化工原理课程设计 设计题目：列管式换热器的设计
指导教师
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学生姓名
学 号
2009 年 1 月 5 日
目录
1．设计任务书及操作条件
2．前言
2.1 设计方案简介
2.2工艺流程草图及说明
3 工艺设计及计算
3.1、铺助设备计算及选型
3.2、设计结果一览表
4.设计的评述
5、主要符号说明
6、参考文献
7.主体设备条件图及生产工艺流程图（附后）
1．设计任务书及操作条件
（1）处理能力：1×104吨/年正己烷。
（2）设备型式：列管式换热器
（3）操作条件
1 正己烷（含水蒸汽20%）：入口温度1000C，
出口温度350C。
2 冷却介质：循环水，入口温度250C，出口温
度350C。
3 允许压降：不大于105Pa。
4 每年按330天计。
5 建厂地址广西
（三）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、衡算结果等）
4.编写任务设计书
5.进行设备结构图的绘制（用420*594图纸绘制装置图一张）
2．前言
2.1 设计方案简介
固定管板式换热器
换热管束固定在两块管板上，管板又分别焊在外壳的两端，管子、管板和壳体都是刚性连接。当管壁与壳壁的壁温相差大于50℃时，为减小或消除温差产生的热效应力，必须设有温差补偿装置，如膨胀节。
固定管板式换热器结构比较简单，制造简单，制造成本低，管程可用多种结构，规格范围广，在生产中广泛应用。因壳侧不易清洗，故不适宜较脏或有腐蚀性的物流的换热，适用于壳壁与管壁温差小于70℃、壳程压力不高、壳程结垢不严重、并可用化学方法清洗的场合。
本设计任务为正己烷冷却器的设计，两流体在传热过程中无相的变化，且冷、热流体间的温差不是太大或温差较大但壳程压力不高的场合。当换热器传热面积较大，所需管子数目较多时，为提高管流速，常将换热管平均分为若干组，使流体在管内依次往返多次，即为多管程，从而增大了管内对流传热系数。固定管板式换热器的优点是结构简单、紧凑。在相同的壳体直径内，排管数最多，旁路最少；每根换热管都可以进行更换，且管内清洗方便。
2.2工艺流程草图及说明
工艺流程草图附后
流程图说明：
正己烷和循环冷却水经泵以一定的流速（由泵来调控）输入换热器中经换热器进行顺流换热。正己烷由100℃降到35℃，循环冷水由25℃升到35℃，且35℃的冷水回到水槽后，由于冷水的量多，回槽的水少，且流经管路时也有被冷凝，因此不会引起槽中水温太大的变化从而使水温保持25℃左右。
3 工艺设计及计算
(1) 确定设计方案
1. 选择换热器的类型
两流体温度变化情况：热流体进口温度100℃，出口温度35℃；冷
流体（循环水）进口温度25℃，出口温度35℃。该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较大，因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式换热器。
2.流动空间及流速的确定
由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，油品走壳程。选用φ25×2.5的碳钢管，管内流速取u = 0.5 m / S。
(2) 确定物性数据
定性温度：可取流体进口温度的平均值。
正己烷（g）的定性温度为
壳程正己烷（l）的定性温度为
管程流体的定性温度为
根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。
正己烷（g）在84℃下的有关物性数据如下：
密度 =192 kg/
定压比热容 C p=2.58kJ/kg.℃)
导热系数 λ=0.0593W/（m.℃）
粘度 μ=0.000183Pa.s
正己烷（l）在52℃下的有关物性数据如下：
密度 =691.56 kg/
定压比热容 C p0=1963.61kJ/kg.℃)
导热系数 λo=0.219W/（m.℃）
粘度 μo=0.00021Pa.s
循环冷却水在30℃下的物性数据：
密度 ρi=995.7kg/
定压比热容 C pi=4.174kJ/(kg.℃)
导热系数 λi=0.618W/（m.℃）
粘度 μi=0.000821Pa.s
(三) 计算总传热系数
1.热流量
Qo=+m H+=6.1
2.平均传热温差
3.冷却水用量
4.总传热系数K
管程传热系数
壳程传热系数
假设壳程的传热系数
污垢热阻
管壁的导热系数λ=45
=223.4
（四）计算传热面积
考虑15%的面积裕度，S = 1.15=1.1525.8=29.7
（五）工艺结构尺寸
1.管径和管内流速
选用φ25×2.5传热管（碳管），取管内流速0.5m/s。
2.管程数和传热管数
依据传热管内径和流速确定单程传热管数
根
按单程管计算，所需的传热管长度为
按单管程设计，传热管过长，宜采用多管程结构。现取传热管长L = 7.5m，则该换热器管程数为
管程
传热管总根数N = 26×2=52根
3.平均传热温差校正及壳程数
平均传热温差校正系数
按单壳程，双管程结构，温差校正系数应查有关图表。
平均传热温差
