【正文】 化工原理課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)題目： 列管式換熱器 ? 一、設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū) （一） 設(shè)計(jì)題目： 列管 換熱器 的設(shè)計(jì) （二） 設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件 某生產(chǎn)過(guò)程中，需用循環(huán)冷卻水將有機(jī)料液從 102℃冷卻至 40℃。已知有機(jī)料液的流量為 104 kg/h，循環(huán)冷卻水入口溫度為 30℃，出口溫度為 40℃，并要求管程壓降與殼程壓降均不大于 60kPa，試設(shè)計(jì)一臺(tái)列管換熱器，完成該生產(chǎn)任務(wù) 。 （三） 選擇適宜的列管式換熱器并進(jìn)行核算 傳熱計(jì)算 管、殼程流體阻力計(jì)算 管板 厚度計(jì)算 U 形膨脹節(jié)計(jì)算 管束振動(dòng) 管殼式換熱器零部件結(jié)構(gòu) （四）繪制換熱器裝配圖（ A3圖紙） 1 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)包括：封面、目錄、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)、設(shè)計(jì)結(jié)果匯總表、參考文獻(xiàn)及設(shè)計(jì)自評(píng)表、換熱器裝配圖等。（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及圖紙均須計(jì)算機(jī)打印完成） 目 錄 ? 一 、設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū) ...............................................................................1 ? 二 、概 述 .........................................................................................3錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 ? 列管式換熱器的分類(lèi)簡(jiǎn)介 ................................................................3 ? 列管式換熱器的選用與設(shè)計(jì)原則 ....................................................4 ? 三、換熱器的選型 ...................................................................................5 ? 確定物性參 數(shù) ....................................................................................5 ? 計(jì)算熱負(fù)荷和 平均溫度差 ................................................................7 ? 平均傳熱溫差校正 ..........................................................................7 ? 管徑與管內(nèi)流速 ..........................................................................9 ? 管程數(shù)和傳熱管數(shù) ..........................................................................9 ? 殼體內(nèi)徑 ...........................................................................................11 ? 折流板 ...............................................................................................11 2 ? 接管、拉桿與定距管的選定 ...........................................................12 ? 四、 換熱器核算 ......................................................................................12 ? 、 熱量核算 ........................................................................................12 ? 、 傳熱面積核算 ................................................................................13 ? 、 流動(dòng)阻力核算 ................................................................................14 ? 、 壁溫核算 ........................................................................................15 ? 五、換熱器選型 ......................................................................................16 ? 六、設(shè)計(jì)結(jié)果 ..........................................................................................17 ? 七、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................................................... .....19 ? 八、強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 ....................................................................................20 ? 九 、參 考 文 獻(xiàn) ....................................................................................27 ? 十 、課程設(shè)計(jì)心得 ..................................................................................28 ? 十一 、主要符號(hào)說(shuō)明 ..............................................................................29 二、概述 在不同溫度的流體間傳遞熱能的裝置稱(chēng)為熱交換器，簡(jiǎn)稱(chēng)為換熱器。它 是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，又稱(chēng)熱交換器。 換熱器既可是一種單獨(dú)的設(shè)備，如加熱器、冷卻器和凝汽器等；也可是某一工藝設(shè)備的組成部分，如氨合成塔內(nèi)的熱交 換器。 一般換熱器都用金屬材料制成，其中碳素鋼和低合金鋼大多用于制造中、低壓換熱器；不銹鋼除主要用于不同的耐腐蝕條件外；銅、鋁及其合金多用于制造低溫?fù)Q熱器；鎳合金則用于高溫條件下；非金屬材料除制作墊片零件外，有些已開(kāi)始用于制作非金屬材料的耐蝕換熱器，如石墨換熱器、氟塑料換熱器和玻璃換熱器等。 換熱器按用途不同可分為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、再沸器、深冷器、過(guò)熱器等。 換熱器按傳熱方式的不同可分為：混合式、蓄熱式和間壁式。其中間壁式換熱器應(yīng)用最廣泛，按照傳熱面的形狀和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又可分為管殼式換熱器、 板面式換熱器和擴(kuò)展表面式換熱器（板翅式、管翅式等） 3 在化工廠，換熱器的費(fèi)用約占總費(fèi)用的 10%～ 20%，在煉油廠約占總費(fèi)用35%～ 40%。換熱器在其他部門(mén)如動(dòng)力、原子能、冶金、食品、交通、環(huán)保、家電等也有著廣泛的應(yīng)用。因此，設(shè)計(jì)和選擇得到使用、高效的換熱器對(duì)降低設(shè)備的造價(jià)和操作費(fèi)用具有十分重要的作用。 換熱器的類(lèi)型按傳熱方式的不同可分為：混合式、蓄熱式和間壁式。其中間壁式換熱器應(yīng)用最廣泛，如表 21所示。 表 21 換 熱器的結(jié)構(gòu)分類(lèi) 類(lèi)型 特點(diǎn) 間 壁 式 管 殼 式 列 管 式 固定管式 剛性結(jié)構(gòu) 用于管殼溫差較小的情況（一般≤ 50℃ ），管間不能清洗 帶膨脹節(jié) 有一定的溫度補(bǔ)償能力，殼程只能承受低壓力 浮頭式 管內(nèi)外均能承受高壓，可用于高溫高壓場(chǎng)合 U型管式 管內(nèi)外均能承受高壓，管內(nèi)清洗及檢修困難 填料函式 外填料函 管間容易泄露，不宜處理易揮發(fā)、易爆炸及壓力較高的 介質(zhì) 內(nèi)填料函 密封性能差，只能用于壓差較小的場(chǎng)合 釜式 殼體上部有個(gè)蒸發(fā)空間用于再沸、蒸煮 雙套管式 結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，主要 用于高溫高壓場(chǎng)合和固定床反應(yīng)器中 套管式 能逆流操作，用于傳熱面積較小的冷卻器、冷凝器或預(yù) 熱器 螺旋管式 沉浸式 用于管內(nèi)流體的冷卻、冷凝或管外流體的加熱 噴淋式 只用于管內(nèi)流體的冷卻或冷凝 板面式 板式 拆洗方便，傳熱面能調(diào)整，主要用于粘性較大的液體間 換熱 螺旋板式 可進(jìn)行嚴(yán)格的逆流操作，有自潔的作用，可用做回收低 溫?zé)崮? 傘板式 結(jié)構(gòu)緊湊，拆洗方便，通道較小、易堵，要求流體干凈 板殼式 板束類(lèi)似于管束，可抽出清洗檢修，壓力不能太高 混合式 適用于允許換熱流體之間 直接接觸 蓄熱式 換熱過(guò)程分階段交替進(jìn)行，適用于從高溫爐氣中回收熱 能的場(chǎng)合 因設(shè)計(jì)需要，下面簡(jiǎn)單介紹一下固定管板式換熱器。 固定管板式即兩端管板和殼體連結(jié)成一體，因此它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單造價(jià)低廉的優(yōu)點(diǎn)。但是由于殼程不易檢修和清洗，因此殼方流體應(yīng)是較為潔凈且不易結(jié)垢的物料。當(dāng)兩流體的溫度差較大時(shí)，應(yīng)考慮熱補(bǔ)償。有具有補(bǔ)償圈（或稱(chēng)膨脹節(jié)）的固定板式換熱器，即在外殼的適當(dāng)部位焊上一個(gè)補(bǔ)償圈，當(dāng)外殼和管束的熱膨脹程度不同時(shí)，補(bǔ)償圈發(fā)生彈性變形（拉伸或壓縮），以適應(yīng)外殼和管束的不同 4 的熱膨脹程度。這種熱補(bǔ)償方法簡(jiǎn)單， 但不