热系数，确定污垢热阻，求出总传系数K计，并与估算时所取用的传热系数K估进行比较。如果相差较多，应重新估算。 ◎计算传热面积并求裕度 根据计算的K计值、热流量Q及平均温度差△t m，由总传热速率方程计算传热面积A0，一般应使所选用或设计的实际传热面积A P大于A020%左右为宜。即裕度为20%左右，裕度的 计算式为： 某有机合成厂的乙醇车间在节能改造中，为回收系统内第一萃取塔釜液的热量，用其釜液将原料液从95℃预热至128℃，原料液及釜液均为乙醇，水溶液，其操作条件列表如下： 表4-18 设计条件数据 物料流量 kg/h 组成（含乙醇量） mol% 温度℃操作压力 MPa 进口出口 釜液 3.31450.9
化工原理课程设计 学院: 化学化工学院 班级： | 姓名学号： 指导教师： $
目录§一.列管式换热器 ！ .列管式换热器简介 设计任务 .列管式换热器设计内容 .操作条件 .主要设备结构图 §二.概述及设计要求 .换热器概述 .设计要求 ~ §三.设计条件及主要物理参数 . 初选换热器的类型 . 确定物性参数 .计算热流量及平均温差 壳程结构与相关计算公式 管程安排(流动空间的选择)及流速确定 计算传热系数k 计算传热面积 ^ §四.工艺设计计算 §五.换热器核算 §六.设计结果汇总 §七.设计评述 §八.工艺流程图 §九.主要符号说明 §十.参考资料
： §一 .列管式换热器 . 列管式换热器简介 列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用，主要有壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。一种流体在关内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。 其主要优点是单位体积所具有的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，因此在高温、高压和大型装置上多采用列管式换热器。为提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍流程度大为增加。 列管式换热器中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不相同，因此它们的热膨胀程度也有差别。若两流体温差较大（50℃以上）时，就可能由于热应力而引起设备的变形，甚至弯曲或破裂，因此必须考虑这种热膨胀的影响。 设计任务 ￥ 1.任务 处理能力：3×105t/年煤油（每年按300天计算，每天24小时运行） 设备形式：列管式换热器 2．操作条件 (1)煤油：入口温度150℃，出口温度50℃ (2)冷却介质：循环水，入口温度20℃，出口温度30℃ (3)允许压强降：不大于一个大气压。 备注：此设计任务书（包括纸板和电子版）1月15日前由学委统一收齐上交，两人一组，自由组合。延迟上交的同学将没有成绩。 [ .列管式换热器设计内容 1.3.1、确定设计方案 （1）选择换热器的类型；（2）流程安排 1.3.2、确定物性参数 （1）定性温度；（2）定性温度下的物性参数 1.3.3、估算传热面积 （1）热负荷；（2）平均传热温度差；（3）传热面积；（4）冷却水用量 % 1.3.4、工艺结构尺寸 （1）管径和管内流速；（2）管程数；（3）平均传热温度差校正及壳程数；（4）
浅谈换热器管板与换热管胀焊并用连接的制造工艺 摘要：简要叙述了换热器管板与换热管胀焊并用连接的制造工艺，并提出了控制其连接质量的方法。 关键词：换热管管板连接问题及对策 GBl5l—l999标准中规定，强度胀接适用于设计压力~<4MPa、设计温度 ≤300℃、无剧烈振动、无过大温度变化及无应力腐蚀的场合；强度焊接适用于振动较小和无间隙腐蚀的场合；胀、焊并用适用于密封性能较高、承受振动或疲劳载荷、有间隙腐蚀、采用复合管板的场合。由此可见，单纯胀接或强度焊接的连接方式使用条件是有限制的。胀、焊并用结构由于能有效地阻尼管束振动对焊口的损伤，避免间隙腐蚀，并且有比单纯胀接或强度焊具有更高的强度和密封性，因而得到广泛采用。目前对常规的换热管通常采用“贴胀+强度焊”的模式；而重要的或使用条件苛刻的换热器则要求采用“强度胀+密封焊”的模式。胀、焊并用结构按胀接与焊接在工序中的先后次序可分为先胀后焊和先焊后胀两种。 1先胀后焊 管子与管板胀接后，在管端应留有15ram长的未胀管腔，以避免胀接应力与焊接应力的迭加，减少焊接应力对胀接的影响，15ram的未胀管段与管板孔之间存在一个间隙(见图1)。在焊接时，由于高温熔化金属的影响，间隙内气体被加热而急剧膨胀。据国外资料介绍，间隙腔内压力在焊接收口时可达到200～ 300MPa的超高压状态。间隙腔的高温高压气体在外泄时对强度胀的密封性能造成致命的损伤，且焊缝收口处亦将留下肉眼难以觉察的针孔。目前通常采用的机械胀接，由于对焊接裂纹、气孔等敏感性很强的润滑油渗透进入了这些间隙，焊接时产生缺陷的现象就更加严重。这些渗透进入间隙的油污很难清除干净，所以采用先胀后焊工艺，不宜采用机械胀的方式。由于贴胀是不耐压的，但可以消除管子与管板管孔的间隙，所以能有效的阻尼管束振动到管口的焊接部位。但是采用常规手工或机械控制的机械胀接无法达到均匀的贴胀要求，而采用由电脑控制胀接压力的液袋式胀管机胀接时可方便、均匀地实现贴胀要求。采用液袋式胀管机胀接时，为了使胀接结果达到理想效果，胀接前管子与管板孔的尺寸配合在设计制造上必须符合较为严格的要求。只有这样对于常规设计的“贴胀+强度焊”可采用先胀后焊的方式，而对特殊设计的“强度胀+强度焊”则可采用先贴胀，再强度焊，最后强度胀的方法。
大学 生物工程专业《化工原理课程设计》说明书 题目名称浮头式换热器的设计 专业班级 学号 学生姓名 指导教师 2012 年06 月08 日
目录 1、设计方案................................................................................ 错误！未定义书签。 2、衡算........................................................................................ 错误！未定义书签。 2.1确定设计方案 ................................................................... 错误！未定义书签。 2.1.1换热器的类型.............................................................. 错误！未定义书签。 2.1.2 管程安排..................................................................... 错误！未定义书签。 2.2确定物性数据 ................................................................... 错误！未定义书签。 2.3估算传热面积 ................................................................... 错误！未定义书签。 2.3.1 热负荷......................................................................... 错误！未定义书签。 2.3.2 热流体用量................................................................. 错误！未定义书签。 2.3.3 平均传热温差......................................................... 错误！未定义书签。 2.3.4 初算传热面积............................................................. 错误！未定义书签。 2.4换热器工艺结构尺寸设计 ............................................... 错误！未定义书签。 2.4.1 管径和管内流速......................................................... 错误！未定义书签。 2.4.2管程数和传热管数..................................................... 错误！未定义书签。 2.4.3 平均传热温差校正..................................................... 错误！未定义书签。 2.4.4 传热管排列................................................................. 错误！未定义书签。 2.4.5 壳体直径..................................................................... 错误！未定义书签。 2.4.6 折流板......................................................................... 错误！未定义书签。 2.4.7接管............................................................................. 错误！未定义书签。 3、换热器核算............................................................................ 错误！未定义书签。 3.1传热面积校核.................................................................... 错误！未定义书签。 3.1.1管程传热膜系数.......................................................... 错误！未定义书签。 3.1.2 壳程传热膜系数......................................................... 错误！未定义书签。 3.1.3 总传热系数................................................................. 错误！未定义书签。 3.1.4 传热面积校核............................................................. 错误！未定义书签。 3.2换热器内压降的核算...................................................... 错误！未定义书签。 3.2.1 管程阻力..................................................................... 错误！未定义书签。 3.2.2 壳程阻力..................................................................... 错误！未定义书签。 4、设备选型................................................................................ 错误！未定义书签。 4.1管子排列方式的选择 ....................................................... 错误！未定义书签。 4.2折流板的选择 ................................................................... 错误！未定义书签。 4.3除污垢措施的选择 ........................................................... 错误！未定义书签。 4.4材料的选择 ....................................................................... 错误！未定义书签。 5、附录及图表............................................................................ 错误！未定义书签。 6、设计总结................................................................................ 错误！未定义书签。 7、参考文献................................................................................ 错误！未定义书签。