1、沈阳农业大学课程设计1课程设计名称： 列管换热器 题 目： 换热器的设计 学 期：2013-2014 学年第 1 学期专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 沈阳农业大学课程设计2前言换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。热量交换中常有一些腐蚀性、氧化性很强的物料，因此，要求制造在换热器的材料具有抗强腐蚀性能。换热器的分类比较广泛：反应釜、压力容器冷凝器、反应锅、螺旋板式换热器、波纹管换热器、列管换热器、板式换热器、螺旋板换热器、管壳式换热器、容积式换热器、浮头式换热器、管式换热器、热管换热器、汽水换热器、换热机组、石墨换热器空气换热器、钛换热器。在合成氨生产过程
2、中，换热器应用十分广泛，主要用于热量的交换和回收。变换工段中主要涉及一氧化碳的转化和能量的回收利用，列管换热器在传热效率，紧凑性和金属耗量不及某些换热器，但它具有结构简单，坚固耐用，适用性强，制造材料广泛等独特优点，因而，在合成氨变换工段选择列管式换热器，而本设计主要对该换热器进行相关选型和计算今后换热器的发展趋势将是不断增加紧凑性、互换性、不断降低材料消耗，提高传热效率和各种比特性，提高操作和维护的便捷性。 在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用更加广泛。换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热
3、器中，间壁式换热器应用最多。列管式换热器是间壁式换热器的主要类型。沈阳农业大学课程设计3目录1.任务书 31.1.列管式换热器设计内容31.2.设计任务和操作条件3二.概述及设计要求 42.1.换热器概述 42.2.固定管板式换热器52.3.设计要求5 三.设计条件及主要物理参数63.1.初选换热器的类型 63.2.确定物性参数 63.3.计算热流量及平均温差 63.4.管程安排(流动空间的选择)及流速确定 73.5.计算总传热系数103.6.计算传热面积10四. 工艺设计计算 114.1 主要工艺及结构基本参数计算 114.2 换热器筒体尺寸与接管尺寸确定 124.3 换热器封头选择 12
4、4.3.1 封头选型 134.3.2 封头厚度选取 134.4 管板的确定 4.4.1 管板尺寸 134.4.2 管板与壳体连接134.4.3 管板厚度144.5 换热器支座选定 144.6 折流板14 4.7 接管154.8 壁厚的确定、封头 15五. 换热器核算 165.1.热量核算 185.2.壁温核算 195.3.流动阻力核算 206. 设计结果统计 217. 设计体会和收获 22八.参考文献 23沈阳农业大学课程设计4一 设计任务书1.1 列管式换热器设计内容1.1.1 选择换热器的类型 两流体温的变化情况：热流体进口温度 110 出口温度 60；冷流体进口温度 29，出口温度为 3
5、9，该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温度和壳体温度之差较大，因此初步确定选用浮头式换热器。 1.1.2 管程安排 从两物流的操作压力看，应使混合气体走管程，循环冷却水走壳程。但由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下降，所以从总体考虑，应使循环水走管程，混和气体走壳程。1.2 设计任务和操作条件制冷机型号 6FW10 工况 标准缸数 6 制冷量（kw） 100缸径（mm） 100 发动机功率（kw） 60行程（mm） 70 蒸发温度（） -10转数（r/min） 1440 冷凝温度（） 30理论容积
6、（m3/h） 285 吸气温度（） 15吸气管径（mm） DN80 过冷温度（） 35排气管径（mm） DN70 冷却水入口温度（） 20工质 R134a沈阳农业大学课程设计5二.概述及设计要求2.1 换热器概述换热器是化工、炼油工业中普遍应用的典型的工艺设备。在化工厂，换热器的费用约占总费用的 10%20%，在炼油厂约占总费用 35%40%。换热器在其他部门如动力、原子能、冶金、食品、交通、环保、家电等也有着广泛的应用。因此，设计和选择得到使用、高效的换热器对降低设备的造价和操作费用具有十分重要的作用。在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，即简称换热器，是将热流体的部分热量传递给冷流
7、体的设备。换热器的类型按传热方式的不同可分为：混合式、蓄热式和间壁式。其中间壁式换热器应用最广泛，如表 2-1 所示。表 2-1 传热器的结构分类类型 特点刚性结构 用于管壳温差较小的情况（一般50） ，管间不能清洗固定管式 带膨胀节 有一定的温度补偿能力，壳程只能承受低压力浮头式 管内外均能承受高压，可用于高温高压场合U 型管式 管内外均能承受高压，管内清洗及检修困难外填料函 管间容易泄露，不宜处理易挥发、易爆炸及压力较高的介质填料函式 内填料函 密封性能差，只能用于压差较小的场合釜式 壳体上部有个蒸发空间用于再沸、蒸煮列管式双套管式 结构比较复杂，主要用于高温高压场合和固定床反应器中套管式
8、 能逆流操作，用于传热面积较小的冷却器、冷凝器或预热器沉浸式 用于管内流体的冷却、冷凝或管外流体的加热管壳式螺旋管式 喷淋式 只用于管内流体的冷却或冷凝板式 拆洗方便，传热面能调整，主要用于粘性较大的液体间换热螺旋板式 可进行严格的逆流操作，有自洁的作用，可用做回收低温热能伞板式 结构紧凑，拆洗方便，通道较小、易堵，要求流体干净间壁式板面式板壳式 板束类似于管束，可抽出清洗检修，压力不能太高混合式 适用于允许换热流体之间直接接触蓄热式 换热过程分阶段交替进行，适用于从高温炉气中回收热能的场合沈阳农业大学课程设计62.2.固定管板式因设计需要，下面简单介绍一下固定管板式换热器。固定管板式即两端管
9、板和壳体连结成一体，因此它具有结构简单造价低廉的优点。但是由于壳程不易检修和清洗，因此壳方流体应是较为洁净且不易结垢的物料。当两流体的温度差较大时，应考虑热补偿。有具有补偿圈（或称膨胀节）的固定板式换热器，即在外壳的适当部位焊上一个补偿圈，当外壳和管束的热膨胀程度不同时，补偿圈发生弹性变形（拉伸或压缩） ，以适应外壳和管束的不同的热膨胀程度。这种热补偿方法简单，但不宜用于两流体温度差太大（不大于 70）和壳方流体压强过高（一般不高于600kPa）的场合。1-挡板 2-补偿圈 3-放气嘴图 2.2.1.固定管板式换热器的示意图2.3.设计要求完善的换热器在设计和选型时应满足以下各项基本要求：（1
10、）合理地实现所规定的工艺条件：增大传热系数提高平均温差妥善布置传热面（2）安全可靠换热器是压力容器，在进行强度、刚度、温差应力以及疲劳寿命计算时，应遵循我国钢制石油化工压力容器设计规定和钢制管壳式换热器设计规定等有关规定与标准。 （3）有利于安装操作与维修直立设备的安装费往往低于水平或倾斜的设备。设备与部件应便于运输与拆卸，在厂房移动时不会受到楼梯、梁、柱的妨碍，根据需要可添置气、液排放口，检查孔与敷设保温层。（4）经济合理评价换热器的最终指标是：在一定时间内（通常 1 年内的）固定费用（设备的购置费、安装费等）与操作费（动力费、清洗费、维修费）等的总和为最小。在设计或选型时，如果有几种换热器
11、都能完成生产任务的需要，这一标准就尤为重要了。沈阳农业大学课程设计7三.设计条件及主要物理参数3.1.初选换热器的类型两流体的温度变化情况如下：（1）R134a：入口温度 140，出口温度 40；（2）冷却介质：井水，入口温度 20，出口温度 40；该换热器用循环冷却井水进行冷却，由于 6050,所20410mtT需换热器的管壁温度和壳体温度之差较大，故从安全、方便、经济考虑可以采用带有补偿圈的管板式换热器。3.2.确定物性参数定性温度：对于一般气体和水等低黏度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。壳程流体（R134a）的定性温度为：T= (140+40)/2=90管程流体（水）的定性温
12、度为：t=（40+20）/2=30在定性温度下，分别查取管程和壳程流体(冷却水和 R134a)的物性参数，见下表 3-1：密度/（/m3） 比热容/（kJ/kg）粘度/（Pas）导热系数/（kJ/m）R134a 1188 1.51 2.0210-4 0.082水 995.7 4.174 8.0110-4 0.6183.3.计算热流量及平均温差3.3.1.热流量以热介质 R134a 为计算标准算它所需要被提走的热量:Q=ms1cp1(T1-T2)=6000x1.51x(140-40)=906kJ/h=251.7kw3.3.2.平均传热温差计算两流体的平均传热温差 暂时按单壳程、多管程计算。逆流时
13、，我们有R134a：14040井 水： 4020从而，69.4201lnmt沈阳农业大学课程设计8而此时，我们有： 0.521407.1212tTRtP式中：热流体（R134）的进出口温度，单位；1,冷流体（井水）的进出口温度，单位；2t，R2+1R-1ln1-PR1-P ln 2-P(1+R-2-P(1+R+R2+1R2+1)= 87.0)5(6.02l56.0ln5 22 0.8 符合要求则平均传热推动力：tm= =0.87x49.69=43.23mt3.3.3.冷却水用量由以上的计算结果以及已知条件，很容易算得：Qc= =1356600/4.174x(40-20)=16250.60/h)
14、(12tCQpc3.4.管程安排(流动空间的选择)及流速确定已知两流体允许压强降均不大于 35kPa；两流体分别为 R134a 和水。与 134a 相比，水的对流传热系数一般较大。由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下降，考虑到散热降温方面的因素，应使循环自来水走管程，而使 R134a 走壳程。表 3-2.列管式换热器内的适宜流速范围 流速/（m/s）流体种类管程 壳程冷却水 13.5 0.51.5一般液体(黏度不高) 0.53.0 0.21.5低黏油 0.81.8 0.41.0高黏油 0.51.5 0.30.8由上表，初步选用 252.5 的碳钢管，则
15、管内径 di=25-2.52=20mm 管内流速取ui=1.2m/s,从管内体积流量为：=n(/4)0.0213600=16250.60/995.7=16.32m/h 解得n=15iV参照列管换热器中 K 值的大致范围，根据两流体的具体情况，初步选定总传热系数K=330W/m2沈阳农业大学课程设计9传热面积：A= =376.8310/(33043.23)=26.41Ldn可以求得单程管长 L=26.41/(153.140.025)=22.38m若选用 6m 长的管，需要 4 管程，则一台换热器的总管数为 415=60，可以初步确定换热器的主要参数见下表 3-3：项目 数据 项目 数据壳径 D(
16、DN) 400mm 管尺寸 25mm2.5mm管程数 Np(N) 4 管长 6 m管数 n 76 管排列方式 组合式排列中心排管数 nc 11 管心距 32mm管程流通面积 Si 0.0060m 传热面积 35.2m 注：由于是多程，为了方便安装分程板，采用组合式排列更方便。3.4.1.对表中的数据进行核算：每程的管数 n1 =n/Np=764=19,管程流通面积 si =(/4) 0.02190.005966与表中的数据 0.0060很相符。传热面积 A=d0 Ln=3.140.02567635.79稍大于表中 35.2,这是 由于管长的一部分需用于在管板上固定管子，应以表中的值为准。由于换
17、热管是组合式排列，除在分程板两侧采用正方形排列外，大部分地方采用的是正三角形排列，故中心排管数可以按照正三角形排列的形式计算：中心排管数 nc 1.1 =1.1 11n763.4.2.阻力损失的计算3.4.2.1.管程 流速 ui = = =0.76m/ssiv36006.321 雷诺数 Rei = = =18894.684000 idu48.795流动形式为湍流摩擦系数 取钢管绝对粗糙度 =0.1mm，得相对粗糙度 /d=0.005 Rei=18894.68 带入经验公式23.0Re61.d可得 i=0.0330管内的阻力损失Pi =i (ui )idli/2=0.033060.76995.
18、70.022=2846.83Pa回弯阻力损失 Pr=3(ui ) /2=30.76 995.72=862.67Pai则管程内总压降为：Pt=(Pi +Pr)FtNsNp=(2846.83+862.6) 1.414=20772.81Pa=20.77kPa35kPa故壳程的压降满足题目中的要求沈阳农业大学课程设计103.4.2.2.壳程 取折流挡板间距为 h=0.2m计算截面积 S0 =h(D-ncd0 )=0.2(0.4-110.025)=0.025计算流速 u0 = =0.07m/s9503.60雷诺数的计算 Re0 = =0.0250.079500.000742=2240.56o duRe0
19、500摩擦系数 =of 86.05.24Re0.52.8则折流挡板数 NB = -1=60.2-1=29hl管束的损失P1=Ff0nc(NB+1) =0.50.8610(29+1)9500.072= )2(ou300.25Pa缺口损失P2=NB(3.5- )(u0 )/2=29(3.5- )(9500.07 )/2=168.74PaDh04.02则壳程损失Ps=P1+P2=300.25+168.74=468.99=0.469KPa35KPa即壳程的压降也满足题意综上核算初步认为所选的换热器适用3.5.计算总传热系数3.5.1.管程传热系数：Rei=18894.68Pri= 41.50.6184
20、.7-3ipucNui= =119.154.08.04.08. 6923PrRe23.0 i=0.023 = Nui( )=119.15( )=3681.74 W/m24.08.)(ipii ucddi2.6183.5.2.壳程传热系数：假设 500o污垢热阻：R si=0.00058m2/W R so=0.00017 m2/W管壁的导热系数： =45 m2/W管壁厚度： b=0.0025内外平均厚度： dm=0.0225沈阳农业大学课程设计11在下面的公式中，以外管为基准，代入以上数据得： osioisioRdbdK11=1( +0.00058 + +0.00017+ )02.3681745
21、02.545.02501=302.66W/m23.6 计算传热面积由以上的计算数据，代入下面的公式，计算传热面积：238.4.6.02178 mKQAtm与换热器列出的传热面积 A=35.2 比较有 的裕度，从阻力损失和%2.180.5传热面积来看所选的换热器适用。四 工艺设计计算4.1. 主要工艺及结构基本参数计算选用 252.5 的碳钢管，管长 6m,速取 ui=0.76m/s4.2. 换热器筒体尺寸与接管尺寸确定采用多管程结构,取管板利用率 ,则壳体内径为5.0mNtD92.34763205.105.1按卷制壳体的进级档可取 D4.3.管程数和传热管数根据传热管的内径和流速，可以确定单程
22、传热系数：ns= 1976.02.785.0)53/(1642 iudV按单程计算，所需传热管的长度是： mndSLso 61.205.13若按单程管计算，传热管过长，宜采用多管程结构，取传热管长 l=6m，则该传热管程数为： 46.2lNp则传热管的总根数为：N=Npns=419=76（根）沈阳农业大学课程设计124.3.平均传热温差校正及壳程数由前面的计算已求得，按单壳程、多管程计算，逆流时：= 49.69mt2041ln)()(而此时，我们有：P= R=7.12tT 5204121tT由 函数公式可得： =0.870.8，所以，修正后的传热温度差为：RP,t= =49.690.87=43
23、.23mtt于是，校正后的平均传热温差是 43.23，壳程数为单程，管程数为 4。4.4.换热管选型汇总根据以上的计算可以得到如下的计算结果表 4-1：DN,mm 400管程数 4壳程数 1管子规格 25*2.5管子根数 60中心排管数 9管程流通面积，m 2 0.005966换热面积，m 2 26.41换热管长度，mm 6000通过查表，可以发现下面的结构尺寸的换热器和所需的比较接近，故而选择该种换热器：DN,mm 400管程数 4壳程数 1管子规格 25*2.5管子根数 76中心排管数 11管程流通面积，m 2 0.0060换热面积，m 2 35.2换热管长度，mm 60004.5.换热管
24、4.5.1.换热管的规格及尺寸偏差经过查表，对于碳钢、低合金钢的换热管的规格及尺寸偏差见下表 4-2：管子规格 高精度、较高精度偏差材料 换热管标准外径，mm 厚度，mm 外径偏差，mm 壁厚偏差，mm沈阳农业大学课程设计13碳钢 GB/TB8163 +12%低合金钢 GB99481430 22.5 0.2-10%4.5.2.传热管排列和分程方法管子在管板上的排列方式最常用的为图 4-1 所示的（a） 、 （b） 、 （c） 、 （d）四种，即正三角形排列（排列角为 30） 、同心圆排列、正方形排列（排列角为 90） 、转角正方形排列（排列角为 45） 。当管程为多程时，则需采取组合排列，图
25、1-10 为二管程时管小组合排列的方式之一。图 4.1.管子在管板上的排列方式和组合排列示意图采用组合排列法，即每程均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。换热管的中心距经查表 4-3 可得：（mm）换热管外径 d 换热管中心距 t 分程隔板槽两侧相邻管的中心距25 32 444.5.3 横过管束中心线的管数nc= 14.07619 N4.6.折流板折流板间距系列为：100mm，150mm，200mm，300mm，450mm，600mm，800mm，1000mm。折流板厚度与壳体直径和折流板间距有关，见表 4-4 所列数据。表 4-4. 折流板厚度/ mm相邻两折流板间距/mm壳体公称内径/
26、mm 300 300450 450600 600750 750200250 3 5 6 10 10400700 5 6 10 10 127001000 6 8 10 12 161000 6 10 12 16 16沈阳农业大学课程设计14支承板厚度一般不应小于表 4-4(左)中所列数据。支承板允许不支承的最大间距可参考表 4-5（右）所列数据。表 4-5 支承板厚度以及支承板允许不支承的最大间距经选择，我们采用弓形折流板，取弓形折流圆缺高度为壳体内径的 25%，则切去的圆缺高度为：h=100mm取折流板间距 B=0.7D，则：B=0.5400=200mm可取 B=200mm因而查表可得：折流板厚
27、度为 5mm，支承板厚度为 8mm，支承板允许不支承最大间距为 1800mm。折流板数 NB 291206折流板圆缺面水平装配。4.7.接管4.7.1.壳程流体进出口时接管取接管内 R134a 流速为 u=0.1m/s则接管内径为：d= muV047143)9560/(4所以，取标准管的内径为 50mm。4.7.2.管程流体进出口时的接管取接管内循环水流速 u=1.5m/s，则接管内径：d= m062.5.143)7.960/(2.取标准管径为 60mm。4.8.壁厚的确定、封头4.8.1.壁厚查 GB151-99P21 表 8 得圆筒厚度为：8 mm查 JB/T4737-95，椭圆形封头与圆
28、筒厚度相等，即 8mm4.8.2.椭圆形封头示意图如下：壳体直径/mm 400 400800 9001200 管子外径/mm 19 25 38 57支承板厚度/mm 6 8 10 最大间距/mm 1500 1800 2500 3400沈阳农业大学课程设计15查表可得其尺寸数据，见下表 4-6公称直径DN/mm曲面高度/mm1h直边高度/mm2碳钢厚度/mm内表面积 A/ 2m容积V/ 2质量M/kg400 150 25 8 04374 00353 27474.9.管板管板除了与管子和壳体等连接外，还是换热器中的一个重要的受压器件。4.9.1.管板结构尺寸固定管板式换热器的管板的主要尺寸：公称直
29、径 D 134b c d 螺栓孔数400 530 490 498 545 36 10 23 284.9.2.管板厚度考虑到腐蚀裕量，以及有足够的厚度能防止接头的松脱、泄露和引起振动等原因，建议最小厚度应大于 20mm。表 4-7. 管板的最小厚度换热器管子外径 /mm0d25 32 38 57管板厚度/mm 3 /40d22 25 32换热管的外径为 25mm，因而管板厚度取为 3 /4=18.75，取上述的最小厚度 20mm。0d五.换热器核算沈阳农业大学课程设计165.1 热量核算5.1.1 壳程对流传热系数对圆缺形的折流板，可采用克恩公式： 00.36edua0.14pwc（ ） （ ）
30、 （ ）计算壳程当量直径，由正三角形排列可得：= =0.020m42ed0（ t-） 025.143).78.2(2壳程流通截面积：So= =0.018032.1.402)td-BD(1o 2m壳程流体流速为： 0140.53/2360.894vmqu sA= 8.)95/(6=0.097m/s雷诺准数为：Reo= 78.31040742.95oud普兰特准数为：Pro= 5.91.26cNu=0.36 。物料被冷却，粘度校正 取 1， 将数值代入上0.5/3RePr0.14w（ ） 0.4w（ ）式：Nu= =64.01315.07983146.0= =440.39W/m2oodNu0255
31、.1.2 管程对流传热系数管道流通面积：沈阳农业大学课程设计17Si=0.7850.022 =0.005966m2476管程流体流速：ui= sm/76.0059.)3/(16雷诺准数为Rei= 8.14872普兰特准数为：Pri= .56.0414.08.01619423i=3681.74W/m25.1.3 传热系数 K根据冷热流体的性质及温度，在(GB151-99P140-141)选取污垢热阻：污垢热阻：R si=0.00058m2/W R so=0.00017 m2/W管壁的导热系数： =45 m2/W管壁厚度： b=0.0025内外平均厚度： d m=0.0225在下面的公式中，代入以
32、上数据，可得 osioisioRdbdK11= =280.43W/m239.4017.025.402.58.02.7436815 所以，K 的裕度为:h= =7.34%6.35.1.4 传热面积 S由 K 计算传热面积 = 9734.68.49651mQmt折 202该换热器的实际传热面积为：Sp= =)(conNLdcnNdlo=3.140.025（6-0.06）（76-11）=30.3m 2则该换热器的面积裕度为：沈阳农业大学课程设计18H= = 4.95%Sp3.0825.2.壁温核算由于换热管内侧污垢热阻较大，会使传热管内侧污垢热阻较大，会使传热管壁温升高，减低了传热管和壳体的壁温之差
33、。但在操作初期，污垢热阻较小，壳体和传热管间壁温差可能较大。计算中应按最不利的操作条件考虑，因此，取两侧污垢热阻为零计算传热管壁温。hcm1tTtw式中液体的平均温度 和 为：tmT（）30241ttm（） 9TW/m2681.74icW/m203oh传热管平均壁温： 18.369.4017.36890wt壳体壁温可近似取为壳程流体的平均温度，即 T=90壳体壁温和传热管壁温之差为： 2.51.90t由于换热器壳程流体的温差不大，壳程压力不高，因此，选用固定管板式换热器较为适宜。5.3.流动阻力的计算因为壳程和管程都有压力降的要求，所以要对壳程和管程的压力降分别进行核算。5.2.1 管程流动阻
34、力管程压力降的计算公式为： psNpi)(21Rei=18894.68（前面已求） ，为湍流。沈阳农业大学课程设计19取绝对粗糙度 05.21.d,1.0i m查 ，关 联 图 ， 可 得 摩 擦 因 数 3.0:eRa67.82.079532up a36.019.95dl 221i PP 另外，式子中：壳程数 Ns=1,管程数 Np=4代入公式中，有： pspi)(21=（3019.36+862.67）14=15528.12Pa35kpa5.2.2 壳程流动阻力 由于壳程流体的流动状况比较地复杂，所以计算壳程流体压力降的表达式有很多，计算结果也相差很大。下面以埃索法计算壳程压力降：壳程压力降
35、埃索法公式为： 0sPFN12（ +）流体横过管束的压力降，Pa；1p流体通过折流挡板缺口的压力降，Pa；2Fs壳程压力降的垢层校正系数，无因次，对于液体取 1.15，对于气体取 1.0；Ns壳程数；而=0.86，n c=11，N B=29,uo=0.097m/2 0.2810 0.5Re3cPFfNFf0Bu（ +） ， 其 中 ， ，s。F管子排列方法对压力降的校正系数，对正三角形排列，F=0.5，对正方形斜转45o排列，F=0.4，正方形排列，F=0.3;fo壳程流体的摩擦系数，当 Re500 时， 28.0)(Re5ofnc横过管束中心线的管子数，对正三角形排列NB折流挡板数代入数值得
36、：=0.50.861130950 =634.19Pa1p2097.而 ，其中202BuNh（ 3.5-）D h=0.2m，d=0.4m，N B=29,沈阳农业大学课程设计20D壳径，mh折流挡板间距，mdo换热器外径，muo按壳程流通截面积 S 计算的流速，而 S=h（D-n cdo）=0.025 2m故 sm7.0952.036代入数值得： 02BupNh（ .-）D=29（3.5- ）.4207.952=168.74Pa对于液体 =1.15，于是我们有：sF=1.151（634.19+168.74）=923.37Pa35kpa0sPN12（ +）经过以上的核算，管程压力降和壳程压力降都符合
37、要求。六.设计结果汇总换热器主要结构尺寸和计算结果表沈阳农业大学课程设计21参数 管程 壳程进、出口温度， 20/40 140/40压力，MPa 15528.12 923.37流量，kg/h 16250.60 6000物性温度， 30 90密度，kg/m3 995.7 950定压比热容，kJ/（kg） 4.174 2.261粘度，Pas 0.000801 0.000742物性热导率，W/m 0.618 0.172形式 管板式换热器 壳程数 1壳体内径，mm 400 台数 1管径，mm 5.2管心距，mm 32管长，mm 6000 管子排列 管数，根 76 折流板数，个 29传热面积，m2 29
38、.41 折流板间距，mm 200结构参数管程数 4 材质 碳钢主要计算结果 管程 壳程流速，m/s 0.76 0.097污垢热阻，m2/W 0.00058 0.00017热流量，KW 376.83传热温差， 43.23传热系数，W/(m2K) 280.43裕度/% 7.43七.设计体会和收获化工原理课程设计是培养个人综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的沈阳农业大学课程设计22一次训练，也起着培养学生独立工作能力的重要作用。 在换热器的设计过程中,我感觉我的理论运用于实际的能力得到了提升，主要有以下几点： (1)掌握了查阅资料，选用公式和搜集数据(包括从已发表的文献中和从
39、生产现场中搜集) 的能力； (2)树立了既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力； (3)培养了迅速准确的进行工程计算的能力； (4)学会了用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力。 从设计结果可看出，若要保持总传热系数，温度越大、换热管数越多，折流板数越多、壳径越大，这主要是因为煤油的出口温度增高，总的传热温差下降，所以换热面积要增大，才能保证 Q 和 K.因此，换热器尺寸增大，金属材料消耗量相应增大.通过这个设计，我们可以知道，为提高传热效率，降低经济投入，设计参数的选择十
40、分重要。 这次专业性较强的课程设计，让我认识到：课堂上理论知识掌握的再好，没有落实到实处，是远远不够的。换热器的设计，从课本上简单的理论计算，到根据需求满足一定条件的切实地进行设计，不再仅仅包括呆板单调的计算，还要根据具体要求选择、区分和确定所设计的换热器的每一个细节，我觉得这是最大的一个挑战。八参考文献沈阳农业大学课程设计231化工原理 （第二版） 柴诚敬 主编 天津大学化工学院；高等教育出版社 2005 2化工原理课程设计 （第二版）王国胜 主编； 大连理工大学出版社 2006 3化工设备机械基础 （第二版）赵军 张有忱 段成红 编 ；化学工业出版社 2009 4化工工艺学徐绍平 殷德宏 仲剑除 编； 大连理工大学出版社 2004 5常用化工单元设备设计 李功祥 陈兰英 崔英德 编 ； 华南理工大学出版社 2003 6 JB-T 4715-1992 固定管板式换热器型式与基本参数 7 化工工艺设计手册 中国石化集团上海工程有限公司 编； 化工工业出版社 2003 8 换热器设计手册钱颂文 主编；化工工业出版 2002 9 JB/T4712-1992 双鞍式支座标准
