(8) 对设计的评论：设计完毕应对本设计作出综合评论，指出本设计的特点， 特别是有创造性的见解，另一方面也要指出存在的问题，有待改进。
(9) 参考文献：设计所引用的文献、书籍、科技杂志，均应列出名称、年份 等，以便阅审者查对。
计算中注意： a) 凡设计计算所用公式及数据均须注明来源； b) 设备各结构件形状与尺寸的确定及材料的选择应尽量标准化； c) 主要部件的结构应在说明书中用图示出； d) 说明书中应详细书写设计计算的步骤。
艺和主要结构计算。学习 AutoCAD； 第 6-7 周 熟悉 AutoCAD 的使用。绘制管板布置图。根据管板布置计算流动阻力，
校核原设计计算结果。选择冷热流体用泵； 第 8 周 绘制换热器装配图； 第 9 周 提交换热器装配图（pdf 版）预审； 第 10 周 修订装配图中的错误和不足； 第 11 周 完成设计说明书； 第 12 周 答辩。
=
0.1477
m2
管程流体流速
u 56600 (3600× 992.2)
=
= 0.107 m s
i
0.1477
0.02× 0.107× 992.2
Re =
= 3258
0.0006533
普兰特数
Pr = 4.174 ×103 × 0.0006533 = 4.29 0.635
应详细列出其名称、规格、数量、材料和标准号。 (5) 换热器中的管束，通常只画出一根或几根管子，其余的管子用点划线表
示。 (6) 设备壳体上各接管，在主视图上，可假设将这些管分别旋转到与正面投
影面平行的位置再进行投影画图，但在管板布置图中要表达出各接管的实际位 置。
3．计划进度 第 4-5 周 介绍课程设计的目的和要求。确定设计方案，选择换热器类型，进行工
n = 1.19 N = 1.19 979 = 37.2 ≈ 38 根 c
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
D =1.05t N η = 1.05×32 979 0.7 = 1256.6mm
圆整可取 D = 1300mm 6）折流挡板 采用弓形折流挡板，取弓形折流挡板圆缺高度为壳体内径的 35%，则切去的圆缺
4V
4× 56600
=
=
= 0.197m
d1 π
992.2 × 3600× 3.14 × 0.7
ui
圆整后可取内径为 200mm。
6.换热器计算
1）热量计算
（1）壳程对流体传热系数、对圆缺形折流挡板，可采用克恩公式
0.14
α
0
=
0.36
λ0 de
Re0.55 0
Pr1
3
⎛ ⎜⎜ ⎝
µ0 µw
⎞ ⎟⎟ ⎠
S·
=
Q
K∆ t m
=
2625×1000 100 × 32.7
= 802m2
S m 考虑 15%的面积裕度， S = 1.15× ` = 1.15×802 = 922 2
5.工艺结构尺寸 1）管径和管内流速
u 选用φ 25mm× 2.5mm 的传热管（碳钢），初取管内流速 =1.0 m s。 i
2）管程数和传热管数
由正三角形排列得当量直径
⎛ 4 × ⎜⎜
de = ⎝
t d 3 2 − π
24
2 0
⎞ ⎟⎟
⎛ 4⎜⎜
⎠= ⎝
π d0
3 2
×
0.0322
−
0.785 ×
0.0252
⎞ ⎟⎟ ⎠
=
0.020m
3.14× 0.025
壳程流通截面积
⎛
S d 0 = BD⎜⎜1− ⎝
t
0
⎟⎟⎠⎞
=
0.78
×1.3
×
⎜⎛1 ⎝
在完成设计后，应按照以上内容与顺序编写课程设计说明书，编写时即要以有力 的论证(包括理论、图表及计算数据)阐述本设计的正确性和可靠性，又要实事求是地 指出存在的问题。要做到语言简练、字迹清晰、书写整齐(10 页左右)。
2．绘图的要求 (1) 图纸按国标要求绘制。 (2) 绘图的主要内容：换热器轴向截面图、管板布置图。 (3) 图面：A1 不少于一张，可根据需要附带其他规格图。 (4) 对于标准零部件(螺栓、螺母等)采用简化画法表示，但在零件明细表中
依据传热管内径和流速确定单程传热管数
ns
=
π 4
V
d u2 ii
=
56600 (992.2 ×3600)
0.785× 0.022 ×1.0
=
50.5
≈
51 根
按单程管计算，所需的传热管长度为
S
922
L=
=
= 230.3
n d π
3.14 × 0.025×100
0s
按单管程设计，传热管过长，宜采用多管程结构。若取传热管长 L = 12m ，换热
黏度 3.计算总传热系数
µ = 0.0006533Pa • s i
1）热流量
Q m c ∆ 10 =
= 60000 × 2.25 × 70 = 9.45 × 6 kJ h = 2625kW
0
t 0 P 0 0
Байду номын сангаас
2) 平均传热温差
t t t ` ∆
∆ =
−∆
1
2 = (110 − 60) = (40 − 20) = 32.7℃
宁波理工学院
过程原理课程设计
题目
60 吨/时固定管板式换热器设计
姓名 学号 专业班级 指导教师 分院 完成日期
王子尹 3090502054 制药工程 092 班 唐飞宇 生物与化学工程分院 2012 年 4 月 18 日
过程原理课程设计任务书
一、过程原理课程设计题目
60 吨/时固定管板式换热(冷却)器设计
(1) 设计计算列管式换热器的热负荷、传热面积、换热管、壳体、管板、封头、 隔板及接管等。
(2) 选取冷、热流体的输送泵。 (3) 绘制列管式换热器的装配图。 (4) 编写课程设计说明书。 五、指导教师对课程设计的任务要求及进度安排 1．设计说明书的内容
(1) 目录：课程设计的主要项目。 (2) 设计题目：附上或抄写设计任务书。 (3) 设计说明：
器管程数为 2，则
N= S =
922
= 979 根
d π L 3.14 × 0.025×12 0
每程管数为 979 2 = 978.8 ≈ 979 根
管内流速
ui
=
π 4
V
d2 i
ns
=
56600 (992.2 × 3600)
0.785× 0.022 × 490
=
0.103 m
s
3）平均传热温差校正及壳程数
(5) 设备结构的设计：根据工艺计算的结果进行设备结构的没计，其主要内 容包括列管式换热器壳体直径、长度、厚度；管板尺寸、厚度和结构；封头尺寸 和法兰以及它们之间的连接和材料的选用等。
(6) 主要附属件的选定：包括列管式换热器各物流进、出口连接管尺寸、材 料及法兰等。
(7) 设计结果的汇集：将工艺计算及结构设计的主要结果和主要尺寸列成表 格表示出来。
m
∆
t ln 1
∆
ln 110 − 60 40 − 20
t2
3）冷却水用量
Q = 0 = 9.45×106 = 56600 kg h ω i ∆ 4..174× (60 − 20)
c t pi i
4）总传热系数 K
①管程传热系数。
Re
=
diui
ρ i
=
0.02 ×1× 992.2
=
0.02 ×1× 992.2
4．主要参考文献 [1] 张家荣,赵廷元. 《工程常用物质的热物理性质手册》，北京：新时代出版社，1987 [2] 李功样,陈兰英,崔英德编.《常用化工单元设备设计》，广州: 华南理工大学出版
社,2003 [3] 柴诚敬，王军，张缨编. 《化工原理课程设计》（修订版），天津:天津科学技术
出版社，2006 [4] 任晓光. 《化工原理课程设计指导》，北京：化学工业出版社，2009
Cp = 2.25kJ (kg •℃) 0
导热系数
λ0 = 0.108W (m •℃)
黏度
µ = 0.000748Pa • s 0
循环冷却水在 40℃下的物性数据：
密度
ρ = 992.2 kg i
m3
定压比热容
Cp = 4.174kJ (kg •℃) i
导热系数
λi = 0.635 W (m •℃)
高度为
h = 0.35×1300 = 455mm 取折流挡板间距 B = 0.6D ，则
B = 0.6 ×1300 = 780mm 折流挡板数为
N = 传热管长 −1 = 12000 −1 = 15 块
B 折流挡板间距
780
折流挡板圆缺面水平装配。 7）接管
u 壳程流体进出口接管：取接管内煤油流速为 = 0.7 m s ，则接管内径为 1
a) 根据设计任务简述所设计的设备在生产中的作用。
b) 画出工艺流程示意图。 c) 说明选用该设备的理由、依据和优缺点。 d) 设计中遇到的特殊问题及解决方法。 (4) 传热过程工艺计算：根据所选定的设备形式和设计任务书所给定的条件。 查阅参考资料进行工艺计算。其主要内容包括列管式换热器的热负荷、冷却水的 用量、传热面积、管子的尺寸与排列方式的确定，以及总传热系数和传热面积的 校核等。
黏度校正
0.14
⎛ ⎜⎜ ⎝
µ µw
⎞ ⎟⎟ ⎠
≈1
( ) α
0
=
0.36
×
0.108 0.02