目录1、设计任务及要求........................................2、设计方案的确定及流程说明...................... 2.1管壳式换热器的型式............................2.2换热器的流程................................2.3换热器的流程图 ................................3、换热器设计................................3.1确定物性数据............................3.2计算平均温差3.3计算热负荷3.4估算传热面积................................4、工艺结构尺寸..................................4.1选管子规格............................4.2总管数和总管程数............................4.3确定管子在管板上的排列方式.....................4.4管壳内径的确定.....................4.5绘管板布置图确定实际管子数目.....................4.6折流板的计算.....................4.7其他附件.....................4.8接管.....................5、管壳式换热器的核算.............................5.1传热温差的校正.....................5.2总传热系数K的计算.....................5.3传热面积校核.....................5.4壁温的计算.....................5.5阻力计算和核算压力降.....................6、设计成果总表..........................................7 分析讨论..................................8、换热器的设计图纸..................................9.、参考文献............................换热器课程设计任务书一、设计题目：设计一台换热器二、操作条件：1、苯：入口温度90℃，出口温度40℃。

2、冷却介质：循环水，入口温度20℃。

3、允许压强降：不大于50kPa。

三、设备型式：管壳式换热器四、处理能力：100000吨/年苯五、设计要求：1、选定管壳式换热器的种类和工艺流程。

2、管壳式换热器的工艺计算和主要的工艺尺寸的设计。

3、设计结果概要或设计结果一览表。

4、设备简图。

（要求按比例画出主要结构及尺寸）5、对本设计的评述及有关问题的讨论（不同的同学应该有不同的感受）。

2、设计方案的确定及流程说明2.1管壳式换热器的型式：卧式壳管式冷凝器2.2换热器的流程：冷却水走管程，便于水垢清洗；甲苯走壳程，有利于甲苯的散热和冷凝。

3、换热器设计3.1确定物性数据90'1=t ℃ 40"1=t ℃ 20'2=t ℃ 30"2=t ℃冷却介质为循环水，取入口温度为：20 ℃，出口温度为：30℃苯的定性温度： 6524090t 1=+=℃水的定性温度： 25230202=+=t ℃两流体的温差： 40256521=-=+t t ℃性 流体℃kg/m 3Pa ·s kJ/(kg ·℃)W/(m ·℃)苯 65 836.6 0.000381 1.828 0.151 水259970.00092084.1790.6093.2计算平均温差11221212(''')(''')'ln(''')(''')m t t t t t t t t t ---∆==--36.41℃143.020902030'''"2122=--=--=t t t t P 520304090'""'2221=--=--=t t t t R 由计算得：929.0=∆t ψ，所以C t t m t m 85.3341.36929.0=⨯=∆=∆∆，ψ3.3计算热负荷 苯的质量流量：s q m /kg 17.3)360024365/(1000000001=⨯⨯=热量：W 5.289827)4090(828.1100017.3)"'t (Q 1111=-⨯⨯⨯=-=t c q p m水的质量流量：h kg t t c q p m /2.24967)2030(1000179.436005.289827)'"(Q 1222=-⨯⨯⨯=-=估算传热面积: 2m m 42.21825.334005.289827t K Q F =⨯=∆=逆估ψ4、工艺结构尺寸4.1选管子规格假设C W/m 4002︒⋅=K ,管子为mm .219⨯Φ，又因为苯走管程且初选，L= 4.5m 的列管，所以设s m u i /9.0=4.2总管数和总管程数4.216.836015.0015.014.317.34421=⨯⨯⨯⨯==u d q Z i m π 取Z=22根 m d L i 3.1622019.014.342.21z F o =⨯⨯==π6.35.43.16===L L N i取N=4 4.3确定管子在管板上的排列方式：按正三角形排列 4.4管壳内径的确定 查表得：管中心距：s=25 分程隔板槽处管中心距：38l =E平行于流向的管距：65.2130cos 2530cos s =︒=︒=s p 垂直于流向的管距：5.1230sin 2530sin s =︒=︒=s n 六边形层数：a=5管中心至最外层管中心距离：管束外缘直径：359.00095.02217.0D =⨯+⨯=L 壳体内径：375.0008.02359.0D =⨯+=s 取标注直径：0.4实际换热面积S =n i d πL=88×3.14×0.015×4.5=18.662m 该换热器所要求总传热系数 /(2.459825.3366.185.2898272•=⨯=∆=K m W t S Q m ℃ 4.5绘管板布置图确定实际管子数目：取NZ=88c 4.6折流板的计算: 弓形折流板 取折流挡高度,m 1.00.25D h ==s 取折流板间距4.008.04.0)12.0(l --=⨯--=s .取0.25.折流板个数：b N L/s l -1=17个 5、管壳式换热器的核算5.1传热温差的校正5.2总传热系数K 的计算 计算管程对流传热系数i α2220.003888.044150.08844m d n A i i =⨯⨯⨯=⨯⨯=ππs m A V u i s i 975.06.836360024365003888.0108=⨯⨯⨯⨯==()湍流23006.3211310381.06.836975.0015.0Re 3>=⨯⨯⨯==-μρi i i u d6.4151.010381.010828.1Pr 33=⨯⨯⨯==-λμp i C()()Cm W d i ii ⋅=⨯⨯⨯==23.08.03.08.0/14756.4)6.32113(015.0151.0023.0(Pr Re 023.0苯被冷却）λα 计算壳程对流传热系数o α①壳程对流传热系数 对圆缺形折流板，可采用凯恩公式14.0w3/155.0oeo r e d 36.0）（μμλαP R = 当量直径，由正三角形排列得m d d t d e 02.0019.014.3)019.0414.3025.023(4)423(4220202=⨯⨯-⨯⨯=-=ππ 壳程流通截面积，2000162.0025.0019.0145.015.01m t d hD A =⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=壳程流体流速及其雷诺数分别为hkg t t c q p m /2.24967)2030(1000179.436005.289827)'"(Q 1222=-⨯⨯⨯=-=s m A u m /43.00162.036009972.24967q 020=⨯⨯==ρ7.9311109208.099743.002.0Re 300=⨯⨯⨯==-μρ苯u d e普兰特准数3.6609.0109208.010179.4Pr 330=⨯⨯⨯==-λμp C14.0w3/155.0oeo r e d 36.0）（μμλαP R = 粘度校正: 14.0w）（μμ 所以：7.323905.1)3.6()7.9311(02.0609.036.03155.00=⨯⨯⨯=α()C m W ⋅2/ 确定污垢热阻（井水）有机液体），W C m R W C m R so si /00017.0(/0002.022 ⋅=⋅=总传热系数K()C m W d dd d R R K ii i siso ⋅=⨯+⨯⨯+⨯+=+++=--2440000/63.628151475191519102107.17.32391111αα5.3传热面积校核: 2m m 63.13825.3363.6285.289827t K Q F =⨯=∆=逆ψS =n0d πL=126×3.14×0.015×4.5=26.72369.163.1366.18=， 稍大5.4壁温的计算: 5585.3300017.07.3239163.628-65)1(t 1,0m1=⨯+=∆+=）（m s t r K α壳体壁温，可近似取为壳程流体的平均温度，即T=65℃。

壳体壁温和传热管壁温之差为1055-65==∆t ℃。

5.5阻力计算和核算压力降管程流动阻力221i2u u d 22L P P ρρλξ⋅⋅∆=∆=， 由Re ＝6.15315，传热管相对粗糙度i /d ε=0.1/15＝0.0067，查莫迪图得λ＝0.033W/m ·℃，流速u i ＝0,975m/s ，ρ＝836.6kg/m3，所以 沿程阻力：()Pa u d L P i i 413405.12975.06.836015.05.4033.022i 2i =⨯⨯⨯⨯=Φ⋅=∆ρλ回弯阻力()Pau P t i r 636242975.06.8364Z 2422=⨯⨯⨯==∆ρ进出口连接阻力：()Pa u P i n 11932975.06.836325.122=⨯⨯==∆ρ总的流动阻力：P ∆=i P ∆+r P ∆+n P ∆=4134+6362+1193=11698Pa<50kPa 壳程压力降2）计算壳程压强降()Ns F P P P s ，，210∆+∆=∆∑其中 ()21115.12001u N n Ff P Ns F B c s ρ+=∆==，，，管子为正三角形排列，取F=0.4 10881.11.1=⨯==n n c取折流挡板间距 m h 25.0=折流挡板数：17125.05.41=-=-=h L N B壳程流通面积 ()()2000525.0019.01040.025.0m d n D h A c =⨯-⨯=-= s m A u m /43.00162.036009972.24967q 020=⨯⨯==ρ 7.9311109208.099743.002.0Re 300=⨯⨯⨯==-μρ苯u d e ＞50062.07.93110.5Re 0.5228.0228.000=⨯==--f所以 ()Pa P 4130243.0997*******.04.021=⨯⨯+⨯⨯⨯=∆， ()Pa u D h N P B 4701243.099740.01.025.317225.32202=⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∆ρ，()Pa P 10156115.1470141300=⨯⨯+=∆∑由上面计算可知，该换热器管程与壳程的压强均满足题目要求，故所选换热器合适。