化工原理列管式换热器的设计Word文件下载.docx
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画一张详细（最好带控制点的）工艺流程图
画一张换热器结构图（1号图纸）
编写一份规范的设计说明书
第一章设计方案简介3
第二章主要设备的工艺设计计算4
第一节试算并初选换热器的规格4
（1）确定流体通入的空间4
（2）确定流体的定性温度、物性数据，并选择列管换热器的形式4
（3）计算热负荷Q和冷却水流量W5
（4）计算平均温差，并确定壳程数。
5
（5）初选换热器的规格5
第二节核算总传热系数K06
（1）计算管程对流系数:
i6
（2）计算壳程对流传热系数：
'
06
（3）确定污垢热阻6
（4）总传热系数6
第三节计算压强降6
（1）计算管程压强降6
第三章、典型辅助设备的选型7
第四章、设计一览表7
第五章、工艺流程简图8
第七章、参考文献8
第八章、结束语9
第九章、主要符号说明9
第一章设计方案简介
第一节化工原理课程设计的目的和要求
化工原理课程设计是化工原理课程教学中综合性和实践性较强的环节，是理论联系实际的桥梁，是使学生体察工程实际问题复杂性的初步尝试。
通过化工原理课程设计，要求学生能综合运用本课程和前修课程的基本知识，进行融会贯通的独立思考，在规定的时间内完成指定的化工设计任务，从而得到化工设计的初步训练。
通过课程设计，应着重训练学生如下几方面的能力：
1．熟悉查阅文献资料，搜集有关数据、正确运用公式。
当缺乏必要的数据时，尚需自己通过实验测定或到现场进行实际查定。
2．在兼顾技术上先进性、可行性、经济上合理性的前提下，综合分析设计任务的要求，确定化工工艺流程，进行设备选型，并提出保证过程正常、安全运行所需要的检测和计量参数，同时还要考虑改善劳动条件和环境保护的有效措施。
3．准确而迅速地进行过程计算及主要设备的工艺设计计算。
4．用精练的语言、简洁的文字、清晰的图表来表达自己的设计思想和计算结果。
第二节该设备作用
换热器是化学工业，石油工业及其它行业中广泛使用的热量交换设备。
而运用得最为广泛的是列管式换热器。
列管式换热器的结构简单、牢固，操作弹性大，应用材料广。
虽然在传热效率、紧凑性和金属耗量等方面不及某些新型换热设备，但其应用历史悠久，设计资料完善，并已有系列化标准，加之其独特的优点，在近代层出不穷的新型换热器设备中，仍不失其重要地位，特别是在高温、高压和大型换热设备中仍占绝对优势。
列管式换热器的设计和分析包括热力分析，流动分析，结构分析以及强度设计。
其中热力分析最为重要。
第二章主要设备的工艺设计计算
第一节试算并初选换热器的规格
（1）确定流体通入的空间
两流体均不发生相变的传热过程，因水的对流传热系数一般较大，且易结垢，故选择冷却水走换热器的管程，煤油走壳程。
（2）确定流体的定性温度、物性数据，并选择列管换热器的形式
冷却介质为水，取入口温度为34C，出口温度为44C。
1
煤油的定性温度T^-14444=94C
2
水的定性温度tm二13444=39C
两流体温差Tm-垢=55C
由于两流体温差大于50C，故选用带有补偿圈的固定管板式换热器。
煤油94°
C下的有关物性数据如下：
密度
3
po=825kg/m
定压比热容
C
o=2.22kJ/（kg•k）
导热系数
Xo=0.140W/（m・k）
粘度
沪7.150x10-4N-s/m2
水35°
C的有关物性数据如下：
pi=992.55kg/m3
i=4.174kJ/（kg•k）
Xi=0.632W/（m-k）
卩=6.685x10-4N-s/m2
（3）计算热负荷Q和冷却水流量WC
Q=1.71106W
若忽略换热器的热损失，水的流量可由热量衡算求得，即
WC=40.97叹
（4）计算平均温差，并确定壳程数。
：
tm=34.4oC
又因［=0.85>
0.8，故可选用单壳程的列管式换热器
（5）
S=107.45m
初选换热器的规格根据管内为水，管外为煤油,
初选换热器规格尺寸如下：
壳径D
600mm
公称直径S
110m2
管程数Np
管数n
232
管长L
6m
管子直径
25mm2.m
管子排列方式
正三角形
换热器的实际传热面积
该换热器要求的总传热系数为:
Ko
二462.6
（1）
计算管程对流系数
i®
95Wm2oc
（2）
计算壳程对流传热系数
o
（3）
（4）
第二节核算总传热系数K0
=892.55忤20。
确定污垢热阻
RSj=2.010*m2oC
总传热系数K0
/2
Rso=1.7210"
m
©
=565.0曲口20。
安全系数：
22.14%
则该换热器传热面积的裕度符合要求。
第三节计算压强降
（1）计算管程压强降
=^p^Ap2）FtNpNs=2.2^104Pa
（2）计算壳程的压强降
：
p0=（卩1卩2）FsNs=1.467104Pa
从上面计算可知，该换热器管程与壳程的压强降均满足题设要求，故所选换热器合适。
第三章、典型辅助设备的选型
由于水的流量为148.68m^h，煤油的流量为33.66m/h，所以根据泵规格，选择IS100—80—125和80Y—60B的泵。
型号
转速n
流量
扬程H
功率/kW
效率
r/min
m3/h
轴功率
电机功率
%
IS125—100—200
2900
200
50
33.6
45
81
80Y—60B
2950
39.5
38
6.5
8
64
第四章、设计一览表
壳径D（m）
600
公称面积S（m2）
110
管长l（m
6
^25mm:
2.5mm
管程
壳程
对流传热系数口（W/（m2C））
5495
893
总传热系数K0（W/（m2「C））
565.01
安全系数
22.14
压强降IAp（Pa）
22900
14670
第五章、工艺流程简图
第六章、主体设备工艺条件图（附图）
第七章、参考文献
1、夏清，陈常贵，姚玉英等，化工原理（上册）•天津：
天津大学出版社，2005
2、柴诚敬，王军，张缨，化工原理课程设计，天津：
天津科学技术出版社，2006
2009
3、任晓光，宋永吉，李翠清等，化工原理课程设计指导，北京：
化学工业出版社，
4、陈声宗等，化工设计（第二版），北京：
化学工业出版社，2008
5、熊洁羽，化工制图，北京：
化学工业出版社，2007
6、史贤林，田恒水，张平，上海：
华东理工大学出版社,2005
7、厉玉鸣等，化工仪表及自动化（第四版），北京：
化学工业出版社，2006
第八章、结束语
在整个设计过程中，有很多人给了我很多指导和帮助。
首先要感谢我们的指导老师，她严谨细致、一丝不苟的治学态度一直是我学习中的榜样，更是我这次设计中所追求的态度，此外她循循善诱的指导和不拘一节的思路给予了我无尽的启迪。
其次要感谢我身边的同学、朋友，感谢他们为我提出的宝贵的建议和意见，有了他们的支持、鼓励和帮助，我才能更好更快的完成此次课程设计。
通过此次设计过程我们巩固了所学内容，理解更加深刻。
第九章、主要符号说明
英文字母
t—管心距，m；
a—流通面积，m；
T—热流体温度，C;
Cp—定压比热容,kJ/（kg”C）；
u—流速，m/s；
d—管径，m;
W-质量流量，kg/s；
D—换热器壳径，m；
希腊字母
f—摩擦因数；
a—对流传热系数，
W/（m2C）；
f—温度校正系数；
△—有限差值；
N—程数；
九一导热系数，W/（m'
C）；
F—系数；
九一摩擦系数；
h—挡板间距，m；
卩一黏度，Pas；
K—总传热系数，W/（m2「c）；
P—密度，kg/m；
L长度，m；
申一校正系数。
n—指数；
下标
n—管数；
c—冷流体；
n—程数；
_、［/日e—当里；
p—压强，Pa；
h—热流体；
P—因数；
i—管内；
Pr—普兰特数；
m—平均；
Q—传热速率，W；
o—管外；
R—因数；
s—污垢；
Re—雷诺数；
s—饱和；
S—传热面积，m2；
W—壁面；
t—冷流体温度，c
At—温度差。
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