急求列管式换热器的课程设计
1． 流体流径的选择
� 哪一种流体流经换热器的管程，哪一种流体流经壳程，下列各点可供选择时参考(以固定管板式换热器为例)
� (1) 不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子。
(2) 腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。
(3) 压强高的流体宜走管内，以免壳体受压。
(4) 饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。
(5) 被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。
(6) 需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。
(7) 粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re(Re>100)下即可达到湍流，以提高对流传热系数。
� 在选择流体流径时，上述各点常不能同时兼顾，应视具体情况抓住主要矛盾，例如首先考虑流体的压强、防腐蚀及清洗等要求，然后再校核对流传热系数和压强降，以便作出较恰当的选择。
2. 流体流速的选择
增加流体在换热器中的流速，将加大对流传热系数，减少污垢在管子表面上沉积的可能性，即降低了污垢热阻，使总传热系数增大，从而可减小换热器的传热面积。但是流速增加，又使流体阻力增大，动力消耗就增多。所以适宜的流速要通过经济衡算才能定出。
此外，在选择流速时，还需考虑结构上的要求。例如，选择高的流速，使管子的数目减少，对一定的传热面积，不得不采用较长的管子或增加程数。管子太长不易清洗，且一般管长都有一定的标准；单程变为多程使平均温度差下降。这些也是选择流速时应予考虑的问题。
3. 流体两端温度的确定
若换热器中冷、热流体的温度都由工艺条件所规定，就不存在确定流体两端温度的问题。若其中一个流体仅已知进口温度，则出口温度应由设计者来确定。例如用冷水冷却某热流体，冷水的进口温度可以根据当地的气温条件作出估计，而换热器出口的冷水温度，便需要根据经济衡算来决定。为了节省水量，可使水的出口温度提高些，但传热面积就需要加大；为了减小传热面积，则要增加水量。两者是相互矛盾的。一般来说，设计时可采取冷却水两端温差为5～10℃。缺水地区选用较大的温度差，水源丰富地区选用较小的温度差。
4. 管子的规格和排列方法�
选择管径时，应尽可能使流速高些，但一般不应超过前面介绍的流速范围。易结垢、粘度较大的液体宜采用较大的管径。我国目前试用的列管式换热器系列标准中仅有φ25×2.5mm及φ19×mm两种规格的管子。
管长的选择是以清洗方便及合理使用管材为原则。长管不便于清洗，且易弯曲。一般出厂的标准钢管长为6m，则合理的换热器管长应为1.5、2、3或6m。系列标准中也采用这四种管长。此外，管长和壳径应相适应，一般取L/D为4～6(对直径小的换热器可大些)。
如前所述，管子在管板上的排列方法有等边三角形、正方形直列和正方形错列等，如第五节中图4－25所示。等边三角形排列的优点有:管板的强度高；流体走短路的机会少，且管外流体扰动较大，因而对流传热系数较高；相同的壳径内可排列更多的管子。正方形直列排列的优点是便于清洗列管的外壁，适用于壳程流体易产生污垢的场合；但其对流传热系数较正三角排列时为低。正方形错列排列则介于上述两者之间，即对流传热系数(较直列排列的)可以适当地提高。�
管子在管板上排列的间距 (指相邻两根管子的中心距)，随管子与管板的连接方法不同而异。通常，胀管法取t=(1.3～1.5)do，且相邻两管外壁间距不应小于6mm，即t≥(d+6)。焊接法取t=1.25do。
5. 管程和壳程数的确定� 当流体的流量较小或传热面积较大而需管数很多时，有时会使管内流速较低，因而对流传热系数较小。为了提高管内流速，可采用多管程。但是程数过多，导致管程流体阻力加大，增加动力费用；同时多程会使平均温度差下降；此外多程隔板使管板上可利用的面积减少，设计时应考虑这些问题。列管式换热器的系列标准中管程数有1、2、4和6程等四种。采用多程时，通常应使每程的管子数大致相等。
管程数m可按下式计算，即:
[img=60,40]mhtml:file://C:\Documents and Settings\zyj\桌面\列管式换热器的设计计算.mht![/img] � (4-121)�
式中�u―――管程内流体的适宜速度， m/s；
� u′―――管程内流体的实际速度， m/s。�
[img=192,196]mhtml:file://C:\Documents and Settings\zyj\桌面\列管式换热器的设计计算.mht![/img]
图4-49串联列管换热器 当壳方流体流速太低时，也可以采用壳方多程。如壳体内安装一块与管束平行的隔板，流体在壳体内流经两次，称为两壳程，如前述的图4-47和图4-48所示。但由于纵向隔板在制造、安装和检修等方面都有困难，故一般不采用壳方多程的换热器，而是将几个换热器串联使用，以代替壳方多程。例如当需二壳程时，则将总管数等分为两部分，分别安装在两个内径相等而直径较小的外壳中，然后把这两个换热器串联使用，如图4-49所示。 6. 折流挡板�
安装折流挡板的目的，是为了加大壳程流体的速度，使湍动程度加剧，以提高壳程对流传热系数。
第五节的图4－26已示出各种挡板的形式。最常用的为圆缺形挡板，切去的弓形高度约为外壳内径的10～40％，一般取20～25％，过高或过低都不利于传热。
两相邻挡板的距离(板间距)h为外壳内径D的(0.2～1)倍。系列标准中采用的h值为:固定管板式的有150、300和600mm三种；浮头式的有150、200、300、480和600mm五种。板间距过小，不便于制造和检修，阻力也较大。板间距过大，流体就难于垂直地流过管束，使对流传热系数下降。
�挡板切去的弓形高度及板间距对流体流动的影响如图3-42所示。
�7. 外壳直径的确定�
换热器壳体的内径应等于或稍大于(对浮头式换热器而言)管板的直径。根据计算出的实际管数、管径、管中心距及管子的排列方法等，可用作图法确定壳体的内径。但是，当管数较多又要反复计算时，作图法太麻烦费时，一般在初步设计时，可先分别选定两流体的流速，然后计算所需的管程和壳程的流通截面积，于系列标准中查出外壳的直径。待全部设计完成后，仍应用作图法画出管子排列图。为了使管子排列均匀，防止流体走"短路"，可以适当增减一些管子。�
另外，初步设计中也可用下式计算壳体的内径，即: �� [img=144,25]mhtml:file://C:\Documents and Settings\zyj\桌面\列管式换热器的设计计算.mht![/img] (4-122)
式中 �D――――壳体内径， m；
� t――――管中心距， m；
� nc―――－横过管束中心线的管数；
� b′―――管束中心线上最外层管的中心至壳体内壁的距离， 一般取b′=(1～1.5)do。
nc值可由下面的公式计算。
管子按正三角形排列时: [img=88,28]mhtml:file://C:\Documents and Settings\zyj\桌面\列管式换热器的设计计算.mht![/img] (4-123)
管子按正方形排列时: [img=88,28]mhtml:file://C:\Documents and Settings\zyj\桌面\列管式换热器的设计计算.mht![/img] (4-124)
式中n为换热器的总管数。
�按计算得到的壳径应圆整到标准尺寸，见表4-15。�
8．主要构件�
封头 封头有方形和圆形两种，方形用于直径小的壳体(一般小于400mm)，圆形用于大直径 的壳体。
缓冲挡板 为防止壳程流体进入换热器时对管束的冲击，可在进料管口装设缓冲挡板。
�导流筒 壳程流体的进、出口和管板间必存在有一段流体不能流动的空间(死角)，为了提 高传热效果，常在管束外增设导流筒，使流体进、出壳程时必然经过这个空间。�
放气孔、排液孔 换热器的壳体上常安有放气孔和排液孔，以排除不凝性气体和冷凝液等。�
接管尺寸 换热器中流体进、出口的接管直径按下式计算，即:
[img=84,55]mhtml:file://C:\Documents and Settings\zyj\桌面\列管式换热器的设计计算.mht![/img]
��式中Vs--流体的体积流量， [img=25,24]mhtml:file://C:\Documents and Settings\zyj\桌面\列管式换热器的设计计算.mht![/img]/s；
� �u --接管中流体的流速， m/s。
流速u的经验值为:�
对液体 u=1.5～2 m/s
对蒸汽 u=20～50 m/s�
对气体 u=(15～20)p/ρ (p为压强，单位为atm ；ρ为气体密度，单位为kg/[img=25,24]mhtml:file://C:\Documents and Settings\zyj\桌面\列管式换热器的设计计算.mht![/img])�
9． 材料选用�
列管换热器的材料应根据操作压强、温度及流体的腐蚀性等来选用。在高温下一般材料的机械性能及耐腐蚀性能要下降。同时具有耐热性、高强度及耐腐蚀性的材料是很少的。目前 常用的金属材料有碳钢、不锈钢、低合金钢、铜和铝等；非金属材料有石墨、聚四氟乙烯和玻璃等。不锈钢和有色金属虽然抗腐蚀性能好，但价格高且较稀缺，应尽量少用。
�10． 流体流动阻力(压强降)的计算
� (1) 管程流体阻力 管程阻力可按一般摩擦阻力公式求得。对于多程换热器，其总阻力 Δpi等于各程直管阻力、回弯阻力及进、出口阻力之和。一般进、出口阻力可忽略不计，故管程总阻力的计算式为: �
[img=220,27]mhtml:file://C:\Documents and Settings\zyj\桌面\列管式换热器的设计计算.mht![/img] � （4-125）��
式中 �Δp1、Δp2------分别为直管及回弯管中因摩擦阻力引起的压强降，N/[img=19,21]mhtml:file://C:\Documents and Settings\zyj\桌面\列管式换热器的设计计算.mht![/img]；�
� Ft-----结垢校正因数，无因次，对于φ25×2.5mm的管子， 取为1.4，对φ19×2mm的管子，取为1.5；
� � Np-----管程数；
� � Ns-----串联的壳程数。�
上式中直管压强降Δp1可按第一章中介绍的公式计算；回弯管的压强降Δp2由下面的经验公式估算，即:
[img=109,51]mhtml:file://C:\Documents and Settings\zyj\桌面\列管式换热器的设计计算.mht![/img] �� �� (4-126)
(2) 壳程流体阻力 现已提出的壳程流体阻力的计算公式虽然较多，但是由于流体的流动状况比较复杂，使所得的结果相差很多。下面介绍埃索法计算壳程压强Δpo的公式，即:
[img=200,27]mhtml:file://C:\Documents and Settings\zyj\桌面\列管式换热器的设计计算.mht![/img] � � (4-127)
式中 Δp1′-------流体横过管束的压强降，N/[img=19,21]mhtml:file://C:\Documents and Settings\zyj\桌面\列管式换热器的设计计算.mht![/img]；
�Δp2′-------流体通过折流板缺口的压强降，N/[img=19,21]mhtml:file://C:\Documents and Settings\zyj\桌面\列管式换热器的设计计算.mht![/img]；�
�Fs --------壳程压强降的结垢校正因数，无因次，对液体可取 1.15，对气体或可凝蒸气 可取1.0
而 [img=197,51]mhtml:file://C:\Documents and Settings\zyj\桌面\列管式换热器的设计计算.mht![/img] (4-128)
[img=204,51]mhtml:file://C:\Documents and Settings\zyj\桌面\列管式换热器的设计计算.mht![/img] (4-129)
式中 F----管子排列方法对压强降的校正因数，对正三角形排列F=0.5，对正方形斜转45°为0.4，正方形排列为0.3；
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某生产过程中，需将6000 kg/h的油从140℃冷却至40℃，压力为0.3MPa；冷却介质采用循环水，循环冷却水的压力为0.4MPa，循环水入口温度30℃，出口温度为40℃。试设计一台列管式换热器，完成该生产任务。 1．确定设计方案 （1）选择换热器的类型 两流体温度变化情况：热流体进口温度140℃，出口温度40℃冷流体(循环水)进口温度30℃，出口温度40℃。该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较大，因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式式换热器。 （2）流动空间及流速的确定 由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，油品走壳程。选用ф25×2.5的碳钢管，管内流速取ui=0.5m/ｓ。 2．确定物性数据 定性温度：可取流体进口温度的平均值。 壳程油的定性温度为(℃)管程流体的定性温度为(℃)根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。 油在90℃下的有关物性数据如下： 密度 ρo=825 kg/m3定压比热容 cpo=2.22 kJ/(kg·℃)导热系数 λo=0.140 W/(m·℃)粘度 μo=0.000715 Pa·s循环冷却水在35℃下的物性数据： 密度 ρi=994 kg/m3定压比热容 cpi=4.08 kJ/(kg·℃)导热系数 λi=0.626 W/(m·℃)粘度 μi=0.000725 Pa·s3．计算总传热系数 （1）热流量 Qo=WocpoΔto=6000×2.22×(140-40)=1.32×106kJ/h=366.7(kW)（2）平均传热温差 (℃)（3）冷却水用量 (kg/h)（4）总传热系数K 管程传热系数W/(m·℃)壳程传热系数 假设壳程的传热系数αo=290 W/(m2·℃)； 污垢热阻Rsi=0.000344 m2·℃/W , Rso=0.000172 m2·℃/W管壁的导热系数λ=45 W/(m·℃)
=219.5 W/(m·℃)
4．计算传热面积 (m2)考虑 15％的面积裕度，S=1.15×S′=1.15×42.8=49.2(m2)。 5．工艺结构尺寸 （1）管径和管内流速 选用ф25×2.5传热管(碳钢)，取管内流速ui=0.5m/s。 （2）管程数和传热管数 依据传热管内径和流速确定单程传热管数
按单程管计算，所需的传热管长度为(m)按单管程设计，传热管过长，宜采用多管程结构。现取传热管长L=6m，则该换热器管程数为(管程)传热管总根数 N=58×2=116(根)（3）平均传热温差校正及壳程数 平均传热温差校正系数
第2章 换热器设计按单壳程，双管程结构，温差校正系数应查有关图表。但R=10的点在图上难以读出，因而相应以1/R代替R，PR代替P，查同一图线，可得φΔt=0.82平均传热温差Δtm=φΔtΔ′tm=0.82×39=32(℃)（4）传热管排列和分程方法 采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。取管心距t=1.25 d0，则 t=1.25×25=31.25≈32(mm)横过管束中心线的管数(根)（5）壳体内径 采用多管程结构，取管板利用率η＝0.7，则壳体内径为 (mm)圆整可取D＝450mm （6）折流板 采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25％，则切去的圆缺高度为h＝0.25×450＝112.5(mm)，故可取h＝110 mm。 取折流板间距B＝0.3D，则B＝0.3×450＝135(mm)，可取B为150。 折流板数 NB=传热管长/折流板间距-1=6000/150-1=39(块)折流板圆缺面水平装配。 （7）接管 壳程流体进出口接管：取接管内油品流速为 u＝1.0 m/s，则接管内径为
取标准管径为50 mm。 管程流体进出口接管：取接管内循环水流速 u＝1.5 m/s，则接管内径为
6．换热器核算 （1）热量核算 ①壳程对流传热系数 对圆缺形折流板，可采用凯恩公式 当量直径，由正三角形排列得 (m) 壳程流通截面积 (m) 壳程流体流速及其雷诺数分别为
普兰特准数
粘度校正 W/(m2·℃) ②管程对流传热系数 管程流通截面积(m2) 管程流体流速
普兰特准数W/(m2·℃) ③传热系数K
=310.2 W/(m·℃)④传热面积S(m2)该换热器的实际传热面积Sp( m2)该换热器的面积裕度为
传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。 （2）换热器内流体的流动阻力 ①管程流动阻力 ∑ΔPi=(ΔP1+ΔP2)FtNsNpNs=1, Np=2, Ft=1.5
由Re＝13628，传热管相对粗糙度0.01/20＝0.005，查莫狄图得λi＝0.037 W/m·℃， 流速ui＝0.497 m/s，ρ＝994 kg/m3，所以
管程流动阻力在允许范围之内。 ②壳程阻力 ∑ΔPo=(ΔP′1+ΔP′2)FtNsNs＝l，Ft＝l流体流经管束的阻力
流体流过折流板缺口的阻力
总阻力∑ΔPo＝1202＋636.2＝1838.2(Pa)＜10 kPa壳程流动阻力也比较适宜。 ③换热器主要结构尺寸和计算结果 换热器主要结构尺寸和计算结果见表2-13。 表2-13换热器主要结构尺寸和计算结果
换热器形式：固定管板式 管口表 换热面积（m2）:48 符号 尺寸 用途 连接型式 工艺参数 a DN80 循环水入口 平面 名称 管程 壳程 b DN80 循环水出口 平面 物料名称 循环水 油 c DN50 油品入口 凹凸面 操作压力，MPa 0.4 0.3 d DN50 油品出口 凹凸面 操作温度，℃ 29/39 140/40 e DN20 排气口 凹凸面 流量，kg/h 32353 6000 f DN20 放净口 凹凸面 流体密度，kg/m3 994 825 附图
流速，m/s 0.497 0.137 传热量，kW 366.7 总传热系数，W/m2·K 310.2 传热系数，W/m2·K 2721 476 污垢系数，m2·K/W 0.000344 0.000172 阻力降，MPa 0.00173 0.00184 程数 2 1 推荐使用材料 碳钢 碳钢 管子规格 ф25×2.5 管数116 管长mm:6000 管间距，mm 32 排列方式 正三角形 折流板型式 上下 间距，mm 150 切口高度25% 壳体内径，mm 450 保温层厚度，mm 热交换设备 http://www.longpai.com.cn/chanpin/Default_1_1.html
列管式换热器设计 第一节 推荐的设计程序 一、工艺设计 1、作出流程简图。
2、按生产任务计算换热器的换热量Q。
3、选定载热体，求出载热体的流量。
4、确定冷、热流体的流动途径。
5、计算定性温度，确定流体的物性数据（密度、比热、导热系数等）。
6、初算平均传热温度差。
7、按经验或现场数据选取或估算Ｋ值，初算出所需传热面积。
8、根据初算的换热面积进行换热器的尺寸初步设计。包括管径、管长、管子数、管程数、管子排列方式、壳体内径（需进行圆整）等。
9、核算Ｋ。
10、校核平均温度差D 。
11、校核传热量，要求有15－25％的裕度。
12、管程和壳程压力降的计算。 二、机械设计 1、壳体直径的决定和壳体壁厚的计算。
2、换热器封头选择。
3、换热器法兰选择。
4、管板尺寸确定。
5、管子拉脱力计算。
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列管式换热器的结构及工作原理
答：但是列管式换热器的壳体比较难清洗，因为重量的原因，不好翻转。此外，还有一种浮头式换热器，这种列管式换热器的管箱比较大，而壳体比较灵活，方便移动，是一款可以随意移动的列管式换热器。“u”型列管式换热器，这种换热器的造型上的“U”型，而且列管式换热器的壳体与换热器在设计上选择了分开，这样的...
换热器换热面积的计算,用冷水给热水降温,课程设计,急哦!
答：冷却水总管为DN80的管子,冷却水进口温度32摄氏度,出口37摄氏度,冷却水总管流速为1.5m/s,请问理论上需要多大的换热面积,如果采用DN25的列管换热器,共需要多长的列管。换热器管材为普通钢管。最好是能给出计算步骤,写得好的我还会加分的。 展开 我来答 ...
列管式换热器的制图哪门课里面会讲到
答：列管式换热器的制图在化工原理课程设计课里面会讲到。根据相关信息资料的查询，在化工原理课程设计的课件中查询到列管式换热器的制图内容。
化工原理课程设计的目录
答：4 板式塔主要尺寸的设计计算3.5 板式塔的结构3.6 精馏塔的附件及附属设备3.7 精馏塔的设计计算实例第4章 列管式换热器的设计4.1 概述4.2 换热器的工艺设计4.3 换热器结构设计4.4 换热器的校核4.5 换热器的设计计算实例第5章 化工原理课程设计仿真5.1 仿真技术简介5.2 板式精馏塔设计仿真操作...
13种常见换热器示意图及gif动画示意
答：6. 夹套换热器</内外套筒的嵌套设计，就像双层保温杯，确保热量在内外介质间的无缝传输。7. 具有补偿圈的换热器</补偿圈如同安全阀门，确保在温度变化时，管束可以自由伸缩，维持稳定的工作状态。8. 列管式换热器</经典列管结构，管子整齐排列，就像图书馆的书架，每一排都有其特定的温度故事。9. 螺旋...
化工原理课程设计列管式换热器为什么原油是热流体?
答：热容量大。原油具有较高的比热容量，这意味着相同质量的原油相对于其他流体能够储存更多的热能，这使得原油成为传递热量的有效介质，可以在换热器中提供较大的热交换面积。
换热器的应该怎样设计
答：川化硫酸厂以硫铁矿为原材料，采用酸洗净化流程，一转一吸，设计规模为年产硫酸(100％)120 kt。l 热热交换器是l 转化系统的重要设备之一。该设备结构形式为满布双圆缺列管式换热器，由于长期处在SO：、SO，气体、冷凝酸及催化剂粉尘中，列管((2j51×2．5×6 000姗)腐蚀严重，因泄漏堵掉列管...
列管式换热器是什么 常见的列管式换热器类型
答：但是列管式换热器的壳体比较难清洗，因为重量的原因，不好翻转。此外，还有一种浮头式换热器，这种列管式换热器的管箱比较大，而壳体比较灵活，方便移动，是一款可以随意移动的列管式换热器。最后一款是“u”型列管式换热器，这种列管式换热器的造型上的“U”型，而且列管式换热器的壳体与换热器在设计上...
列管换热器计算方法
答：进水量×水的比热＝吸热量 换热面积＝吸热量/对数温差/传热系数 蒸汽量=吸热量/2133.6 列管换热器也称管壳式换热器，是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构较简单，操作可靠，可用各种结构材料（主要是金属材料）制造，能在高温、高压下使用，是目前应用最广的类型。管壳...
管式换热器的工作原理是什么
答：换热器 但是列管式换热器的壳体比较难清洗，因为重量的原因，不好翻转。此外，还有一种浮头式换热器，这种列管式换热器的管箱比较大，而壳体比较灵活，方便移动，是一款可以随意移动的列管式换热器。“u”型列管式换热器，这种换热器的造型上的“U”型，而且列管式换热器的壳体与换热器在设计上选择了分开...
