化工原理课程设计换热器

换热器概述工艺设计结构设计制图要求参考资料1.换热器概述5/42化学工程与工艺教研室换热器设计➣直接混合式传热效率高，设备结构简单，有物料混合➣蓄热式蓄热

→

放热

→

蓄热

→

放热

→……➣间壁式夹套式：主要用于反应釜的加热与冷却蛇管式：沉浸式、喷淋式、列管式：固定管板式（

）、U形管式、浮头式只有热量传递

传热面积：S0热水饱和蒸汽矿物油联苯混合物熔盐烟道气40~100℃100~180

℃180~250

℃255~380

℃142~530

℃~1000

℃水空气冷冻盐水液氨0~80℃>30

℃0~-15

℃<-15~-30

℃➣载热体选择的原则温度易于调节；饱和蒸汽压较低；加热时不易分解；毒性小、不易燃、易爆、不易腐蚀设备；价格便宜➣常见载热体根据工艺流体温度，选择载热体，确定其温服。合理选择换热器的类型，确定流道的一侧，对于直管管束；➣不清洁或易结垢→易于➣需以u↑使α↑的→管程；➣腐蚀性流体宜走管程；➣压力高的流体宜选管程；➣饱和蒸汽宜走壳程，冷凝液易于排出，其α

与流速无关；➣被冷却的流体一般走壳程；➣粘度大、流量小的流体宜选壳程。换热器——

与非标设计➣物性参数定性温度：无相变

tm=(t1+t2)/2 →

ρ、λ、μ、Cp相变

Tm=(Ts+Tw)/2

→

ρ、λ、μ，Ts

→

γTw:根据两侧对流床热系数估算，由于蒸汽冷凝的对流传热系数较大，Tw与Ts差值较小。《石油化工基础

》

《

化学工程手册》（1）《化工工艺算图》（1）液体名称乙醚、苯、二硫化碳甲醇、乙醇、流速（m/s)<1<2➣换热管及流速换热管：Φ25×2.5mm、Φ19×2mm常用流速范围：化学工程手册传热分册化工设备设计全书

换热器设计分册列管换热器中易燃易爆液体的安全允许流速表流体种类一般流体易结垢流体气体流速（m/s)管程0.5~3>15~30壳程0.2~1.5>0.53~15液体粘度（mPa.s）>15001500~500500~100100~3535~1<1最大流速（m/s)0.60.751.11.51.82.4列管换热器中不同粘度流体的最大流速表列管换热器中常用的流速范围表➣热负荷及载热体消耗量无相变Q=W

C(t2-t1)Wh=WC(t2-t1)

/[Cph(T1-T2)]冷凝Q=W

C(t2-t1)Wh=WC(t2-t1)

/r➣估算传热面积根据经验值，选择K0；根据冷、热流体

温度计算Δtm，选择ΦΔtm

；K0的选择——化学工程手册、换热器设计S0’

=Q/[K0

Δtm

ΦΔtm]➣确定管程数、排管方式单程管数nT=Vs/(Au)=Wc/(0.785d2ρu)i单程管长L’=S0/(πd0nT)管程数m=L’/L

(m=1、2、4、6、8）➣外壳直径的确定、选择换热器型号nD

t(n

1)

2b'nc

1.1

nnc

1.19

n正三角形排列：正方形排列：b’：最外层管的中心与外壳内壁的距离，通常b’=1~1.5d0。根据S0

、D、L、m

选择换热器型号，查排管图，确定换热’器的具体工艺尺寸。钢制固定管板式换热器结构设计手册化工工艺设计手册所选换热器的型号及性能参数表。其中：L/D=4~6，最大不超过10➣校核传热面积设备→流速→i、0——化工原理（上）→垢阻Rsi、Rs0壁温校核：Tw——假设值，Tw’——校核值w1

d0i

iRso0

3℃T

T

s

w

w

'wT

'T

T

'

t1

(

Rsi

)

d核算总传热系数：核算温差推动力：核算传热面积：核算富裕度富裕度通常为1.05~1.1，最大不超过1.15。：➣压降计算管程压降通常ΔPf<10kPa计算课程压降根据设计要求，判断压降是否满足要求。➣主体设备换热管规格、管长、材质壳体壁厚、长度、材质管板——规格、材质折流挡板类型、间距与数量、材质化工工艺设计手册金属材料与零部件钢制列管式换热器结构设计手册化工机械设备基础作用：形状：我国系列标准规定的挡板间距：固定管板式：150、300

和600

mm三种规格；浮头式：150、200、300、480

和600

mm

五种规格。最大无支称距离

——钢制固定管板式换热器结构设计手册➣附属设备管箱与封头防冲板分程隔板膨胀节支座拉杆定距管接管d=[4Vs/(uπ)]0.5→按标准系列取整——化工工艺设计手册法兰：设备法兰、接管法兰——化工设备机械基础、金属设备——材料与零部件➣化工设备的主要特点壳体一般以回转体为主，通常为圆柱形、球形、椭圆形；通常由筒体、风头、支座（裙座）、接管等几部分组成；结构尺寸悬殊；有较多开孔（人孔、手孔、进料口、出料口、排污口、测温管、测压管、液位计接管等）；大量采用焊接；广泛采用标准化、通用化、系列化的零部件。➣化工设备装配图（l）标题栏（图纸的右下方）明细表（各部件的件号、图号或标准、名称、数量、材质等）接管表（接管符号、规格、公称直径、规格、用途等）（4）技术特性表（设计温度、压力，工作温度、压力，物料名称，等）（5）技术要求（设备制作与加工方面的要求，设备安装、检验、验收要求，设备的腐蚀和包装、

方面的要求，可直接相关技术规范。）6一组视图（主视图、俯视图或侧视图、若干个局部放大图），原则：能准确地表示出设备结构、部件之间的装配关系。

7尺寸：结构尺寸、装配尺寸、安装尺寸、其他重要尺寸、外形尺寸。➣制图基础图纸幅面图纸幅面尺寸规定GB4457.1-84图样比例局部放大的比例线型与线宽尺寸(GB/T

16675.2-1996和GB/T4458.4-1984)尺寸的组成尺寸界限尺寸线尺寸线终端尺寸数字➣手工绘图准备绘图用具图纸、铅笔（2B、2H）、橡皮擦、图板、丁字尺、三角板、圆规、分规等。绘制步骤：确定比例，合理布局绘制主视图、俯视图（侧视图）局部视图、标题栏、明细表、接管表、技术特性表

3）检查修改4

标注——尺寸、件号等5加深与加粗：加深——采用2B铅笔，加粗——将原来的细线按线宽要求到相应线宽注意事项

1）壁厚——夸大画法轴线方向——折断画法线宽一致性，虚线、点划线的线段长度和间隔应各自大致相等。两条平行线之间的距离应不小于图线的两倍宽度，最小间隙不得小于0.7mm。绘制圆的