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1、列管式换热器设计说明书课程设计任务书设计一个列管式冷却器，冷却器的年处理能力为19.8104 t。将煤油液体从140冷却到40。冷却水的入口温度为30，出口温度为40。要求设计的换热器的管程和壳程的压降不大于100kPa。设计要求（1）换热器工艺设计计算（2）换热器工艺流程图（3）换热器设备结构图（4）设计说明目录一、前言3二、 方案设计51、 确定设计方案52、 确定物性数据53、 计算总传热系数64、 计算传热面积65、 工艺结构尺寸66、 换热器核算8三、 设计结果一览表11四、 对设计的评述12五、 参考文献12六、 主要符号说明13一、方案简介本设计任务是利用冷流体（水）给煤油降温。
2、利用热传递过程中对流传热原则，制成换热器，以供生产需要。下图（图1）是工业生产中用到的列管式换热器.选择换热器时,要遵循经济,传热效果优,方便清洗,复合实际需要等原则。换热器分为几大类：夹套式换热器，沉浸式蛇管换热器，喷淋式换热器，套管式换热器，螺旋板式换热器，板翅式换热器，热管式换热器，列管式换热器等。不同的换热器适用于不同的场合。而列管式换热器在生产中被广泛利用。它的结构简单、坚固、制造较容易、处理能力大、适应性大、操作弹性较大。尤其在高压、高温和大型装置中使用更为普遍。所以首选列管式换热器作为设计基础。二、方案设计某厂在生产过程中，需将煤油液体从140冷却到40。冷却器的年处理能力为19
3、.8104 t。冷却水入口温度30，出口温度40。要求换热器的管程和壳程的压降不大于100kPa。试设计能完成上述任务的列管式换热器。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140，出口温度40冷流体。冷流体进口温度30，出口温度40。该换热器用循环水冷却，冬季操作时进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温和流体壁温之差较大，因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式换热器。（2）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，应使循环水走管程，煤油走壳程。另外，这样的选择可以使煤油通过壳体壁面向空气中散热，提高冷却效果。同时，在此选择逆流。
4、选用252.5mm的碳钢管，管内流速取ui=1.2m/。 2、确定物性数据 定性温度：可取流体进口温度的平均值。 壳程煤油的定性温度为：管程流体的定性温度为： 根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。 煤油在110下的有关物性数据如下： 密度 o=825 kg/m3定压比热容 cpo=2.22kJ/(kg)导热系数 o=0.14 W/(m)粘度 o=0.000715Pas冷却水在35下的物性数据： 密度 i=994kg/m3定压比热容 cpi=4.08kJ/(kg)导热系数 i=0.626 W/(m)粘度 i=0.000725 Pas 3计算总传热系数 （1）热流量L=1.9810
5、510330024=2.75104Kg/hQo=Lcpt=2.751042.22 (140-40)=6.11106KJ/h=1697.2Kw(2) 冷却水用量 qm2=6.111064.08(40-30)=149755Kg/h（3）平均传热温差 （4）总传热系数假设0=300 W/m2 . oCRe=diuiii=0.021.29947.2510-4=32904i=0.023idi（diuiii）0.8（cpii）0.4=5506W(m2)管壁的导热系数=45W(m2)Rsi=0.00034m2/W Rso=0.000172m2/WK=10.02555060.02+0.000340.0250.
6、02+0.0025*0.025450.0225+0.000172+1300=236.7W(m2)S=QoKtm=1697.2103236.739=183.9m2若考虑15%的面积裕度S=1.15S=211.5m25、工艺结构尺寸 （1）管径和管内流速及管长 选用252.5mm传热管(碳钢)，取管内流速ui=1.2m/s（2）管程数和传热管数 依据传热管内径和流速确定单程传热管数 Ns=14975599436000.7850.0221.2=112按单管程计算，所需传热管长度为L=SdoNs=211.53.140.025112=24.1按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构，现取传热管长度L=
7、6m，则该换热器的管程数为Np=Ll=24.56=4传热管总根数 N=1124=448 (根)（3）平均传热温差校正及壳程数 平均传热温差校正系数 按单壳程，双管程结构，温差校正系数应查有关图表。可得平均传热温差（4）传热管排列和分程方法 采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。取管心距t=1.25 d0，则 t=1.2525=32(mm)横过管束中心线的管数（5）壳体内径 采用多管程结构，取管板利用率0.7，则壳体内径为 圆整可取D900mm （6）折流板 采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25，则切去的圆缺高度为h0.25900225mm，故可取h2
8、20 mm。 取折流板间距B0.3D，则B0.3900270mm，可取B为300mm。 折流板数 NB=传热管长L折流板间距B=6000300-1=19(块)折流板圆缺面水平装配。 （7）接管 壳程流体进出口接管：取接管内煤油流速为 u1 m/s，则接管内径为 圆整后可取管内径为100mm 管程流体进出口接管：取接管内冷却水流速 u2.0m/s，则接管内径为 圆整后可取管内径为160mm6换热器核算 （1）热量核算 壳程对流传热系数 对圆缺形折流板，可采用凯恩公式 当量直径，由正三角形排列得 d=0.02m壳程流通截面积 壳程流体流速及其雷诺数分别为 普兰特准数p=22200.0001750.
9、140=11.34粘度校正 管程对流传热系数 管程流通截面积管程流体流速 普兰特准数传热系数K传热面积S该换热器的实际传热面积Sp该换热器的面积裕度为 传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。 （2）换热器内流体的压力降 管程流动阻力 P=(P1+P2)FtNsNpNs=1, Np=4, Ft=1.4由Re41131，传热管相对粗糙度ed=0.005，查莫狄图得i0.035W/m， 流速ui1.2m/s，994kg/m3，所以 管程压力降在允许范围之内。壳程压力降流体流经管束的阻力 流体流过折流板缺口的阻力 壳程压力降也比较适宜。 三、设计结果一览表换热器主要结构尺寸和计算结果换热器形式：
10、固定管板式换热面积（m2）:172.1工艺参数名称管程壳程物料名称循环水煤油操作压力，Pa0.40.3操作温度，30/40140/40流量，kg/h14975527500流体密度，kg/m3994825流速，m/s1.20.157传热量，kW1697.2总传热系数，W/m2K236.7传热系数，W/（m2）5830509污垢系数，m2K/W0.0003440.000172阻力降，kPa64.5123.0061程数41推荐使用材料碳钢碳钢管子规格252.5管数448管长mm:6000管间距，mm32排列方式正三角形折流板型式上下间距，mm300切口高度25%壳体内径，mm900保温层厚度，mm未
11、知四、对设计的评述初次接触化工原理课程设计，还荒谬地以为是像其他课程一样是实验类的，听课的时候也一头雾水，根本不知道该做什么，该怎么做，无从下手，只是觉得好难。有一段时间都在观望。所以自己设计的时候只能是根据老师提供的模板，用新的数据代替旧的数据，其他的公式完全照抄，花了一天时间，终于把计算部分完成了。裕度15，在合理范围内，但是，一看压力降却完全不合理。再细看模板和自己的设计的时候，发现了很多问题，我的设计根本是行不同，果真用这设计的话，也是谋财害命。所以我决定重新来过，但做出来的裕度居然一直都在50以上，重新分析计算的过程中也出现了几次错误，由于急于求成，算出来后的结果偏离太多，检查才发现部分数据出现了错误，而且老师给的模板里面也有一些错误，这样照搬下去的一些公式就除了问题了，只好静下来认真地理解和消化原有的一些公式，这样又一次重新算过。因此，我又花了一天的时间在计算上。那么接下来就是画图了，由于学过化工制图，以为画图比较简单，5个小时左右可以完成，谁知道，画图更难，这主要是因为在设计的时候，没有兼顾考虑到画图，因此设计出来的管数很难安排，冥思苦想了好久，换了好多方案，查了好多资
