1、 1 化工原理课程设计说明书化工原理课程设计说明书 列管式换热器的选用和设计列管式换热器的选用和设计 2 目目 录录 1 1 化工原理课程设计任务书化工原理课程设计任务书 2 2 设计概述设计概述 3 3 换热器方案的确定换热器方案的确定 3.1 3.1 确定设计方案确定设计方案 3.23.2 确定物性数据确定物性数据 3.3 3.3 计算总传热系数计算总传热系数 4 4 计算换热面积计算换热面积 5 5 工艺结构尺工艺结构尺寸寸 5.1 5.1 管径和管内流速管径和管内流速 5.2 5.2 管程和传热管数管程和传热管数 5.3 5.3 平均传热温差校正及壳程数平均传热温差校正及壳程数 6 6
2、 传热管的排列和分程方法传热管的排列和分程方法 7 7 换热器核算换热器核算 8 8 换热器的主要结构尺寸和计算结果表换热器的主要结构尺寸和计算结果表 9 9 设计评述设计评述 10 10 参考资料参考资料 11 11 主要符号说明主要符号说明 12 12 特别鸣谢特别鸣谢 3 1 1 化工原理课程设计任务书化工原理课程设计任务书 欲用自来水将 2.3 万吨/年的异丁烯从 300冷却至 90，冷水进、出口温度分别为 25和 90。若要求换热器的管程和壳程压强降不大于 100kpa，试选择合适型号的列管式换热器。 假设管壁热阻和热损失可以忽略。 名称 水 异丁烯 密度 996 12 比热 4.0
3、8 130 导热系数 0.668 0.037 粘度 0.3710-3 1310-3 2.2.概述与设计方案简介概述与设计方案简介 换热器的类型换热器的类型 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
4、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。 2.12.1 换热器换热器 换热器是化工、石油、食品及其他许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。 由于生产规模、物料的性质、传热的要求等各不相同，故换热器的类型也是多种多样。 按用途它可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。根据冷、热流体
5、热量交 换的原理和方式可分为三大类：混合式、蓄热式、间壁式。 间壁式换热器又称表面式换热器或间接式换热器。在这类换热器中，冷、热流体被固体 壁面隔开，互不接触，热量从热流体穿过壁面传给冷流体。该类换热器适用于冷、热流体不 允许直接接触的场合。间壁式换热器的应用广泛，形式繁多。将在后面做重点介绍。 4 直接接触式换热器又称混合式换热器。在此类换热器中，冷、热流体相互接触，相互 混合传递热量。该类换热器结构简单，传热效率高，适用于冷、热流体允许直接接触和混合 的场合。常见的设备有凉水塔、洗涤塔、文氏管及喷射冷凝器等。 蓄热式换热器又称回流式换热器或蓄热器。 此类换热器是借助于热容量较大的固体蓄热
6、体，将热量由热流体传给冷流体。当蓄热体与热流体接触时，从热流体处接受热量，蓄热体 温度升高后， 再与冷流体接触， 将热量传给冷流体， 蓄热体温度下降， 从而达到换热的目的。 此类换热器结构简单，可耐高温，常用于高温气体热量的回收或冷却。其缺点是设备的体积 庞大，且不能完全避免两种流体的混合。 工业上最常见的换热器是间壁式换热器。 根据结构特点， 间壁式换热器可以分为管壳式 换热器和紧凑式换热器。 紧凑式换热器主要包括螺旋板式换热器、板式换热器等。 管壳式换热器包括了广泛使用的列管式换热器以及夹套式、 套管式、 蛇管式等类型的换 热器。其中，列管式换热器被作为一种传统的标准换热设备，在许多工业部门被大量采用。 列管式换热器的特点是结构牢固，能承受高温高压，换热表面清洗方便，制造工艺成熟，选 材范围广泛， 适应性强及处理能力大等。 这使得它在各种换热设备的竞相发展中得以继续存 在下来。 使用最为广泛的列管式换热器把管子按一
