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所需积分：0tw?tc?de??0d?ii??0d0(Th?；?t245??0.34查表Fc?0.38?t11；tw?20.7?965.931(90.8?20.；.8?965.9313.5.；列管式换热器的设计必须满足工艺上提出的压降要求；换热器的操作压力/Pa允许的压强降/Pap?10；一般来说，液体流经换热器的压强降为104~105；3.5.3.
tw?tc?de??0d?ii??0d0(Th?tc) 由?t245??0.34
查表Fc?0.38 ?t1130
热流体定性温度
Th?T2?Fc(T1?T2）?60?0.38?（160-60）?90.8℃
冷流体定性温度
tc?t1?Fc(t2?t1)?15?0.38?(30?15)?20.7℃ tw?20.7?965.931(90.8?20.7)?48.491℃?50℃ .8?965. 换热器流体流动阻力计算
列管式换热器的设计必须满足工艺上提出的压降要求。常用列管式换热器允许的压强降范围见表3-18.
换热器的操作压力/Pa 允许的压强降/Pa p?105 ?p=0.1p p?0~105 ?p=0.5p p?105 ?p<5×104
表 3-18 常用列管式换热器允许的压强降范围 一般来说，液体流经换热器的压强降为104~105Pa,气体为103~104Pa左右。
流体流经列管式换热器时，因流动阻力所引起的压强降可按管程和壳程分别计算。 3.5.3.1 管程流体阻力计算 多程换热器的管程阻力损失??pi为各程之冠阻力损失??p1，回弯阻力损失??p2及进、出口阻力损失之和。相比之下，进、出口阻力损失一般可以忽略不 31 计。因此，管程总阻力损失的计算式为：
??Pi???P1??P2?FtNsNp Ns?1 , Np?2 ,
Ft――结垢校正系数，无量纲，对于Φ25mm?2.5mm的管子
Ft?1.4 2l?ui?ui?P, ?P2??1??di222 由R?21873，传热管相对粗糙度?di?0.01?0.005，查莫狄图摩擦系数与雷诺20W（/m?℃），流速ui?1.1m/s，准数及相对粗糙度的关系得??0.034??998.2kg/m3， 所以： 4.51.12?998.2?P??4620Pa 1?0.034?0.022?P2???ui.12?3??1812Pa 22??Pi???P1??P2?FtNsNp????1.4?1?2?18009.6Pa?10Pa5 管程流动阻力在允许范围之内。 3.5.3.2 壳程流体阻力计算 用来计算壳程阻力损失的公式很多，由于壳程流动情况发杂，用不同的公式计算的结果往往很不一致。本次设计采用埃索法来计算。 ??P0???P1'??P2'?FsNs Ns?1 Fs――壳程结垢校正系数，对液体可取Fs?1.15 流体流经管束的阻力： ?P?Ff0nc?NB?1?'12?uo2 F――管子排列方式对压强降的校正系数，正三角形排列F=0.5
32 f0――壳程流体摩擦系数，当Re0?500时，f?5.0Re?0.228，其中
Re?0?u0d0?0??0.53?0.025?780? ?30.536?10?0.228f?5.0Re??5.0?.228?0.527 0Nc?18NB?21uo?0.53m/s 780?0.532??P?Pa 1?0.5?0.527?18??21?1??2流体流过折流板缺口的阻力 2B??u0? ?P2??NB?3.5??D?2?B?0.2m，D?0.6m 22?0.2?780?0.53??P2??21??3.5??Pa??0.6?2???P2?(18.285)?1.15?1?Pa?30000Pa总阻力
2壳程流动阻力也比较适宜。 3.6 换热器主要结构尺寸计算结果汇总 参数 流率/(Kg/h) 进、出口温度/℃ 定型温度/℃ 密度/(Kg/m3) 定压比热容物性 /(KJ/Kg℃) 粘度/(Pa?s) 导热率/W/m℃ 普朗特常数 设备结构参数 形式 壳体内径/mm 管程
15/30 22.5 998.2 4.183 1.004×10-3 0.599 7.0 固定管板式 600 台数 管心距/mm 壳程 0/60 110 780 2.20 0.536×10-3 0.138 8.54 2 32
33 管长/mm 管数目/根 传热面积/m2 管程数
主要计算结果 流速/(m/s) 表面传热系数/(W/m2?K） 污垢阻力/(W/m2?K) 压降/MPa 热流量/Kw 传热温差/℃ 传热系数(W/m2?K) 裕度/% .422 2 管排列 折流板数/个 折流板间距/mm 材质 正方形 21 200 碳钢 管程 1.109 ..5 76.92 488.782 23.26 壳程 0.536 965.931 0..0195
3.7 主要符号说明 P――压力，P
Q――传热速率，W； R――热阻，O?℃/W；
Re――雷诺准数； S――传热面积，O；
t――冷流体温度，℃； T――热流体温度，℃；
u――流速，m/s; m――质量流速，K/h;
?――对流传热系数W/(O?℃);
?――导热系数，W/(m?℃)
?――校正系数; ?――粘度，Pa?s;
? ――密度，K/m3; Sp――实际传热面积，m2Pr――普郎特系数 n――板数，块
K――总传热系数，W/m?℃ 2V――体积流量
34 D――壳体内径
d――管径 主要参考文献 [1] 《化学工程手册》编委会.化学工程手册.第9篇.化工基础数据.北京：化学工业出版社，1989. [2] 《化学工程手册》编委会..化学工程手册.第13篇.汽液传质设备.北京：化学工业出版社，1989. [3] 王松汉.石油化工设计手册.第3卷.化工单元过程.北京：化学工业出版社，2002. [4] 卢焕章等.石油化工基础数据手册.北京：化学工业出版社，1982. [5] 陈英南，刘玉兰.常用化工单元设备的设计.上海：华东理工大学出版社，2005. [6] 陈敏恒，丛德滋，方图南.化工原理（上册）.北京：化学工艺出版社，2008. [7] 陈敏恒，丛德滋，方图南.化工原理（下册）.北京：化学工艺出版社，2008. [8] 王国胜.化工原理课程设计.大连：大连理工大学出版社，2006. [9] 黄璐，王保国.化工设计.北京：化学工业出版社，2002. [10] 路秀林，王者相等.塔设备// 《化工设备设计全书》编辑委员会.化工设备设计全书.北京：化学工业出版社，2004. [11] 董其伍，张等.换热器.北京：化学工业出版社，2009. [12] 贾绍义，柴诚敬.化工原理课程设计.天津：天津大学出版社，2002. [13] 黄文焕.化工设计概论.吉林：吉林科学技术出版社，2008. [14] 李功样，陈兰英，崔英德.常用化工单元设备设计.广州：华南理工大学出版社，2003. [15] 匡国柱，史启才主编.化工单元过程及设备课程设计.北京：化学工业出版社，2008. [16] 王卫东.化工原理课程设计.北京：化学工业出版社，2011. [17] 杨世铭，陶文铨.传热学.北京：高等教育出版社，2006. 4.主体设备条件图及生产工艺流程图（附图）
35 三亿文库包含各类专业文献、各类资格考试、高等教育、中学教育、行业资料、列管式换热器化工原理课程设计――黄红潘16等内容。　
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化工原理课程设计之列管式换热器设计步骤
九江学院化工原理课程设计指 李 导 国 教 朝 师日星期一列管式换热器设计1九江学院设计题目拟用200KPa的饱和水蒸气将常压下 20℃的苯加热到80℃ 苯的质量流量为40t/h 试设计一列管式换热器 已 知 仓 库 中 现 有 Φ25×2.5mm， 长 6m的碳钢钢管指 李 导 国 教 朝 师日星期一2九江学院设计内容? 设计说明书化 工 教 研 室? 布管图 ? 装配图187 187169 169114日星期一3九江学院设计说明书? 封面? 目录 ? 设计任务书化? 前言 工 教? 设计计算过程 研 室? 附表及相关机械元件尺寸? 设计说明日星期一 4设计步骤九江学院? 一、确定定性温度、物性数据? 二、换热器的类型及流体走向 ? 三、工艺计算化 工 教 研 室? 四、换热器尺寸的初步确定 ? 五、校核计算? 六、进出口管径? 七、校核流体压力降日星期一5九江学院一、确定定性温度、物性数据1. 苯的物性数据化 工 教 研 室t1 、t2 、tm 、ρ２ 、CP2 、μ2 、 λ2 2. 水蒸汽的物性数据 Ts 、ρ１ 、γ１ 同温度下水的物性 ρ 、μ 、λ6日星期一九江学院二、换热器的类型及流体走向? 卧式固定管板式换热器 ? 水蒸汽走壳程，苯走管程化 工 教 研 室? 不需要进行热补偿? 不需要加折流挡板日星期一7九江学院三、工艺计算1、热负荷即传热速率Q 2、平均温度差Δtm 3、选K值，估算传热面积A初化 工 教 研 室日星期一81、热负荷即传热速率Q九江学院Q ? KA?tm化 工 教 研 室Q ? mS 2cP 2 ?t2 ? t1 ? ? mS1cP1 ?T1 ? T2 ?Q ? ms1r9日星期一2、平均温度差Δtm九江学院? 由于水蒸汽侧的温度不变，因此可以把两流体的平均温度差看作是逆流来计算 （双管程）化 工 教 研 室?t1 ? ?t 2 ?t m ? ?t1 ln ?t 210日星期一3、选K值，估算传热面积A初? 根据条件K值在580～1160九江学院W/m2? ℃ （K＝ 680W/m2? ℃）化 工 教 研 室?Q A&#39; ? K 初 ?t m?选用安全系数Φ＝1.15～1.25 ?A初＝ΦA’11日星期一九江学院四、换热器尺寸的初步确定? 确定管程结构尺寸化 工 教 研 室? 壳程设计数据 ? 换热器长径比日星期一12九江学院1、确定管程结构尺寸? 管子规格化 工 教 研 室? 初步设计总管数? 校核流速、确定管程? 管间距及排列方式日星期一13九江学院（1）管子规格? 库存Φ25×2.5mm，L＝3.0m的光滑碳钢化 工 教 研 室钢管 ? 取管内苯的流速为u0 （0.60 m/s） ――苯系易燃易爆物 流速一般低于1 m/s14日星期一九江学院（2）初步设计总管数化 工 教 研 室n&#39; ?A初?dL圆整n”n” 根―――三角形排列管数， 3a2+3a+115日星期一九江学院127布管图化 工 教 研 室日星期一16九江学院169布管图化 工 教 研 室日星期一17九江学院187布管图化 工 教 研 室日星期一18九江学院（3）校核流速、确定管程u&#39; ?化 工 教 研 室n&?管程?ms 2 ?d ?2 i4u0 m? u&#39;（一般双管程）日星期一19九江学院化 工 教 研 室（4）管间距及排列方式 ? 管间距t＝（1.25～1.3）d0 ? 采用三角型排列 ? 根据总管数n”确定层数a， ? 是否弓形排管，确定NT ? 最外层六角形对角线上管数 NTb＝2a+1 ? 采用胀管法排列20日星期一九江学院2、壳程设计数据? 壳体内径化 工 教 研 室D＝t（NTb－1）+ 2 b’ t －管间距 NTb －最外层六角形对角线上管数 b’ －六角形最外层管中心到壳体内 壁距离，取b’＝（1～1.5）d0 ? 壳体内径标准圆整到ΦD×δmm21日星期一九江学院? 中心拉杆n3根化 工 教 研 室直径Φ12mm 双管程隔板少排NTb根 ? 实际管数n＝NT－NTb－n3 ? 双管程，每程n/2根排列管子 ? 实际流速u ，与初设苯流速u0 校核u?n ? 2 ? ? d0 ? 2 422ms 2日星期一九江学院3、换热器长径比? 确定长径比的取值范围化 工 教 研 室L ?4~6 D23日星期一九江学院五、校核计算化 工 教 研 室1、校核总传热系数K值 2、校核壁温TW 3、校核传热面积A日星期一24九江学院1、校核总传热系数K值1 d1 d1 bd1 1 ? ? RS 2 ? ? RS1 ? K ? 2d2 d 2 ?d m ?1? 管内对流传热系数α2化 工 教 研 室? 管外对流传热系数α1? 污垢热阻及管壁热阻日星期一25九江学院（1）管内对流传热系数α2? 2 ? 0.023 ? Re ? Pr0.8?d0.4被加热化 工 教 研 室Re ?du?? CP ? Pr ? ?26日星期一九江学院（2）管外对流传热系数α1? ? 2 3 ? r? g? ? ? 1 ? 0.725? 2 ? ? n 3 ? ? d 0 ? ?t ? ? ?0.25化 工 教 研 室?n为水平管束垂直列上的管数 弓形排管n＝8，弓形不排管n＝7 ?假设管外壁温TW（115.6℃）?t ? TS ? TW日星期一 27九江学院（3）污垢热阻及管壁热阻? 苯侧污垢热阻RS2＝1.76×10-4m2? ℃/W化 工 教 研 室? 蒸汽冷凝污垢热阻相对比较小，水蒸汽侧污垢热阻可以忽略不计， ? 碳钢钢管的导热系数λ＝45 W/m2? ℃日星期一28九江学院（4）校核K值 以外表面计算：化 工 教 研 室d1 bd1 d1 1 1 ? ? ? RS ? K ? 2 d 2 ?d m d 2 ?1?计算K值与原设值K初比较 使相对误差&5%29日星期一九江学院2、校核壁温TWQ ? ?1 A?T ? TW ?化 工 教 研 室Q TW ? T ? ?1 A? 结果与原假设值TW校核――（TW＝115.6℃）日星期一 303、校核传热面积AT t2化 工 教 研 室九江学院? 水蒸汽侧Tst2t1 0 L 2L不变，一壳 程双管程换 热器平均温 度差与逆流 平均温度差 相等。31日星期一九江学院? 实际所需面积Q A&#39; ? K ? ?t m化 工 教 研 室?实际提供面积 ?余度A ? ?d 0 LnA ? A&#39; ? 20% A32日星期一九江学院六、进出口管径? 苯进口管、出口管化 工 教 研 室? 水蒸汽进口管径? 冷凝水排出口日星期一33九江学院1、苯进口管、出口管? 取进口流速u1＝1m/s? 进口直径化 工 教 研 室4V d? ?u?选用无缝热轧钢管（YB231-64） （Φ150×4.5mm，长200mm）日星期一342、水蒸汽进口管径? 蒸汽用量九江学院Q G ? ? ?1? 0.03? r―富裕量3％?蒸汽体积流量 V＝Gν化 工 教 研 室?取蒸汽流速u’＝20 m/sD1 ? 4V ?u &#39;?选用无缝热轧钢管（YB231-64） （Φ219×6mm，长200mm）日星期一 35九江学院3、冷凝水排出口? 选用水煤气管化 工 教 研 室1 1 & 2Φ42.25×3.25mm，长100mm日星期一36九江学院七、校核流体压力降? 管程总压力降化 工 教 研 室? 壳程压力降壳程是饱和水蒸汽冷凝， 阻力很小，不校核其压力降。日星期一37?管程总压力降 （P272）? 总压力降计算公式九江学院?Pt ? ??Pi ? ?Pr ?? Ft ? N s ? N p化 工 教 研 室l u2? ?每程直管压力降 ?Pi ? ? di 2 ?每程局部阻力引起的压降?Pr ? ??u ? 2 ? 3u ? 22 2?校 核 ΔPt & 3.0×104Pa日星期一 38九江学院?参数说明di l化 工 教 研 室Ft Ns Np―― 管内径; ―― 管长 ―― 管程结垢校正系数， 三角形为1.5， 正方形为1.4； ―― 壳程数，1； ―― 一壳程的管程数，2 。39日星期一九江学院? λ 计算?取ε＝0.2mm，ε/d=0.01化 工 教 研 室?Re ?du???查图可知λ日星期一40九江学院八、换热器尺寸及附属部件1. 管间距： t＝32.5mm 2. 壳体直径：Φ600×10mm，内径D＝化 工 教 研 室580mm 3. 壳体材料：碳素钢A3F，钢板卷焊 4. 管子尺寸：Φ25×2.5mm，L＝3.0m， n＝164根，双管程 5. 布管图 见图纸2-2。41日星期一6、管板九江学院(1)管板材料：选用碳素钢A4。 (2)管子在管板上的固定方法：焊接 (3)管板尺寸：Pg＝16kgf/cm2，化 工 教 研 室(4)管板与壳体的连接： 采用法兰连接，拆开顶板可检修或清 理管内污垢。42日星期一九江学院（5）管板与分程隔板的连接:采用单层隔板，隔 板材料与封头材料一致，厚度s＝10mm。隔板 S 管板化 工 教 研 室S＋2日星期一43九江学院7、封头与管箱? 封头与管箱位于壳体的两端。化 工 教 研 室（1）封头的选择：选用椭圆形封头， Dg600×10mm GB1154－73 （2）封头尺寸：曲面高度150mm，直边高 度40mm ? 管程接口管与封头为焊接，封头与壳体 为法兰连接，法兰尺寸与上同。44日星期一九江学院8. 管程进出口接管直径：选用无缝热化 工 教 研 室轧钢管（YB231-64）Φ152×4.5mm 长200mm。 9. 支座的公称直径Dg600mm，每个支 座承受的载荷为36.8吨，材料采用 A3F碳素钢；采用鞍形安装。 10. 整个换热器采用卧式安装，安装图 见图纸2－1。日星期一45九江学院九、参考资料1. 《化工原理》上册化 工 教 研 室化学工 业出版社，谭天恩主编，1990年。 2. 《基础化学工程》 上海科 学技术出版社，编写组，1980年。日星期一46十、对一些问题的说明九江学院? 列管式换热器是目前化工生产中应用最化 工 教 研 室广泛的一种换热器，它的结构简单、坚 固、容易制造、材料范围广泛，处理能 力可以很大，适应性强。但在传热效率、 设备紧凑性、单位传热面积的金属消耗 量等方面还稍次于其他板式换热器。此 次设计所采用的固定管板式换热器是其 中最简单的一种。47日星期一九江学院? 由于水蒸汽的对流传热系数比苯侧的对化 工 教 研 室流传热系数大得多，根据壁温总是趋近 于对流传热系数较大的一侧流体的温度 实际情况，壁温与流体温度相差无几， 因此本次设计不采用热补偿装置。日星期一48九江学院Thanks Attention化 工 教 研 室Science and technology, especially strategic high technology, is increasingly becoming the decisive force in economic and social development and the focus of competition in comprehensive national strength.49日星期一
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化工原理列管式换热器课程设计？具体问题：某生产过程中，需将5t/h的油从96度冷却到46度，压力为0.3mpa；冷却介质采用循环水，循环水的压力为0.4mpa，循环水入口温度30度，出口温度40度。设计一台列馆舍换热器，完成该生产任务。备注：选用∮25mmx2.5mm的碳素钢管，管内流速取0.5m/s
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转载，供参考：列管式换热器的设计和选用（1） 列管式换热器的设计和选用应考虑的问题　　◎ 冷、热流体流动通道的选择　　　具体选择冷、热流体流动通道的选择　　在换热器中，哪一种流体流经管程，哪一种流经壳程，下列几点可作为选择的一般原则：a) 不洁净或易结垢的液体宜在管程，因管内清洗方便。b) 腐蚀性流体宜在管程，以免管束和壳体同时受到腐蚀。...
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