换热器设计说明书样本

管板式换热器设计说明书管板式换热器设计说明书一、概述管板式换热器是一种高效的换热设备，广泛应用于化工、石油、制药、食品等多个领域。

本设计说明书旨在介绍管板式换热器的设计原理、结构特点、选型方法、安装注意事项等相关内容。

二、设计原理管板式换热器采用管道和板式换热器结合的方式进行换热。

其主要原理是利用热流体在管道中流动时，通过管壁和板片与低温流体进行换热。

同时，管道和板片的结构也能使热流体均匀地流过，从而增强换热效果。

三、结构特点1.结构紧凑：管板式换热器体积小，结构紧凑，占用空间少，适用于场地狭小的场合。

2.换热效率高：管板式换热器采用多层板片进行换热，有效增加了换热面积，提高了换热效率。

3.应用广泛：管板式换热器适用于多种流体之间的换热，如液-液、气-液等。

4.可靠性高：管板式换热器采用优质材料制造，工艺先进，具有耐腐蚀、耐压等特点，具有较高的可靠性。

四、选型方法1.按照工艺要求确定换热参数：如换热量、流量、温度等。

2.确定流体性质：如流体介质、流速、粘度等。

3.进行换热器设计：选择合适的板片组合，计算换热器换热面积，确定尺寸和数量。

4.选择合适的材料：选择耐腐蚀、耐高温的合金材料，同时考虑生产成本。

五、安装注意事项1.在安装前，应仔细检查产品是否完好，检查连接处是否严密，以确保安装质量。

2.安装时应注意管路连接方式的选择，可选用法兰连接或焊接连接。

3.在碰到易燃易爆介质时，应注意防火防爆措施。

4.安装后应进行效验，检查管道连接是否泄漏，实验前应做好相应的准备工作。

六、总结管板式换热器具有结构紧凑、换热效率高、应用广泛、可靠性高等特点，是目前工业中使用的一种高效节能的换热设备。

在选型和安装过程中，应注意流体性质、工艺要求的确定，材料的选择和安装质量的保证。

流体流量进口温度出口温度压力煤油10tℎ⁄180℃40℃1MPa 水?tℎ⁄20℃40℃0.5MPa 一．热力计算1.换热量计算Q=m1∙C p1∙(T1−T2)=100003600∙2100∙(180−40)=817.32KJ/s 2.冷却剂用量计算m2=QC P2∙(t1−t2)=817.32∙1000 4183∙(40−20)=9.77KJ/s由于水的压力较之煤油较大，黏度较之煤油也较大，所以选择水为壳程，煤油为管程。

3.换热面积估算∆t1=|T1−t2|=140℃∆t2=|T2−t1|=20℃∆t m′=∆t1−∆t2ln∆t1∆t2=140−20ln14020=61.67∆t m′——按纯逆流时计算的对数平均温差∆t m=ε∆t∙∆t m′ε∆t——温差矫正系数ε∆t=φ（R.P）R=热流体的温降冷流体的温升=T1−T2t1−t2=180−4040−20=7P=冷流体温升两流体的初始温差=t2−t1T1−t1=40−2080−20=0.16查图d o−−换热管外径,mL=38.1320∙4∙π∙0.019=7.98m考虑到常用管为9m管，为生产加工方便，选用单程管长8m又考虑到单程管长8m会使得换热器较长，在选取换热器壳体内径时，尽量选取较大的，以保证安全，因此换热器内部空间较大，故选用较为宽松的正方形排布。

换热管材料由于管程压力大于0.6MPa,不允许使用焊接钢管，故选择无缝冷拔钢管。

按照GB—151管壳式换热器1999选取常用管心距p i= 25mm；分程隔板两侧管心距p s=38mm按下图作正方形排列选择布管限定圆直径D L=D i−0.5d o=400−10=390mm由布管限定圆从《GB151—1999》管壳式换热器中选定工程直径DN=400mm的卷制圆筒，查得碳素钢，低合金钢圆筒最小厚度不得小于8mm，高合金钢圆筒最小厚度不得小于3.5mm圆筒厚度计算：选用壳体材料为现在工业生产中压力容器的常用材料Q345R，为一种低合金钢。

化工设计说明书设计题目：煤油冷却器的设计设计人：专业班级：学号：指导老师：二〇〇九年六月八日前言化工原理课程设计是化工原理教学的一个重要环节，是综合应用本门课程和有关先修课程所学知识，完成以单元操作为主的一次设计实践。

通过课程设计使学生掌握化工设计的基本程序和方法，并在查阅技术资料、选用公式和数据、用简洁文字和图表表达设计结果、制图以及计算机辅助计算等能力方面得到一次基本训练，在设计过程中能够培养学生树立正确的设计思想和实事求是、严肃负责的工作作风。

化工原理课程设计是化工原理课程教学的一个实践环节，是使学生得到化工设计的初步训练，为毕业设计奠定基础。

围绕以某一典型单元设备(如板式塔、填料塔、干燥器、蒸发器、冷却器等)的设计为中心，训练学生非定型设备的设计和定型设备的选型能力。

设计时数为3周，其基本内容为：(1)设计方案简介：对给定或选定的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述。

(2)主要设备的工艺设计计算(含计算机辅助计算)：物料衡算，能量衡量，工艺参数的选定，设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算。

(3)辅助设备的选型：典型辅助设备主要工艺尺寸的计算，设备的规格、型号的选定。

(4)工艺流程图：以单线图的形式绘制，标出主体设备与辅助设备的物料方向，物流量、能流量，主要测量点。

(5)主要设备的工艺条件图：图面应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性表和接管表。

(6)设计说明书的编写。

设计说明书的内容应包括：设计任务书，目录，设计方案简介，工艺计算及主要设备设计，辅助设备的计算和选型，设计结果汇总，设计评述，参考文献。

整个设计由论述，计算和图表三个部分组成，论述应该条理清晰，观点明确；计算要求方法正确，误差小于设计要求，计算公式和所有数据必需注明出处；图表应能简要表达计算的结果。

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。

换热器课程设计说明书专业名称：核工程与核技术姓名：***班级：***学号：***指导教师：***哈尔滨工程大学核科学与技术学院2017 年 1 月 13 日目录1 设计题目……………………………………………………………………………1.1 设计题目………………………………………………………………………1.2 团队成员………………………………………………………………………1.3 设计题目的确定过程…………………………………………………………2 设计过程……………………………………………………………………………3 热力计算……………………………………………………………………………4 水力计算……………………………………………………………………………5 分析与总结…………………………………………………………………………5.1 可行性评价和方案优选………………………………………………………5.2 技术分析………………………………………………………………………5.3 总结与体会……………………………………………………………………参考文献………………………………………………………………………………附录计算程序………………………………………………………………………1.1、设计题目设计一台管壳式换热器，把 18000 kg/h 的热水由温度 t 1 ’冷却至 t 1 ”，冷却水入口温度 t 2 ’，出口温度 t 2 ”，设热水和冷却水的运行压力均为低压。

初始参数：热水的运行压力：0.2MPa (绝对压力)冷却水运行压力：0.16MPa(绝对压力)热水入口温度 t 1 ’： 80℃；热水出口温度 t 1 ”： 50℃；冷却水入口温度 t 2 ’： 20℃；冷却水出口温度 t 2 ”： 45℃；1.3设计题目的确定过程首先，我们小组集中讨论了本次课程设计内容，即换热器设计的内容和具体细节上的要求，然后在组内达成了共识——求同存异。

前言化工原理课程设计是化学工程与工艺类相关专业学生学习化工原理课程必修的三大环节之一，起着培养学生运用综合基础知识解决工程问题和独立工作能力的重要作用。

《化工原理课程设计》以换热器、管道设计和选型为主。

主要介绍列管式换热器的设计计算，并就有关流程方案的确定以及附属设备的选型作了介绍，此外给出了设计时所使用的现行技术标准和一些基础数据。

《化工原理课程设计》为化工原理课程教学的配套教材，可作为化工原理课程设计、化工类专业毕业设计的参考资料，也可作为化工原理课程教学的参考用书。

《化工原理课程设计》共分2章。

《化工原理课程设计》由张渊编写。

《化工原理课程设计》在编写过程中得到内蒙古化工职业学院帮助。

史忠斌老师在图表的绘制方面给予了大力帮助，在此一并表示感谢。

由于我们经验不足，水平有限，其中难免有不妥之处，恳请各位读者批评指正。

编者2010年6月22日目录第一章概述1.1换热器的结构形式 (3)1.2换热器材质的选择 (4)1.3管板式换热器优点 (5)1.4列管式换热器结构 (6)1.5管板式换热器的类型和工作原理 (7)1.6确定设计方案 (8)第二章传热过程工艺计算及设备结构的设计2.1设计参数 (9)2.2计算总传热系数 (10)2.3工艺结构尺寸 (10)2.4换热器核算 (12)结束语 (18)主要参考文献 (19)第一章概述目第一章前管板式换热器产品达到了一个成熟阶段,凭借其高效、节能、环保的优势,在各行业领域中被频繁使用, 并被用以替换原有管壳式和翅片式换热器,取得了很好的效果。

1.1换热器的结构形式1.管壳式换热器管壳式换热器又称列管式换热器，是一种通用的标准换热设备，它具有结构简单，坚固耐用，造价低廉，用材广泛，清洗方便，适应性强等优点，应用最为广泛。

管壳式换热器根据结构特点分为以下几种：（1）固定管板式换热器固定管板式换热器两端的管板与壳体连在一起，这类换热器结构简单，价格低廉，但管外清洗困难，宜处理两流体温差小于50℃且壳方流体较清洁及不易结垢的物料。

流体流量进口温度出口温度压力煤油水一．热力计算1.换热量计算2。

冷却剂用量计算由于水的压力较之煤油较大，黏度较之煤油也较大，所以选择水为壳程，煤油为管程。

3.换热面积估算查图得ε∆t=0.85传热面积估算：取传热系数：K=450取安全系数0.1：4管径,管长，管数确定：由流量确定管数:煤油在管中的流速为0.8～1，取管程流体流速常用换热管为与选用外径换热管。

管程流体体积流量可由煤油的要求流量的出：取管数由换热面积确定管程数和管长：由于是U型管换热器,由GB151—1999管壳式换热器查得有2，4两种管程可选。

初选管程为4A=38.13n=20N=4考虑到常用管为9m管，为生产加工方便，选用单程管长8m又考虑到单程管长8m会使得换热器较长，在选取换热器壳体内径时，尽量选取较大的，以保证安全,因此换热器内部空间较大，故选用较为宽松的正方形排布。

换热管材料由于管程压力大于0。

6MPa,不允许使用焊接钢管，故选择无缝冷拔钢管。

按照GB—151管壳式换热器1999选取常用管心距;分程隔板两侧管心距按下图作正方形排列选择布管限定圆直径由布管限定圆从《GB151—1999》管壳式换热器中选定工程直径的卷制圆筒,查得碳素钢，低合金钢圆筒最小厚度不得小于8mm，高合金钢圆筒最小厚度不得小于3.5mm圆筒厚度计算：选用壳体材料为现在工业生产中压力容器的常用材料Q345R，为一种低合金钢。

按《GB150.1~。

4—2011压力容器》中圆筒厚度计算公式：L=8m布管限定圆圆筒工程直径DN=400计算压力圆筒内径由选定的圆筒公称直径得设计温度下的圆筒材料的许用应力由选定的材料Q345R从GB150.2中查得焊接接头系数由于壳程流体为水，不会产生较严重的腐蚀，选取腐蚀yu量又由于Q345R在公称直径为400mm是可选取得最小厚度为8mm，则选择圆筒厚度为8mm折流板间距：折流板间距一般不小于圆筒内径的五分之一且不小于50mm；因此取折流板间距为200mm核算传热系数：由GB151-1999管壳式换热器得到包括污垢在内的，以换热管外表面积为基准的总传热系数K的计算公式：管外流体给热系数：折流板间距200mm查得定性温度下流体的粘度为壁温下流体的粘度1004查得壳程流体的普朗克数查得水的导热系数管内流体给热系数：查得煤油的导热系数查得煤油的密度管内流体的流速煤油的粘度煤油的比热换热管的内径在总传热系数计算公式中，可看作管外流体的污垢热阻管内流体的污垢热阻用外表面表示的管壁热阻查GB151—1999管壳式换热器得换热管材料导热系数总传热系数：初选K值为450相对误差处于相对许可范围内壁温计算：假设换热面积裕度：K=483换热面积裕度符合要求压降计算：(1）管程阻力计算：沿程阻力可按下式计算莫迪圆管摩擦系数:莫迪圆管系数可由管内流体雷诺数得到管内流体雷诺数：管内为湍流.用公式：得管内粘度校正因子取1.05回弯阻力可由下式得到：进出口接管阻力：管程总阻力：管程压降符合要求壳程压降计算：壳程压降符合要求机械设计一．管箱设计计算管箱有封头，管箱短节，法兰,分程隔板等零件组成。

换热器原理与设计课程设计计算说明书设计题目换热器原理与设计课程设计学院（系）：机电工程学院专业：能源与动力工程班级：姓名：学号：指导老师：完成日期：新余学院目录第一部分确定设计方案1.1选择换热器的类型两流体温度变化情况：热流体进口温度130℃，出口温度40℃。

冷流体进口温度30℃，出口温度40℃。

从两流体温度来看，估计换热器的管壁温度和壳体壁温之差很大，因此初步确定选用浮头式列管换热器，而且这种型式换热器管束可以拉出，便于清洗；管束的膨胀不受壳体约束。

1.2流动空间及流速的确定由于煤油的粘度比水的大，井水硬度较高，受热后易结垢，因此冷却水走管程，煤油走壳程。

另外，这样的选择可以使煤油通过壳体壁面向空气中散热，提高冷却效果。

同时，在此选择逆流。

选用ф25×2.5的碳钢管，管内流速取u i=0.75m/s。

第二部分确定物性数据定性温度：可取流体进、出口温度的平均值。

壳程煤油的定性温度为： T=(130+40)/2=85℃管程冷却水的定性温度为：t=(30+40)/2=35℃根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。

煤油在90℃下的有关物性数据如下：密度ρo= 810kg/m3定压比热容 cp o=2.3kJ/(kg·℃)导热系数λo=0.13W/(m·℃)粘度μo=0.00091 Pa·s冷却水在32℃下的物性数据：密度ρi=994kg/m3定压比热容 cp i=4.187kJ/(kg·℃)导热系数λi=0.626 W/(m·℃)粘度μi=0.000727 Pa·s第三部分工艺流程图第四部分 计算总传热系数4.1热负荷的计算以煤油为计算标准算它所需要被提走的热量： Q=qc Δt=2.39×108330×24x2.22x （130-40）=7.034x106KJ/h=1953.8KW4.2平均传热温度计算两流体的平均传热温差，暂按单壳程、多管程计算。

化工设计说明书设计题目：煤油冷却器的设计设计人：专业班级：学号：指导老师：二〇〇九年六月八日化工原理课程设计是化工原理教学的一个重要环节，是综合应用本门课程和有关先修课程所学知识，完成以单元操作为主的一次设计实践。

通过课程设计使学生掌握化工设计的基本程序和方法，并在查阅技术资料、选用公式和数据、用简洁文字和图表表达设计结果、制图以及计算机辅助计算等能力方面得到一次基本训练，在设计过程中能够培养学生树立正确的设计思想和实事求是、严肃负责的工作作风。

化工原理课程设计是化工原理课程教学的一个实践环节，是使学生得到化工设计的初步训练，为毕业设计奠定基础。

围绕以某一典型单元设备(如板式塔、填料塔、干燥器、蒸发器、冷却器等)的设计为中心，训练学生非定型设备的设计和定型设备的选型能力。

设计时数为3周，其基本内容为：(1)设计方案简介：对给定或选定的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述。

(2)主要设备的工艺设计计算(含计算机辅助计算)：物料衡算，能量衡量，工艺参数的选定，设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算。

(3)辅助设备的选型：典型辅助设备主要工艺尺寸的计算，设备的规格、型号的选定。

(4)工艺流程图：以单线图的形式绘制，标出主体设备与辅助设备的物料方向，物流量、能流量，主要测量点。

(5)主要设备的工艺条件图：图面应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性表和接管表。

(6)设计说明书的编写。

设计说明书的内容应包括：设计任务书，目录，设计方案简介，工艺计算及主要设备设计，辅助设备的计算和选型，设计结果汇总，设计评述，参考文献。

整个设计由论述，计算和图表三个部分组成，论述应该条理清晰，观点明确；计算要求方法正确，误差小于设计要求，计算公式和所有数据必需注明出处；图表应能简要表达计算的结果。

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。

工程热力学与传热学课程设计管壳式换热器设计说明书目录一、设计任务书———————————11、换热器的概念及意义2、固定管板式换热器构造3、工作原理4、设计参数二、设计计算书———————————31、换热管的材料、内径、长度、管间距等确实定2、壳体内径3、管程接收直径4、折流板缺口高度、间距、数目以及折流板直径5、壳程接收直径确实定6、传热面积和传热面积之比三、计算表格四、设计结果汇总表—————————7五、设计自评————————————8六、参考文献————————————9一、设计任务书1、换热器的概念及意义在化工生产中为了实现物料之间能量传递过程需要一种传热设备。

这种设备统称为换热器。

在化工生产中，为了工艺流程的需要，往往进展着各种不同的换热过程：如加热、冷却、蒸发和冷凝。

换热器就是用来进展这些热传递过程的设备，通过这种设备，以便使热量从温度较高的流体传递到温度较低的流体，以满足工艺上的需要。

它是化工炼油，动力，原子能和其他许多工业部门广泛应用的一种通用工艺设备，对于迅速开展的化工炼油等工业生产来说，换热器尤为重要。

换热器在化工生产中，有时作为一个单独的化工设备，有时作为某一工艺设备的组成局部，因此换热器在化工生产中应用是十分广泛的。

任何化工生产中，无论是国内还是国外，它在生产中都占有主导地位。

2、固定管板式换热器构造3、工作原理：管壳式换热器和螺旋板式换热器、板式换热器一样属于间壁式换热器，其换热管内构成的流体通道称为管程，换热管外构成的流体通道称为壳程。

管程和壳程分别通过两不同温度的流体时，温度较高的流体通过换热管壁将热量传递给温度较低的流体，温度较高的流体被冷却，温度较低的流体被加热，进而实现两流体换热工艺目的。

4、设计参数：二、设计计算书根据设计任务书进展设计计算：204565''2'1max =-=-=∆t t t ℃ 252550'2''1min =-=-=∆t t t ℃热损失系数取0.98传热量：()()kJ t t c M Q L p 48098.0506561.244.14''1'121=⨯-⨯⨯=-=η 冷却水量：()()s kg t t c M p 73.52545187.4480'2''222=-⨯=-逆流时的对数平均数温差：41.222025ln 2025ln minmax min max 1=-=∆∆∆-∆=∆⋅t t t t t c m 参数;P 、R5.025652545'2'1'2''2=--=--=t t t t P 75.025455065'2''2''1'1=--=--=t t t t R设计本管壳式换热器为2壳程-4管程<2-4>型，那么975.0=ψ 有效平均温差：85.214.22975.01=⨯=∆=∆⋅c m m t t ψ 初选传热系数：()C kg w K ︒⋅=300'0 估算传热面积：2'0'022.7385.21300480000m t K Q F m =⨯=∆= 管子材料：铝制管5.320⨯φ管程所需流通截面：222100573.0110003.57m M A t =⨯==ωρ每程管数：根43013.000573.044221=⨯⨯==ππd A n t每根管长：m l d nZ F l t 60'0==取π管子排列方式为：等边三角形 管间距s=26mm 分程隔板槽处管间距mm l E 40=平行于流向的管距mm s s p 5.2230cos =⨯=ο垂直于流向的管距mm s s n 1330sin =⨯=ο 拉杆直径取12mm 估计管壳直径mm 400≤ 管排列可做如下草图那么六边形层数为6层，一台管子数为86=t n ，一台拉杆数为4根一台传热面积为24.32602.086m dl n c =⨯⨯⨯=ππ 两台传热面积：2''08.64m F =管束中心至最外层管束中心距离为0.135m ，管束外缘直径m D L 29.0=壳体m 325.0取S D 那么长径比5.18325.06==s D l管程接收直径：6895.511100073.513.113.122⨯=⨯==φρω取M D 管程雷诺数：1793110725013.010001Re 621222=⨯⨯⨯==-μρωd 管程换热系数：52469.417931023.0013.0621.0Re 023.04.08.04.08.0122=⨯⨯⨯=⨯=τλαP d 折流板形式选弓形，折流板缺口高度m D h S 08.035.025.025.0=⨯== 折流板的圆心角为120度，折流板间距取m l s 4.0=，折流板数目为14块，折流板上管孔数为60个，折流板上管孔直径m d H 0204.0=，通过折流板管子数为56个，折流板缺口处管子数为30根，折流板直径m D b 3.0=。

机械设计机械设计包括结构设计和强度计算两部分。

参考压力容器安全技术监察规程，本次设计的换热器为二类容器。

1.1结构设计1.1.1设计条件1.1.1.1设计压力设计压力根据最高工作压力确定。

设有安全阀时，设计压力取最高工作压力的 1.05〜1.10倍。

本设计取1.1倍。

壳程设计压力F d =1.1巳=1.1 (0.4 _0.1)MPa =0.33MPa ,液柱压力ph 0.95 =993.25 9.8 0.6 0.95Pa=5548.2945Pa ：： 5%F d则可忽略液柱压力，计算压力P c = R，取高于其一个等级的公称等级1.0MPa。

管程设计压力R =1.1P W =1.1 (1.4-0.1)MPa =1.43MPa，忽略液柱压力，则取高出其一个压力等级为2.5MPa。

1.1.1.2设计温度设计温度指容器在正常情况下，设定的元件金属温度，设计温度不得低于元件金属在工作温度状态可能达到的最高温度。

[8，124]管程设计温度的确定，由于气氨最高操作温度为124C，故取设计温度为130C。

壳程设计温度的确定，由于壳程水最高操作温度为42C，故取设计温度为50C。

1.1.2筒体壁厚1.1.2.1筒体选材由于筒体设计温度为50C，设计压力为0.4MPa，参考GB150-1998,故选20R。

1.1.2.2筒体壁厚的计算、二RD2[珂-P c式中、：一计算厚度，mm ；P c —计算压力，MPa ;'—焊接接头系数。

由表可知、：min = 6mm ，故令=6mm 。

6=6 +C 2 =(6 +2)mm =8mm 5n =① +C i + 也=(8 + 0 + 也)mm = 8mm(取C 2=2mm 在无特殊腐蚀情况下，对于碳素钢和低合金钢，不小于1mm )[GB6654《压力容器用钢板》和 GB3531《低温压力容器用低合金钢板》规定压力容器 专用钢板的厚度负偏差不大于 0-25 mm ，因此使用该标准中钢板厚度超过 5 mm 时(如20R,16MnR 和 16MnDR)等，可取 C 1 =0][8，125]由钢材标准规格，取J* =8mm-e= ' n -( C 1 + C 2 ) ( C= C 1 +C 2 )=8-(0+2)=6 mm1.1.2.3筒体的强度校核式中飞—有效厚度，：e =：n -C ， mm ；;n—名义厚度，mm ；t匚—设计温度下圆筒的计算应力， MPa ；C —厚度附加量，mm 。

列管换热器的设计说明书设计说明书一、项目背景列管换热器是指通过管道将两种不同介质进行热交换的设备，广泛应用于化工、石油、能源等行业。

本设计说明书旨在为进行列管换热器的设计提供详细指导。

二、设计要求1、换热器需要能够保证高效的热交换效果；2、设计过程中要考虑介质流体的物性参数、压力等因素；3、设计要满足相关法律法规标准；4、设计材料应具有良好的耐腐蚀性能。

三、设计流程1、确定换热器的工况参数：包括介质流量、温度差、压力等；2、确定换热器的结构形式：选择适合的管束结构；3、计算传热面积：根据工况参数计算所需传热面积；4、确定管束布置：根据工况参数和传热面积计算结果确定管束布置；5、确定换热器外形尺寸：根据管束布置确定换热器外形尺寸；6、确定材料选择：根据介质性质和工艺要求选择合适的材料；7、绘制设计图纸：绘制换热器的总图、管束图和管板图等。

四、设计内容详细说明1、工况参数：a： A介质流量：__________b： B介质流量：__________c： A介质温度：__________d： B介质温度：__________e：压力：__________2、结构形式选择：经过综合考虑，本设计采用__________结构形式。

3、传热面积计算：根据工况参数，计算得出所需传热面积为__________。

4、管束布置：根据传热面积计算结果，确定管束布置方式为__________。

5、外形尺寸：经过计算，确定换热器的外形尺寸为__________。

6、材料选择：根据介质性质和工艺要求，选择适合的材料为__________。

7、设计图纸：设计完成后绘制换热器的总图、管束图和管板图等详细图纸。

附件：本设计说明书涉及的附件包括设计图纸、工况参数表、材料选择表等。

法律名词及注释：1、法律名词1：解释1；2、法律名词2：解释2；3、法律名词3：解释3：。

目录一设计任务书 (2)二热力学计算 (2)1 原始数据 (2)2 润滑油的物性参数 (3)3 传热量 (3)4 冷却水物性参数 (4)5 平均温差 (5)6 估算传热面积及传热面结构 (5)7 管程计算 (8)8 壳程结构及壳程计算 (9)9 需用传热面积 (14)10 阻力计算 (15)三温差应力校核 (17)一温差应力 (17)二热交换器所受应力 (20)三拉脱力 (21)四细部结构的设计 (23)1接管 (23)2 折流板 (24)3 法兰 (24)4 管法兰 (24)5 管箱 (24)6 壳体与管板的连接结构 (24)7 拉杆与管板、拉杆与折流板的连接结构 (25)8 换热管与管板的连接结构 (25)9 管箱与管板的密封结构 (25)10 支座 (25)11膨胀节 (25)五结束语 (25)六参考文献 (25)一设计任务书设计题目：管壳式油冷却器设计任务：润滑油处理量：16Kg/s润滑油入口温度：90℃润滑油出口温度：45℃冷却水流量： 40Kg/s冷却水入口温度： 28℃冷却水工作压力：P = 0.1 Mpa（表压）允许最大压力降：油侧 <0.08 Mpa水侧 <0.06 Mpa设计内容：热力计算，阻力计算以及应力计算校核。

图纸要求：（1）装配图一张；（2）管板零件图一张二热力学计算根据已知条件，选用两台<1-2>型管壳式热交换器串联工作，并选用11号润滑油，由于水的结垢性强，故使其在管程流动；而润滑油较洁净，使其在壳程流动，计算过程和结果列于下表中。

1 原始数据2 润滑油的物性参数C查物性表)查物性表m sμ)C查物性表)p3 传热量4 冷却水物性参数C)3m s))C5 平均温差6 估算传热面积及传热面结构0.0254.589.7255 20.28820.0125+32s l D D b =+7 管程计算4110000.027.68510-.028.02Pr Re 023.0⨯8 壳程结构及壳程计算20.025260(10.6978-0.05570.0675cA 0.0284计算0]0.3/0.0675+0.0250.0004(10.697)25420.175)]0.7)s)m s)C 0.03972612.1100.0190.87α9 需用传热面积[]12d a d i i α-=++F 179.451/175.7=α10 阻力计算三 温差应力校核在计算固定管板式热交换器的温差应力时，通常假定：(1) 管子与管板都没有发生挠曲变形，因而每根管子所受应力相同； (2) 以管壁的平均温度和壳壁的平均温度作为每个壁面的计算温度；一 温差应力1壳体壁温度s t 取油的平均温度 904567.52o s t C +== 管子壁温1w t 和2w t 的平均值：124324322o w w w t t t C +´===2管子选用#20碳素钢弹性模量1101.7610(200)t a E p C =⨯ 线胀系数 61012.1210(20200)t k C α--=⨯*查《压力容器材料实用手册》化学工业出版社3壳体选用20g 钢弹性模量51101.9710 1.9710(200)S a E MPa p C =⨯=⨯ 线胀系数61012.8410(20200)s k C α--=⨯*查《压力容器材料实用手册》化学工业出版社4管子自由伸长量()0t t l t t w d a =- ＝12.12610-⨯⨯（43-20）⨯4.5＝1254.42610-⨯m壳体自由伸长量0()s s s t t l δα=-=12.84610-⨯⨯(67.5-20)⨯4.5=2744.55610-⨯m式中 L ------管子和壳体的长度，m;o t ------安装时的温度 取20o o t C =5 壳体壁厚取为8mm管子为25 2.5f ´规格，故管壁厚为2.5mm 则所有管子的断面积为：22220()3.14(0.0250.02)*25444i t t d d f n π--==＝0.0442m壳体断面积为：220()3.14(0.7080.7)44S t D D f π--===0.0092m6 设2F 为管子所受的压缩力与壳体所受的拉伸力，N.由于管子与壳体不能独立自由伸长，而只能共同伸长σ，因而当t s σσ>时，管子所受到压缩，被压缩之长为（t σσ-）。

摘要换热器是化工生产过程中的重要设备，它能够实现介质之间热量交换。

广泛应用于石油、化工、制药、食品、轻工、机械等领域.U型管式换热器是换热器的一种，它只有一个管板,结构简单,密封面少，且U形换热管可自由伸缩，不会产生温差应力，因此可用于高温高压的场合。

一般高压、高温、有腐蚀介质走管程,这样可以减少高压空间，并能减少热量损失,节约材料，降低成本。

甲烷化换热器，是合成氨生产中的重要设备之一，它能将27℃的H2N2混合气升温至274℃，同时将339℃的H2N2精制气降温至90℃。

甲烷化换热器一般选用U型管换热器，它由一台Ⅰ型甲烷化换热器与一台Ⅱ型甲烷化换热器连接组成。

其中Ⅰ型甲烷化换热器将27℃的H2N2混合气升温至150℃，同时将215℃的H2N2精制气降温至90℃；Ⅱ型甲烷化换热器能将150℃的H2N2混合气升温至274℃，同时将339℃的H2N2精制气降温至215℃。

本次设计主要根据GB150《钢制压力容器》及GB151《管壳式换热器》对设备的主要受压元件进行了设计及强度计算，又结合HG/T20615《钢制管法兰》、JB/T 4712《容器支座》等其它压力容器相关标准，对其它各部件进行设计,最终完成了Ⅱ型甲烷化换热器的设计。

关键词：换热器;甲烷化换热器AbstractHeat exchanger is important in the process of chemical production equipment, which can be achieved between the heat exchange media。

Widely used in petroleum, chemical，pharmaceutical, food， light industry， machinery and other fields。

U—tube heat exchanger is a heat exchanger, it has only one tube plate， simple structure, less sealing surface， and the U—shaped tubes are free to stretch, no thermal stress， it can be used for high temperature and pressure of the occasion . General high—pressure， high temperature, corrosive media, take control process, thus reducing the pressure of space，and can reduce heat loss and saving materials and reduce costs。

固定管板式换热器设计说明书一、设计背景与要求二、设计原理固定管板式换热器由固定的管束和管板组成，通过管束内的流体和管板外的流体之间的传热，实现热能转移。

其主要设计原理为热量的对流传递和热量的传导传递。

设计时需要根据流体的性质和要求确定换热系数和传导热阻，并通过计算和优化得出合理的设计。

三、操作参数1.温度：设计时需要确定换热器的设计工作温度范围，包括入口和出口温度，以及最大温度差。

2.压力：设计时需要确定换热器的设计工作压力范围，包括入口和出口压力，以及最大压力差。

3.流量：设计时需要确定流体的流量和流速，以便计算换热器的传热能力。

4.材料：选择合适的材料以满足操作参数和流体性质的要求。

四、结构特点1.管束：固定管束的结构形式多种多样，包括普通绕管式、螺旋绕管式、折流板绕管式等。

设计时需要根据传热效果和结构特点选择合适的管束类型。

2.管板：固定管束通过管板支撑和固定，管板的结构形式多样，包括单管板和多管板。

设计时需要考虑流体的流动和换热效果，选择合适的管板形式。

3.密封：固定管板式换热器的密封性能直接影响其工作效果，设计时需要充分考虑密封结构和材料，确保换热器的可靠性和密封性。

4.清洗：固定管板式换热器的管束和管板之间的间隙较小，难以进行清洗和维护。

设计时需要充分考虑清洗装置和维护便利性，保证换热器的正常运行。

五、设计方案1.确定操作参数：根据实际应用需求和流体性质，确定换热器的操作参数，包括温度、压力、流量等。

2.选择管束类型：根据传热效果和结构特点，选择合适的管束类型，包括普通绕管式、螺旋绕管式、折流板绕管式等。

3.设计管板形式：根据流体的流动和换热效果，选择合适的管板形式，包括单管板和多管板。

4.确定密封结构：根据换热器的工作要求，选择合适的密封结构和材料，确保换热器的可靠性和密封性。

5.考虑清洗装置：充分考虑清洗装置和维护便利性，确保换热器的清洗和维护工作能够顺利进行。

六、施工与使用1.施工流程：根据设计方案，进行换热器的制造和安装，确保施工质量和进度。