形排列。对于多管程换热器，常采用组合排列方式。每程内都采用正三角形排列，而在各程之间为了便于安装隔板，采用正方形排列方式。管板管板的作用是将受热管束连接在起，并将管程和壳程的流体分隔开来。管板与管子的连接可胀接或焊接。壳程结构介质流经传热管外面的通道部分称为壳程。壳程内的结构，主要由折流板支承板纵向隔板旁路挡板及缓冲板等元件组成。由于各种换热器的工艺性能使用的场合不同，壳程内对各种元件的设置形式亦不同，以此来满足设计的要求。各元件在壳程的设置，按其不同的作用可分为两类类是为了壳侧介质对传热管最有效的流动，来提高换热设备的传热效果而设置的各种挡板，如折流板纵向挡板。旁路挡板等另类是为了管束的安装及保护列管而设置的支承板管束的导轨以及缓冲板等。壳体壳体是个圆筒形的容器，壳壁上焊有接管，供壳程流体进人和排出之用。直径小于的壳体通常用钢管制成，大于的可用钢板卷焊而成。壳体材料根据工作温度选择，有防腐要求时，大多考虑使用复合金属板。介质在壳程的流动方式有多种型式，单壳程型式应用最为普遍。如壳侧传热膜系数远小于管侧，则可用纵向挡板分隔成双壳程型式。用两个换热器串联也可得到同样的效果。为降低壳程压降，可采用分流或错流等型式。壳体内径取决于传热管数排列方式和管心距。计算式如下单管程式中管心距换热管外径横过管束中心线的管数，该值与管子排列方式有关。正三角形排列正方形排列多管程式中排列管子数目η管板利用率。正角形排列管程η管程η正方形排列管程η管程η壳体内径的计算值最终应圆整到标准值折流板在壳程管束中，般都装有横向折流板，用以引导流体横向流过管束，增加流体速度，以增强传热同时起支撑管束防止管束振动和管子弯曲的作用。折流板的型式有圆缺型环盘型和孔流型等。圆缺形折流板又称弓形折流板，是常用的折流板，有水平圆缺和垂直圆缺两种。切缺率切掉圆弧的高度与壳内径之比通常为。垂直圆缺用于水平冷凝器水平再沸器和含有悬浮固体粒子流体用的水平热交换器等。垂直圆缺时，不凝气不能在折流板顶部积存，而在冷凝器中，排水也不能在折流板底部积存。弓形折流板有单弓形和双弓形，双弓形折流板多用于大直径的换热器中。折流板的间隔，在允许的压力损失范围内希望尽可能小。般推荐折流板间隔最小值为壳内径的或者不小于，最大值决定于支持管所必要的最大间隔。壳程接管壳程流体进出口的设计直接影响换热器的传热效率和换热管的寿命。当加热蒸汽或高速流体流入壳程时，对换热管会造成很大的冲刷，所以常将壳程接管在入口处加以扩大，即将接管做成喇叭形，以起缓冲的作用或者在换热器进口处设置挡板。设计方案选择换热器类型两流体温度变化情况热流体进口温度，出口温度冷流体进口温度，出口温度。每年按天计，小时天连续进行。由于该换热器的管壁温度和壳体温度有较大温差，故选用浮头式换热器。流动空间及流速的确定实际生产中，冷却水般为循环水，而循环水易结垢，为便于清洗，应采用冷却水走管程，煤油走壳程。选用的碳钢管，管内流速设为。设计计算确定物性数据定性温度可取流体进口温度的平均值。壳程煤油的定性温度管程流体的定性温度根据定性温度，分别插取壳程和管程流体的有关物性数据。表定性温度下流体的物性流体密度比热容粘度热导率煤油水计算总传热系数计算煤油流量和热负荷煤油流量热负荷计算两流体的平均传热温差。暂按单壳程双管程进行计算。逆流时平均温度差为逆冷却水流量总传热系数管程传热系数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,计算传热面积考虑的面积裕度，工艺结构尺寸管径和管内流速选用传热管碳钢，取管内流速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结构，温差校正系数为平均传热温差传热管排列和分程方法采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。取管心距，则横过管束中心线的管数根壳体内径采用多管程结构，取管板利用率，则壳体内径圆整可取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，则切去的圆缺高度为。取折流板间距，则折流板数块折流板圆缺水平装配。接管壳程流体进出口接管取接管内循环油品流速为，则接管内径为取标准管径为。管程流体进出口接管取接管内循环水流速为，则接管内径为取标准管径为。换热器核算热量核算壳程对流传热系数对圆缺形折流板，可采取克恩公式当量直径，由正三角形排列得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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分别为普兰特准数传热系数传热面积该换热器的实际传热面积该换热器的面积裕度传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。换热器内流体的流动阻力管程流动阻力，，，由，传热管相对粗糙度，查莫狄图得，流速，，所以，，则管程流动阻力在允许范围之内。壳程阻力，流体流经管束的阻力,流体流过折流板缺口的阻力，总阻力所以壳程流动阻力也比较合适。设计结果列表换热器主要结构尺寸和计算结果见下表换热器型式浮头式换热器换热器面积工艺参数名称管程壳程物料名称循环水煤油操作压力，操作温度，流量，流体密度，流速，传热量，总传热系数对流传热系数污垢系数阻力将，程数使用材料碳钢碳钢管子规格管数管长，管间距，排列方式正三角形折流挡板型式上下间距，切口高度壳体内径，保温层厚度，管程数管长中心排管数管心距设计结果的讨论与说明设计结果的讨论换热器的种类繁多，不同的换热器由其各自的优点和使用局限。本课程设计中选用浮头式换热器，这种换热器相比其他换热器有以下几点明显的优势管束可抽出，以方便清洗管壳程介质间温差不受限制可在高温高压下工作可用于结垢比较严重的场合可用于管程易腐蚀的场合。但同时也有些缺点，例如，造价高结构复杂等等。本设计中，浮头式换热器的总换热面积为，而任务要求的换热面积，故设计出的换热器裕度为。因此能满足生产要求，设计较合理。设计中使用的符号与公式说明符号与公式说明表英文字母冷流体温度流通面积管心距厚度热流体温度常数流速定压比热容质量流量，。管径换热器壳径希腊字母挡板间距对流传热系数总传热系数导热系数长度粘度长度密度，管数表面张力，。程数压强下标传热速率或热负载管内半径平均热阻管外传热面积温度差参考文献杨祖荣，化工原理，北京，化学工业出版社，天津大学，化工原理，天津，天津科学技术出版社，年。华南理工大学，化工过程及设备设计，广州，华南理工大学出版社，年。魏崇关，郑晓梅，化工工程制图，北京，化学工业出版社，年。刁玉玮，王立业编，化工设备机械基础，大连，大连理工大学出版社，年。化工设备结构图册编写组，化工设备结构图册，上海，上海科学技术出版社，年。柴诚敬，刘国维，李阿娜，化工原理课程设计，天津，天津科学技术出版社，年。换热器秦叔经叶文邦等，化学工业出版社化学工程手册。附录表流体的污垢热阻表流体的污垢热阻表换热器常用流速范围表合理压降的选取图对数平均温差校正系数图对数平均温差校正系数表流体相变对流传热系数图莫狄图表液体无相变对流传热系数设计小结化工原理课程设计是培养个人综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决设计任务的次训练，也起着培养学生工作能力的重要作用。在换热器的设计过程中,我把先修课程中所获得的理论知识在实际的设计工作中综合地加以动用，使这些知识得到巩固和发展，并使理论知识和生产实践密切地结合起来。这次设计，初步培养了我对压力容器设计的工作能力树立正确的设计的思想掌握些容器设计有基本方法和步骤，为以后进行设计工作打下了良好的基础。另外还使我能训练地应用有关参考资料计算图表手册熟悉有关的国家标准，为成为个工程技术人员在培养基本技能。其次，我从这次设计中得到了以下经验设计前应做好计划学习计划在设计前进行相关知识的系统学习，包括过程设备的结构特点设计时对此设计内容进行学习。布图计划设置图层便于整体修改细节使用应注意。设计中应做到以下几点学习相关基础知识。借鉴以前的实例，对别人的设计多问几个为什么。向指导老师以及工厂的工程师咨询，与同学讨论。关于计算首先，计算公式必须符合规范的要求，在多种公式中选择更安全更合理的公式其次，计算的步骤可以参照以往的计算书或者其它资料，计算的每步结果都要确保正确最后，要认真地对计算书进行检查校正。关于制图首先，图框应按标准纸张画其次，标注必须充分并且剖面的位置要正确。总之，要尽量避免。目录设计任务书„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„设计方案„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„设计计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„设计结果列表„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„设计结果的讨论与说明„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„设计小结„„„„