3895091736换热器课程设计

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1、化工原理课程设计管壳式换热器的设计意义:化工原理课程设计是一个具有总结性的实践教学环节。是综合应用本课程和相关课程知识，完成以某单元操作为主的一次设计实践。为毕业设计和今后从事技术工作打下一定的基础。1.巩固和掌握本课程的主要知识；2.培养综合运用所学知识去解决生产实际问题的能力；3.查阅资料，选用公示和搜集数据（包括从已发表的文献、相关手册和从生产现场中搜集）的能力；一、设计的目的及要求一、设计的目的及要求4.掌握化工设备的工艺设计程序、方法和有关的设计原则。包括查阅技术资料、正确选择工艺参数、搜集有关公式和使用图表手册的能力，以及正确进行工程计算的能力；5.树立正确的设计思想，用工程观念来

2、考虑设计内容。使理论正确、技术可行、操作安全、经济合理。6.熟悉有关的国家标准和部颁标准及技术规范。7.具有用简洁的文字和正确的图表来表达自己设计思想与设计成果的能力。换热器：换热器：在不同温度的流体间传递热能的装置称在不同温度的流体间传递热能的装置称为换热器。为换热器。 在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛在化工、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，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。占有十分重要的地位。一、设计题目：一、设计题目： 设计一台换热器二、操作条件：二、操作条件：1、苯：入口温度78，出口温度40。2、冷

3、却介质：循环水，入口温度：（26、29、32、34）。3、允许压强降：不大于50kPa。4、每年按300天计，每天24小时连续运行。三、设备型式：三、设备型式： 管壳式换热器四、处理能力：处理能力： 41.5 104 m3/年苯 二、课程设计任务五、设计要求：五、设计要求：1、选定管壳式换热器的种类和工艺流程。2、管壳式换热器的工艺计算和主要工艺尺寸的设计。3、设计结果概要或设计结果一览表。4、设备简图。（要求在坐标纸上按比例画出主要结构及尺寸和布管图）5、对本设计的评述及有关问题的讨论。二二、化工原理课程设计任务化工原理课程设计任务最终成果1.绘制换热器总装置图一张.管板布置图一张（直角坐标

4、质）2.撰写设计说明书一份.二二、化工原理课程设计任务化工原理课程设计任务三、设计说明书编排顺序三、设计说明书编排顺序 标题页（封面）；设计任务书；目录； 设计方案简介；工艺流程草图及说明；工艺计算及主体设备设计；设计结果概要或设计一览表；对本设计的评述；附图(带控制点的工艺流程简图、主体设备设计条件图)；参考文献；主要符号说明。 化工原理课程设计化工原理课程设计 说明书说明书设计题目：管壳式换热器的设计设计单位：青海大学昆仑学院专 业： 化学工程与工艺 班 级：化工2010 学 号： 姓 名：同组成员： 指导教师：师存杰 设计日期：2012年11月 1. 必须高度重视，以实事求是、严肃认真的

5、态度，按质、按量、按时，独立完成课程设计任务；2.要广泛搜集相关资料（参数、公式等），不要只局限于教材。对不同参考资料的数据要进行分析、比较、判断，选择更合理的使用。3.工程计算中，常涉及到适宜范围内的选择。必须运用已获得的知识，全面分析其影响因素，必要时进行多次计算、多种方案的比较，从可靠性和合理性全面考虑方能确定；三、课程设计中应注意的问题三、课程设计中应注意的问题三、课程设计中应注意的问题三、课程设计中应注意的问题4.在设备结构尺寸上，要从加工制造方便、操作安全可靠的角度考虑，适当的把尺寸调整为整数；5.设备装置图应按机械制图的规定绘制；6.在完成规定的基本设计任务后，可进行多方案的比较

6、；查阅参考资料，充实设计方案和结果的评述等。1.下达课程设计任务书；2.查阅文献参考资料，收集有关数据和公式，必要时且有条件的应到生产现场收集；3.根据任务书的要求，确定设计步骤、设计方案、设计进度；4.设计方案的确定及论述、设备的工艺计算或选型、绘图、对设计结果的评述和编写设计说明书。上述24项，在课程设计中既相互联系，又相互制约。在逐步深入的基础上不断地补充和完善。四、课程设计的步骤四、课程设计的步骤 满足工艺要求（工艺过程所要求的温度、压力、流量、传热量等）; 结构合理、运行安全可靠; 制造、维护方便，操作简单; 成本较低，经济合理。评价换热设备经济性指标： 固定费用+操作费用=最小八.

7、换热器的设计原则时间分配时间分配1、流程的选择与确定、流程的选择与确定（1天）天）内容包括确定工艺流程的选择与确定，主要工艺内容包括确定工艺流程的选择与确定，主要工艺条件及主要设备的说明等内容。条件及主要设备的说明等内容。2、物性数据的搜集与整理（、物性数据的搜集与整理（1天）天）内容包括所查阅与整理处理物系的各种物性数据内容包括所查阅与整理处理物系的各种物性数据图、表、经验公式，从中合理的选择出计算所需图、表、经验公式，从中合理的选择出计算所需的图、表数据及经验公式。的图、表数据及经验公式。3、工艺计算（、工艺计算（2天）天）不同的设计课题所包含内容有所不同。不同的设计课题所包含内容有所不同

8、。如设计列管式换热器，此时工艺计算部分应包括：如设计列管式换热器，此时工艺计算部分应包括：热负荷的计算、平均温度差的计算、传热总系数热负荷的计算、平均温度差的计算、传热总系数的计算、对流传热系数的计算、对流传热系数a的计算、传热面积的确定的计算、传热面积的确定、设备的主要工艺尺寸计算、流体力学的计算等、设备的主要工艺尺寸计算、流体力学的计算等内容。内容。时间分配时间分配4、绘制有关图纸（、绘制有关图纸（1天）天）所需绘制图纸包括工艺流程简图、工艺计算所必所需绘制图纸包括工艺流程简图、工艺计算所必需的图纸、主要设备的装配图等。需的图纸、主要设备的装配图等。5、 编写设计说明书（编写设计说明书（2

9、天）天）包括目录、任务书、设计方案说明、主要设备、包括目录、任务书、设计方案说明、主要设备、工艺计算和设计计算结果汇总表、设计评述与对工艺计算和设计计算结果汇总表、设计评述与对某些问题的讨论、参考资料、符号说明等内容。某些问题的讨论、参考资料、符号说明等内容。11月月28日上交手写说明书日上交手写说明书管壳式换热器结构管壳式换热器结构封头封头壳体壳体内部结构（包括管束等）内部结构（包括管束等）单管程固定管板换热器单管程固定管板换热器接管接管接管接管壳体壳体壳体壳体管束管束管束管束管板管板管板管板封头（封头（封头（封头（ 端盖、管箱）端盖、管箱）端盖、管箱）端盖、管箱）折流挡板折流挡板折流挡板折

10、流挡板管程管程壳程壳程列管式换热器列管式换热器列管式换热器1列管式换热器卧式安装特点：卧式安装特点：重心稳，维修方便，用于冷凝时传热效果重心稳，维修方便，用于冷凝时传热效果较好。但占地面积大，换热器内须装支承板。较好。但占地面积大，换热器内须装支承板。具有具有补偿圈补偿圈的固定管板式换热器的固定管板式换热器膨胀节结构膨胀节结构管壳式换热器型号与系列标准1）基本参数和型号（1）基本参数公称换热面积SN公称直径DN公称压强PN换热器管长度L换热管规格和排列管程数NP（2）型号表示方法例G800II-1.0-1101-换热器代号（换热器代号（G,F）2-公称直径，公称直径，mm3-管程数管程数Np：

11、、4-4-公称压力公称压力P PN,N,MPaMPa5-5-公称换热面积公称换热面积S SN,N,m m2 2 不洁净和易结垢的液体宜在管内不洁净和易结垢的液体宜在管内-清洗比较方便清洗比较方便 腐腐蚀性流体宜在管性流体宜在管内内-避免壳体和管子同时腐蚀，便于清洗避免壳体和管子同时腐蚀，便于清洗 压强高的流体宜在管内高的流体宜在管内-免壳体受压，节省壳程金属消耗量免壳体受压，节省壳程金属消耗量 饱和蒸汽宜走管和蒸汽宜走管间-便于及时排除冷凝液及不凝性气体便于及时排除冷凝液及不凝性气体 有毒流体宜走管内，使泄露机会有毒流体宜走管内，使泄露机会较少少 被冷却的流体宜走管被冷却的流体宜走管间-可利用

12、外壳向外的散热作用可利用外壳向外的散热作用 流量小或粘度大的液体，宜走管流量小或粘度大的液体，宜走管间-提高对流传热系数提高对流传热系数 若两流体的温差较大，对流传热系数较大者宜走管间若两流体的温差较大，对流传热系数较大者宜走管间-减少热减少热应力应力一、流体流径的选择一、流体流径的选择-冷、热流体走管程或壳程冷、热流体走管程或壳程上述各点若不能同时兼顾，应视具体情况抓主要矛盾。上述各点若不能同时兼顾，应视具体情况抓主要矛盾。先流体的压强、防腐蚀和清洗等要求，再校核对流传热系数和压强降。先流体的压强、防腐蚀和清洗等要求，再校核对流传热系数和压强降。增加流速增加流速对流传热系数对流传热系数 ，污

13、垢热阻，污垢热阻总传热系数总传热系数 传热面积传热面积流动阻力流动阻力和动力消耗和动力消耗还需考虑结构上：还需考虑结构上： 高流速高流速管子数目管子数目较长管子或增加程数较长管子或增加程数 管子太长不易清洗，且管长都有一定标准；程数增加使平均管子太长不易清洗，且管长都有一定标准；程数增加使平均温度差下降温度差下降二、流体流速的选择二、流体流速的选择一定传热面积一定传热面积常用的流速范常用的流速范围不同粘度液体的流速不同粘度液体的流速 流体种类流体种类 流速流速管程管程壳程壳程一般流体一般流体0.530.21.5易结垢流体易结垢流体10.5气体气体530315液体粘度液体粘度最大流速最大流速 1

14、500 0.6 1500500 0.75 500100 1.1 10035 1.5 351 1.8 1 2.4三、流体两端温度的确定三、流体两端温度的确定 若冷、热流体的温度都由工艺条件所规定，就不存在确若冷、热流体的温度都由工艺条件所规定，就不存在确定两端温度的问题。定两端温度的问题。 若其中一个流体已知进口温度，则出口温度应由设计者若其中一个流体已知进口温度，则出口温度应由设计者来确定。来确定。例如：用冷水冷却某热流体，冷却水进口温度可根据当地例如：用冷水冷却某热流体，冷却水进口温度可根据当地气温条件作出估计，出口温度需根据经济衡算来决定。气温条件作出估计，出口温度需根据经济衡算来决定。为

15、节省水量，出口温度提高，则传热面积要大些；为节省水量，出口温度提高，则传热面积要大些；为减少传热面积，出口温度降低，则要增加水量。为减少传热面积，出口温度降低，则要增加水量。一般，设计时冷却水两端温度差可取为一般，设计时冷却水两端温度差可取为510。1.管径管径 应尽可能使流速高些，但一般不应超过前面的流速范围应尽可能使流速高些，但一般不应超过前面的流速范围目前列管式换热器系列标准中管径仅有：目前列管式换热器系列标准中管径仅有： 25mm 2.5mm、 19mm 2mm四、管子的规格和排列方法四、管子的规格和排列方法a.小直径管子单位传热面积的金属消耗量小，传热系数小直径管子单位传热面积的金属

16、消耗量小，传热系数稍高，但容易结垢，不易清洗，用于较清洁的流体；稍高，但容易结垢，不易清洗，用于较清洁的流体；b.大直径管子用于粘性大或大直径管子用于粘性大或易结垢易结垢的流体。的流体。2.管长管长 以清洗方便及合理使用管材为原则以清洗方便及合理使用管材为原则合理的换热器管长：合理的换热器管长：1.5m、2m、3m、6m等等 管子长度与公称直径之比，一般为管子长度与公称直径之比，一般为l/d46 ，对直，对直径小的换热器可取大些。径小的换热器可取大些。3.管子排列方法管子排列方法正三角形、转角正三角形、正方形、转角正方形等正三角形、转角正三角形、正方形、转角正方形等管板强度高；流体走短路管板强

17、度高；流体走短路机会少，且扰动较大，因机会少，且扰动较大，因而对流传热系数较高；相而对流传热系数较高；相同壳程内排更多管子。同壳程内排更多管子。便于清洗，适便于清洗，适于壳程流体易于壳程流体易结垢的场合；结垢的场合；但对流传热系但对流传热系数较正三角形数较正三角形的低。的低。介于正三角介于正三角形和正方形形和正方形之间。之间。4. 管间距管间距t 管间距管间距管间距管间距: :两相邻换热管中心的距离。其值的确定需要考虑两相邻换热管中心的距离。其值的确定需要考虑以下几个因素：以下几个因素： 管板强度；管板强度； 清洗管子外表面时所需要的空隙；清洗管子外表面时所需要的空隙； 换热管在管板上的固定方

18、法。换热管在管板上的固定方法。通常，胀管法取通常，胀管法取t =（1.31.5）d0，且相邻两管外壁间距不，且相邻两管外壁间距不应小于应小于6mm，即，即t6+d0 焊接法取焊接法取t =1.25d0。管子与管板的连接管子与管板的连接 胀接胀接 利用胀管器挤压伸入管板孔中的管子端部，使管端发生塑性利用胀管器挤压伸入管板孔中的管子端部，使管端发生塑性变形，管板孔同时产生弹性变形，取去胀管器后，管板与管变形，管板孔同时产生弹性变形，取去胀管器后，管板与管子产生一定的挤压力，贴在一起达到密封紧固连接的目的。子产生一定的挤压力，贴在一起达到密封紧固连接的目的。 图图7-14 胀管前后示意图胀管前后示意

19、图（a）胀管前）胀管前（b）胀管后）胀管后 液压液压胀管器胀管器液压胀接液压胀接 机械胀接机械胀接 适适用用范范围围：换换热热管管为为碳碳素素钢钢，管管板板为为碳碳素素钢钢或或低低合合金金钢钢，设设计计压压力力4MPa，设设计计温温度度300，且且无特殊要求的场合。无特殊要求的场合。原原因因：温温度度升升高高，残残余余应应力力减减小小，使使管管子子与与管管板板间间的的胀胀接接密密封封性性能能、紧紧固固性性能能都都下下降降，故故设设计计温温度度300 。要要求求管管板板硬硬度度大大于于管管子子硬硬度度，否否则则将将管管端端退退火火后再胀接。后再胀接。胀胀接接时时管管板板上上的的孔孔可可以以是是光

20、光孔孔，也也可可开开槽槽(开开槽槽可以增加连接强度和紧密性可以增加连接强度和紧密性)。焊接焊接 优优点点：在在高高温温高高压压条条件件下下，焊焊接接连连接接能能保保持持连连接接的的紧紧密密性性，管管板板加加工工要要求求可可降降低低，节节省省孔孔的的加加工工工工时时，工工艺艺较较胀胀接接简简单单，压压力力较较低低时时可可使使用较薄的管板。用较薄的管板。缺点：缺点：在焊接接头处产生的在焊接接头处产生的热应力可能造成应力腐蚀开热应力可能造成应力腐蚀开裂和疲劳破裂，同时管子、裂和疲劳破裂，同时管子、管板间存在间隙，易出现间管板间存在间隙，易出现间隙腐蚀。隙腐蚀。 图图7-16 焊接间隙示意图焊接间隙示

21、意图管板管板间隙间隙换热管换热管五、管程和壳程数的确定五、管程和壳程数的确定 当流体的流量较小或传热面积较大而需管数很多时，当流体的流量较小或传热面积较大而需管数很多时，有时会使管内流速较低，对流系数较小。有时会使管内流速较低，对流系数较小。 为提高管内流速，可采用多管程。为提高管内流速，可采用多管程。 但管程数过多，管程流动阻力加大，增加动力费用；多程会但管程数过多，管程流动阻力加大，增加动力费用；多程会使平均温度差下降；多程隔板使管板上可利用面积减少使平均温度差下降；多程隔板使管板上可利用面积减少 标准中管程数有：标准中管程数有：1、2、4和和6程，多程时应使每程管子数程，多程时应使每程管

22、子数大致相等。大致相等。管程数管程数m计算：计算：u管程内流体的适宜流速；管程内流体的适宜流速；u管程内流体的实际流体。管程内流体的实际流体。1.管程数管程数当温差校正系数当温差校正系数 低于低于0.8，可采用壳方多程。，可采用壳方多程。 如：在壳体内安装一块与管束平行的隔板，流体在壳体如：在壳体内安装一块与管束平行的隔板，流体在壳体内流经两次，称为两壳程。内流经两次，称为两壳程。 但由于隔板在制造、安装和检修等方面都有困难，故一但由于隔板在制造、安装和检修等方面都有困难，故一般不采用壳方多程的换热器，而是几个换热器串联使用般不采用壳方多程的换热器，而是几个换热器串联使用2.壳程数壳程数六、折

23、流挡板六、折流挡板形式形式：作用：作用： 提高壳程内流体的流速；提高壳程内流体的流速； 加强湍流强度；加强湍流强度； 提高传热效率；提高传热效率； 支撑换热管。支撑换热管。圆缺形圆缺形盘环形盘环形 最常用的为最常用的为圆缺形挡板圆缺形挡板，切去的切去的弓形高度弓形高度约为外壳内约为外壳内径的径的10%40%，一般取，一般取20%25%。 板间距过小，不便于制造和维修，阻力较大；板间距过小，不便于制造和维修，阻力较大； 板间距过大，流体难于垂直地流过管束，使对流传热系数板间距过大，流体难于垂直地流过管束，使对流传热系数下降。下降。两相邻挡板的距离（两相邻挡板的距离（板间距板间距）h为外壳内径为外

24、壳内径D的（的（0.21）倍。）倍。系列标准中，采用的系列标准中，采用的h（mm）值为：）值为： 固定管板式：固定管板式：150,300,600； 浮头式：浮头式：150,200,300,480和和600.七、外壳直径的确定七、外壳直径的确定要求：要求：壳体内径等于或稍大于管板的直径。壳体内径等于或稍大于管板的直径。单程管壳体内径：单程管壳体内径：式中式中: : t t管心距，管心距，m m；n nc c 横过管束中心线的管数；横过管束中心线的管数； b b管束中心线上最外层管的中心至壳体内壁的距离管束中心线上最外层管的中心至壳体内壁的距离. .D400mm,钢管卷焊而成钢管卷焊而成缓冲板缓冲

25、板管板利用率管板利用率多管程壳体内径：多管程壳体内径：N 排列管子数目；排列管子数目；t t管心距管心距正三角形排列正三角形排列 2管程：管程：0.7-0.85； 4管程：管程：0.6-0.8正方形排列正方形排列 2管程：管程：0.55-0.7 ; 4管程：管程：0.45-0.65计算得到的壳内径应圆整。计算得到的壳内径应圆整。壳体标准尺寸壳体标准尺寸壳体外径壳体外径/mm325400 500 600 700800 900 10001100 1200最小壁厚最小壁厚/mm8101214八、主要附件八、主要附件1.封头封头方形：用于直径小的壳体（方形：用于直径小的壳体（400mm）；）；圆形：用

26、于大直径的壳体。圆形：用于大直径的壳体。2.缓冲挡板缓冲挡板 为防止壳程流体进入换热器时对管束的冲击，可在进为防止壳程流体进入换热器时对管束的冲击，可在进料管口装设缓冲挡板料管口装设缓冲挡板3.导流筒导流筒 壳程流体的进、出口与管板间存在一段流体不能流动壳程流体的进、出口与管板间存在一段流体不能流动的空间（死角），为了提高传热效果，常在管束外增设导的空间（死角），为了提高传热效果，常在管束外增设导流筒。流筒。4.放气孔、排液孔放气孔、排液孔 壳体上常安有放气孔和排液孔，排出不冷凝气体和冷凝壳体上常安有放气孔和排液孔，排出不冷凝气体和冷凝液等。液等。5.接管接管 换热器中流体进、出口的接管直径按

27、下式计算，即换热器中流体进、出口的接管直径按下式计算，即 Vs流体的体积流量，流体的体积流量，u流体在接管中的流速流体在接管中的流速流速流速u的经验值可取为：的经验值可取为：对液体对液体 u =1.52m/s；对蒸气；对蒸气u =2050m/s ；对气体对气体u =（0.150.2）p/ (p为压强，为压强，kPa； 为气体密度为气体密度)。九、材料选用九、材料选用 材料应根据操作压力、温度及流体的腐蚀性等来选用。材料应根据操作压力、温度及流体的腐蚀性等来选用。 目前常用的金属材料有：碳钢、不锈钢、低合金钢、铜目前常用的金属材料有：碳钢、不锈钢、低合金钢、铜和铝等。和铝等。 非金属材料有：石墨

28、、聚四氟乙烯和玻璃等。非金属材料有：石墨、聚四氟乙烯和玻璃等。十、流体流动阻力（压强降）的计算十、流体流动阻力（压强降）的计算1.管程流动阻力管程流动阻力 总阻力等于各程直管阻力、回弯阻力及进、出口之和。总阻力等于各程直管阻力、回弯阻力及进、出口之和。一般进、出口阻力可忽略不计，管程总阻力的计算式为：一般进、出口阻力可忽略不计，管程总阻力的计算式为：2.壳程流动阻力壳程流动阻力用埃索法计算壳程压强降，即用埃索法计算壳程压强降，即液体流经换热器的压强降为液体流经换热器的压强降为液体流经换热器的压强降为液体流经换热器的压强降为10100kPa10100kPa，气体为，气体为，气体为，气体为110k

29、Pa110kPa。设计步骤设计步骤 1、试算并初选设备规格、试算并初选设备规格 确定流体在换热器中流动途径。确定流体在换热器中流动途径。 根据传热任务计算热负荷根据传热任务计算热负荷Q。 确定流体在换热器两端的温度，选择列管换热器的形确定流体在换热器两端的温度，选择列管换热器的形式；计算定性温度，并确定在定性温度下的流体物性。式；计算定性温度，并确定在定性温度下的流体物性。 计算平均温差，并根据温度差校正系数不应小于计算平均温差，并根据温度差校正系数不应小于0.8的原则，决定壳程数。的原则，决定壳程数。 依据总传热系数的经验值范围，或按生产实际情况，依据总传热系数的经验值范围，或按生产实际情况

30、，选定总传热系数选定总传热系数K值。值。 由传热速率方程，初步算出传热面积，并确定换热器由传热速率方程，初步算出传热面积，并确定换热器的基本尺寸。的基本尺寸。2、计算管程、壳程压强降、计算管程、壳程压强降 根据初定的设备规格，计算管程、壳程流体的流速和压根据初定的设备规格，计算管程、壳程流体的流速和压强降。验算结果是否满足工艺要求。若压强降不符合要求，强降。验算结果是否满足工艺要求。若压强降不符合要求，要调整流速，再确定管程数或折流板间距，或选择另一规要调整流速，再确定管程数或折流板间距，或选择另一规格的换热器，重新计算压强降直至满足要求。格的换热器，重新计算压强降直至满足要求。3、核算总传热

31、系数、核算总传热系数 计算管程、壳程对流传热系数，确定污垢热阻，再计算计算管程、壳程对流传热系数，确定污垢热阻，再计算总传热系数总传热系数K，比较，比较K的初设值和计算值，若的初设值和计算值，若K/K=1.151.25，则初选的换热器合适。否则需另设，则初选的换热器合适。否则需另设K值，值，重复以上计算步骤。重复以上计算步骤。设计任务书设计任务书 将将6000kg/h的植物油从的植物油从140冷却到冷却到40，井水，井水进、出口温度分出口温度分别为20和和40。要求。要求换热器的管程和壳器的管程和壳程程压强强降均不大于降均不大于35kPa。 实例实例工艺设计计算工艺设计计算一、确定一、确定设计

32、方案方案1选择换热器的器的类型型 两流体的两流体的变化情况：化情况：热流体流体进口温度口温度140，出口温度，出口温度40； 冷流体冷流体进口温度口温度20，出口温度，出口温度40。 考考虑冷冷热流体流体间温差大于温差大于50，初步确定，初步确定选用浮用浮头式式换热器。器。2流程安排流程安排 与植物油相比，井水易于与植物油相比，井水易于结垢，如果其流速太小，会加快垢，如果其流速太小，会加快污垢增垢增长速度使速度使换热器器传热速率下降。植物油被冷却，走壳速率下降。植物油被冷却，走壳程便于散程便于散热。因此，冷却水走管程，植物油走壳程。因此，冷却水走管程，植物油走壳程。二、确定物性数据二、确定物性

33、数据 对于粘度低的流体，其定性温度可取流体于粘度低的流体，其定性温度可取流体进出口温度的平出口温度的平均均值。所以，。所以，壳程流体的定性温度为：壳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： 定性温度下，管程流体定性温度下，管程流体(井水井水)、壳程流体（植物油）有关物、壳程流体（植物油）有关物性参数由性参数由主要物性参数表主要物性参数表得出。得出。2物性参数物性参数 1定性温度定性温度主要物性参数表主要物性参数表介介质性性质密度密度kg/m3比比热kJ/(kg)粘度粘度Pas热导率率W/(m)植物油植物油热流体流体9502.2610.742 10-30.172井水井水

34、冷流体冷流体995.74.1740.801 10-3 0.618三、估算传热面积三、估算传热面积1.热流量热流量 2.平均传热温差平均传热温差 先按照逆流计算，得先按照逆流计算，得3.传热面积传热面积 由于壳程植物油的由于壳程植物油的压力力较高，故可高，故可选取取较大的大的K值。假。假设K=395W/ (m2)则估算的估算的传热面面积为： 考考虑到外界因素的影响，根据到外界因素的影响，根据经验取取实际传热面面积为估算估算值的的1.15倍，倍，则实际传热面面积为： 4.井水用量井水用量四、工艺结构尺寸四、工艺结构尺寸 1.管径和管内流速管径和管内流速 选用用252.5较高高级冷拔冷拔传热管（碳管

35、（碳钢），取管内流速），取管内流速u1=0.75m/s。 2.管程数和管程数和传热管数管数 依据依据传热管内径和流速确定管内径和流速确定单程程传热管数：管数： 按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。根据本按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。根据本设计实际情况，采用标准管设计，现取传热管长设计实际情况，采用标准管设计，现取传热管长L=8m，则该则该换热器的管程数为：换热器的管程数为： 传热管总根数：传热管总根数：n=202=40（根）（根）按单程管计算，所需的传热管长度为：按单程管计算，所需的传热管长度为： 3.平均传热温差校正及壳程数平均传热温差校正及壳程数 平均温差校正系数：平

36、均温差校正系数： 按单壳程，双管程结构，查图得：按单壳程，双管程结构，查图得： 平均平均传热温差温差 由于平均传热温差校正系数大于由于平均传热温差校正系数大于0.8，同时壳程流体流量较大，同时壳程流体流量较大，故取单壳程合适。故取单壳程合适。4.传热管排列和分程方法传热管排列和分程方法 采用正方形采用正方形错列。取管心距列。取管心距t=1.25d0，则 t=1.2525=31.2532mm 隔板中心到离其最近一排管中心距离：隔板中心到离其最近一排管中心距离： S=t/2+6=32/2+6=22mm各程相各程相邻管的管心距管的管心距为：222=44mm5.壳体内径壳体内径 采用多管程采用多管程结

37、构，取管板利用率构，取管板利用率=0.85，则壳体内径壳体内径为：圆整可取圆整可取D=300mm6.折流板折流板 采用弓形折流板采用弓形折流板,取弓形之流板圆缺高度为壳体内径的取弓形之流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高度为：，则切去的圆缺高度为：H=0.25300=75m 取折流板间距取折流板间距h=0.3D，则，则 h=0.3300=90mm 故可取故可取h=100mm 折流板数目：折流板数目：7.其他附件其他附件 拉杆数量与直径按表拉杆数量与直径按表选取，本取，本换热器壳体内径器壳体内径为300mm，故：拉杆直径故：拉杆直径为12，拉杆数量不得少于，拉杆数量不得少于4。8.接管

38、接管壳程流体壳程流体进出口接管：出口接管：取接管内流体流速取接管内流体流速为u1=2m/s，则接管内径接管内径为管程流体管程流体进出口接管：出口接管：取接管内液体流速取接管内液体流速u2=2.5m/s，则接管内径接管内径为五、换热器核算五、换热器核算1.热量衡算热量衡算（1）壳程对流传热系数）壳程对流传热系数 对圆缺形折流板，可采用凯恩公式计算：对圆缺形折流板，可采用凯恩公式计算：当量直径：当量直径： 壳程流通截面积：壳程流通截面积： 壳程流体流速：壳程流体流速： 雷诺数：雷诺数： 普兰特准数：普兰特准数： 粘度校正：粘度校正： （2 2）管程对流传热系数）管程对流传热系数管程流体流通截面积：

39、管程流体流通截面积： 管程流体流速：管程流体流速：雷雷诺数：数：普普兰特准数：特准数： （3）污垢热阻）污垢热阻管内管内侧污垢垢热阻：阻：管外管外侧污垢垢热阻：阻：（4）传热系数）传热系数 （5）传热面积裕度）传热面积裕度 计算算传热面面积为：换热器的器的实际传热面面积为：换热器的面器的面积裕度裕度为：传热面面积裕度合适（裕度合适（15%20%），），该换热器能器能够完成生完成生产任任务。2.换热器内流体的流动阻力换热器内流体的流动阻力（1）管程流体阻力）管程流体阻力 由由Re=17943，传热管相对粗糙度为，传热管相对粗糙度为0. 1/20=0.005，查莫狄，查莫狄图，得图，得=0.027

40、W/(mK),流速流速u=0.75m/s,=995.71kg/，所以，所以管程流体阻力在允许范围之内。管程流体阻力在允许范围之内。（2）壳程壳程阻力阻力流体流经管束的阻力：流体流经管束的阻力： 壳程流通面积：壳程流通面积： h=0.1m, D=0.3m壳程流体阻力在允许范围之内。壳程流体阻力在允许范围之内。设计结果汇总表设计结果汇总表 布管图布管图布管图布管图严禁抄袭严禁抄袭抄袭特点抄袭特点:1.1.除了必要数据不一样除了必要数据不一样, ,其它的都一样其它的都一样! ! 特殊错误都一样特殊错误都一样! !如引用错误如引用错误, ,错别字等错别字等2.2.图纸直接拿同学的或稍更改图纸直接拿同学的或稍更改! ! 抄袭的处理是抄袭的处理是: :最高从最高从”中中”开始评级开始评级直到不及格直到不及格3.3.文献标注文献标注