制作简易管式换热器的技术要求有哪些？应该准备哪些设备和材料及工具和用具？

【专家解说】：目录
1。热交换器3 
热交换器材料的选择
3管板热交换器利用4 
4的形式的结构。结构和管式换热器5 
5。 7 
管板换热器类型的工作原理，设计任务和工作条件7 
1的设计主题
设计任务和工作条件
3。确定设计
4。计算的传热面积和主热交换器模型8 
计算流速的苯：8 
2。确定：8 
3的热流体和冷流体的物理性质。传热计算：
4。确定流体温度：8 
5。计算平均温度：8 
6。设置的流量管，选择k值，并估算了换热面积：9 
5。会计压降：10 
1。管压降：10 
2。蚬壳侧压力降：10 
6。会计的总传热系数：11 
管对流的传热系数11 
2，外壳的对流换热系数12 
参考13 
四个主要符号说明13 br />五，课程设计14 
概述
管板式换热器产品达到了一个成熟的阶段，并以其高效，节能，环保的优势在感受各行业领域的频繁使用，被用来取代原来的壳管和翅式换热器，并取得了良好的效果。 
换热器的结构的
管壳式换热器，也称为管式换热器，换热设备，是一种通用的标准，它具有结构简单，坚固耐用，成本低，广泛的木材容易清洁，适应性强的优点，使用最广泛的。管壳式热交换器，所述的结构特征分为下列各项：
（1）固定管板热交换器
在管片热交换器管板和外壳的两端固定在一起，这级热交换器结构简单，价格低廉，但难以清洁管，应处理的两流体的温度差小于50℃，壳侧流体的清洁剂和硬污染材料。的
固定管板热交换器与伸缩缝，伸缩缝的弹性变形，可减少热应力，这种补偿方法是适用于两流体的温度差小于70℃，并在壳侧的流体压力是不是高于600kpa情况的。 
（2）浮头式换热器的
浮头换热器管板与外壳连接，最终被称为一个浮头，浮头可以自由地捆绑在一起，伸缩无关和所述壳体的膨胀。浮头式换热器管束可以拉出，便于清洗和维修，适用于两种流体的换热器之间的温差较大，各种材料的应用是非常普遍的，但比较复杂，成本高，结构浮动帽子，连接处发生泄漏不易被发现，捆绑壳壁的外边缘之间的差距，排气管的数量减少，很容易导致一个短的shell流体。 
（3）填料热交换器
填料换热器管束一端可以自由伸缩，浮头换热器，结构简单，成本低，但外壳流体外的可能性泄漏，所以在shell不能处理易燃，易爆液体。 
（4）
u型管式换热器的结构非常简单，重量轻，适用于高温和高压的场合。束管，可，可消除热应力。但难以清洗管侧，管侧流体必须清洁和困难的结垢物。的热交换器的传热管的内层被损坏，只堵塞一旦发生泄漏不能被替换。不列管带材的空间内壳，影响结构紧凑，但你要安装的挡板中间的短路保护。 
2。热交换器材料
热交换器设计期间，热交换器的各种零，部件的材料应根据该设备的操作压力，操作温度，选择。的流体的腐蚀，以及选择的制造过程中的材料的性能的要求。当然，最后的材料，考虑到经济上的合理性。一般来说，为了满足在工作压力和工作温度的装置，即，从图的强度或刚度的设备考虑点，它是比较容易实现的，但该材料的耐腐蚀性，有时往往是一个复杂的问题。考虑不周在这方面，选择是错误的，不会只影响该热交换器的使用寿命，但也大大增加了设备的成本。至于材料的制造过程中的性能，它是密切相关的特定结构的热交换器。 
常用的材料一般换热器，碳钢和不锈钢。 
（1）碳素钢
价格低，强度高，在碱性介质中稳定，耐化学腐蚀，易产酸腐蚀，无耐腐蚀性的环境要求是合理的。普通会员热交换器用无缝钢管管，碳钢常用的材料为10日和20日。 
（2）不锈钢
奥氏体不锈钢钢1crl8ni9ti为代表的，它是一个标准的18-8奥氏体不锈钢，并具有稳定的奥氏体结构，具有良好的耐蚀性和冷加工性能。 
等边三角形布置，结构紧凑，正方形布置，便于机械清洗;同心圆排列为一个很小的外壳直径换热器外管均匀布管，结构更紧凑。我们的一系列热交换器，固定管板多等边三角形布置;浮头而方形交错排列的大多数，等边三角形布置。 
管板
（2）管板的作用是加热管束与管侧和壳侧流体分离。可以消肿
管板和管件连接或焊接。通货膨胀连接是使用膨胀管的凸起，一个显着的塑性变形，要达到的目的的密封紧固在管和管板之间的按压力。扩大的接头方法中通常使用管碳钢管片的碳钢或低合金钢，不超过4兆帕的设计压力，设计温度不超过350°的场合。 
在所述壳体（3）的头部和管箱
头和管框位于两端，它的作用是控制和分配的管侧流体。 
①头的情况下，较小的直径往往头。接管和头部法兰或螺纹连接可用，带有螺纹的头部和外壳之间的连接，以便除去管头，检查和清洗。空间被称为一个流体入口和出口的
②管箱热交换器管联??管箱，大部分的外壳直径较大的热交换管箱结构。清洗，维修管道需要删除管箱，管箱结构应该很容易拆除。 
③大的换热表面时，根据需要，可以多管程换热器通过分区。对于多管程换热器管箱应设立分区，束传递到顺序串接的若干组，各组大致相等的管数。可以增加该介质流量，以提高热传递。管和多者可达16路，2,4,6过程。应尽可能布置成逆流安排在壳管侧的流体和流体中，为了提高传热，并应防止泄漏的通分区，以防止短路的流体。 
3。利用管板换热器
（1）传热效率高，热损失
最好的工作条件，传热系数可以达到6000w / m2k一般工作条件，传热系数也可以得到大约3000 ?4000 w / m2k，壳管式换热器的3至5倍。该设备本身不存在绕过所有的流体通过该装置可以形成在波纹板湍流，足够的热传递。完成了这个过程的热交换器中，传热面积为？的板式换热器是只在管壳式的1/3到1/4。 
（2）占地面积？
除了设备本身的体积小，重量轻，不需要预留额外的维护和安装空间。热交换器中使用的片材的厚度仅0。 6?0。 8毫米。的热交换器，板式热交换器的管壳式热交换器的五分之四的足迹和重量小于相同的效果。 
（3）污垢系数低
流体板之间的暴力跟头形成湍流，良好的板设计，以避免存在的死，使杂质不容易沉积在通道堵塞，确保一个很好的变化的热效应。 
（4）维护，易清洁
换热器板夹紧螺栓夹紧力组装在一起，维护，清洗，只是松开夹紧螺栓可以删除片状糜烂的清洗。 
（5）适用面广
设备的最高温度可达180°c，耐压。 0mpa进行，特别适用于各种工艺加热，冷却，热回收，冷凝，在低年级的热回收，具有明显的经济效益和单位消毒设备食品。可适应不同类型的材料的热交换器板的腐蚀要求的条件。的
当然板热交换器有一定的缺点，如压力和温度不是很高，在更复杂的情况下限制其使用。小板通道同时进行了大量的杂质，颗粒较大的媒体，它是不恰当的。 
4。和管式换热器的结构
介质的流动通过的传热管的信道的一部分，称为一个管。 
（1）传热管间距
常见的传热管的规格ф19×2毫米ф25×2毫米（1crl8ni9ti），ф25×2.5毫米（碳钢10）的安置和安排。的小直径管，可能会暴露在较大的压力，而薄壁，同时，相同的外壳直径，更多的管可以被安排，所以每单位体积的热传输面积越大，每单位传热面积？金属消耗少。的布置的传热管的管板方形直列交错方形，三角线，三角形错开，并布置在同心圆。 
（a）（b）（c）
（d）（e）
1 - 4传热管（c）三角形内联
（d）三角形交错的管板安排在广场内联
（a）（b）方交错排列（e）
等边三角形排列的同心圆紧凑，正方形布置，便于机械清洗;小壳直径同心圆排列均匀布管外管的换热器，结构更紧凑。我们的一系列热交换器，固定管板多等边三角形布置;浮头而方形交错排列的大多数，等边三角形布置。 
管板
（2）管板的作用是加热管束与管侧和壳侧流体分离。可以消肿
管板和管件连接或焊接。通货膨胀连接是使用膨胀管的凸起，一个显着的塑性变形，要达到的目的的密封紧固在管和管板之间的按压力。扩大的接头方法中通常使用管碳钢管片的碳钢或低合金钢，不超过4兆帕的设计压力，设计温度不超过350°的场合。 
在所述壳体（3）的头部和管箱
头和管框位于两端，它的作用是控制和分配的管侧流体。 
①头的情况下，较小的直径往往头。接管和头部法兰或螺纹连接可用，带有螺纹的头部和外壳之间的连接，以便除去管头，检查和清洗。空间被称为一个流体入口和出口的
②管箱热交换器管联??管箱，大部分的外壳直径较大的热交换管箱结构。清洗，维修管道需要删除管箱，管箱结构应该很容易拆除。 
③大的换热表面时，根据需要，可以多管程换热器通过分区。对于多管程换热器管箱应设立分区，束传递到顺序串接的若干组，各组大致相等的管数。可以增加该介质流量，以提高热传递。管和多者可达16路，2,4,6过程。应尽可能布置成逆流安排在壳管侧的流体和流体中，为了提高传热，并应防止泄漏的通分区，以防止短路的流体。根据组装的可拆卸的，焊接，钎焊和其他形式的
管板热交换器的类型和工作的
板式换热器可以被划分，根据热交换器板的波纹可以分为根据垫圈和管理单元，可分为人字波，直波，球面波，键合型的形式。各种形式的组合，以满足不同工况的需求，更有针对性的使用。如相同的人字形波纹板片是使用粘接剂的类型或管理单元密封可能会有所不同，管理单元垫圈胶的使用可能含有氯离子，可以有效地防止板的腐蚀，和设备的拆卸更方便。另一个例子是焊接板式换热器的温度和压力是显着优于可拆卸的板式换热器，可以达到250℃，2。兆帕。相同的板式换热器，其形式的多样性，可以适用于广泛的领域，并且可用于在大部分的热交换过程。 
板式换热器有多种形式，但它的工作原理大致相同。的平板式热交换器是在一起，主要是通过外部的换热器板的夹持组件的介质流过的贯通孔设置在所述换热板的表面中的板，激烈的湍流形成在波纹板，当用筷子搅拌一杯热水，增加了换热面积。在热交换器上的片材的两侧，分别，湍流形成一个大的热交换器表面和片材接触，并有足够的传热板通过板的冷却介质流量，以达到最终的换热效果。冷却介质的冷却介质的分离主要是通过分割的垫圈，或由大量的焊缝，在的情况下的热交换器板，以确保不开裂穿孔，将不会被混淆。 
设计任务的设计和工作条件
年石脑油散热器设计/> 
设计任务和工作条件
1）石脑油：入口温度为140°c，出口温度为40℃
2）冷却介质：水，进水温度25℃，出口温度45℃ 3）允许的压力降不超过100kpa的
4）一年300天，24小时连续运行。 
两个流体属性数据的定性温度
流体的密度公斤/立方米比热kj /（千克·℃）粘度的物理性能毫帕的？的热传导w /（m℃）
石脑油825 2.22 0.715 0.140 
水994.0 4.17 0.727 0.626 
3。确定设计
1）选择换热器的类型
流体温的变化：热流体的进口温度为140℃，出口温度为40°c;冰冷的尸体入口温度为25°c出口温度为45℃，循环水冷却冬季运行中使用的热交换器中，入口温度将减少，同时考虑到这个因素，它是估计的热交换器，所述壳体的壁温度的温度差越大，所以在最初确定选定的列管式热交换器。 
2）的管程安排
循环冷却水容易结垢，如果流率太低，将污垢加快其生长速度，从而使热交换器的热流量减少。但是，石脑油是一种剧毒，易燃，易爆具有一定的危险性轻质油，考虑到安全和后勤的工作压力，应该允许石脑油管，所以一般考虑应该石脑油去管，壳循环冷却水。 
4。计算出的传热面积和主热交换器模型
1。计算出的交通石脑油：
根据化学工程课程设计任务石脑油流量<br原则“中的数据计算确定的物理性质的热流体和冷流体：
物理/> 2。性能的的
流体的密度千克/立方米比热kj /（千克℃）粘度mpa？的热传导w /（m？°c）
石脑油825 2.22 0.715 0.140 
水994.0 4.17 0.727 0.626 
3。传热计算：
忽略的热损失，冷却水耗量。确定的流体温度：
设计，热流体是石脑油，冷流体是水，因此为石脑油，可以尽可能快通过朝向的壁的冷却水冷却，可以增加传热面积，提高冷却效果，石脑油管和水上行走的外壳。
5。计算的平均温度：
按苯与水在逆流换热器计算的平均温度，温度修正系数考虑到单壳水：45℃←的
石脑油的：140°c→40°c 
25°c 
：在95°c和15°c 
r和p： 
r，p值，检查“化工原理（上）”（编辑夏青，天津大学，修订版）（以下简称“化工原理”是指书）p232页，图5-11（b）
= 0.85> 0.8，所以你可以选择。
6。将管侧流量，选择k值，估计的换热面积：
参考p280页表4-14壳管式换热器在易燃易爆液体安全允许速度
理想管，流速为
单，可确定所需的管程数，所以他们选择了双管程管
根据两种流体情况，采取的k值为200w /（m2 ？°c），就可以计算出一个管式换热器长度
单管长度为6.0m，的管传递= 10，这可能是一个资源管理器= 4n = 40 
br />“查找”化工原理（上册）附录19“后的固定管板换热器设备（tb / t 4715-92），
考虑到两流体的温度差，为了减少热应力引起的温度差，固定管板式换热器，膨胀节，初选换热器型号：g325ⅳ-1.6-19的选择，主要参数如下：
壳直径：325毫米
公称压力：1.6mpa的
市民表示，面积：19平方米 - 
管尺寸：
管数：40 
管长度：6米
>管中心距：32毫米
的管程：4 
管排列方式：一个等边三角形的
管的侧流面积：0.0031 
有效换热面积，通过计算看出，换热面积的索赔过程的换热器的总传热系数。
5。占压降：
1。管压降：
其中= 1.4，= 1 = 2。
管流：
雷诺兹：
用碳素钢管，壁面粗糙度，相对粗糙度。 br />满足设计要求，在“化工原理（上册）”检查p54页图1-27已知的摩擦系数
被带到计算
管侧压降。
> 2。壳侧压力降：
的
管的等边三角形布置，f = 0.5 
采取挡板挡板间距z =0.15米，d =0.7米
挡板挡板
流面积？外壳
壳速度
这样的计算结果显示，管壳侧压降可满足设计条件。
6。会计的总传热系数：
1管对流换热系数
（涡流）
<br普朗特数的对流换热系数/ 2，外壳的对流换热系数
管安排在一个等边三角形，
/> 
水被加热（液体被加热）的壳
3，总的传热系数k：可以忽略的
壁热阻和耐污性，总传热系数k是：
，所以选择换热器是合适的安全系数
设计：使用固定管板换热器，膨胀节，型号g325ⅳ - 1.6-19。
参考
[1]“化工原理，天津大学化工原理编译天津：天津大学出版社（1999年）
[2]”换热器琴书叶温浜等，化学工业出版社（2003年）
[3]“的原则，下册”谭天恩，窦没周明华，等，化学工业出版社化学工程（第三版） 
（2006）[4]“化工过程与设备设计”中国南方学院化工原理技术部（1987年）
[]“化学工程课程设计”邵毅佳，天津的原则大学出版社（2003年）
四个主要符号说明
硝基苯定性温度t冷却水的定性温度t 
硝基苯密度ρo冷却水的密度ρi
硝基苯定压比热容毛棕榈油期货冷却水的热容量给定的压力比cpi的
对硝基苯的热导率λ0冷却水的热传导性λi
硝基苯黏度μo为冷却水的粘度导率μi
热通量禾冷却水流
热负荷qo的平均温差> 
总传热系数的
管的侧雷诺数
温差
>修正系数和管壳侧的传热系数
初来算的初始数目传热管换热面积
早期计算的实际热转印区域s的管的数目通过
壳直径d跨管道的中心线。数目
挡板间距b管节距t 
挡板数 br /> nb管压降在内部直径
当量直径
壳侧压力下降
面积？裕量h 
课程设计的感觉
经过一个星期的艰苦工作，终于完成了换热器可以是一个相当的设计，这些天，我有一个非常充实我的大学生活最充实的生活后，两个实习，看成果的劳动，我们的团队，我的心里一种说不出的感觉，毕竟，我们的努力得到公平的回报他们的努力，我感到很自豪，当然，我也知道自己学习中的不足之处。<br /我想说：功夫不负有心人，完成的课程设计是真的很辛苦，但他们仍然可以音乐。他正忙于准备考试，课程设计方面，我们需要做的，一下子变得非常有价值的时间对我们来说，真的不能等待，睡眠时间也利用它们。当遭遇另一个难题，脸上绽放的笑容，当我看到的设计终于完成了，我笑了，对我来说，最重要的收获，更可喜的精神收获知识。从课程设计，我不仅可以巩固知识的课本，也学到了很多其他知识，我知道每门课程的掌握之间的化学课程设计原则在机械制图基础知识，但没有学过机械制图的基础，因此，我们必须重新打开书，以确定是否有一些设计。
其次据悉，团队合作是非常重要的，每个人都有一个分工，但也不能完全独立的，但也有合作，设计一个团队合作的成功或失败的因素是好还是坏。
这样的设计，让我知道事情的真相，终身学习。我们每个人就决不会满意的现有的成就，生活就像是爬山，背山更高的山等着你。挫折是一款拥有丰富的经验。课程设计，势必将成为一个非常美好的回忆，我的生命之旅！ />我当然的设计一定不足之处的批评，并希望教师下一次会做的更好。