梅花形孔板支撑换热器壳程流场的数值分析

石墨换热器结构及使用说明

石墨换热器 一、特点及应用 人造石墨材料的导热系数达到100～130W/M·K,是碳钢的三倍，不锈钢的六倍，是唯一的一种既耐腐蚀又有高导热率的材料。 石墨换热器是传热组件用石墨制成的换热器。制造换热器的石墨应具有不透性，常用浸渍类不透性石墨和压型不透性石墨。 石墨换热器按其结构可分为块孔氏、管壳式和板式3种类型。块孔氏：有若干个带孔的块状石墨组件组装而成。管壳式：管壳式换热器在石墨换热器中占有重要地位，按结构又分为固定式和浮头式两种。板式：板式换热器用石墨板粘结而成。此外，还有沉浸式、喷淋式和套管式等（见蛇管式换热器、套管式换热器）。石墨换热器耐腐蚀性好，传热面不易结垢，传热性能良好。但石墨易脆裂，抗弯，抗拉强度低，因而只能用于低压，即使是承压能力最好的块孔状结构，其工作压力一般也仅为0.3～0.5兆帕，温度–20℃—165℃。石墨换热器成本高，体积大，使用不多。它主要用于盐酸、硫酸、醋酸和磷酸等腐蚀性介质的换热，如用作醋酸和醋酸酐的冷凝器等。 二、型号说明 YKA30—16/10—5 换热器面积 冷却水孔直径 气相孔直径 石墨块外径 石墨结构（圆块式） 三、安装说明

石墨换热器气相接口为石墨、易碎。安装过程中应使用软垫圈且垫圈稍厚一些（可用生料带多缠绕几圈）。上下连接法兰的螺栓拧进螺栓孔不得超过100mm，拧进过多会把石墨盘顶碎。按螺栓拧进操作顺序依次对角上紧，扭矩不得超过80N·M。 四、操作规程 操作员工在使用时应根据本设备使用介质的MSDS表，合理配戴好劳动防护用品。 1、检查列管冷凝器的冷却水管低进高出的接法与保温完好情况。 2、使用时，先打开冷凝器的冷却水出管阀门，再徐徐打开冷却水进管阀门，检查表压力是否正常范围以内。然后根据工艺要求，用冷却水进管阀门调节冷却水的流量，达到最佳冷却效果。注: 使用时严禁开冷却水进管阀门旁的回管阀以防冷却水短路. 3、根据冷却水的特性控制好温差(5度)，以防换热器结垢。 4、使用完毕时，请关闭冷却水进管阀门。 5、若冷凝器的冷却水低于0度，并做好冷凝器的另一介程与外界的隔绝工作，以防吸入空气中的水份结冰。 6、需要长期停车时，请用氮气或压缩空气将列管换热器内的冷却水压完，以防容胀。或关闭冷却水进、出管阀门，打开排气口，以防容胀。 7、需要长期停车时，若换热器是用于液液交换，要同时压完另一端液体介质。并做好换热器与外界的隔绝及其它防腐工作。 8、若冷凝器器换热效果不佳时，请打开排气口排除不凝气体气后再用或清洗。 9、使用完毕，应及时打扫该设备及系统的卫生，保持清洁。

化工原理课程设计管壳式换热器汇总

化工原理课程设计管壳式换热器汇总 公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]

设计一台换热器 目录 化工原理课程设计任务书 设计概述 试算并初选换热器规格 1. 流体流动途径的确定 2. 物性参数及其选型 3. 计算热负荷及冷却水流量 4. 计算两流体的平均温度差 5. 初选换热器的规格 工艺计算 1. 核算总传热系数 2. 核算压强降 经验公式 设备及工艺流程图 设计结果一览表 设计评述 参考文献 化工原理课程设计任务书 一、设计题目： 设计一台换热器 二、操作条件： 1、苯：入口温度80℃，出口温度40℃。 2、冷却介质：循环水，入口温度35℃。

3、允许压强降：不大于50kPa。 4、每年按300天计，每天24小时连续运行。 三、设备型式： 管壳式换热器 四、处理能力： 99000吨/年苯 五、设计要求： 1、选定管壳式换热器的种类和工艺流程。 2、管壳式换热器的工艺计算和主要的工艺尺寸的设计。 3、设计结果概要或设计结果一览表。 4、设备简图。（要求按比例画出主要结构及尺寸） 5、对本设计的评述及有关问题的讨论。 1.设计概述 热量传递的概念与意义 1.热量传递的概念 热量传递是指由于温度差引起的能量转移，简称传热。由热力学第二定律可知，在自然界中凡是有温差存在时，热就必然从高温处传递到低温处，因此传热是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递现象。 2. 化学工业与热传递的关系 化学工业与传热的关系密切。这是因为化工生产中的很多过程和单元操作，多需要进行加热和冷却，例如：化学反应通常要在一定的温度进行，为

管壳式换热器的设计和选用的计算步骤

管壳式换热器的设计和选用的计算步骤 设有流量为m h的热流体，需从温度T1冷却至T2，可用的冷却介质入口温度t1，出口温度选定为t2。由此已知条件可算出换热器的热流量Q和逆流操作的平均推动力 。根据传热速率基本方程： 当Q和已知时，要求取传热面积A必须知K和则是由传热面积A的大小和换热器 结构决定的。可见，在冷、热流体的流量及进、出口温度皆已知的条件下，选用或设计换热器必须通过试差计算，按以下步骤进行。 初选换热器的规格尺寸 初步选定换热器的流动方式，保证温差修正系数大于0.8，否则应改变流动方式，重 新计算。计算热流量Q及平均传热温差△t m，根据经验估计总传热系数K估，初估传热面积A 选取管程适宜流速，估算管程数，并根据A估的数值，确定换热管直径、长度及排列。 计算管、壳程阻力在选择管程流体与壳程流体以及初步确定了换热器主要尺寸的基础上，就可以计算管、壳程流速和阻力，看是否合理。或者先选定流速以确定管程数N P和折流板间距B再计算压力降是否合理。这时N P与B是可以调整的参数，如仍不能满足要求，可另选壳径再进行计算，直到合理为止。 核算总传热系数 分别计算管、壳程表面传热系数，确定污垢热阻，求出总传系数K计，并与估算时所取用的传热系数K估进行比较。如果相差较多，应重新估算。 计算传热面积并求裕度 根据计算的K计值、热流量Q及平均温度差△t m，由总传热速率方程计算传热面积A0，一般应使所选用或设计的实际传热面积A P大于A020%左右为宜。即裕度为20%左右，裕度的计算式为： 某有机合成厂的乙醇车间在节能改造中，为回收系统内第一萃取塔釜液的热量，用其釜液将原料液从95℃预热至128℃，原料液及釜液均为乙醇，水溶液，其操作条件列表如下： 表4-18设计条件数据

板式换热器结构及工作原理

板式换热器结构及工作原理 要了解板式换热器，首先看一下其结构图： 板式换热器是按一定的间隔，由多层波纹形的传热板片，通过焊接或由橡胶垫片压紧构成的高效换热设备。按其加工工艺分为可拆式换热器和全焊接不可拆式换热器，办焊接式换热器是介于两者之间的结构，即两种流体作为相对独立的结构体进行组装的。板片的焊接或组装遵循两两交替排列原则组装时，两组交替排列。为增加换热板片面积和刚性，换热板片被冲压成各种波纹形状，目前多为v型沟槽，当流体在低流速状态下形成湍流，从而强化传热的效果，防止在板片上形成结垢。板上的四个角孔，设计成流体的分配管和泄集管，两种换热介质分别流入各自流道，形成逆流或并流通过每个板片进行热量的交换。 板式换热器的特点： （1）由于采用0.6mm—0.8mm不锈钢片，传热效率得以极大的提高。 （2）体积小，是管壳式换热器体积的1/3——1/5，既节省了金属材料，又减少了占地面积。 （3）组装灵活，便于推行标准作业，从而为进一步降低生产成本带来可能。

（4）不易结构，清洗方便，便于日常维护。 （5）由于体积小、响应迅速，运行热损失小。 （6）焊接式板式换热器的缺点是焊接工艺要求高、带来成本的增加：可拆卸换热器运行温度受密封材料制约，一般在200摄氏度以 下，耐压能力也较差。 实际应用中，根据不同用户的要求，选择不同的换热器。一般工矿企业、社区楼宇集中供热换热站采用可拆式换热器，家庭生活用热水、室内空调等小功率用户采用全焊接式板式换热器。随着焊接技术和工艺的不断改进和提高，大功率换热器采用全焊接工艺将日益普及，结构更趋经凑合理。 发展展望：据统计，在现代石油化工企业中，换热器投资占30% ~40%。在制冷机中，蒸发器和冷凝器的重量占机组重量的30% ~40%，动力消耗占总动力消耗的20% ~30%。可见换热器对企业投资、金属耗量以及动力消耗有着重要的影响。大力发展板式换热器更替原有效率低下、材料消耗惊人的陈旧换热器是节能降耗有效途径，行业发展也将迎来新的机遇。

双管板与单管板换热器的区别

双管板与单管板换热器的区别 从结构、用途、制造等方面比较了双管板换热器和单管板换热器。同 单管板换热器相比，双管板换热器管程壳程间泄漏概率低得多；受力状况更好。从结构看，双管板换热器采用固定管板式结构，管束不能抽出清洗。实际使用表明，采用机械胀管法制造的双管板换热器，可以满足使用要求。1.双管板换热器 北京燕山石化公司0.66 Mt/a 乙烯改扩建工程中，制苯装置改造新上了三台双管板换热器，即汽提塔再沸器（E－607 ，F=213 m2）、抽提蒸馏塔再沸器（E－634 ，F=350 m2）和余热溶剂冷却器（E－ 111 ，F=150 m2），它们的管程走Ⅳ．甲酰吗啉溶剂，壳程走蒸汽或水，该溶剂具有遇水发生分解的特性。这三台换热器，经过一年多使用，效果很好，溶剂损耗同装置改造前相比下降很多。 2.双管板与单管板换热器结构比较

双管板换热器采用固定管板结构，管束不能抽出清洗，单管板换热器可采用多种结构型式，管束可以抽出清洗。对于温差较大的双管板换热器，简体上可加装波纹膨胀节；而单管板换热器除可考虑简体上加装波纹膨胀节外，常采用浮头或U 型管型式来补偿。 对于双管板换热器，存在二种设计理念的认识：一种认为双管板换热器用于绝对防止管壳程间介质混串的场合，设计在内外管板之间空腔上加装排液倒淋阀，供日常观察和内管板发生泄漏时排放，使得管壳程介质切实被内外二层管板隔离。这是采用双管板结构型式的主要目的。 另一种认为双管板换热器可用于管壳程间介质压差很大的场合，设计在内外管板之间的空腔中加入一种介质，来减小管壳程间介质的压差。这和一般单管板换热器一样，不能绝对保证外管板上管口不发生泄漏。 3.双管板与单管板换器使用上的比较 单管板换热器最常见。在使用中除经常出现垫片螺栓法兰接头密封泄漏外，还会出现管板上的管口泄漏，以及焊接裂纹等。单管板换热器管板上的管口泄漏大部分出现在焊接收弧处。焊接收弧时气体未放干净，有砂眼。 双管板换热器具有内外双层管板，如果内管板管口泄漏，还有外管板防护。 单管板换热器焊接裂纹常出现在换热器简体大法兰盘锥体小端与简体

云南项目石墨换热器安装专项施工方案[修订]

.WORD.格式. 云南******氟化氢/氢氟酸项目 安装工程 石墨换热器安装方案 编制： 安全会签： 审核： 批准： ********有限公司 2018年3月5日

目录 1.0工程概况 (3) 2.0编制依据 (3) 3.0设备进场验收及保管 (4) 4.0石墨换热器安装支座验收 (4) 5.0石墨换热器吊装要求 (4) 6.0石墨换热器的找平找正 (5) 7.0石墨换热器配管要求 (5) 8.0石墨换热器现场水压试验复验 (5) 9.0质量和安全保证措施 (7)

1.0工程概况 云南瓮******无水氟化氢项目，共有12台石墨换热器。石墨换热器耐腐蚀性能优越，传热性能优良，热膨胀系数小，机械加工性能优越，但石墨易脆裂，抗弯和抗拉强度低，稍有操作不当，会引起换热器的损伤甚至损毁，为切实保证石墨换热器的安装质量，保证HF装置安全稳定的运行，特编制此方案。 2.0编制依据 2.1*****公司设计的云南*******无水氟化氢项目图纸 2.2《石油化工静设备安装工程施工质量验收规范》（GB50461-2008） 2.4《矩形块孔式石墨换热器》（HG/T3187-2012） 2.5《浮头列管式石墨换热器》（HG/T3112-2011） 2.6《石油化工建设工程施工安全技术规程》（GB50484-2008） 2.7《化学工业工程建设交工技术文件规定》（HG20237-2014） 2.8我公司《质量、环境和职业健康管理手册》和《质量、环境和职业健康体系文件》 3.0设备进场验收及保管

3.1石墨换热器到场后，卸车之前，对设备进行外观粗略检查，主要检查设备外表的油漆磨损、接管口及设备棱角等，以判断设备在装车及运输过程中是否出现大的撞击或剧烈震动，如有疑问，及时提出并进行书面记录，请总承包单位进行见证。 3.2设备的验收、清点、检查及保管，应符合以下规定： a.交付安装的设备及附件，必须符合设计要求，并附有出厂合格证明书及安装说明书等技术文件。 b.设备开箱应在有关人员参加下，对照装箱单及图样，按下列项目检查与清点： ① 箱号、箱数及包装情况， ② 设备名称、类型、型号及规格， ③ 设备外型尺寸及管口方位， ④ 设备附件的规格、尺寸及数量， ⑤ 检查设备表面损坏、变形及锈蚀状况。 3.3石墨件不应有裂缝、气泡、剥层、掉块等缺陷，不得有影响密封和安装的树脂膜、树脂瘤、孔眼内表面不应有明显流挂的树脂。 3.4胶结缝不应有渗漏、裂纹等现象。 3.5石墨设备摆放的场地应保持平整，并与其他设备材料采取单独隔离措施。设备底部应道木进行垫高，并保持所有管口处于封闭状态。不锈钢壳体不得与碳钢件接触。 4.0石墨换热器安装支座验收 本项目的石墨换热器都是安装在钢结构框架上，换热器下方设置有固定支座，与石墨换热器本体支座采用螺栓进行连接。石墨换热器安装支座施工完毕后，组织技术人员对支座的施工质量进行验收，对支座的外观及几何尺寸进行检查，测量支座标高偏差，支座表面的平整度和水平度偏差，固定螺栓孔中心距离、孔径及数量，检查支座表面焊缝及打磨质量，支座上的油漆涂装情况。尺寸偏差必须保证石墨换热器的安装要求，不得采用割孔、强力扭曲螺栓等方式进行设备就位。 5.0石墨换热器吊装要求 石墨换热吊装时应轻吊轻放，严防振动和外力的冲击，设备不得触地拖拉，石墨部件不得用撬杆撬动或用钢丝绳捆扎。设备吊装时必须利用设备本身的吊装孔或吊耳，或在设备底部进行整兜吊装，索具采用软质吊带。不应利用外壳接管起吊，也不可采用滚杠进行移动。吊带如碰到外露的石墨构件，应使用软质材料进行隔离或者另行选择吊点。

换热器原理介绍

换热器基础知识 简单计算板式换热器板片面积 选用板式换热器就是要选择板片的面积的简单方法： Q=K×F×Δt， Q——热负荷 K——传热系数 F——换热面积 Δt——传热对数温差 传热系数取决于换热器自身的结构，每个不同流道的板片，都有自身的经验公式，如果不严格的话，可以取2000~3000。最后算出的板换的面积要乘以一定的系数如1.2。 换热器的分类与结构形式 换热器作为传热设备被广泛用于耗能用量大的领域。随着节能技术的飞速发展，换热器的种类越来越多。适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器，结构型式也不同，换热器的具体分类如下： 一、换热器按传热原理可分为： 1、表面式换热器 表面式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，两种流体之间进行换热。表面式换热器有管壳式、套管式和其他型式的换热器。 2、蓄热式换热器 蓄热式换热器通过固体物质构成的蓄热体，把热量从高温流体传递给低温流体，热介质先通过加热固体物质达到一定温度后，冷介质再通过固体物质被加热，使之达到热量传递的目的。蓄热式换热器有旋转式、阀门切换式等。 3、流体连接间接式换热器 流体连接间接式换热器，是把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器，热载体在高温流体换热器和低温流体之间循环，在高温流体接受热量，在低温流体换热器把热量释放给低温流体。 4、直接接触式换热器 直接接触式换热器是两种流体直接接触进行换热的设备，例如，冷水塔、气体冷凝器等。 二、换热器按用途分为： 1、加热器 加热器是把流体加热到必要的温度，但加热流体没有发生相的变化。 2、预热器 预热器预先加热流体，为工序操作提供标准的工艺参数。 3、过热器 过热器用于把流体(工艺气或蒸汽)加热到过热状态。

浅谈换热器管板与换热管胀焊并用连接的制造工艺

浅谈换热器管板与换热管胀焊并用连接的制造工艺 GB151－1999标准中规定，强度胀接适用于设计压力≤4MPa、设计温度≤300℃、无剧烈振动、无过大温度变化及无应力腐蚀的场合；强度焊接适用于振动较小和无间隙腐蚀的场合；胀、焊并用适用于密封性能较高、承受振动或疲劳载荷、有间隙腐蚀、采用复合管板的场合。由此可见，单纯胀接或强度焊接的连接方式使用条件是有限制的。胀、焊并用结构由于能有效地阻尼管束振动对焊口的损伤，避免间隙腐蚀，并且有比单纯胀接或强度焊具有更高的强度和密封性，因而得到广泛采用。目前对常规的换热管通常采用“贴胀＋强度焊”的模式；而重要的或使用条件苛刻的换热器则要求采用“强度胀＋密封焊”的模式。胀、焊并用结构按胀接与焊接在工序中的先后次序可分为先胀后焊和先焊后胀两种。 1 先胀后焊 管子与管板胀接后，在管端应留有15mm长的未胀管腔，以避免胀接应力与焊接应力的迭加，减少焊接应力对胀接的影响，15mm的未胀管段与管板孔之间存在一个间隙。在焊接时，由于高温熔化金属的影响，间隙内气体被加热而急剧膨胀。据国外资料介绍，间隙腔内压力在焊接收口时可达到200～300MPa的超高压状态。间隙腔的高温高压气体在外泄时对强度胀的密封性能造成致命的损伤，且焊缝收口处亦将留下肉眼难以觉察的针孔。目前通常采用的机械胀接，由于对焊接裂纹、气孔等敏感性很强的润滑油渗透进入了这些间隙，焊接时产生缺陷的现象就更加严重。这些渗透进入间隙的油污很难清除干净，所以采用先胀后焊工艺，不宜采用机械胀的方式。由于贴胀是不耐压的，但可以消除管子与管板管孔的间隙，所以能有效的阻尼管束振动到管口的焊接部位。但是采用常规手工或机械控制的机械胀接无法达到均匀的贴胀要求，而采用由电脑控制胀接压力的液袋式胀管机胀接时可方便、均匀地实现贴胀要求。采用液袋式胀管机胀接时，为了使胀接结果达到理想效果，胀接前管子与管板孔的尺寸配合在设计制造上必须符合较为严格的要求。只有这样对于常规设计的“贴胀＋强度焊”可采用先胀后焊的方式，而对特殊设计的“强度胀＋强度焊”则可采用先贴胀，再强度焊，最后强度胀的方法。 2 先焊后胀 在制造过程中，一台换热器中有相当数量的换热管，其外径与管板管孔孔径之间存在着较大的间隙，且每根换热管其外径与管板管孔间隙沿轴向是不均匀的。当焊接完成后胀接时，管子中心线必须与管板管孔中心线相重合。当间隙很小时，上端15mm的未胀管段将可以减轻胀接变形对焊接的影响。当间隙较大时，由于管子的刚性较大，过大的胀接变形将越过15mm未胀区的缓冲而对焊接接头产生损伤，甚至造成焊口脱焊。所以对于先焊后胀工艺，控制管子与管板孔的精度及其配合为首要的问题。当管子与管板腔的间隙小到一定值后，胀接过程将不至于损伤到焊接接头的质量。有关资料显示，管口的焊接接头承受轴向力的能力是相当大的，即使是密封焊，焊接接头在做静态拉脱试验时，管子拉断了，焊口将不会拉脱。然而焊口承受切向剪力的能力相对较差，所以强度焊后，由于控制达不到要求，可能造成过胀失效或胀接对焊接接头的损伤。 3 合理的制造工艺 3.1 管子与管孔的公差控制 (1)换热管 在采购换热管时要求每台换热器所使用的换热管在冷拔加工时应采用同一坯料(炉批次)的原料，并在同一台经校验试验合格的拉管机上生产，这样才能保证每根换热管具有相同的材质、规格与精度。换热管外径的均匀一致能保证管子与管板管孔的间隙，内径的均匀一致能保证与液袋式胀管机胀头的匹配性，从而延长胀头的使用寿命。一般管子与管板管孔间隙要求控制在(0.3±0.05)mm范围内，而液袋式胀管机胀头外径与管子内径的公差也应控制在 (0.3±0.05)mm范围内。 (2)管板 为使换热器管板管孔与管子外径在同一公差范围内，首先必须根据到货换热管外径的实际精度尺寸决定管板管孔的加工精度，如上所述，管板管孔与已到货换热管实际均匀外径间隙仍应控制在(0.3土0.05)mm范围内。 3.2换热管与管板的加工及验收

草甘膦及上游原料生产工艺中石墨制化工设备的应用模板

草甘膦及上游原料生产工艺中石墨制化工设备的应用 戴佐峰 [关键词]石墨制化工设备草甘膦亚氨基二乙酸( IDA) 氯乙酸甘氨酸双甘膦 [摘要] 详细介绍了石墨制化工设备在草甘膦及其上游原料生产工艺中的的结构特点、应用及经验, 并简要介绍了草甘膦及上游原料理化性质、毒性及制取方法等知识。 草甘膦( glyphosate) 自1974年由美国Mansanto公司开发成功并商品化以来, 当前已成为世界上应用最广、产量最大、增长最快、销售额首位的具有优异除草性能又不污染环境的国际性单项农药原药除草剂品种。 从生产工艺上看, 广谱高效草甘膦常见的合成路线分为亚氨基二乙酸( IDA) 路线和甘氨酸路线。其中亚氨基二乙酸的合成能够从二乙醇胺或者亚氨基二乙腈获得。国外的生产路线是以石油和天然气为原料的IDA法为主。中国最多工艺路线是甘氨酸——亚磷酸二甲酯——草甘膦路线, 装置生产能力最大且企业最多, 生产量占全国草甘膦生产总量的80%左右, 代表企业是新安股份。其次是二乙醇胺—IDA—草甘膦路线, 代表企业是华星化工。当前甘氨酸法

仍是有生命力的生产工艺, 而ＩＤＡ法是值得发展的且具有竞争 力的工艺。 当前草甘膦市场增产扩能需求带动了石墨制化工设备的大量使用, 现结合草甘膦生产工艺所涉及的石墨制化工设备: 石墨换热器、石墨吸收器浅谈如下: 1 石墨制化工设备结构特点、适用范围及执行标准 满足相关工艺要求的石墨制化工设备主要有YKB( YKA) 型圆 块孔式石墨换热器、JK型矩形块孔式石墨换热器和YKX、GX( GT) 型石墨降膜吸收器等。 1.1 YKB( YKA) 型圆块孔式石墨换热器 1.1.1 结构与特点: 由CS壳体、石墨换热块及石墨上、下封头组成。 石墨换热块为其主要组成部分, 换热块间与上、下封头采用膨体四氟带密封, 由装置在设备上部的长拉杆经过弹簧上下紧固, 壳体上端与封头连接采用O形圈密封。结构特点是: 与物料接触部位全部为耐腐蚀材料。在温差应力作用下, 弹簧能自由地伸缩, O形圈结构使壳体的热胀冷缩时密封依然稳定可靠。本设备具有抗热震性能好、耐腐蚀性能优良、传热性能良好, 使用压力较高, 易维护和管理的特点。 1.1.2 技术性能及适用范围 与腐蚀性物料接触的换热块材料采用导热性高、化学稳定性和热稳定性好的改性树脂浸渍石墨。除氧化性介质、强碱、某些强溶

换热器原理及设计大纲.pdf

《换热器原理及设计》教学大纲 Principles and Design of Heat Exchanger 一、课程类别和教学目的 课程类别：专业课 课程教学目标：通过该门课程的学习，使学生了解各种常用热交换器（也称换热器）的工作原理，掌握以满足流动和传热为条件的热交换器的设计方法，了解热交换器的实验研究方法、强化技术和性能评价，为以后的学习、创新和科学研究打下扎实的理论和实践基础。 二、课程教学内容 （一）绪论 介绍热交换器的重要性、分类及其在工业中的应用，换热器设计计算的内容。 （二）热交换器计算的基本原理 介绍传热方程式、热平衡方程式的应用；讲授流体比热或传热系数变化时的平均温差的 计算方法、传热有效度、热交换器计算方法的比较、流体流动计算方法的比较。 （三）管壳式热交换器 介绍管壳式热交换器的类型、标准与结构；讲授管壳式热交换器的结构计算、传热计算和流动阻力计算、管壳式热交换器的设计程序、管壳式冷凝器与蒸发器的工作特点。 （四）高效间壁式热交换器 介绍螺旋板式热交换器、板式热交换器、板翅式热交换器、翅片管热交换器、热管热交 换器、蒸发（冷却）器、微尺度热交换器的结构、工作原理及其设计计算。 （五）混合式热交换器 讲授冷水塔的热力计算、通风阻力计算与设计计算，汽-水喷射式热交换器的相关计算、水-水喷射式热交换器的相关计算；介绍混合式热交换器的分类。 （六）蓄热式热交换器 介绍回转型蓄热式热交换器和阀门切换型蓄热式热交换器的构造和工作原理；讲授蓄热式热交换器的计算、蓄热式热交换器与间壁式热交换器中气流及材料的温度变化比较。 （七）热交换器的试验与研究 介绍传热系数的测定方法、阻力特性实验的测定方法；讲授增强传热的基本途径、热交换器的结垢类型与腐蚀方法、热交换器的优化设计与性能评价方法。 三、课程教学基本要求 （一）绪论

换热器设计

换热器设计： 一：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130°C，出口温度80°C；冷流体进口温度40°C，出口温度65°C。该换热器用自来水冷却柴油，油品压力0.9MP，考虑到流体温差较大以及壳程压强0.9MP，初步确定为浮头式的列管式换热器。2、流动空间及流速的确定 由于冷却水容易结垢，为便于清洗，应使水走管程，柴油走壳程。从热交换角度，柴油走壳程可以与空气进行热交换，增大传热强度。选用Φ25×2.5 mm 的10号碳钢管。 二、确定物性数据 定性温度:可取流体进口温度的平均值。 壳程柴油的定性温度为 T1=130°C，T2=80°C，t1=40°C，t2=65°C T=(130+80)/2=105(°C) 管程水的定性温度为 t=(40+65)/2=52.5(°C) 已知壳程和管程流体的有关物性数据 柴油105°C下的有关物性数据如下: ρ=840 kg/m3 密度 定压比热容C o=2.15 kJ/（kg·k） 导热系数λo=0.122 W/(m·k) 粘度μo=6.7×10-4N·s/m2 水52.5°C的有关物性数据如下： ρ=988 kg/m3 密度 i C=4.175 kJ/（kg·k） 定压比热容 i λ=0.65 W/(m·k) 导热系数 i

粘度 μi =4.9×10-4 N·s/m 2 三、计算总传热系数 1.热流量 m 0=95000(kg/h) Q 0= m 0C o Δt o =95000×2.15×(130-80)=10212500kJ/h=2836.8(kw) 2.平均传热温差 m t '?=(Δt 1-Δt 2 )/ln(Δt 1/Δt 2)=[(130-65)-(80-40)]/ln[(130-65)/(80-40)]=51.5(°C) 其中Δt 1=T 1-t 2，Δt 2=T 2-t 1。 3.水用量 W c =Q 0/(C i Δt i )=10212500/[4.175×(65-40)]=97844.3kg/h=27.18kg/s 平均温差 1 221t t T T R --= =406580 130--=2 1112t T t t P --= =40 1304065--=0.28 选择卧式冷凝器，冷凝在壳程，为一壳程四管程，查图可得t ??=0.88。 m t m t t '??=???=0.88×51.5=45.32°C 管子规格5.225?φ，L=3m 。 管束排列方式：正三角形排列。 一壳程四管程三角形管束排列方式285.2175.011==n K ，。 四、传热面积初值计算 取总传热系数K=335W/(m 2.°C) 18632 .45335108.28363 =??=?=m t K Q F m 2 一管子面积 3102031???==-ππL d F i =0.1884m 2 管子数 9871884 .01861=== F F N t 管子中心距 o d t 25.1==1.25×25=31.25mm ，取t=32mm

标准系列化管壳式换热器的设计计算步骤(精)

标准系列化管壳式换热器的设计计算步骤 （1）了解换热流体的物理化学性质和腐蚀性能 （2）计算传热量，并确定第二种流体的流量 （3）确定流体进入的空间 （4）计算流体的定性温度，确定流体的物性数据 （5）计算有效平均温度差，一般先按逆流计算，然后再校核 （6）选取经验传热系数 （7）计算传热面积 （8）查换热器标准系列，获取其基本参数 （9）校核传热系数，包括管程、壳程对流给热系数的计算。假如核算的K与原选的经验值相差不大，就不再进行校核。若相差较大，则需重复（6）以下步骤 （10）校核有效平均温度差 （11）校核传热面积 （12）计算流体流动阻力。若阻力超过允许值，则需调整设计。 非标准系列化列管式换热器的设计计算步骤 （1）了解换热流体的物理化学性质和腐蚀性能 （2）计算传热量，并确定第二种流体的流量 （3）确定流体进入的空间 （4）计算流体的定性温度，确定流体的物性数据 （5）计算有效平均温度差，一般先按逆流计算，然后再校核 （6）选取管径和管内流速 （7）计算传热系数，包括管程和壳程的对流传热系数，由于壳程对流传热系数与壳径、管束等结构有关，因此，一般先假定一个壳程传热系数，以计算K，然后再校核 （8）初估传热面积，考虑安全因素和初估性质，常采用实际传热面积为计算传热面积值的1.15~1.25倍（9）选取管长 （10）计算管数 （11）校核管内流速，确定管程数 （12）画出排管图，确定壳径和壳程挡板形式及数量等 （13）校核壳程对流传热系数 （14）校核平均温度差 （15）校核传热面积 （16）计算流体流动阻力。若阻力超过允许值，则需调整设计。 甲苯立式管壳式冷凝器的设计（标准系列） 一、设计任务 1.处理能力： 2.376×104t/a正戊烷； 2.设备形式：立式列管式冷凝器。 二、操作条件 1.正戊烷：冷凝温度51.7℃，冷凝液于饱和温度下离开冷凝器； 2.冷却介质：为井水，流量70000kg/h，入口温度32℃； 3.允许压降：不大于105Pa； 4.每天按330天，每天按24小时连续运行。 三、设计要求 选择适宜的列管式换热器并进行核算。 附：正戊烷立式管壳式冷却器的设计——工艺计算书（标准系列）

列管式固定管板换热器设计.

目 录 第1章 工艺概述 (1) 1.1装置概况 (1) 1.2工艺原理（催化裂化） (1) 1.3工艺流程说明（吸收稳定部分） (2) 第2章 工艺设计 (3) 2.1设计概述 (3) 2.2设计课题 (3) 2.3设计参数的确定 (4) 2.4初算换热器的传热面积0S (4) 2.4.1 换热器的热流量（忽略热损失） (4) 2.4.2 水蒸气的消耗量（忽略热损失） (4) 2.4.3平均传热温差 (5) 2.4.4计算传热面积 (5) 2.5主要工艺及结构基本参数的计算 (5) 2.5.1换热管选择 (5) 2.5.2计算壳体内直径i D (6) 2.5.3画出排管图 (6) 2.5.4计算实际传热面积0S 及过程的总传热系数0()K 选 (7) 2.5.5折流板直径c D 数量及有关尺寸的确定 (7) 2.5.6拉杆的直径和数量与定居管的选定 (7) 2.6换热器核算 (7)

2.6.1换热器内流体的压力降 (7) 2.6.2热流量核算 (8) 第3章结构设计 (10) 3.1折流挡板 (10) 3.2 法兰 (10) 3.3换热管 (11) 3.4支座 (11) 3.5压力容器选材原则 (11) 3.6垫片 (12) 第4章强度计算 (13) 4.1筒体壁厚计算 (13) 4.2流体进、出口接管直径 (13) 4.3其他结构尺寸 (14) 4.4支座反力 (14) 4.5筒体弯矩 (15) 4.5.1圆筒中间处截面上的弯矩 (15) 4.5.2支座处横截面间弯距 (16) 4.6系数计算 (16) 4.7筒体轴向应力 (16) 4.7.1轴向应力 (16) 4.7.2应力校核 (17) 4.8鞍座处圆筒周向应力 (18) 4.9鞍座应力 (18) 第5章设计结果汇总 (19) 参考文献 (20)

换热器标准精选

换热器标准精选（最新） G151《GB/T151-2014热交换器》 G3625《GB/T3625-2007换热器及冷凝器用钛及钛合金管》 G8000《GB/T8000-2001热交换器用黄铜管残余应力检验方法：氨熏试验法》 G8890《GB/T8890-2007热交换器用铜合金无缝管》 G9082.1《GB/T9082.1-2011无管芯热管》 G9082.2《GB/T9082.2-2011有管芯热管》 G13754《GB/T13754-2008采暖散热器散热量测定方法》 G14811《GB/T14811-2008热管术语》 G14812《GB/T14812-2008热管传热性能试验方法》 G14813《GB/T14813-2008热管寿命试验方法》 G14845《GB/T14845-2007板式换热器用钛板》 G16409《GB16409-1996板式换热器》 G19447《GB/T19447-2013热交换器用铜及铜合金无缝翅片管》 G19700《GB/T19700-2005船用热交换器热工性能试验方法》 G19913《GB19913-2005铸铁采暖散热器》 G24590《GB/T24590-2009高效换热器用特型管》 G27670《GB/T27670-2011车辆热交换器用复合铝合金焊管》 G27698.1《GB/T27698.1-2011热交换器及传热元件性能测试方法第1部分：通用要求》 G27698.2《GB/T27698.2-2011热交换器及传热元件性能测试方法第2部分：管壳式热交换器》 G27698.3《GB/T27698.3-2011热交换器及传热元件性能测试方法第3部分：板式热交换器》 G27698.4《GB/T27698.4-2011热交换器及传热元件性能测试方法第4部分：螺旋板式热交换器》 G27698.5《GB/T27698.5-2011热交换器及传热元件性能测试方法第5部分：管壳式热交换器用换热管》 G27698.6《GB/T27698.6-2011热交换器及传热元件性能测试方法第6部分：空冷器用翅片管》 G27698.7《GB/T27698.7-2011热交换器及传热元件性能测试方法第7部分：空冷器噪声测定》 G27698.8《GB/T27698.8-2011热交换器及传热元件性能测试方法第8部分：热交换器工业标定》 G28185《GB/T28185-2011城镇供热用换热机组》 G28712.1《GB/T28712.1-2012热交换器型式与基本参数第1部分：浮头式热交换器》 G28712.2《GB/T28712.2-2012热交换器型式与基本参数第2部分：固定管板式热交换器》 G28712.3《GB/T28712.3-2012热交换器型式与基本参数第3部分：U形管式热交换器》 G28712.4《GB/T28712.4-2012热交换器型式与基本参数第4部分:立式热虹吸式重沸器》 G28712.5《GB/T28712.5-2012热交换器型式与基本参数第5部分:螺旋板式热

换热器原理与设计(答案)

广东海洋大学 2013年清考试题 《换热器原理与设计》课程试题 课程号： 1420017 √ 考试 □ A 卷 □ 闭卷 □ 考查 □ B 卷 √ 考试 一．填空题（10分。每空1分） 1．相比较沉浸式换热器和喷淋式换热器，沉浸式换热器传热系数 较低。 2．对于套管式换热器和管壳式换热器来说， 套管式换热器 金属耗量多，体积大，占地面积大，多用于传热面积不大的换热器。 3．在采用先逆流后顺流<1-2>型热效方式热交换器时，要特别注意温度交叉问题，避免的方法是 增加管外程数 和两台单壳程换热器串联。 4．在流程的选择上，腐蚀性流体宜走 管程，流量小或粘度大的流体宜走壳程，因折流档板的作用可使在低雷诺数(Re ＞100)下即可达到湍流。 5．采用短管换热，由于有入口效应，边界层变薄，换热得到强化。 6. 相对于螺旋槽管和光管，螺旋槽管的换热系数高. 7. 根据冷凝传热的原理，层流时，相对于横管和竖管，横管 传热系数较高。 8.减小管子的支撑跨距能增加管子固有频率，在弓形折流板缺口处不排管，将 减小 管子的支撑跨距 9. 热交换器单位体积中所含的传热面积的大小大于等于700m 2/m 3，为紧凑式换热器。 10. 在廷克流动模型中ABCDE5股流体中，真正横向流过管束的流路为B 股流体,设置旁路挡板可以改善C 股流体对传热的不利 GDOU-B-11-302 班级： 姓 名： 学号： 试题共 4 页 加白纸3 张 密 封 线

影响。

二．选择题（20分。每空2分） 1.管外横向冲刷换热所遵循侧传热准则数为(C ) A. 努赛尔准则数 B. 普朗特准则数 C. 柯尔本传热因子 D. 格拉肖夫数 2.以下哪种翅片为三维翅片管( C ) A. 锯齿形翅片 B. 百叶窗翅片 C. C管翅片 D. 缩放管 3.以下换热器中的比表面积最小( A ) A．大管径换热器B．小管径换热器 C．微通道换热器 D. 板式换热器 4. 对于板式换热器，如何减小换热器的阻力(C ) A．增加流程数B．采用串联方式 C．减小流程数 D. 减小流道数。 5.对于板翅式换热器，下列哪种说法是正确的( C ) A．翅片高度越高，翅片效率越高 B．翅片厚度越小，翅片效率越高 C．可用于多种流体换热。 D. 换热面积没有得到有效增加。 6.对于场协同理论，当速度梯度和温度梯度夹角为( A )，强化传热效果最好。 A．0度B．45度 C.90度 D. 120度 7. 对于大温差加热流体(A ) A．对于液体，粘度减小B．对于气体，粘度减小 C．对于液体，传热系数减小 D. 对于气体，传热系数增大8. 对于下列管壳式换热器，哪种换热器不能进行温差应力补偿( B ) A．浮头式换热器B．固定管板式换热器 C．U型管换热器 D. 填料函式换热器。 9. 对于下列管束排列方式，换热系数最大的排列方式为( A ) A．正三角形排列B．转置三角形排列 C．正方形排列 D. 转正正方形排列。 10. 换热器内流体温度高于1000℃时，应采用以下何种换热器(A )

YKA圆块孔式石墨换热器

YKA圆块孔式石墨换热器

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YKA圆块孔式石墨换热器 << 说明 【结构和特点】 本设备采用单元换热块拼接结构,换热块之间采用聚四氟乙烯O形圈或膨胀PTFE密封,设备整体加装压力弹簧作热胀冷缩的自动补偿机构。 【技术特性】 物料系统 设计温度：-20～165℃ 冷却系统

设计压力：0.4MPa 设计温度：-20～165℃ 规格：1～200m2 可根据用户需要设计、制造设计压力0.7MPa，设计温度200℃的本设备，亦可设计、制造60m2以上的换热器。【主要优点】 1）采用单元石墨设计、被损坏的块材能迅速更换。 2）石墨块之间采用垫片，不用粘剂，拆、装简箪，维护方便 3）添加石墨块即可增加换热器的面积 4）耐冲击力强 【用途】 本系列产品可用作蒸发器、加热器、冷却器、冷凝器。 管口尺寸表 公称通径 a PN0.6DN d PN1.0DN 石墨制气液 分离器 b c e f 介质 出口 尾气 出口 YKA30- 100 80 80 100 20 20 50 75

YKA40- 125 100 100 125 20 20 80 100 YKA50- 200 100 100 200 20 20 100 125 YKA60- 250 100 100 250 20 20 安装尺寸 规格m 2 换热块安装尺寸 重量 kg 横 孔 ф 纵孔 ф L L 1 L 2 L 3 ф A ф E n-M ф N 1 - ф 1 YKA30-10/10 2 10 10 744 104 158 172 180 320 8-M16 6- ф 18 240 4 1182 300 5 1620 360 8 2059 420 10 2498 480 1 16 744 240 3 1182 300 5 1620 360 8 2498 482 10 2936 542 YKA40-10/10 7 10 1224 98 172 182 240 420 8-M16 6- ф 18 460 10 1664 554 15 2103 647 18 2542 741

换热器工作原理

管壳式换热器得三种分类 管壳式换热器按照应力补偿得方式不同，可以分为以下三个种类: １、固定管板式换热器 固定管板式换热器就是结构最为简单得管壳式换热器,它得传热管束两端管板就是直接与壳体连成一体得，壳体上安装有应力补偿圈，能够在固定管板式换热器内部温差较大时减小热应力。固定管板式换热器得热应力补偿较小，不能适应温差较大得工作。 2、浮头式换热器 浮头式换热器就是管壳式换热器中使用最广泛得一种，它得应力消除原理就是将传热管束一段得管板放开，任由其在一定得空间内自由浮动而消除热应力。浮头式换热器得传热管束可以从壳体中抽出，清洗与维修都较为方便,但就是由于结构复杂,因此浮头式换热器得价格较高。 ３、U型管换热器 Ｕ型管换热器得换热器传热管束就是呈U形弯曲换热器，管束得两端固定在同一块管板得上下部位，再由管箱内得隔板将其分为进口与出口两个部分,而完全消除了热应力对管束得影响.U型管换热器得结构简单、应用方便，但很难拆卸与清洗。 管壳式换热器,管壳式换热器结构原理 管壳式换热器由一个壳体与包含许多管子得管束所构成，冷、热流体之间通过管壁进行换热得换热器.管壳式换热器作为一种传统得标准换热设备,在化工、炼油、石油化工、动力、核能与其她工业装置中得到普遍采用，特别就是在高温高压与大型换热器中得应用占据绝对优势。通常得工作压力可达４兆帕,工作温度在200℃以下，在个别情况下还可达到更高得压力与温度.一般壳体直径在18００毫米以下，管子长度在9米以下,在个别情况下也有更大或更长得. 工作原理与结构图 1 ［固定管板式换热器］为固定管板式换热器得构

造.A流体从接管1流入壳体内,通过管间从接管２流出.Ｂ流体从接管３流入，通过管内从接管4流出。如果A流体得温度高于Ｂ流体，热量便通过管壁由A 流体传递给Ｂ流体;反之，则通过管壁由B流体传递给A流体.壳体以内、管子与管箱以外得区域称为壳程，通过壳程得流体称为壳程流体（Ａ流体）。管子与管箱以内得区域称为管程，通过管程得流体称为管程流体(B流体）。管壳式换热器主要由管箱、管板、管子、壳体与折流板等构成。通常壳体为圆筒形;管子为直管或U形管。为提高换热器得传热效能，也可采用螺纹管、翅片管等。管子得布置有等边三角形、正方形、正方形斜转45°与同心圆形等多种形式,前3 种最为常见。按三角形布置时，在相同直径得壳体内可排列较多得管子,以增加传热面积，但管间难以用机械方法清洗，流体阻力也较大。管板与管子得总体称为管束。管子端部与管板得连接有焊接与胀接两种。在管束中横向设置一些折流板,引导壳程流体多次改变流动方向,有效地冲刷管子,以提高传热效能，同时对管子起支承作用。折流板得形状有弓形、圆形与矩形等。为减小壳程与管程流体得流通截面、加快流速,以提高传热效能，可在管箱与壳体内纵向设置分程隔板，将壳程分为2程与将管程分为2程、4程、6程与8程等.管壳式换热器得传热系数，在水—水换热时为１4０0～2850瓦每平方米每摄氏度〔W/（m（℃）〕;用水冷却气体时，为10～２８０W/（m（℃）；用水冷凝水蒸汽时，为５70～4０00W/(m(℃). 特点管壳式换热器就是换热器得基本类型之一,１９世纪8０年代开始就已应用在工业上。这种换热器结构坚固,处理能力大、选材范围广，适应性强，易于制造,生产成本较低，清洗较方便，在高温高压下也能适用.但在传热效能、紧凑性与金属消耗量方面不及板式换热器、板翅式换热器与板壳式换热器等高效能换热器先进. 分类管壳式换热器按结构特点分为固定管板式换热器、浮头式换热器、U 型管式换热器、双重管式换热器、填函式换热器与双管板换热器等.前３种应用比较普遍。