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1、化工原理课程设计换热器的设计换热器，在不同温度的流体间传递热能的装置称为换热器。在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器，且它们是上述行业的通用设备，占有十分重要的地位。列管式换热器的设计1、热力设计2、流动设计3、结构设计4、强度设计热力设计根据使用单位提出的基本要求，合理地选择运行参数，并进行传热计算。计算出总传热系数、传热面积流动设计计算压降，为换热器的辅助设备提供选择计算压降，为换热器的辅助设备提供选择参数参数结构设计根据传热面积的大小计算其主要零部件的根据传热面积的大小计算其主要零部件的尺寸尺寸强度设计应力计算。考虑换热器的受力情况，特别应力计算。考虑换热器的受力情况
2、，特别是在高温高压下换热器的受压部件应按照是在高温高压下换热器的受压部件应按照国家压力容器的标准设计。国家压力容器的标准设计。列管式换热器的工艺设计1、根据换热任务和有关要求确定设计方案、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、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、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、确定换热器的工艺结构设计方案的设计1、换热器类型的选择、换热器类型的选择固定管板式换热器固定管板式换热器浮头式换热器浮头式换热器U型管换热器型管换热器填料函式换热器填料函式换热器2、流动空间的选择原则原则原则原则（1 1）传热系
3、数较小的一个，应流动空间较）传热系数较小的一个，应流动空间较）传热系数较小的一个，应流动空间较）传热系数较小的一个，应流动空间较 大，大，大，大，使传热面两侧的传热系数接近使传热面两侧的传热系数接近使传热面两侧的传热系数接近使传热面两侧的传热系数接近（2 2）换热器减少热损失）换热器减少热损失）换热器减少热损失）换热器减少热损失（3 3）管、壳程的决定应做到便于除垢和修理，以）管、壳程的决定应做到便于除垢和修理，以）管、壳程的决定应做到便于除垢和修理，以）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保证运行的可靠性保证运行的可靠性保证运行的可靠性（4 4）应减小管子和壳体因受热不同而
4、产生的热应）应减小管子和壳体因受热不同而产生的热应）应减小管子和壳体因受热不同而产生的热应）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力。从这个角度来讲，顺流式就优于逆流式力。从这个角度来讲，顺流式就优于逆流式力。从这个角度来讲，顺流式就优于逆流式（5 5）对于有毒的介质或气相介质，必使其不泄）对于有毒的介质或气相介质，必使其不泄）对于有毒的介质或气相介质，必使其不泄）对于有毒的介质或气相介质，必使其不泄露，应特别注意其密封性，密封不仅要可靠，露，应特别注意其密封性，密封不仅要可靠，露，应特别注意其密封性，密封不仅要可靠，露，应特别注意其密封性，密封不仅要可靠
5、，而且应要求方便及简洁而且应要求方便及简洁而且应要求方便及简洁而且应要求方便及简洁（6 6）应尽量避免采用贵金属，以降低成本）应尽量避免采用贵金属，以降低成本）应尽量避免采用贵金属，以降低成本）应尽量避免采用贵金属，以降低成本流动空间选择的具体措施（1 1）宜于通入管内空间的流体）宜于通入管内空间的流体）宜于通入管内空间的流体）宜于通入管内空间的流体 不清洁的流体不清洁的流体不清洁的流体不清洁的流体 体积小的流体体积小的流体体积小的流体体积小的流体 有压力的流体有压力的流体有压力的流体有压力的流体 腐蚀性强的流体腐蚀性强的流体腐蚀性强的流体腐蚀性强的流体 与外界温差大的流体与外界温差大的流体与
6、外界温差大的流体与外界温差大的流体（2）宜于通入管间空间的流体当两流体温度相差较大时，当两流体温度相差较大时，当两流体温度相差较大时，当两流体温度相差较大时，值大的流体走管间值大的流体走管间值大的流体走管间值大的流体走管间若两个流体给热性能相差较大时，若两个流体给热性能相差较大时，若两个流体给热性能相差较大时，若两个流体给热性能相差较大时，值小的流体走管值小的流体走管值小的流体走管值小的流体走管间间间间饱和蒸汽走管间饱和蒸汽走管间饱和蒸汽走管间饱和蒸汽走管间黏度大的流体走管间黏度大的流体走管间黏度大的流体走管间黏度大的流体走管间泄露后危险性大的流体走管间泄露后危险性大的流体走管间泄露后危险性大
7、的流体走管间泄露后危险性大的流体走管间3 3、流速的确定、流速的确定、流速的确定、流速的确定 介质介质介质介质流速流速流速流速循环水循环水循环水循环水新鲜水新鲜水新鲜水新鲜水一般液一般液一般液一般液体体体体易结垢液体易结垢液体易结垢液体易结垢液体低粘度油低粘度油低粘度油低粘度油高粘度油高粘度油高粘度油高粘度油气体气体气体气体管程流速，管程流速，管程流速，管程流速，m/sm/sm/sm/s1.0-2.01.0-2.01.0-2.01.0-2.00.8-1.50.8-1.50.8-1.50.8-1.50.5-370.5-370.5-370.5-371.01.01.01.00.8-1.80.8-1.
8、80.8-1.80.8-1.80.5-1.50.5-1.50.5-1.50.5-1.55-305-305-305-30壳程流速壳程流速壳程流速壳程流速,m/s,m/s,m/s,m/s0.5-1.50.5-1.50.5-1.50.5-1.50.5-1.50.5-1.50.5-1.50.5-1.50.2-1.50.2-1.50.2-1.50.2-1.50.50.50.50.50.4-1.00.4-1.00.4-1.00.4-1.00.3-0.80.3-0.80.3-0.80.3-0.82-152-152-152-15换热器常用流速的范围换热器常用流速的范围换热器常用流速的范围换热器常用流速的范围列
9、管式换热器易燃、易爆液体和气体允许的安全流速列管式换热器易燃、易爆液体和气体允许的安全流速列管式换热器易燃、易爆液体和气体允许的安全流速列管式换热器易燃、易爆液体和气体允许的安全流速液体名称液体名称乙醚、乙醚、二硫化碳、二硫化碳、苯苯甲醇、甲醇、乙醇、乙醇、汽油汽油丙酮丙酮氢气氢气安全流速，安全流速，m/sm/s11223 3104管程：管程：0.6-0.8 正方形：正方形：2管程：管程：0.55-0.7;4管程：管程：设计示例设计示例设计示例设计示例年处理量：年处理量：年处理量：年处理量：6000kg/h6000kg/h，煤油从煤油从煤油从煤油从14014040 40 循环水入口温度：循环水
10、入口温度：循环水入口温度：循环水入口温度：30 30 40 40 煤油压力：煤油压力：煤油压力：煤油压力：0.3MPa0.3MPa循环水压力：循环水压力：循环水压力：循环水压力：0.4MPa0.4MPa1.1.选择换热器类型选择换热器类型选择换热器类型选择换热器类型考虑季节操作，选用带有膨胀节的固定管考虑季节操作，选用带有膨胀节的固定管考虑季节操作，选用带有膨胀节的固定管考虑季节操作，选用带有膨胀节的固定管板式换热器。板式换热器。板式换热器。板式换热器。2.2.流动空间及流速的确定流动空间及流速的确定流动空间及流速的确定流动空间及流速的确定由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，由于循环冷却水
11、较易结垢，为便于水垢清洗，由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，油走壳程，选用应使循环水走管程，油走壳程，选用应使循环水走管程，油走壳程，选用应使循环水走管程，油走壳程，选用252.5252.5的碳钢管，管内流速取的碳钢管，管内流速取的碳钢管，管内流速取的碳钢管，管内流速取0.5m/s0.5m/s。确定物性数据确定物性数据确定物性数据确定物性数据壳程油的定性温度为：壳程油的定性温度为：壳程油的定性温度为：壳程油的定性温度为：T T9090管程流体的定性温度为：管程流体的定性温度为：管程流体的定性温度为：管程流体的定性温度为：t t35
12、 35 根据定性温度查处煤油和水物性根据定性温度查处煤油和水物性根据定性温度查处煤油和水物性根据定性温度查处煤油和水物性密度密度密度密度定压必热容定压必热容定压必热容定压必热容导热系数导热系数导热系数导热系数粘度粘度粘度粘度计算总传热系数计算总传热系数计算总传热系数计算总传热系数工艺结构尺寸工艺结构尺寸工艺结构尺寸工艺结构尺寸1.1.管径和管内流速：管径和管内流速：管径和管内流速：管径和管内流速：选用选用选用选用252.5252.5传热管（碳钢），取管内流传热管（碳钢），取管内流传热管（碳钢），取管内流传热管（碳钢），取管内流速速速速0.5m/s0.5m/s2.2.管程数和传热管数管程数和传热管数管程数和传热管数管程数和传热管数单程传热管数：单程传热管数：单程传热管数：单程传热管数：按单管程设计，按单管程设计，所需的传热管长度为：所需的传热管长度为：现取传热管长为现取传热管长为6m，则管程数：则管程数：则管程数：则管程数：总管数总管数总管数总管数582582116116换热器核算换热器核算1.热量衡算热量衡算由于采用圆缺形折流板，可采用克恩公式由于采用圆缺形折流板，可采用克恩公式当量直径，若是正三角形排列当量直径，若是正三角形排列壳体流通截面积壳体流通截面积壳程流速及雷诺数为壳程流速及雷诺数为