传热学课程设计设计

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1、目录一、概述21.1、换热器的分类2二、设计方案简介32.1、选择换热器的类型：32.2、流体空间及流速的确定：3三、工艺流程草图及说明4四.列管式换热器的工艺计算44.1确定物性参数：44.2计算总传热系数54.2.1、热流量54.2.4、总传热系数K54.3、计算传热面积64.4、工艺结构尺寸64.4.1、管径和管内流速64.4.2、管程数和传热管数74.4.3、平均传热温差校正及壳程数74.4.4、传热管排列和分程方程方法84.4.5、壳体内径84.4.6、折流板84.4.7、接管84.5、换热器核算94.5.1、热量核算：94.5.3、传热系数K104.5.4、传热面积S11

2、4.5.5、换热器内流体的流动阻力114.5.6、壁温核算12五、设计结果一览表13六、设计评述14七、参考文献15八、主要符号说明1516一、概述1.1、换热器的分类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

3、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。列管式换热器是目前化工及酒精生产上应用最广的一种换热器。它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。所需材质，可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。在进行换热时，一种流体由封头的连结管处进入，在管流动，从封头另一端的出口管流出，这称之管程；另-种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程列管式换热器。列管式换热管器的分类如下：1、固定管板式固定管板式换热器的两端和壳体连为一体，管子则固定在管板上，在外壳上焊有膨胀节，当两流体的温度差较大时，管体和管束热膨胀不同，补偿圈发生缓慢的弹性形变来来补偿因温差引起的热

4、膨胀。特点：结构简单、在相同的壳体直径内，排管最多、比较紧凑；造价低廉、壳程清洗和检修困难（壳程宜用于不易结垢和清洗的流体）。适用：比较适合用于温差不大或温差较大但壳程压力不高的场合。2、浮头式换热器换热器的一块管板用法兰与外壳16相连接，另一块管板不与外壳连接，以使管子受热或冷却时可以自由伸缩，但在这块管板上连接一个顶盖，称之为“浮头”，所以这种换热器叫做浮头式换热器。其优点是：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨胀不变壳体约束，因而当两种换热器介质的温差大时，不会因管束与壳体的热膨胀量的不同而产生温差应力。其缺点为结构复杂，造价高。适用：管壳壁间温差较大，易于腐蚀和易于结垢的场合。3

5、、填料函式换热器这类换热器管束一端可以自由膨胀，结构比浮头式简单，造价也比浮头式低。但壳程内介质有外漏的可能，壳程中不应处理易挥发、易燃、易爆和有毒的介质。4、U型管式换热器U形管式换热器，每根管子都弯成U形，两端固定在同一块管板上，每根管子皆可自由伸缩，从而解决热补偿问题。管程至少为两程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨胀。其缺点是管子内壁清洗困难，管子更换困难，管板上排列的管子少。优点是结构简单，质量轻.适用：高温高压条件。二、设计方案简介确定初步方案：2.1、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（循环水）进口温度30℃，出口温度5

6、0℃.由于该换热器用循环冷却水冷却，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壳体壁温之差较大，因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式换热器。2.2、流体空间及流速的确定：根据流体流径选择的基本原则，循环冷却水易结垢，而固定管板式换热器的壳程不易清洗，且循环冷却水的推荐流速应大于煤油的推荐流速，故选择循环冷却水为管程16流体，煤油为壳程流体。根据流体在直管内常见适宜流速，管内循环冷却水的流速初选为=1.0m/s用φ25×2.5mm的碳钢管（换热管标准：GB8163)。三、工艺流程草图及说明说明：由于循环冷却水较易结垢，为便了水垢的清洗，应使循环水走管程，煤油走壳程

7、。如图：煤油经泵抽上来，经加热器加热后，再经管道，接管C进入换热器壳程，冷却水经泵抽上来后从接管A进入换热器管程。两物质在换热器中进行换热，煤油从140℃冷却至40℃后由接管D流出；循环冷却水则从30℃加热至50℃后，由接管B流出。四.列管式换热器的工艺计算4.1确定物性参数：定性温度：可取流体进口温度的平均温度值。壳程油的定性温度为T=(140+40)/2=90℃管程流体的定性温度为t=(30+50)/2=40℃根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关