1、 化工原理课程设计 10-1 课程设计题目：空气加热器的设计 课程设计内容： (1) 处理能力为 10000kg/h(377.27kmol/h)压缩空气。 (2) 设备型式：列管式换热器 (3) 操作条件： a) 压缩空气：入口温度 90，入口压力 0.243MPa；出口温度 136。 b) 加热蒸汽：0.608MPa，164.2，流量为 288 kmol/h c) 允许压强降：管、壳程压强降小于 100kPa (4) 物性参数： 压缩空气：温度：113， =2.22510 -5kg/(m. s )， =3.2910 -2W/(m) ，、Cp 自算。 设计计算内容： (1) 传热面积、换热管根
2、数; (2) 确定管束的排列方式、程数、折流板的规格和数量等； (3) 壳体内径； (4) 冷、热流体进、出口管径； (5) 核算总传热系数； (6) 管壳程流体阻力校核。 指导 教师： 签字 年 月 日 教研室主任： 签字 年 月 日 系（部）主任： 签字 年 月 日 化工原理课程设计 10-2 【概况简介】【概况简介】 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
3、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。 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、
4、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。 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
5、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 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
6、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定方式固定在管板上， 而管板则安装在壳体内。 因此，这种换热器也称为管壳式换热器。常见的列管换热器主要有固定管板式、带膨胀节的 固定管板式、浮头式和 U 形管式等几种类型。 换热器类型的选择换热器类型的选择 根据列管式换热器的结构特点，主要分为以下四种。以下根据本次的设计要求，介绍几 种常见的列管式换热器。 化工原理课程设计 10-3 固定管板式换热器固定管板式换热器 这类换热器如图 1-1 所示。固定管办事换热器的两端和壳体连为一体，管子则固定于管 板上，它的结余构简单；在相同的壳
