1、 1 化工原理课程设计化工原理课程设计 换热器的设计换热器的设计 姓名：姓名： 班级：班级： 学院：学院： 学号：学号： 指导老师：指导老师： 2 目录目录 1.1 概述3 1.2.换热器设计任务书3 错错 误误!未定义书签。未定义书签。 1.3 换热器的结构类型4 1.4 换热器材质的选择6 1.5 设计方案简介7 2.1 设计参数10 2.2 计算总传热系数10 2.3 工艺结构尺寸11 2.4 换热器核算13 2.4.1.热流量核算13 2.4.2换热器内流体的流动阻力15 3.1 设计结果一览表17 3.2 主要符号说明18 4.1 设计心得18 5.1 参考文献19 3 1.1 概述
2、概述 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
3、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。 1.2 设计任务及操作条件设计任务及操作条件 1.2.1 处理能力：356000kg/h 的混合气体 1.2.2.设备形式：列管式换热器 1.2.3.操作条件 1.2.4 混合气体：入口温度 103 C 出口温度 42 C 4 1.2.5 冷却介质：自来水 入口温度 21 C 出口温度 32 C 1.2.6 允许压降:不大于 100Kpa 1.2.7 混合气体定性温度下的物性数据： 密度 90k
4、g/m3 粘度 1.5*10-5pa.s 比热容 3.297kj/(kg. C)导热系数 0.0279W/m. C 1.2.7 选择适宜的列管换热器并核算 1.2.7.1 传热计算 1.2.7.2 管，壳程流体阻力的计算 1.2.7.3 计算结果表 1.2.7.4 总结 1.3 换热器的结构类型换热器的结构类型 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、热流体热量交换的原理和方式可分为三大类：混合式、蓄热 式、间壁
5、式。 1）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。 5 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。 2）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。 3）紧凑式换热器主要包括螺旋板式换热器、
