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列管式热交换器的设计 化工原理教研室 化工原理课程设计指导书 列管式热交换器的设计 贵州工业大学化工原理教研室 孙礼运 编 目 录 前言 ……………………………………………………………………………… 2 一、概述 ………………………………………………………………………… 2 二、热交换器设计的主要因素 ………………………………………………… 3 三、列管式热交换器的设计步骤 ……………………………………………… 4 （一）物料衡算及热量衡算 …………………………………………………… 4 （二）确定两载热体的物性数据 ……………………………………………… 4 （三）两载热体的流程安排 …………………………………………………… 5 （四）管、壳程数的确定 ……………………………………………………… 5 （五）传热平均温度差计算 …………………………………………………… 5 （六）估算传热面积 …………………………………………………………… 6 （七）结构设计 ………………………………………………………………… 7 （八）计算阻力压降 …………………………………………………………… 12 （九）计算温差应力，确定热补偿方法 ……………………………………… 13 （十）设计管箱和接管 ………………………………………………………… 13 （十一）确定换热管与管板的连接方法 ……………………………………… 14 参考资料 ………………………………………………………………………… 14 附录 1、合成氨生产中一氧化碳变换工艺简介 …………………………… 15 2、常压下，0～ｔ℃时气体的平均定压热容 ………………………… 16 3、3.5大气压（绝）下，过热蒸汽的焓 …………………………… 17 4、CO、CH4的导热系数 ………………………………………………… 17 附图 列管式热交换器结构型式图 …………………………………………… 18 化工原理课程设计任务书 前言 化工原理课程设计是化工原理课程的一个总结性教学环节，是培养学生工程设计能力的一次基本训练，它要求学生按照课程设计任务书的要求，完成一项化工设备的设计工作，通过设计使学生掌握化工设计的基本程序和方法，同时在以下几个方面得到训练、培养和提高： 1. 综合应用化工原理课程及有关先修课程的基本知识去分析和解决实际问题的能力。 2. 查阅技术资料、选用计算方法、计算公式和收集数据的能力。 3. 树立正确的设计思想，懂得工程设计应兼顾技术上的先进性、经济上的合理性和操作上的安全可靠性。 4. 用层次清楚的计算，辅以必要而简洁的文字说明和清析的图表来表达设计结果的能力。 5. 工程制图的能力。 课程设计结果要求编写成“设计说明书”，绘制相应的工艺流程图和主体设备图。 设计说明书的内容一般应按如下项目编写 1. 设计任务书。 2. 目录。 3. 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。 4. 设计计算过程： ① 工艺计算及主体设备的设计计算。包括工艺参数的选定、物料衡算、热量衡算、主体设备结构和工艺尺寸的设计计算等。 ② 辅助设备的选型计算。通过计算选定典型辅助设备的规格型号。 5. 图纸： ① 工艺流程图。以单线条的形式绘制，标出主体设备与辅助设备的物料走向、物流量、能流量和主要测量点。 ② 主体设备工艺条件图。图面应包括设备的主要工艺尺寸、技术特性表和接管表。 6. 设计结果汇总。分表列举各流股物料量、能耗指标、主要操作参数、主体设备工艺尺寸以及辅助设备的规格、型号和数量等。 7. 设计结果评述。 8. 参考资料。 本课程设计指导书根据化工原理教学大纲的要求，对给定化工单元操作典型设备的设计计算，给学生提示了设计计算步骤，指导计算方法，并提供了部分计算公式和数据，作为对课堂教学内容的补充。 设计计算中需要用到的大部分计算公式和数据应由学生自己查阅有关资料。 一、概述 热交换器是化工厂中最常用的设备之一，按其传热的特征，可以分为三大类：直接接触式、蓄热式和间壁式。其中，又以间壁式热交换器的使用最为广泛。 间壁式热交换器的类型很多，传统的类型有列管式、套管式、蛇管式、夹套式，等等。为了提高传热效率和节约金属材料用量，近年来一些比较先进的间壁式换热设备，例