回流冷凝器設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì).doc

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)回流冷凝器設(shè)計(jì)學(xué) 院 專 業(yè) 過程裝備與控制工程 年級(jí)班別 2011級(jí)2班 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 2015年 05 月 29 日回流冷凝器設(shè)計(jì)摘要：傳熱過程是化工生產(chǎn)過程中存在的及其普遍的過程，實(shí)現(xiàn)這一過程的換熱設(shè)備種類繁多，是不可缺少的工藝設(shè)備之一。由于使用條件不同，換熱設(shè)備可以有各種各樣的型式和結(jié)構(gòu)。其中以管殼式換熱器應(yīng)用更為廣泛?，F(xiàn)在，它被當(dāng)作一種傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)換熱設(shè)備在很多工業(yè)部門中大量使用，尤其在化工、石油、能源設(shè)備等部門所使用的換熱設(shè)備中仍處于主導(dǎo)地位。 回流冷凝器是換熱設(shè)備中的一種，是企業(yè)生產(chǎn)中的重要設(shè)備。它的作用是通過溫度相對(duì)較低的水來冷凝溫度較高的氣體從而保證精餾塔液相產(chǎn)品的摩爾分率，從而使設(shè)備部分的溫度保持在一個(gè)生產(chǎn)所需要的水平，使設(shè)備正常工作。因此，循環(huán)水冷卻器的設(shè)計(jì)對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)是很重要的，它很可能影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)其的設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的實(shí)際意義。首先查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料了解回流冷凝器的基本原理、性質(zhì)及應(yīng)用，在化工生產(chǎn)中的地位和作用、回流冷凝器應(yīng)用的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)、設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)、技術(shù)路線及其意義，對(duì)回流冷凝器設(shè)計(jì)有一個(gè)大體上的認(rèn)識(shí)和理解。然后根據(jù)工藝要求進(jìn)行工藝流程計(jì)算，確定設(shè)備類型、結(jié)構(gòu)，并完成設(shè)備工藝設(shè)計(jì)部分，借助化工模擬軟件完成。接著完成回流冷凝器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與部分零部件選型，進(jìn)行設(shè)備強(qiáng)度校核，利用sw6軟件包完成設(shè)備的強(qiáng)度計(jì)算，并以此計(jì)算結(jié)果作為最終結(jié)果，完成設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。最后利用計(jì)算繪圖軟件繪制設(shè)備的整套設(shè)計(jì)圖紙。關(guān)鍵詞：換熱器、換熱面積、管板、換熱管。 reflex condenser designabstract: the reflex condenser is the chemical production process of existence and its general process, heat equipment for this process is various, is one of the indispensable process equipment. due to the use of different conditions, heat exchange equipment can have various types and structure. the tubular heat exchanger applied more widely. now, it is regarded as a kind of traditional standard heat exchange equipment widely used in many industrial departments, especially used in chemical, petroleum, energy equipment department.heat transfer equipment is still in a dominant position. reeflex condenser is a change of thermal equipment, is the important equipment in the production. it is the role of the relatively low temperature water to take away the heat generated by the other device, so as to make part of the temperature is maintained at the required a production level, so that the normal operation of the equipment. therefore, the production design of circulating water cooler of enterprise is very important, it is likely to affect the economic losses of enterprises, which is of great practical significance to the design. this design is for the study of fixed tube plate heat exchanger on the tube shell type. a fixed tube plate heat exchanger, belonging to the shell and tube heat exchanger, is the use of the high temperature fluid and wall temperature fluid of convective heat transfer and heat transfer between the material. in this design, the gb 150-2011 , gb 151-1999 pressure vessel shell and tube type heat exchanger standards and fixed pressure vessel safety technology supervision regulation as the basis, and with reference to design handbook heat exchanger, the scheme is demonstrated, to determine the physical material parameters, combined with the working conditions, select the type of heat exchanger. according to the design task, determine the process parameters on the heat transfer area, the total heat transfer coefficient, and heat transfer area, wall temperature and pressure drop calculation. then the mechanical design based on process parameters, mechanical design including the tube, tube box, tube plate, baffle, head, tube heat exchanger, saddle and other parts, such as the bar, fixed pitch pipe calculation and selection, and calculated the strength necessary, finally using autocad drawing fixed tube plate heat exchanger the assembly diagram and parts diagram, and writing a specification.關(guān)鍵詞：換熱器、換熱面積、管板、換熱管等。keyword:tube sheet,heat exchange tube.目 錄1 概述 .1 1.1 選題的根據(jù)和意義 .1 1.2 本設(shè)計(jì)的目的和要求 .2 1.3 國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) .22 管殼式換熱器的分類和選型 .3 2.1 分類 .3 2.2 任務(wù)安排.6 2.3 選擇換熱器類型.63 換熱器的工藝設(shè)計(jì) .7 3.1 工藝計(jì)算 .7 3.1.1 流徑選擇 .7 3.1.2 確定物性參數(shù) .7 3.1.3 傳熱平均溫度差的計(jì)算 .8 3.1.4 計(jì)算傳熱面積 .8 3.1.5 計(jì)算工藝結(jié)構(gòu)尺寸 .9 3.2 換熱器核算 .15 3.2.1 傳熱能力核算 .15 3.2.2 壁溫核算 .18 3.2.3 換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力 .19 3.3 換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果 .214 換熱器的機(jī)械設(shè)計(jì) .22 4.1 計(jì)算筒體厚度 .23 4.1.1 筒體材料的選擇 .23 4.1.2 筒體厚度 .23 4.2 計(jì)算管箱短節(jié)、封頭厚度 .24 4.2.1 管箱的結(jié)構(gòu)形式 .25 4.2.2 管箱結(jié)構(gòu)尺寸 .25 4.2.3 管箱短節(jié)及封頭厚度 .26 4.3 開孔補(bǔ)強(qiáng)的校核 .26 4.3.1 管箱短節(jié)開孔補(bǔ)強(qiáng)的校核 .28 4.3.2 筒體節(jié)開孔補(bǔ)強(qiáng)的校核 .28 4.3.3 排氣口、排液口開孔補(bǔ)強(qiáng)的校核 .30 4.4 管板設(shè)計(jì) .31 4.4.1 換熱管與管板的連接 .31 4.4.2 管板與殼體的連接 .33 4.4.3 管板與管箱的連接 .34 4.4.4 管板材料 .35 4.4.5 管板計(jì)算的相關(guān)參數(shù)的確定 .36 4.4.6 計(jì)算法蘭力矩 .38 4.4.7 管板計(jì)算的另一些相關(guān)參數(shù)的確定 .43 4.4.8 校核設(shè)計(jì)條件不同的組合工況 .45 4.5 換熱管 .57 4.5.1 換熱管的型式 .57 4.5.2 換熱管的材料與質(zhì)量等級(jí) .57 4.5.3 管孔 .58 4.6 折流板 .58 4.6.1 材料的選取 .58 4.6.2 折流板的間隙 .58 4.6.3 折流板的厚度 .58 4.7 拉桿、定距管 .58 4.7.1 拉桿的結(jié)構(gòu)形式 .59 4.7.2 拉桿直徑、數(shù)量和尺寸 .59 4.7.3 拉桿與管板的連接結(jié)構(gòu) .60 4.8 防沖板和導(dǎo)流筒 .60 4.9 支座 .61 4.9.1 裙式支座結(jié)構(gòu)特征.61 4.9.1質(zhì)量計(jì)算.614.10 接管 .63 4.10.1 接管的要求 .63 4.10.2 接管高度（伸出的高度）的確定 .64 4.10.3 接管位置最小尺寸 .64 4.10.4 接管尺寸 .65 4.11 膨脹節(jié) .66 4.11.1 膨脹節(jié)的作用 .66 4.11.2 設(shè)置膨脹節(jié)的條件 .665 換熱器的制造與檢驗(yàn)要求 .66 5.1 圓筒 .67 5.2 管箱 .68 5.3 換熱管 .68 5.4 管板 .68 5.5 換熱管與管板的連接 .69 5.6 折流板 .696 總結(jié) .697 主要參考文獻(xiàn) .70致謝語 .71回流冷凝器設(shè)計(jì)1 概述 使熱量從蒸汽變?yōu)橐后w的設(shè)備稱為冷凝器。它是一些工業(yè)部門大范圍使用的一種通用設(shè)備，例如化工、制藥、機(jī)械等。在化工廠中，回流冷凝器主要與釜式再沸器配合使用保證精餾塔內(nèi)氣體冷凝成的液體有足夠的摩爾分率以滿足各行各業(yè)的需求。在工業(yè)生產(chǎn)中，回流冷凝器主要是利用地下水冷凝蒸汽，使蒸汽經(jīng)冷凝后變?yōu)橐后w，以滿足化工行業(yè)的需要。此外，換熱設(shè)備也可以回收余熱、廢熱特別是低位熱能的有效裝置。例如，煙道氣（約）、高爐爐氣（約）、需要冷卻的化學(xué)反應(yīng)工藝氣（）等的余熱，通過余熱鍋爐可生產(chǎn)壓力蒸汽，從而提高熱能的總利用率，降低燃料消耗和電耗，提高工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。1.1 選題的依據(jù)和意義回流冷凝器是將熱流氣體冷凝為冷流體。改革開放以來，隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展,我國環(huán)境容量小，生態(tài)環(huán)境脆弱，資源相對(duì)短缺三大問題日益突出。故在尋找新能源的同時(shí),也更加注重了節(jié)能新途徑的研發(fā)。強(qiáng)化傳熱技術(shù)的應(yīng)用不但能節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境,而且能大大節(jié)約投資成本。換熱器由于其在化工、石油、動(dòng)力和原子能等工業(yè)部門的廣泛應(yīng)用,使得換熱器的強(qiáng)化傳熱技術(shù)一直以來受到研究人員的重視,各種研究成果不斷涌現(xiàn)。各種不同結(jié)構(gòu)和種類的換熱器發(fā)展很快,新結(jié)構(gòu)、新材料的換熱器層出不窮。換熱器既可是一種單獨(dú)的設(shè)備,如加熱器、冷卻器和凝汽器等;也可是某一工藝設(shè)備的組成部分,如石化、煤炭工業(yè)中的余熱回收裝置等。同時(shí)日常生活中的暖通空調(diào)，北方冬天家里用暖氣等都需要提高能源利用率，這些都給換熱器帶來了日益廣闊的發(fā)展前景。設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的實(shí)際意義。1.2 本設(shè)計(jì)的目的和要求首先查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料了解回流冷凝器的基本原理、性質(zhì)及應(yīng)用，在化工生產(chǎn)中的地位和作用、回流冷凝器應(yīng)用的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)、設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)、技術(shù)路線及其意義，對(duì)回流冷凝器設(shè)計(jì)有一個(gè)大體上的認(rèn)識(shí)和理解。然后根據(jù)工藝要求進(jìn)行工藝流程計(jì)算，確定設(shè)備類型、結(jié)構(gòu)，并完成設(shè)備工藝設(shè)計(jì)部分，借助化工模擬軟件完成。接著完成回流冷凝器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與部分零部件選型，進(jìn)行設(shè)備強(qiáng)度校核，利用sw6軟件包完成設(shè)備的強(qiáng)度計(jì)算，并以此計(jì)算結(jié)果作為最終結(jié)果，完成設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。最后利用計(jì)算繪圖軟件繪制設(shè)備的整套設(shè)計(jì)圖紙，撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。畢業(yè)設(shè)計(jì)是在完成各項(xiàng)設(shè)計(jì)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，按上述內(nèi)容闡述設(shè)計(jì)的目的、過程、成果及結(jié)論。在撰寫設(shè)計(jì)說明書的過程中，理論依據(jù)要充分，數(shù)據(jù)要準(zhǔn)確，公式計(jì)算要正確，能將所學(xué)的知識(shí)和技能應(yīng)用于畢業(yè)設(shè)計(jì)中。另外，要注意設(shè)計(jì)說明書結(jié)構(gòu)的合理性；總體設(shè)計(jì)方案要正確合理；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；社會(huì)調(diào)查的客觀性和科學(xué)性。是否有自己獨(dú)特的見解或者創(chuàng)新。 另外，撰寫設(shè)計(jì)說明書時(shí)要概念清楚，內(nèi)容正確，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，文字通暢，用語符合技術(shù)專業(yè)規(guī)范，各種標(biāo)準(zhǔn)資料的運(yùn)用符合學(xué)科、專業(yè)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，圖表清楚，圖面質(zhì)量符合要求，書寫格式規(guī)范。 1.3 國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)回流冷凝器是換熱設(shè)備的一類，用以冷卻流體。通常用水或空氣為冷卻劑以除去熱量，廣泛用于化工，在精餾操作中和釜式再沸器一起使用，回流冷凝器主要用于提供液相回流，直接影響到精餾塔的穩(wěn)定操作工況與餾出液的產(chǎn)品分率。我國出現(xiàn)了自主開發(fā)傳熱技術(shù)的新趨勢(shì)，大量的強(qiáng)化傳熱元件推向市場(chǎng)，國內(nèi)外傳熱技術(shù)的代表作有折流桿換熱器、新結(jié)構(gòu)高效換熱器、高效重沸器、高效冷凝器、雙殼程換熱器、板殼式換熱器、表面蒸發(fā)式空冷器等一大批優(yōu)良的換熱器?，F(xiàn)在換熱器的研究及發(fā)展方向有：物性模擬研究；分析設(shè)計(jì)研究；大型化及能耗研究；強(qiáng)化技術(shù)研究；新材料的研究；控制結(jié)垢與腐蝕的研究等。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使得一些新型研究更為方便與快捷，使換熱器更為安全可靠，隨著全球水資源的緊張，循環(huán)水將被新的冷卻介質(zhì)取代，循環(huán)將被新型高效的空冷器所取代。2 管殼式換熱器的分類及選型2.1 分類 根據(jù)管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可分為固定管板式、浮頭式、u形管式、填料函式和釜式重沸器五類。（1）固定管板式換熱器固定管板式換熱器的典型結(jié)構(gòu)如圖2-1所示，管束連接在管板上，管板與殼體焊接。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、能承受較高的壓力，造價(jià)低，管程清洗方便，管子損壞時(shí)易于堵管或更換；缺點(diǎn)是當(dāng)管束與殼體的壁溫或材料的線膨脹系數(shù)相差較大時(shí)，殼體和管束中將產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。這種換熱器適用于殼側(cè)介質(zhì)清潔且不易結(jié)垢并能進(jìn)行清洗，管、殼程兩側(cè)溫差不大或溫差較大但殼側(cè)壓力不高的場(chǎng)合。為減少熱應(yīng)力，通常在固定管板式換熱器中設(shè)置柔性元件（如膨脹節(jié)、撓性管板等），來吸收熱膨脹差。圖2-1 固定管板式換熱器（2）浮頭式換熱器浮頭式換熱器的典型結(jié)構(gòu)如圖2-2所示，兩管板中只有一端與殼體固定，另一端可相對(duì)殼體自由移動(dòng)，稱為浮頭。浮頭有浮動(dòng)管板、鉤圈和浮頭端蓋組成，是可拆連接，管束可從殼體內(nèi)抽出。管束與殼體的熱變形互不約束，因而不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。浮頭式換熱器的特點(diǎn)是管間和管內(nèi)清洗方便，不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力；但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)比固定管板式換熱器高，設(shè)備笨重，材料消耗量大，且浮頭端小蓋在操作中無法檢查，制造時(shí)對(duì)密封要求較高。適用于殼體和管束之間壁溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢的場(chǎng)合。 圖2-2 浮頭式換熱器 （3） u形管式換熱器 u形管式換熱器的典型結(jié)構(gòu)如圖2-3所示，這種換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，只有一塊管板，管束由多根u形管組成，管的兩端固定在同一塊管板上，管子可以自由伸縮。當(dāng)殼體與u形換熱管有溫差時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。 由于受彎管曲率半徑的限制，其換熱管排布較少，管束最內(nèi)層管間距較大，管板的利用率較低，殼程流體易形成短路，對(duì)傳熱不利。當(dāng)管子泄漏損壞時(shí)，只有管束外圍處的u形管才便于更換，內(nèi)層換熱管壞了不能更換，只能堵死，而壞一根u形管相當(dāng)于壞兩根管，報(bào)廢率較高。結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，承壓能力強(qiáng)，適用于管、殼壁溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢需要清洗，又不適宜采用浮頭式和固定管板 式的場(chǎng)合。特別適用于管內(nèi)走清潔而不易結(jié)垢的高溫、高壓、腐蝕性大的物料。 圖2-3 u形管式換熱器（4） 填料函式換熱器 填料函式換熱器的結(jié)構(gòu)如圖2-4、2-5所示，這種換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與浮頭式換熱器相類似，浮頭部分露在殼體以外，在浮頭與殼體的滑動(dòng)接觸面處采用填料函式密封結(jié)構(gòu)。由于采用填料函式密封 結(jié)構(gòu)，使得管束在殼體軸向可以自由伸縮，不會(huì)產(chǎn)生殼壁與管壁熱變形差而引起的熱應(yīng)力。其結(jié)構(gòu)較浮頭式換熱器簡(jiǎn)單，加工制造方便，節(jié)省材料，造價(jià)比較低廉，且管束從殼體內(nèi)可以抽出，管內(nèi)、管間都能進(jìn)行清洗，維修方便。因填料處易產(chǎn)生泄漏，填料函式換熱器一般適用于以下的工作環(huán)境，且不適用于易揮發(fā)、易燃、易爆、有毒及貴重介質(zhì)，使用溫度也受填料的物性限制。填料函式換熱器現(xiàn)在已很少采用。 圖2-4 填料函雙殼程換熱器圖2-5 填料函分流式換熱器（5） 釜式重沸器 釜式重沸器的結(jié)構(gòu)如圖2-6所示，這種換熱器的管束可以為浮頭式、u形管式和固定管板式結(jié)構(gòu)，所以它具有浮頭式、u形管式換熱器的特性。在結(jié)構(gòu)上與其他換熱器不同之處在于殼體上部設(shè)置一個(gè)蒸發(fā)空間，蒸發(fā)空間的大小由產(chǎn)氣量和所要求的蒸氣品質(zhì)所決定。產(chǎn)氣量大、蒸氣品質(zhì)要求高者蒸發(fā)空間大，否則可以小些。此換熱器與浮頭式、u形管式換熱器一樣，清洗維修方便，可處理不清潔、易結(jié)垢的介質(zhì)，并能承受高溫、高壓。 圖2-6 釜式重沸器2.2 任務(wù)安排 1.處理能力： 30000噸/年正戊烷 8000kg/h地下水 2.設(shè)備形式： 立式列管冷凝器 3.操作條件 (1)正戊烷：蒸汽溫度51.7 冷凝為飽和液體 (2)冷卻介質(zhì)：地下水，入口溫度25 (3)每年330天計(jì)，每天24小時(shí)連續(xù)2.3 選擇換熱器的類型 兩流體在定性溫度下的物性參數(shù)如下：物料溫度 密度粘度比熱容導(dǎo)熱系數(shù)kg/m3pas kj/（kg） w/（m）正戊烷 51.7 59618.010-52.34 0.13地下水 25 994.880.010-54.174 0.616 a.地下水入口溫度為25b.由設(shè)計(jì)要求的正戊烷的流量:=300001000/330/24=3787.88kg/h=1052.19g/sc.已知51.7時(shí)正戊烷的蒸發(fā)潛熱 r=347.5044kj/kg 熱負(fù)荷為：qh=r=3787.88347.5044=1316287.88kj/h=365635.52j/s d.地下水的出口溫度： t2=q/(m2c)+t1=1316287.88/80004.174+25=28.94 e.地下水的定性溫度為tm=（25+28.94）/2 = 26.97 兩流體的溫差tm-tm=51.7-26.9750，選用固定管板式換熱器 f.有效平均溫度差： t m=（51.7-25-51.7+28.94）/in（51.7-25）/（51.7-28.94）=24.673 換熱器的工藝設(shè)計(jì)3.1 工藝計(jì)算3.1.1 流徑選擇（1） 選擇原則 不清潔或易結(jié)垢的流體宜走容易清洗的一側(cè)。對(duì)于直管管束，宜走管程；對(duì) 于u形管管束，宜走殼程。 腐蝕性流體宜走管程，以免殼體和管束同時(shí)被腐蝕。 壓力高的流體宜走管程，以避免制造較厚的殼體。 為增大對(duì)流傳熱系數(shù)，需要提高流速的流體宜走管程，因管程流通截面積一 般比殼程小，且做成多管程也較容易。 兩流體溫差較大時(shí)，對(duì)于固定管板式換熱器，宜將對(duì)流傳熱系數(shù)大的流體走 殼程， 以減少管壁與殼體的溫差，減小熱應(yīng)力。 蒸氣冷凝宜走殼程，以利于排出冷凝液。 需要冷卻的流體宜選殼程，便于散熱，以減少冷卻劑用量。但溫度很高的流 體，其熱能可以利用，宜選管程，以減少熱損失。 黏度大或流量較小的流體宜走殼程，因有折流擋板的作用，在低下 （）即可達(dá)到湍流。（2） 選擇流徑正戊烷蒸汽相對(duì)比較潔凈，選擇正戊烷蒸汽走殼程，地下水走管程，既有利于地下水水冷卻效率高，也可借助外界溫度加速地下水冷卻。3.1.2 確定物性參數(shù) 由前面計(jì)算可知，正戊烷的定性溫度為51.7，地下水水的定性溫度為26.97. 根據(jù)定性溫度，分別查取正戊烷和水的有關(guān)物性參數(shù)，列表3-1如下： 表3-1 物性參數(shù)表物性殼程(正戊烷)管程(地下水)符號(hào)數(shù)據(jù)符號(hào)數(shù)據(jù)密度 596 994.8比熱容 2.344.174粘度1.810-58010-5導(dǎo)熱系數(shù)0.130.616進(jìn)口溫度51.725出口溫度51.728.943.1.3 傳熱平均溫度差的計(jì)算 根據(jù)間壁兩側(cè)流體溫度沿傳熱面是否有變化，即是否有升高或降低，可將傳熱分為恒溫傳熱和變溫傳熱兩類。若間壁的一側(cè)或兩側(cè)流體沿傳熱面的不同位置溫度不同，即流體從進(jìn)口到出口，溫度有了變化，或是升高或是降低，這種情況的傳熱稱為變溫傳熱。在變溫傳熱中，沿傳熱面溫度差是變化的，所以在傳熱計(jì)算中需要求出傳熱過程的平均溫度差。本設(shè)計(jì)就屬于變溫傳熱中兩側(cè)變溫傳熱的情況。 根據(jù)兩側(cè)流體變溫下的溫度差變化情況，可分為逆流、并流、錯(cuò)流和折流。在逆流（即冷、熱兩流體在傳熱面兩側(cè)流向相反）操作時(shí)，熱流體和冷流體用可以比并流操作時(shí)少，所以工程上多采用逆流操作，在本設(shè)計(jì)中先按逆流計(jì)算，再校正。 先求逆流時(shí)的傳熱平均溫度差： , ；（28.94-25）/ln(26.7/22.76)=24.683.1.4 計(jì)算傳熱面積根據(jù)熱流體為低沸點(diǎn)烴類蒸汽冷凝，冷流體為水，根據(jù)化工原理課程設(shè)計(jì)有表3-2取傳熱系數(shù)=900， 表3-2 管殼式換熱器中值的大致范圍 熱流體 冷流體傳熱系數(shù) 水 水 輕油 水 重油 水 氣體 水 水蒸汽冷凝 水 水蒸汽冷凝 氣體 低沸點(diǎn)烴類蒸汽冷凝（常壓） 水 高沸點(diǎn)烴類蒸汽冷凝（常壓） 水 水蒸汽冷凝 水沸騰 水蒸汽冷凝 輕油沸騰 水蒸汽冷凝 重油沸騰 則有估算的傳熱面積：=365635.52/（90024.68）=16.463.1.5 計(jì)算工藝結(jié)構(gòu)尺寸（1） 管徑和管內(nèi)流速 管徑 選擇管徑時(shí)，應(yīng)盡可能使流速高些，但一般不應(yīng)超過規(guī)定的流速范圍。 我國目前適用的管殼式換熱器系列標(biāo)準(zhǔn)中僅有換熱管規(guī)格為： 、。由于本設(shè)計(jì)估算傳熱面積較大所以本設(shè)計(jì)選用規(guī)格。 管內(nèi)流速流體在殼程或管程中的流速增大，不僅對(duì)流傳熱系數(shù)增大，也可減少雜質(zhì)沉積或結(jié)垢，但流體阻力也相應(yīng)增大。故應(yīng)選擇適宜的流速，通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取。根據(jù)化工原理p174有，管殼式換熱器常用流速的范圍如表3-3和不同黏度液體在列管換熱器中的流速（在鋼管中）如表3-4，取管內(nèi)流速=1.0m/s。 表3-3 管殼式換熱器常用流速的范圍 流體的種類 一般液體 易結(jié)垢液體 氣體 流速 管程 殼程 表3-4 不同黏度液體在列管換熱器中的流速（在鋼管中）液體黏度 最大流速液體黏度最大流速 （2）管程數(shù)和換熱管數(shù)流體從換熱管的一端流到另一端，稱為一個(gè)流程。在換熱管長(zhǎng)度和數(shù)量一定時(shí)，為了提高管內(nèi)流速和傳熱效率，常采用管束分程的辦法，使介質(zhì)在管束內(nèi)的流通面積減少，流程加長(zhǎng)和流速提高。我國規(guī)定有1、2、4、6、8、10、12七種分程數(shù)，最常用的是2程和4程。依據(jù)換熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)：由有， 地下水流量mc=8000kg/h=2.22kg/s， 則v=m/=2.22/994.8=2.2310-3m3/s， 10-3=7.1（根），取整數(shù)8根。 按單程管計(jì)算，所需的傳熱管長(zhǎng)度為 l=16.46/(0.02583.14)=26.21m管程數(shù)：l按單程換熱器計(jì)算的傳熱管長(zhǎng)度為26.21ml選取的每層管子長(zhǎng)度，無縫鋼管長(zhǎng)