热交换器课程设计指导书-2009版.pdf

热交换器课程设计 指导书 王恩宇 编 河北工业大学 能源与环境工程学院 2009 年 5 月 目 录 一、课程设计任务书 1 （一）目的1 （二）设计题目1 （三）给定条件1 （四）设计内容和要求1 二、课程设计指导书 3 （一）热交换器型式、台数及流动方式的选择3 （二）流动空间的选择4 （三）流体流速的选择5 （四）管子和壳体材料的选择6 （五）热计算6 （六）结构设计9 （七）传热计算及阻力计算22 （八）其它零部件的选择和布置23 （九）热交换器零部件强度计算29 （十）热应力的校核、管子拉脱力的计算，热补偿措施等30 （十一）设计步骤30 参考文献 33 主要参考资料节选 34 附录 1 流体物性参数35 附录2 GB151 －1999 污垢热阻推荐数据 36 附录 3 GB151 －1999 附录H ：垫片39 附录4 GB151 －1999 尺寸偏差规定 40 附录 5 GB150 －1998 材料许用应力 42 附录 6 GB/T 17395-1998 标准管径 45 附录 7 设计手册参考数据节选51 一、课程设计任务书 （一）目的 热交换器课程设计是“热交换器”课程的主要教学环节之一。通过课程设计可 以使学生加强了解热交换器工艺设计内容、程序和基本原则，掌握热交换器设计的 基本方法和步骤，提高运算和制图能力。同时，可以使学生进一步巩固所学的理论 知识，并运用这些知识来解决工程实际问题。 （二）设计题目 以管壳式热交换器为设计对象，根据设计要求设计出符合需要的管壳式热交换 器。 （三）给定条件 给定冷流体和热流体介质，给定冷、热流体的进、出口温度和工作压力，给定 冷流体（或热流体）质量流量。 （四）设计内容和要求 根据给定条件，提出设计方案，编写设计说明书，绘制装配图和管板、折流板 的零件图。设计内容和要求包括： 1． 热交换器型式、台数及流动方式的选择； 2 ． 热交换器流体流动空间的选择； 3 ． 流体流速的选择； 4 ． 管子和壳体材料的选择； 5 ． 热计算。包括确定流体的流量、定性温度，热交换器的热负荷及平均温差 计算。 6 ． 结构设计。包括确定换热管直径和长度，确定壳体直径，确定折流板、拉 杆等部件的尺寸及数量；选用分程隔板、纵向隔板、挡管、导流筒、防冲 板等部件及其结构尺寸确定；要求长径比在 4～10 之间。 7 ． 传热计算及阻力计算。包括对传热系数和壁温的核算以及流通通道的阻力 计算。要求实际传热面积比所需传热面积大 10％～20 ％。 1 8． 其它零部件的选择和布置。包括确定接管直径及长度，管箱的设计，排气 管、排液管的选用和布置，支座结构的选择和布置。 9 ． 热交换器零部件强度计算。包括壳体壁厚，管板、封头和法兰的厚度； 10．热应力的校核和管子拉脱力的计算，考虑热补偿措施等。 11．编写设计说明书。说明书按设计程序编写，包括方案确定、设计计算、部 件选择和设计简图等全部内容，计算部分可用表格形式。 12．绘制图纸。包括整体装配图一张（1 号图纸），图中零部件以编号标出，并 附有明细表，注明装配要求；管板和折流板零件图（3 号图纸）若干张，图 中应注明加工要求和加工精度要求。