大学生物工程专业《化工原理课程设计》说明书题目名称浮头式换热器的设计专业班级学号学生姓名指导教师2012 年06 月08 日目录1、设计方案.................................................................................. 错误!未定义书签。
2、衡算.......................................................................................... 错误!未定义书签。
2.1确定设计方案 ..................................................................... 错误!未定义书签。
2.1.1换热器的类型................................................................ 错误!未定义书签。
2.1.2 管程安排....................................................................... 错误!未定义书签。
2.2确定物性数据 ..................................................................... 错误!未定义书签。
2.3估算传热面积 ..................................................................... 错误!未定义书签。
2.3.1 热负荷........................................................................... 错误!未定义书签。
2.3.2 热流体用量................................................................... 错误!未定义书签。
2.3.3 平均传热温差........................................................... 错误!未定义书签。
2.3.4 初算传热面积............................................................... 错误!未定义书签。
2.4换热器工艺结构尺寸设计 ................................................. 错误!未定义书签。
2.4.1 管径和管内流速........................................................... 错误!未定义书签。
2.4.2管程数和传热管数....................................................... 错误!未定义书签。
2.4.3 平均传热温差校正....................................................... 错误!未定义书签。
2.4.4 传热管排列................................................................... 错误!未定义书签。
2.4.5 壳体直径....................................................................... 错误!未定义书签。
2.4.6 折流板........................................................................... 错误!未定义书签。
2.4.7接管............................................................................... 错误!未定义书签。
3、换热器核算.............................................................................. 错误!未定义书签。
3.1传热面积校核...................................................................... 错误!未定义书签。
3.1.1管程传热膜系数............................................................ 错误!未定义书签。
3.1.2 壳程传热膜系数........................................................... 错误!未定义书签。
3.1.3 总传热系数................................................................... 错误!未定义书签。
3.1.4 传热面积校核............................................................... 错误!未定义书签。
3.2换热器内压降的核算........................................................ 错误!未定义书签。
3.2.1 管程阻力....................................................................... 错误!未定义书签。
3.2.2 壳程阻力....................................................................... 错误!未定义书签。
4、设备选型.................................................................................. 错误!未定义书签。
4.1管子排列方式的选择 ......................................................... 错误!未定义书签。
4.2折流板的选择 ..................................................................... 错误!未定义书签。
4.3除污垢措施的选择 ............................................................. 错误!未定义书签。
4.4材料的选择 ......................................................................... 错误!未定义书签。
5、附录及图表.............................................................................. 错误!未定义书签。
6、设计总结.................................................................................. 错误!未定义书签。
7、参考文献.................................................................................. 错误!未定义书签。
1、设计方案在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛地使用各种换热器，且他们是上述这些行业的通用设备，并占有十分重要的地位。
在化工厂，换热器的费用约占总费用的10%-20%。
在某工厂的生产过程中，因生产需要，需用水回收甘油的热量。
已知水将甘油从120℃冷却至50℃，且甘油的压力不大于0.1MPa 。
水的流量为50m 3/h ，水的入口温度为28℃，出口温度为78℃，压力不大于0.1MPa ，请设计一台换热器能完成上述任务。
2、衡算2.1 确定设计方案 2.1.1换热器的类型两流体的温度变化情况：水的进口温度28℃，出口温度为78℃；甘油的进口温度为120℃，出口温度为50℃，本组为浮头式换热器。
2.1.2 管程安排对于一般压力较高的流体流经管内，因为管子直径小，承受高压能力好，所以水走管程，又被冷却物料一般走壳程，便于散热，所以甘油走壳程。
2.2 确定物性数据定性温度：对于一般气体和水等低黏度流体，其定性温度可取流体进、出口温度平均值。
故壳程甘油的定性温度为12050852T +==℃ 管程流体的定性温度为2878532T +==℃在定性温度下，分别查取管程和壳程流体(水和甘油)的物性参数，见下表：表1 冷热流体的物性参数物质 密 度 (kg/m 3) 比热容(kJ/kg·℃)黏 度 (Pa·s) 导热系数 (W/m·℃) 甘油 水 810985.62.22 4.1760.9×10-3 509.6×10-60.18 65.4×10-22.3 估算传热面积2.3.1 热负荷（忽略热损失）6m c p c 985.610 4.17650 2.0610Q C T ∆=⨯⨯⨯=⨯，，KJ/h =572kW2.3.2 热流体用量（忽略热损失）()3m,h3p h 2157210 3.7kg /s 13320() 2.221012050T Q Q C T T ⨯====-⨯-，kg/h 2.3.3 平均传热温差先按纯逆流计算，得m 7050602t +∆==℃2.3.4 初算传热面积参照列管式换热器中K 值大致范围表[1],可假设K=350W/(m 2·℃)则估算的传热面积为357210===2735060T m Q S K t ⨯∆⨯估m 22.4 换热器工艺结构尺寸设计 2.4.1 管径和管内流速参照列管式换热器内常用的流速范围表[3]，取管内流速为1i u =m/s ，并取s N =24管径用下式计算27.15d ===mm又由于考虑到市场上管径的一般规格大小，所以我们选用φ30×1.0mm 的管子。
利用试差法，计算管内流速为：2250/3600==0.940.7850.028244v i s q u d N π=⨯⨯⨯⨯m/s 2.4.2 管程数和传热管数由于s N =24，按照单管程，所需的传热管长度为27123.140.02824sS L d N π===⨯⨯估m按照单管程设计，由于传热管太长，故宜采用多管程设计。