化工原理课程设计说明书换热器的设计.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流化工原理课程设计说明书换热器的设计.精品文档.中南大学化工原理课程设计题 目设计说明书指导老师夏柳荫学生姓名徐 春 波学 院化学化工学院学生学号1503070127专业班级制药0701班2010年01月22日目录一、 设计题目及原始数据（任务书）3二、 设计要求.3三、 列环式换热器形式及特点的简述.3四、 论述列管式换热器形式的选择及流体流动空间的选择.8五、 换热过程中的有关计算（热负荷、壳层数、总传热系数、传热面积、压强降等等）.10 物性数据的确定14 总传热系数的计算14 传热面积的计算16 工艺结构尺寸的计算16 换热器的核算18六、 设计结果概要表（主要设备尺寸、衡算结果等等）22七、 主体设备计算及其说明22八、 主体设备装置图的绘制33九、 课程设计的收获及感想33十、 附表及设计过程中主要符号说明.37十一、 参考文献.40一、设计题目及原始数据（任务书）1、生产能力：17×104吨/年煤油2、设备形式：列管式换热器3、设计条件：煤油：入口温度140oC，出口温度40 oC冷却介质：自来水，入口温度30oC，出口温度40 oC允许压强降：不大于105Pa每年按330天计，每天24小时连续运行二、设计要求1、选择适宜的列管式换热器并进行核算2、要进行工艺计算3、要进行主体设备的设计（主要设备尺寸、横算结果等）4、编写设计任务书5、进行设备结构图的绘制（用420*594图纸绘制装置图一张：一主视图，一俯视图。一剖面图，两个局部放大图。设备技术要求、主要参数、接管表、部件明细表、标题栏。）三、列环式换热器形式及特点的简述换热器概述 换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，以实现不同温度流体间的热能传递，又称热交换器。换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。 在换热器中，至少有两种温度不同的流体，一种流体温度较高，放出热量；另一种流体则温度较低，吸收热量。在工程实践中有时也会存在两种以上的流体参加换热，但它的基本原理与前一种情形并无本质上的区别。在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器，且它们是上述这些行业的通用设备，占有十分重要的地位。随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日益加强。换热器的设计制造结构改进以及传热机理的研究十分活跃，一些新型高效换热器相继问世。换热器按照换热介质不同可分为水-水换热器和汽-水患热器；按照工作原理不同可分为间壁式、直接接触式、蓄热式和热管式换热器。1.表面式换热器又称间壁式换热器。是指通过传热表面间接加热的换热器。由于表面式换热器冷热流体传热时被固体壁面所隔开，热流体和冷流体通过壁面进行热量传递，所以与直接接触式换热器相比，换热效率较低，常用在两种流体不容渗混的场合。主要有管式、容积式、板式、螺旋板式等形式。2.管式换热器是指由圆筒形壳体和装配在壳体内的带有管板的管束所组成的管式换热器。结构简单、造价低、流通截面较宽、易于清洗水垢;但传热系数低、占地面积大。管壳式换热器有固定管板式汽-水换热器、带膨胀节管壳式汽-水换热器、浮头式汽-水换热器、u彩管壳式汽-水换热器、波节型管壳式汽-水换热器、分段式水-水换热器等儿种类型。3.套管式换热器是指由管子制成管套管等构件组成的管式换热器。4.板式换热器是指不同温度的流体交错在多层紧密排列的薄壁金属板间流动换热的表面式换热器。主要由传热板片、固定盖板、活动盖板、定位螺栓及压紧螺栓组成，板片之间用垫片进行密封。由于板片表面的特殊结构，能使流体在低流速下发生强烈湍动，从而强化了传热过程。板式换热器结构紧凑，拆洗方便，传热系数高，适应性大，节省材料，但板片间流通截面狭窄，易形成水垢和沉积物，造成堵塞，密封垫片耐热性差时易渗漏。此种换热器常用于供暖系统。板式换热器计算时应考虑换热便面污垢的影响，传热系数计算时应考虑污垢修正系数。其中列管式换热器的应用已经有很悠久的历史。现在，它作为一种传统的标准换热设备在很多工业部门中大量使用，尤其在化工、石油、能源设备等部门所使用的换热设备中，列管式换热器仍处于主导地位。同时，管板式换热器已成为高效、近臭的换热设备，大龄的应用于工业中。列管式换热器的资料较为完善，已有系列化标准。列管式换热器有三种类型，分别为固定管板式换热器、浮头式换热器、U形管式换热器和填料函式换热器。1.固定管板式：固定管板式换热器主要有外壳、管板、管束、封头压盖等部件组成。固定管板式换热器的结构特点是在壳体中设置有管束，管束两端用焊接或胀接的方法将管子固定在管板上，两端管板直接和壳体焊接在一起，壳程的进出口管直接焊在壳体上，管板外圆周和封头法兰用螺栓紧固，管程的进出口管直接和封头焊在一起，管束内根据换热管的长度设置了若干块折流板。这种换热器管程可以用隔板分成任何程数。固定管板式换热器结构简单，制造成本低，管程清洗方便，管程可以分成多程，壳程也可以分成双程，规格范围广，故在工程上广泛应用。壳程清洗困难，对于较脏或有腐蚀性的介质不宜采用。当膨胀之差较大时，可在壳体上设置膨胀节，以减少因管、壳程温差而产生的热应力。图1 固定管板式换热器固定管板式换热器的特点是：旁路渗流较小；造价低；无内漏。在相同的壳体直径内，排管较多，比较紧凑；壳侧层清洗困难，加上膨胀节的方法不能照到管子的相对移动。比较适合温差不大或温差大而壳层压力不高的场合。固定管板式换热器的缺点是，壳体和管壁的温差较大，易产生温差力，壳程无法清洗，管子腐蚀后连同壳体报废，设备寿命较低，不适用于壳程易结垢场合。2.浮头式换热器：其两端管板只有一端与壳体完全固定，另一端课相对于壳体作某些移动，该端称之为浮头。此种换热器的管束不受壳体的约束，壳体与管束之间不会因为膨胀量的不同而产生热应力。而且在清洗和检修时，仅将管束从壳体中抽出即可。特点：该种换热器结构复杂、笨重，造价比固定管板式要高出约20，材料的消耗量较大，浮头的端盖在操作中无法检查，所以安装时要特别注意其密封，以免发生内漏，且管束和壳体间隙较大，设计图2. 浮头式换热器时避免短路。该种换热器比较适合管壳壁间温差较大，或易于腐蚀和易于结垢的场合。3.U型管式换热器仅有一个管板，管子两端均固定于同一管板上。这类换热器的特点是：管束可以自由伸缩，不会因为管壳之间的温差而产生热应力，热补偿性能好；管程为双管程，流程较长，流速较高，传热性能好；承压能力强；管束课从壳体内抽出，便于检修和清洗，造价便宜。但是管内清洗不变，管束中间分布的管子难以更换，管板中心部分布管不紧凑，管子数目不能太多。仅适用于管壳壁温相差较大，或壳程截止易于结垢而管程介质不易结垢，高温高压腐蚀性强的情形。图3.U型管式换热器4.填料函式换热器此类换热器的管板也仅有一端与壳体固定，另一端采用填料函密封。特点为它的管束也可以自由膨胀，所以管壳间不会产生热应力，且管程与壳程都能清洗。造价较低、加工制造简便，材料消耗较少。填料密封处于泄露，故壳程压力不能过高，也不宜用于易挥发、易燃、易爆、有毒的场合。四、论述列管式换热器形式的选择及流体流动空间的选择换热器形式的选择本次任务中两流体的温度变化：煤油热流体进口温度为140，出口温度为40；冷却介质水的进口温度为30，出口温度为40。该换热器用自来水作冷却介质，受环境影响，进口温度会降低，由此可知该换热器的管壁温度和壳体壁温之差较大，有上一步骤中对换热器形式及特点的陈述，课选用固定管板式换热器。流体流动空间的选择在管壳式换热器的计算中，首先要决定何种流体走管程，何种流体走壳程，这需遵循一些一般原则。宜于通入管内空间的流体不清洁的流体：因为在管内空间得到较高的流速并不困难，而流速高，悬浮物不易沉积，且管内空间便于清洗；体积小的流体：管内空间的流动截面往往要比管外空间的截面要小，流体易于获得理想的流速，而且也便于做成多程流动。有压力的流体：管子承压能力强，而且还简化了壳体密封要求。与外界温差大的流体：可以减少热量的逸散。宜于通入管间的流体当两流体温度相差较大时，值大的流体走管间，这样可以减少管壁与壳壁间的温度差，因而也减少了管束与壳体间的相对伸长，故温差应力可以降低。若两流体给热性能相差较大时，值霄的流体走管间，此时可以用翅片管来平衡传热面两侧的给热条件，使之相互接近。黏度大的流体，管间的截面和方向都在不断变化，在低雷诺数下，管外给热系数比管内的大。泄漏后危险大的流体，可以减少泄露机会，以保安全。根据所查得的资料，不洁净或易于结垢的物料应流经易于清洗的一侧，对于直管一般走管内；温度较高的物料宜走管内一减少热损失，但要求被冷却的流体走壳程、黏度大的走壳程，且循环水易于结垢，所以使水走管程，煤油走壳程。流体流速的选取：换热器常用流速的范围如下表表一 换热器常用流速的范围 介质流速循环水新鲜水一般液体易结垢液体低粘度油高粘度油管程流速，m/s1.0-2.00.8-1.50.5-31.00.8-1.80.5-1.5壳程流速，m/s0.5-1.50.5-1.50.2-1.50.50.4-1.00.3-0.8由上表可得管内循环水流速范围为1m/s-2m/s，现取管内流速1.0m/s。换热管规格的选取换热管规格及排列形式如下表所示表二 换热管规格及排列形式选用25×2.5碳钢管。五、过程中的有关计算（热负荷、壳层数、总传热系数、传热面积、压强降等等）列管式换热器的设计计算设计步骤目前，我国已经制订了管壳式换热器系列标准，设计中应尽可能选用系列化的标准产品，这样可简化设计和加工。但是实际生产条件千变万化，当系列化产品不能满足需要时，仍应根据生产的具体要求而自行设计非系列标准的换热器。两者的设计计算步骤如下：1.非系列标准换热器的一般设计步骤了解换热流体的物理化学性质和腐蚀性能。由热平衡计算传热量的大小，并确定第二种换热流体的用量。决定立体通入的空间。计算流体的定性温度，一确定流体的物性数据。初算有效平均温差。一般先按照逆流计算，然后再校核。选取管径和管内流速。计算传热系数K值，包括管程对流传热系数和壳程对流传热系数的计算。由于壳程对流传热系数与壳颈、管束等结构有关，因此一般先假定一个壳程对流传热系数，以计算K值，然后再校核。初估传热面积。考虑安全系数和初估性质，因而常取实际传热面积是计算值的1.15-1.25倍。择管长L。计算管数N并校核管内流速，确定管程数。Xi校核对流传热系数及有效平均温差；校核传热面积，应有一定安全系数，否则需要重新设计。Xii计算流体流动阻力。如果阻力超过允许范围，需要调整设计，直至满意为止。2.系列标准换热器选用的设计步骤至与1相同。选取经验的传热系数K值。计算传热面积。由系列标准选取换热器的基本参数。校核传热系数，包括管程、壳程对流传热系数的计算。假如核算的K值与原选择的经验值相差不大，就不再进行校核；如果相差较大，则需重新假设K值并重复上述一下步骤。校核有效平均温差。校核传热面积，使其有一定的安全系数，一般安全系数取1.1-1.25，否则需要重新设计。计算流体流动阻力，如果超过允许范围，需重新选换热器的基本参数再行计算。由此可知，换热器的传热设计，实际上是一个反复试算的过程，有时需要反复试算2-3次。所以换热器设计计算带有试差性质。传热计算的主要公式传热速率方程式 Q=KStm式中Q传热速率（热负荷）,W；K总传热系数，W/（m2）；S与K值对应的传热面积，m2；tm平均温度差，。1.传热速率（热负荷）Q传热的冷热流体均没有相变化，且忽略热损失，则式中 W-流体的质量流量，kg/h；-定压比热容，kJ/（kg）；T热流体的温度，；t冷流体的温度，；流体有相变化时，则式中 W饱和蒸汽的冷凝速率，kg/h； r饱和蒸汽的汽化热，/kg/kJ。平均温度差tm恒传热时的平均温度差tm=T-t变温传热的温度差逆流和并流式中t1、t2换热器两端热冷流体的温度差，。错流和折流设计过程中的具体计算：式中按逆流计算的平均温度差，-温差校正系数，无量纲，总传热系数K式中K总传热系数，W/（m2）；-传热管内、外侧流体的对流传热系数，W/（m2）；-传热管内外侧表面上的污垢热阻，m2/W；-传热管内径、外径及平均直径，m；-传热管比导热系数，W/（m2）；b管壁厚度，m。物性数据的确定：定性度取流体进口温度平均值壳程煤油的定性度：T=90管程流体的定性温度：t=35根据定性温度，可以查取管程和壳程流体的有关物性数据。煤油在90下的物性数据：密度：0=825kg/m3定压比热容：cp0=2.22kJ/（kg）导热系数：0=0.140W/（m2）粘度：0=0.000715Pas循环冷却水在35下的物性数据：密度：i=994kg/m3定压比热容：cpi=4.08kJ/（kg）导热系数：i=0.626W/(m2)粘度：i=0.000725Pas总传热系数的计算1.热流量：m0=17×104×103/(330×24)=2.15×104(kg/h)Q0= m0Coto=2.15×104×2.2×（140-40）=4.773×106kJ/h=1325.8kw2.平均传热系数:=(t1-t2)/ln(t1/t2)=(140-40)-(40-30)/ln(140-40)/(40-30)=39(°C)3.冷却水用量：Wi =Q0/(C iti)= 4.773×106/4.08×(40-30)=1.175×105kg/h4.总传热系数K管程传热系数=4805.2 W/（m2）壳程传热系数0=290W/（m2）污垢热阻表二 流体的污垢热阻由上表可得：Rsi=0.000344m2/WRs0=0.000172 m2/W管壁的导热系数=45.3W/（m）传热面积的计算S丿=148.6（m2）又需要考虑15的面积裕度S=1.15×148.6=170.89 （m2）工艺结构尺寸的计算1.选用的是25×2.5的传热管（碳钢），取管内流速ui=1.0m/s管程数和传热管数2.由传热管内径和流速确定单程传热管数ns=按单程关计算所需传热管的长度L=（m）单程管计算，传热管过长，采用多管程结构。取l=4.5m，则换热器的程数为传热管总根数N=4×104=416(根)3.平均传热温差及校正壳程数平均传热温差校正系数R=10P=0.091按单壳程，四管程结构，温差校正系数查有关图表可得t=0.82平均传热温差tm=t=0.82×39=32（）4.传热管的排列和分程方法采用组合排列方法，即每程内均按正三角形排列。取管心距t=1.25d0，则t=1.25×25=31.2532（mm）横过管束中心线的管数nc=1.19=1.19=24(根)5.壳体内径采用多管程结构，取管板利用率=0.7，则壳体内径为D=1.05t,取D为8006.折流板采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25，则切去圆缺高度h=0.25×800=200（mm）取折流板间距B=0.3D,则B=0.3×800=240（mm），可以取B为300mm。折流板数NB=折流板圆缺面水平装配。7.接管壳程流体进出口接管：取接管内油品流速为1.0m/s，则接管内径为d=m取标准管径为100mm管程流体进出口接管：取接管内循环水流速u=1.5m/s，则接管内径为d=m取标准管径为160mm。 换热器的核算1.壳程对流传热系数 对圆缺型折流板，课采用克恩公式当量直径，有正三角形排列的壳程流通截面积壳程流体流速及其雷诺数分别为普兰特准数粘度校正2.管程对流传热系数管程流通截面积管程流体流速及其雷诺数普兰特准数3.传热系数 4.传热面积该换热器的实际传热面积由前面所得D=800,B=300,且取管长l为4.5m时，查国标得换热器实际传热面积应为148.5m2，则该换热器的面积裕度为换热器内流动阻力1.管程流动阻力由Re=27695，传热管相对粗糙度为0.005，查莫狄图得=0.033W/(m)，流速ui=1.01m/s，=994kg/m3管程流动阻力在允许范围之内，小于105Pa。2.壳程流动阻力流体流经管束的阻力F=0.5，NB=14, =0.138流体流过折流板缺口的阻力B=0.3m, D=0.8m总阻力壳程流动阻力也小于105Pa，符合要求。六、设计结果概要表（主要设备尺寸及衡算结果）七、主体设备计算及其说明1.工艺条件名称管程壳程物料名称自来水煤油工作压力0.1Mpa0.1Mpa定性温度3590换热面积157.2管长4.5m2.封头的选择上下两封头均选用标准椭圆形封头，根据JB/T4737-2002标准，封头为：。如图所示，材料选用20R钢。下封头常与裙座焊接，h2=50mm，材料选用20R钢。3.管板尺寸确定管板结构如下：由于固定管板式换热器管板计算十分复杂，需要综合考虑多种因素，考虑到本次设计时间并不太充裕，故计算从略，仅采用下表选取。4.换热管的选择选用的是25×2.5的碳钢管，通过上述计算定为四管程结构，且公称直径D=800mm。换热管排列图如下：我们计算所用换热管数为416根。5.管板与管子连接 管子与管板的连接方式主要有以下三种：a胀接；b焊接；c胀焊接. 胀接用于管壳之间介质渗漏不会引起不良后果的情况，特别适用于材料可焊性差（如碳钢换热管）及制造厂的工作量过大的情况。由于胀接管端处在焊接时产生塑性变形，存在着残余应力，随着温度的升高，残余应力逐渐消失，这样使管端处降低密封和结合力的作用，所以胀接结构受到压力和温度的限制，一般适用于设计压力4Mpa，设计温度300度，并且在操作中无剧烈地震动，无过大的温度变化及无明显的应力腐蚀；焊接连接具有生产简单、效率高、连接可靠的优点。通过焊接，使管子对管板有较好的增将作用；并且还有可降低管孔加工要求，节约加工工时，检修方便等优点，故应优先采用。此外，当介质毒性很大，介质和大气混合易发生爆炸介质有放射性或管内外物料混合会产生不良影响时，为确保接头密封，也常采用焊接法。焊接法虽然优点甚多，因为他并不能完全避免“缝隙腐蚀”和焊接节点的应力腐蚀，而且薄管壁和厚管板之间也很难得到可靠的焊缝。焊接法虽然较胀接可以乃更高的温度，但是在高温循环应力的作用下，焊口极易发生疲劳裂纹，列管与管孔存在间隙，当受到腐蚀介质的侵蚀时，以会加速接头的损坏。因此，就产生了焊接和胀接同时使用的方法。这样不但能提高接头的抗疲劳性能，同时可以降低缝隙腐蚀倾向，因而其使用寿命比单用焊接时长的多。在什么场合下适宜施行焊、胀接并用的方法，目前尚无统一标准。通常在温度不太高而压力很高或介质极易渗漏时，采用强度胀加密封焊（密封焊是指单纯防止渗漏而施行的焊接，并不保证强度）。当在压力和温度都很高的情况下，则采用强度焊加贴胀，（强度焊是即使焊缝有严密性，又能保证接头具有较大的拉脱力，通常是指焊缝强度等于管子轴向负荷下的强度时的焊接）。贴胀的作用主要是消除缝隙腐蚀和提高焊缝的抗疲劳性能。 由于本换热器的工作压力为低压，且为低温操作，综合考虑各种连接工艺的优缺点及使用范围最终确定采用焊接法，在焊接法连接管子与管板时，管板的硬度应该大于管子硬度，以保证在焊接时，管子发生塑性形变时，管板仅发生弹性形变。通常管子材料选用10、20优质碳钢，管板采用25、35、Q225或低合金钢16Mn、Cr5Mo等。结合本次设计，管板采用16MnR。6.管箱的选择DN400mm为平盖管箱；500mmDN800mm为平盖管箱和封头管箱，推荐使用封头管箱；DN900mm，选择封头管箱。（1）管箱接管位置最小尺寸，如图所示。可按下列公式计算：带补强圈接管 mm不带补强圈接管mm上面两式中取C4S(S为管箱壳体厚度，mm)且30mm。（2）壳程接管位置最小尺寸，如下图。按下列公式计算：带补强圈接管不带补强圈接管L1/L2-壳程管箱接管位置最小尺寸，mm；C-补强圈外边缘（无补强圈时，为管外壁）至管板（或法兰）与壳体链接焊缝间的距离，mm；-接管外径，mm；-补强圈外圆直径，mm。3.折流板间距S-补强圈外圆直径，mm。换热器折流板间距S见下表表三 折流板间距7.定距管根据GB/T8163-2008流体输送用无缝钢管，采用25×2.5的定距管。常用拉杆有两种形式，见下图。a、拉杆定距管结构，适用于换热管外径大于或等于19mm的管束；b、拉杆与折流板为点焊结构，适用于换热管外径小于或等于14mm的管束，l1d；c、当官板较薄时，也可采用其他链接形式。本换热器采用拉杆定距管结构。6.拉杆的选择及数量常用的拉杆结构有：拉杆定居管结构与拉杆与折流板点焊结构。查换热器手册可得下表：表四 拉杆的直径和数量由公称直径可以确定拉杆直径为12。8.支座的选取公称直径D800mm的换热器，至少需要两个支座；公称直径D900mm的换热器，需要四个支座。支座在换热器上的位置，应根据工艺安装的要求来确定。其位置尺寸，一般按以下原则来确定。（1）L30000mm时，取LA=(0.4-0.6)L;L30000mm时，取LA=(0.5-0.7)L;且LB。（2）LB必须满足壳程接管焊缝与支座焊缝间之距离要求，即其中各个字母意义如图所示式中：的数值，按JB1167-81中的B型，其值如下表表五 的数值表 单位：mm所查手册按LA0.6L，并使LB满足上式的要求来确定LA和LB。9.计算每四根管子之间的面积f：则f=3.959×10-4。胀接长度l1取管板厚度减3mm，即l1=40-3=37mm。所以在操作条件下，每平方米焊接周边所产生的力qp则所以qp=13641Pa计算管子中的温差应力：=0.078m2=0.025 m2弹性模量E：E=0.21×106Mpa；膨胀系数：=11.8×10-6所以有：代入数据有：=6.616×106Pa温差应力导致的每平方米焊接周边上的拉脱力：所以=1488.604Pa由已知条件可知和作用方向相同，都是管子受压，则和拉脱力为：q=+q=15129.6因管端卷边或管板开槽焊接，则需用拉脱力为=4.0Mpa，管板与换热管的许用拉脱力如下表表六 许用拉脱力连接形式胀接焊接400.5因此拉脱力在需用范围之内。10.壳体厚度的确定计算得壳体内径D=800mm，差标准尺寸如下表七 壳体标准尺寸壳体内径/mm325400，500，600，700800，900，10001100，1200最小壁厚/mm8101214壳体厚度选用12mm。11.计算是否需要安装膨胀节膨胀节是装在固定板换热器上的挠性元件，对于管子与壳体的膨胀变形差进行补偿，以此来消除或减小不利的温差应力。管、壳壁温差所产生的轴向力：2.817×105N2.94×104N压力作用于壳体上的轴向力：6.02×103N压力作用于管子上的轴向力：=3.129×104N所以2.1×107N-6.35552.1×10-6N根据钢制管壳式换热器的设计规定，两项小于操作条件下的，故本设计的换热器不需要安装膨胀节。通过对主题设备进行的计算，有国家标准规定选取各个零部件的到匹配表如下.通过以上设计，根据GB/T539，选用耐油石棉橡胶板作为垫片。八、主题装置图的绘制（见A1图纸）九、附表及设计过程中主要符号说明；表八 换热器主要结构尺寸及计算结构换热器型式：带热补偿非标准的固定管板式管子规格25×2.5管数442根管长4.5m换热面积：152.7m2管间距,mm32排列方式正三角形工艺参数折流板型式上下间距，300mm切口25%设备名称管程壳程壳体内径800mm保温层厚度无需保温物料名称循环水煤油接管表操作压力，MPa0.10.1序号尺寸用途连接型式操作温度，30/40140/401DN200循环水入口平面流量，kg/h1.17×1000002.14×100002DN200循环水出口平面密度，kg/m39948253DN100煤油入口凹凸面流速，m/s1.010.1384DN100煤油出口凹凸面传热量，kW1325.85DN20排气口凹凸面总传热系数，W/m2K330.676DN50放净口凹凸面对流传热系数，W/m2K4843.2478.1污垢热阻，m2K/W0.0003440.000172阻力降，Pa31712.41426.5程数41推荐使用材料碳钢碳钢表九 列管式换热器传热系数经验值热流体冷流体传热系数W/（m2）水水850-1700轻油水340-910重油水60-280气体水17-280水蒸汽冷凝水1420-4250水蒸汽冷凝气体30-300低沸点烃类蒸汽冷凝水455-1140高沸点烃类蒸汽冷凝水60-170水蒸汽冷凝水沸腾2000-4250水蒸汽冷凝轻油沸腾455-1020水蒸汽冷凝重油沸腾140-425表十 常见流体污垢热阻流体Rsm2/kW流体Rsm2/kW水（50）水蒸气蒸馏水0.09优质不含油0.052海水0.09劣质不含油0.09清净的河水0.21液体未处理的凉水0.58盐水0.172已处理的凉水0.26有机物0.172已处理的锅炉0.26熔盐0.086硬水、井水0.58植物油0.52气体燃料油0.172-0.52空气0.26-0.53重油0.86溶剂蒸汽0.172焦油0.172主要符号说明P压力，Pa R热阻，·/W；S传热面积，；T热流体温度，；实际传热面积， V体积流量N管数D壳体内径d管径Q传热速率，W；Re雷诺准数；t冷流体温度，；u流速，m/s;m质量流速，/h;对流传热系数W/(·);校正系数;导热系数，W/(m·)粘度，Pa·s； 密度，/m3;Pr普郎特系数；n板数，块；K总传热系数，十、后记：化工原理课程设计的收获及感想。本次化工原理课程设计，老师并不是像以往一样给精馏塔的设计题目，而是换热器的设计。全班共有两组数据，分别为15×104吨/年和17×104吨/年。我们组的设计任务是17×104吨/年。确定任务后，组员进行分工合作来确定实验方案、选择流程、查取资料、进行过程和设备的计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。在设计过程中，往往会遇到很多问题。设计过程中所涉及到得一些知识来源于我们平时所学，联系最紧密的应该就是化工原理和工程制图。开始根本不知道从何下手，在第一天老师来辅导后，大概知道了设计步骤。了解到整个计算过程后，我开始选择公式。最先假设管程自来水的流速，有余有一个范围，先前没有经验，只能随便设定一个值进行计算，再核算。刚开始选取的数据并不好，但后来算过一遍后，有了点技巧，最终取管程流速为1.0m/s。在进行工艺计算过程中，因为有很多复杂的公式，所以我使用了MathType公式编辑器来输入，很方便快捷。如今工业发展迅速，网上有很多管业换热器计算的信息及应用软件，我们在设计过程中也应该有选择的充分利用这些资源。在进行结构设计时，需要查阅各种零件的尺寸及规定的标准，必须按照国家标准规定来进行设计。此外，整个设计过程中，制图占很大比例。由于我的工程制图基础不好，所以在画图这一块我花费了很长时间，同学也帮助了我很多，画图的技巧也学习了一些。通过本次设计，我学会了根据工艺过程的条件查找相关资料，并从各种资料中筛选出较适合的资料，根据资料确定主要工艺流程，主要设备，以及如何计算出主要设备及辅助设备的各项参数及数据。通过课程设计可以巩固对主体设备图的了解，以及学习到工艺流程图的制法。对化工原理设计的有关步骤及相关内容有一定的了解。通过本次设计熟悉了化工原理课程设计的流程，加深了对冷却器设备的了解。在设计的过程培养了大胆假设，小心求证的学习态度。通过本次课程设计，我还认识到，组员之间一定要多沟通，多交流意见，要不然，一个人的能力再怎么强，在团体工作中也是不能够出色完成设计任务。但由于本课程设计属第一次设计，而且时间比较仓促，查阅文献有限，本课程设计还不够完善，不能够进行有效可靠的计算。最后，非常感谢我的同组人员，正是有他们在一起讨论，有了他们的帮助，才使我更快更顺利地在较短时间内完成本设计。十一、参考文献：1.化工原理课程设计（化工传递与单元操作课程设计）贾绍义，柴敬城主编，天津大学大学出版社2.化工原理，下册，夏清，姚玉英3.换热器手册，钱颂文主编，化学工业出版社4.管壳式换热器手册GB1515. 化工工程制图，魏崇光，郑晓梅主编，化学工业出版社6.化工原理课程设计，大连理工大学化工原理教研室编，大连理工大学出版社7. 中华人民共和国国家标准.GB151-89钢制管壳式换热器.国家技术监督局发布，19898. 时均等.化学工程手册(第二版，上卷).化学工业出版社