设计一个换热站都需要考虑哪些技术参数

一.简介：

化学工业是耗能大户，在现代化学工业生产过程中，能量的回收及再利用有着极其重要的作用。换热的目的不仅是为了改变物流温度使其满足工艺要求，而且也是为了回收过程余热，减少公用工程消耗。在许多生产装置中，常常是一些物流需要加热，而另一些物流则需要冷却。将这些物流合理的匹配在一起，充分利用热物流去加热冷物流，提高系统的热回收能力，尽可能减少蒸汽和冷却水等辅助加热和冷却用的公用工程（即能量）耗量，可以提高系统的能量利用率和经济性。换热网络系统综合就是在满足把每个物流由初始温度达到制定的目标温度的前提下，设计具有最加热回收效果和设备投资费用的换热器网络。

我们主要介绍利用夹点技术对换热网络进行优化。通过温度分区及问题表求出夹点及最小公用工程消耗，找出换热网络的薄弱环节提出优化建议，寻求最优的匹配方法。再从经济利益上进行权衡提出最佳的换热网络方案。提高能量的利用效率。

二.换热网络的合成——夹点技术

1、温度区间的划分

工程设计计算中，为了保证传热速率，通常要求冷、热物流之间的温差必须大于一定的数值，这个温差称作最小允许温差△Tmin。热物流的起始温度与目标温度减去最小允许温差△Tmin，然后与冷物流的起始、目标温度一起按从大到小顺序排列，生称n个温度区间，分别用T1,T2……Tn+1表示，从而生成n个温区，冷、

热物流按各自的始温、终温落入相应的温度区间。

温度区间具有以下特性:

（1）.可以把热量从高温区间内的任何一股热物流，传给低温区间内的任何一股冷物流。

（2）.热量不能从低温区间的热物流向高温区间的冷物流传递。

2、最小公用工程消耗

（1）.问题表的计算步骤如下：

A：确定温区端点温度T1，T2，………Tn+1，将原问题划分为n

个温度区间。

B：对每个温区进行流股焓平衡，以确定热量净需求量：

Di=Ii－Qi=（Ti－Ti+1）（∑FCPC－∑FCPH）

C：设第一个温区从外界输入热量I1为零，则该温区的热量输出Q1为：Q1=I1－D1=－D1根据温区之间热量传递特性，并假定各温区间与外界不发生热交换，则有：Ii+1=Qi

Qi+1=Ii+1－Di+1=Qi－Di+1 利用上述关系计算得到的结果列入问题表

(2).夹点的概念（自己画图7-3）

从图中可以直观的看到温区之间的热量流动关系和所需最小公用工程用量，其中SN2和SN3间的热量流动为0，表示无热量从SN2流向SN3。这个流量为零的点就称为夹点。

3、温焓图与组合曲线

对于同一个温度区间的冷物流或热物流，由于温差相同，只需

将冷物流、热物流的热容流率分别相加再乘上温差，就能得到冷物流或热物流的总热量。因为

△H =∑Qi=(T 终-T初)∑FCpi

所以冷物流或热物流的热量与温差关系可以用T—H图上的一

条曲线表示，称之为组合曲线。T—H图上的焓值是相对的。为了在图上标出焓值，需要为冷物流和热物流规定基准点。

步骤如下：

（1）对于热物流，取所有热物流中最低温度T，设在T时的

H=H ，以此作为焓基准点。从T开始想高温区移动，计算每一个温区的积累焓，用积累焓对T作图，得到热物流组合曲线。

（2）对于冷物流，取所有冷物流中最低温度T，设在T时的

H=H ，（HCO）以此作为焓基准点。从T开始想高温区移动，计算每一个温区的积累焓，用积累焓对T作图，得到冷物流组合曲线。

结论：

1.过程物流热复合可以减少整个换热过程的热力学限制数；

2.经过热复合后只剩下一个热力学限制点，即夹点，此时，过程

需要的公用工程用量可以达到最小。

4、夹点特性

（1）夹点的能量特性

夹点限制了能量得进一步回收，它表明了换热网络消耗得公用工程用量已达到最小状态。可以说，求解能量最优的过程就是寻找

夹点的过程。

（2）夹点的位置特性

夹点位置和最小公用工程消耗量可采用图解法（T-H图）或问题表格算法（Problem Table Algorithm）来确定。夹点把换热网络分隔成夹点上方（热阱）及夹点下方（热源）两个独立的子系统，而夹点处是设计工作中约束最多的地方（即“瓶颈”）。夹点以上的热股流于夹点以下的冷股流的匹配（热量穿过夹点），将导致公用工程用量的增加。这一事实可以分别通过对夹点之上和夹点之下子系统进行焓平衡得到。

为了使公用工程消耗最小，设计时需遵循以下三个基本原则：

1、避免夹点之上热股流于夹点之下冷股流间的匹配；

2、夹点之上禁用冷却器

3、夹点之下禁用加热器

（3）夹点的传热特性

夹点是整个换热网络传热推动力△Tmin最小的点，所以在夹点附近从夹点向两端得△T是增加的。这是由于在夹点一侧，流入夹点流股的热容流率之和，总是小于或等于流出夹点流股的热容流率之和，即有下式成立：

∑CP流出≥∑CP流入

对没有流入夹点的流股我们称之为从夹点进入的流股，其余流股为通过夹点的流股。很明显，要满足上式则必须要有从夹点进入的流股，这样才能增加流出夹点流股的热容流率之和。反之，由于

流股消失而产生的角点绝不会成为夹点。由此可以得出推论对任意一条组合曲线而言，流入夹点的流股数应小于或等于流出夹点的流股数，即：

N流出≥N流入

三、夹点法设计能量最优的换热网络

1、匹配的可行性原则

（1）总物流数的可行性原则

某些过程流通过加点是，为了达到夹点温度，必须利用匹配进行换热。夹点之上使用外部冷却器会使总公用工程消耗增大，从而达不到能量最优的目的。利用流股分割可以避免夹点之上使用冷却器。也就是说为了保证能量最优、避免夹点之上使用冷却器，夹点之上的物流数应满足下式：

NH≤NC

式中NH----热流股数或分支数

NC----冷流股数或分支数

相反，为了避免在夹点之下使用加热器，以保证能量最优，夹点之下物流数应满足下式：

NH≥NC

上述两式合并后可得（夹点一侧）：N流出≥N流若上式不满足，则必须对流出夹点的流股作分割。

（2）、热容流率可行性原则

为了保证传热推动力△T≥△Tmin，每个夹点匹配热容流率要

满足：

夹点之上：FCPH≤FCPC

夹点之下：FCPH≥FCPC

式中FCPH---热流股的热容流率

FCPC---冷流股的热容流率

合并上述两式，可得：FCP流出≥FCP流入

如果流股间的各种匹配组合不能满足上式，则需利用股流分割来改变流股的FCP值。（此式只适用于夹点匹配。非夹点匹配时温差较大，对匹配的限制不象夹点处那样苛刻。）

2、流股的分割——FCP表

根据夹点匹配原则，可以得到夹点之上和夹点之下物流匹配的步骤，由下图可知当夹点之上或夹点之下的物流不满足条件时，需要对物流进行分割。

采用Linnhoff提出FCP表来分割物流，FCP表就是把夹点之上或夹点之下的冷热物流的热容流率，按照数值的大小分别排成两列列入FCP表，将可行性判锯列与表头。每个FCp值代表一个流股，那些必须参加匹配的FCp值用方框圈起（如夹点之上的每个热流股必须参加匹配）。夹点匹配表现为一对冷、热物流股FCp值的结合，分割后的流股热容流率写在原流股的热容流率旁边。如果热流率股数大于冷流股数，则冷流股的分割在最终设计中是可以省略的。需要强调指出的是，FCP表只能帮助我们识别分割的流股，而并不代表最终设计中分割流股的分流值（即分支的FCP值）。

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换热网络设计

一.简介：

化学工业是耗能大户，在现代化学工业生产过程中，能量的回收及再利用有着极其重要的作用。换热的目的不仅是为了改变物流温度使其满足工艺要求，而且也是为了回收过程余热，减少公用工程消耗。在许多生产装置中，常常是一些物流需要加热，而另一些物流则需要冷却。将这些物流合理的匹配在一起，充分利用热物流去加热冷物流，提高系统的热回收能力，尽可能减少蒸汽和冷却水等辅助加热和冷却用的公用工程（即能量）耗量，可以提高系统的能量利用率和经济性。换热网络系统综合就是在满足把每个物流由初始温度达到制定的目标温度的前提下，设计具有最加热回收效果和设备投资费用的换热器网络。

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我们主要介绍利用夹点技术对换热网络进行优化。通过温度分区及问题表求出夹点及最小公用工程消耗，找出换热网络的薄弱环节提出优化建议，寻求最优的匹配方法。再从经济利益上进行权衡提出最佳的换热网络方案。提高能量的利用效率

这次化工课程设计，我设计的换热器的饱和水蒸气流速有些小，壳程阻力有点大，如果用于工业生产还需加以改造与强化。在换热器的设计过程中,我感觉我的理论运用于实际的能力得到了提升，主要有以下几点： (1)掌握了查阅资料，选用公式和搜集数据(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力；(2)树立了既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力；(3)培养了迅速准确的进行工程计算的能力；(4)学会了用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力。从设计结果可看出，若要保持总传热系数，温度越大、换热管数越多，折流板数越多、壳径越大，这主要是因为水的出口温度增高，总的传热温差下降，所以换热面积要增大，才能保证Q和K.因此，换热器尺寸增大，金属材料消耗量相应增大.通过这个设计，我们可以知道，为提高传热效率，降低经济投入，设计参数的选择十分重要.

1 地埋管环路两端应分别与供、回水环路集管相连接，且宜同程布置。每对供、回水环路集管连接的地埋管环路数宜相等。供、回水环路集管的间距不应小于0.6m。

2 地埋管换热器安装位置应远离水井及室外排水设施，并宜靠近机房或以机房为中心设置。

3 地埋管换热系统应设白动充液及泄漏报警系统。需要防冻的地区，应设防冻保护装置。

4 地埋管换热系统应根据地质特征确定回填料配方，回填料的导热系数不应低于钻孔外或沟槽外岩土体的导热系数。

5 地埋管换热系统设计时应根据实际选用的传热介质的水力特性进行水力计算。

6 地埋管换热系统宜采用变流量设计

7 地埋管换热系统设计时应考虑地埋管换热器的承压能力，若建筑物内系统压力超过地埋管换热器的承压能力时，应设中间换热器将地埋管换热器与建筑物内系统分开。

8 地埋管换热系统宜设置反冲洗系统，冲洗流量宜为工作流量的2倍。

9 地埋管换热系统设计前应明确待埋管区域内各种地下管线的种类、位置及深度，预留未来地下管线所需的埋管空间及埋管区域进出重型设备的车道位置。

10 地埋管换热系统设计应进行全年动态负荷计算，最小计算周期宜为1年。计算周期内，地源热泵系统总释热量宜与其总吸热量相平衡。

11 地埋管换热器换热量应满足地源热泵系统最大吸热量或释热量的要求。在技术经济合理时，可采用辅助热源或冷却源与地埋管换热器并用的调峰形式。

12 地埋管换热器应根据可使用地面面积、工程勘察结果及挖掘成本等因素确定埋管方式。

13 地埋管换热器设计计算宜根据现场实测岩土体及回填料热物性参数，采用专用软件进行。竖直地埋管换热器的设计也可按本规范附录B的方法进行计算。

14 地埋管换热器设计计算时，环路集管不应包括在地埋管换热器长度内。

15 水平地埋管换热器可不设坡度。最上层埋管顶部应在冻土层以下0.4m，且距地面不宜小于0.8m。

16 竖直地埋管换热器埋管深度宜大于20m，钻孔孔径不宜小于0.llm，钻孔间距应满足换热需要，间距宜为3一6m。水平连接管的深度应在冻土层以下。.6m，且距地面不宜小于1.5m。

17 地埋管换热器管内流体应保持紊流流态，水平环路集管坡度宜为0.002。

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这只是个模板，你还要自己修改数据，其中有些公式显示不出来。

一．设计任务和设计条件

某生产过程的流程如图所示，反应器的混合气体经与进料物流患热后，用循环冷却水将其从110℃进一步冷却至60℃之后，进入吸收塔吸收其中的可溶组分。已知混和气体的流量为227301㎏/h，压力为6.9MPa ,循环冷却水的压力为0.4MPa ，循环水的入口温度为29℃，出口温度为39℃ ，试设计一台列管式换热器，完成该生产任务。

物性特征：

混和气体在35℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）：

密度

定压比热容 =3.297kj/kg℃

热导率 =0.0279w/m

粘度

循环水在34℃ 下的物性数据：

密度 =994.3㎏/m3

定压比热容 =4.174kj/kg℃

热导率 =0.624w/m℃

粘度

二． 确定设计方案

1． 选择换热器的类型

两流体温的变化情况：热流体进口温度110℃ 出口温度60℃；冷流体进口温度29℃，出口温度为39℃，该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温度和壳体温度之差较大，因此初步确定选用浮头式换热器。

2． 管程安排

从两物流的操作压力看，应使混合气体走管程，循环冷却水走壳程。但由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下贱，所以从总体考虑，应使循环水走管程，混和气体走壳程。

三． 确定物性数据

定性温度：对于一般气体和水等低黏度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。故壳程混和气体的定性温度为

T= =85℃

管程流体的定性温度为

t= ℃

根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。对混合气体来说，最可靠的无形数据是实测值。若不具备此条件，则应分别查取混合无辜组分的有关物性数据，然后按照相应的加和方法求出混和气体的物性数据。

混和气体在35℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）：

密度

定压比热容 =3.297kj/kg℃

热导率 =0.0279w/m

粘度 =1.5×10-5Pas

循环水在34℃ 下的物性数据：

密度 =994.3㎏/m3

定压比热容 =4.174kj/kg℃

热导率 =0.624w/m℃

粘度 =0.742×10-3Pas

四． 估算传热面积

1． 热流量

Q1=

=227301×3.297×(110-60)=3.75×107kj/h =10416.66kw

2.平均传热温差 先按照纯逆流计算，得

=

3.传热面积 由于壳程气体的压力较高，故可选取较大的K值。假设K=320W/(㎡k)则估算的传热面积为

Ap=

4.冷却水用量 m= =

五． 工艺结构尺寸

1．管径和管内流速 选用Φ25×2.5较高级冷拔传热管（碳钢），取管内流速u1=1.3m/s。

2．管程数和传热管数 可依据传热管内径和流速确定单程传热管数

Ns=

按单程管计算，所需的传热管长度为

L=

按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。根据本设计实际情况，采用非标设计，现取传热管长l=7m，则该换热器的管程数为

Np=

传热管总根数 Nt=612×2=1224

3.平均传热温差校正及壳程数 平均温差校正系数按式（3-13a）和式（3-13b）有 R=

P=

按单壳程，双管程结构，查图3-9得

平均传热温差 ℃

由于平均传热温差校正系数大于0.8，同时壳程流体流量较大，故取单壳程合适。

4.传热管排列和分程方法 采用组合排列法,即每程内均按正三角形排列,隔板两侧采用正方形排列。见图3-13。

取管心距t=1.25d0，则 t=1.25×25=31.25≈32㎜

隔板中心到离其最.近一排管中心距离按式（3-16）计算

S=t/2+6=32/2+6=22㎜

各程相邻管的管心距为44㎜。

管数的分成方法，每程各有传热管612根，其前后关乡中隔板设置和介质的流通顺序按图3-14选取。

5．壳体内径 采用多管程结构，壳体内径可按式（3-19）估算。取管板利用率η=0.75 ，则壳体内径为

D=1.05t

按卷制壳体的进级档，可取D=1400mm

6．折流板 采用弓形折流板，去弓形之流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高度为

H=0.25×1400=350m，故可 取h=350mm

取折流板间距B=0.3D，则 B=0.3×1400=420mm，可取B为450mm。

折流板数目NB=

折流板圆缺面水平装配，见图3-15。

7．其他附件

拉杆数量与直径按表3-9选取，本换热器壳体内径为1400mm，故其拉杆直径为Ф12拉杆数量不得少于10。

壳程入口处，应设置防冲挡板，如图3-17所示。

8．接管

壳程流体进出口接管：取接管内气体流速为u1=10m/s，则接管内径为

圆整后可取管内径为300mm。

管程流体进出口接管：取接管内液体流速u2=2.5m/s，则接管内径为

圆整后去管内径为360mm

六． 换热器核算

1． 热流量核算

（1）壳程表面传热系数 用克恩法计算，见式（3-22）

当量直径，依式（3-23b）得

=

壳程流通截面积，依式3-25 得

壳程流体流速及其雷诺数分别为

普朗特数

粘度校正

（2）管内表面传热系数 按式3-32和式3-33有

管程流体流通截面积

管程流体流速

普朗特数

（3）污垢热阻和管壁热阻 按表3-10，可取

管外侧污垢热阻

管内侧污垢热阻

管壁热阻按式3-34计算，依表3-14，碳钢在该条件下的热导率为50w/(m•K)。所以

（4） 传热系数 依式3-21有

（5）传热面积裕度 依式3-35可得所计算传热面积Ac为

该换热器的实际传热面积为Ap

该换热器的面积裕度为

传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。

2． 壁温计算

因为管壁很薄，而且壁热阻很小，故管壁温度可按式3-42计算。由于该换热器用循环水冷却，冬季操作时，循环水的进口温度将会降低。为确保可靠，取循环冷却水进口温度为15℃，出口温度为39℃计算传热管壁温。另外，由于传热管内侧污垢热阻较大，会使传热管壁温升高，降低了壳体和传热管壁温之差。但在操作初期，污垢热阻较小，壳体和传热管间壁温差可能较大。计算中，应该按最不利的操作条件考虑，因此，取两侧污垢热阻为零计算传热管壁温。于是，按式4-42有

式中液体的平均温度 和气体的平均温度分别计算为

0.4×39+0.6×15=24.6℃

(110+60)/2=85℃

5887w/㎡•k

925.5w/㎡•k

传热管平均壁温

℃

壳体壁温，可近似取为壳程流体的平均温度，即T=85℃。壳体壁温和传热管壁温之差为 ℃。

该温差较大，故需要设温度补偿装置。由于换热器壳程压力较大，因此，需选用浮头式换热器较为适宜。

3．换热器内流体的流动阻力

（1）管程流体阻力

, ,

由Re=35002，传热管对粗糙度0.01，查莫狄图得 ，流速u=1.306m/s,

,所以，

管程流体阻力在允许范围之内。

（2）壳程阻力 按式计算

, ,

流体流经管束的阻力

F=0.5

0.5×0.2419×38.5×(14+1)× =75468Pa

流体流过折流板缺口的阻力

, B=0.45m , D=1.4m

Pa

总阻力

75468+43218=1.19× Pa

由于该换热器壳程流体的操作压力较高，所以壳程流体的阻力也比较适宜。

（3）换热器主要结构尺寸和计算结果见下表：

参数 管程 壳程

流率 898560 227301

进/出口温度/℃ 29/39 110/60

压力/MPa 0.4 6.9

物性 定性温度/℃ 34 85

密度/（kg/m3） 994.3 90

定压比热容/[kj/（kg•k）] 4.174 3.297

粘度/（Pa•s） 0.742×

1.5×

热导率（W/m•k） 0.624 0.0279

普朗特数 4.96 1.773

设备结构参数 形式 浮头式 壳程数 1

壳体内径/㎜ 1400 台数 1

管径/㎜ Φ25×2.5 管心距/㎜ 32

管长/㎜ 7000 管子排列 △

管数目/根 1224 折流板数/个 14

传热面积/㎡ 673 折流板间距/㎜ 450

管程数 2 材质 碳钢

主要计算结果

管程 壳程

流速/（m/s） 1.306 4.9

表面传热系数/[W/（㎡•k）] 5887 925.5

污垢热阻/（㎡•k/W） 0.0006 0.0004

阻力/ MPa 0.04325 0.119

热流量/KW 10417

传热温差/K 48.3

传热系数/[W/（㎡•K）] 400

裕度/% 24.9%

七． 参考文献：

1． 刘积文主编，石油化工设备及制造概论，哈尔滨；哈尔滨船舶工程学院出版社，1989年。

2． GB4557.1——84机械制图图纸幅面及格式

3． GB150——98钢制压力容器

4． 机械工程学会焊接学会编，焊接手册，第3卷，焊接结构，北京；机械工业出版社 1992年。

5． 杜礼辰等编，工程焊接手册，北京，原子能出版社，1980

6． 化工部六院编，化工设备技术图样要求，化学工业设备设计中心站，1991年。

现在的翅片式换热器市场已经很成熟了，型号规格都有明确的规定，除非针对特定的场合需要重新设计规格，所以不知道楼主是想找这方面资料还是想了解散热器的选型，选型的话只需了解换热器的结构用途及现场参数即可。不知道是否帮到了你，如果更多问题，欢迎追问！西门机电散热器技术部提供！

换热器的设计主要需要以下一些参数：热流体的入口温度，冷流体的入口温度以及出口温度，热流体的流量以及管道参数，制冷机组的蓄水量，预设换热器内部结构，即几根冷却管，是否翅化，翅化比为多少，换热器要求的压损，这样可以求出换热器总体的表面传热系数及对数平均温差，根据传热公式即可得出换热器总体面积，然后校核内部结构是否满足要求，进行优化。我做过很多换热器设计和校核计算，希望这些对你有所帮助，祝毕业顺利！

1.屈服点：金属材料发生屈服现象的应力，即开始出现塑性变形的应力。它代表材料抵抗产生塑性变形的能力。

2.抗拉强度：金属材料在受力过程中，从开始加载到发生断裂所能达到的最大应力值。

3.低碳钢：含碳量低于0.25%的碳素钢。

4.铸铁：含碳量大于2%的铁碳合金。

5. 锅炉钢：有锅炉钢管和锅炉钢板。锅炉钢管主要用作锅炉及某些换热设备的受热面和蒸汽管路，锅炉钢板则常用于锅炉和其他压力容器的承压壳体。由于锅炉钢常处于中温高压状态，而且还受冲击、疲劳、水和蒸汽的腐蚀作用，以及各种冷热加工，因此，对其性能要求也较高。

6. 容器钢：化工生产所用容器与设备的操作条件较复杂，制造技术要求比较严格，对压力容器用钢板有比较严格的要求。

Q235-A普通碳素甲类钢 --- --- A：甲类钢

16MnR 普通低合金钢 含碳0.16% 合金元素含量 <1.5% R：容器钢

Cr18Ni9Ti 奥氏体不锈钢 0.1% Cr:18%Ni:9%Ti:1.5% ---

43压力压力压力压力容器的分类容器的分类容器的分类容器的分类 按承压性质按承压性质按承压性质按承压性质：：：： (1)内压：内部介质压力大于外界压力 (2)外压：内部介质压力小于外界压力 (3)真空：内部压力小于一个绝压的外压 按容器壁温按容器壁温按容器壁温按容器壁温：：：： (1)常温容器：壁温-20℃至200℃； (2)高温容器：壁温达到蠕变温度,碳素钢或低合金钢容器，温度超过420℃，合金钢超过450℃，奥氏体不锈钢超过550℃，均属高温容器； (3)中温容器：在常温和高温之间； (4)低温容器：壁温低于-20℃, -20℃至-40℃为浅冷容器，低于-40℃者为深冷容器。 根据压力等级根据压力等级根据压力等级根据压力等级、、、、介质毒性危害程度以及生产中的作用介质毒性危害程度以及生产中的作用介质毒性危害程度以及生产中的作用介质毒性危害程度以及生产中的作用，，，，压力容器可分为三类压力容器可分为三类压力容器可分为三类压力容器可分为三类：：：：第一类压力容器、第二类压力容器、第三类压力容器 不包括核能、船舶专用、直接受火焰加热容。

常温容器 -20℃——200℃ 低压容器 0.1<=P<=1.6

中温容器 壁温在常温和高温之间 中压容器 P=1.6——10

高温容器 壁温达到材料蠕变温度 高压容器 P=10——100

低温容器 壁温低于-20℃ 超高压容器 P>=100

7.薄壁容器：容器的壁厚与其最大截面圆的内径之比小于0.1的容器。

8.回转壳体：壳体的中间面是直线或平面曲线绕其同平面内的固定轴线旋转360°而成的壳体。

9.经线：若通过回转轴作一纵截面与壳体曲面相交所得的交线。

10.薄膜理论：薄膜应力是只有拉压正应力没有弯曲正应力的一种两向应力状态，也称为无力矩理论。

11.第一曲率半径：中间面上任一点M处经线的曲率半径。

12.小位移假设：壳体受力以后，各点位移都远小于壁厚。

13.区域平衡方程式：计算回转壳体在任意纬线上径向应力的公式。

14.边缘应力：内压圆筒壁上的弯曲应力及连接边缘区的变形与应力。

15.边缘应力的自限性：当边缘处的局部材料发生屈服进入塑性变形阶段时，弹性约束开始缓解，原来不同的薄膜变形便趋于协调，边缘应力就自动限制。

16. 开孔后，为什么要补强？

17.常用的垫片材料有哪些？

金属，非金属，非金与金属混合制的垫片

18.无力矩理论的适用条件？

应用无力矩理论的条件是壳体和外载必须满足下列条件：

（1）壳体应具有连续曲面，不存在壳体形状突变或厚度突变情况，否则壳体几何曲面是不连续的。

（2）壳体所承受的外载荷应当连续均布，不存在集中载荷和力矩这样的突变载荷。

（3）壳体边界的固定形式应当为自由支承，凡会限制边界自由变形的边界连接。都不符合这一要求。

（4）壳体边界上的外力应在壳体曲面的切平面内，要求在边界上无横剪力和弯矩。

此外，壳体各部位材料的物理性质应相同。

在什么情况下需要考虑边缘应力在什么情况下需要考虑边缘应力在什么情况下需要考虑边缘应力在什么情况下需要考虑边缘应力？ 塑性好的材料可减少容器发生破坏。局部性与自限性，设计中一般不按局部应力来确定厚度，而是在结构上作局部处理。但对于脆性材料，必须考虑边缘应力的影响。

31常用封头形式有哪些种常用封头形式有哪些种常用封头形式有哪些种常用封头形式有哪些种？？？？各有什么特点各有什么特点各有什么特点各有什么特点？？？？ 球冠形封头、平板封头边缘应力较大，平板封头厚度较大，平板封头结构简单，制造方便，在压力不高，直径较小的容器中采用。承压设备人孔、手孔以及在操作时需要用盲板封闭的地方，才用平板盖。(2分） 锥形封头： 广泛用于化工设备(如蒸发器、喷雾干燥器、结晶器及沉降器等)的底盖，便于收集与卸除设备中的固体物料。塔设备上、下部分的直径不等，也常用锥形壳体连接，称为变径段。(1分） 凸形封头： 半球形封头受力最好，壁厚最薄、重量轻，但深度大制造难，中、低压小设备不宜采用；碟形封头深度可调节，适合于加工，但曲率不连续，局部应力，故受力不如椭圆形封头；标准椭圆形封头制造比较容易，受力状况比碟形封头好。(2分）

22为什麽要进行压力试验呢为什麽要进行压力试验呢为什麽要进行压力试验呢为什麽要进行压力试验呢？？？？ 制造加工过程不完善，导致不安全，发生过大变形或渗漏。最常用的压力试验方法是液压试验。常温水。也可用不会发生危险的其它液体试验时液体的温度应低于其闪点或沸点。不适合作液压试验，如装入贵重催化剂要求内部烘干，或容器内衬耐热混凝土不易烘干，或由于结构原因不易充满液体的容器以及容积很大的容器等，可用气压试验代替液压试验。36常用的垫片材料有哪些常用的垫片材料有哪些常用的垫片材料有哪些常用的垫片材料有哪些？？？？ 垫片适当变形和回弹能力是形成密封的必要条件。 最常用垫片分为： （1）非金属(橡胶石棉板、聚四氟乙烯)柔软、耐温度和压力性能较金属垫片差。只适用于常、中温和中、低压设备和管道的法兰密封 （2）金属：材料一般并不要求强度高，而是要求软韧。常用是软铝、紫铜、铁(软钢)、蒙耐尔合金(含Ni67％，Cu30％，Cr4～5％)钢等。主要用于中、高温和中、高压法兰联接密封。 （3）非金属与金属混合制的垫片：金属包垫片及缠绕垫片等。金属包垫片用薄金属板（镀锌薄钢板、0Cr18Ni9等）将非金属包起来；金属缠绕垫片是薄低碳钢带(或合金钢带)与石棉带一起绕制而成。不带定位圈和带定位圈。金属包垫片及缠绕垫片较单纯的金属垫片有较好的性能，适应的温度与压力范围较高一些。

《化工原理课程设计》教学大纲(2005)0 一、 课程的性质、目的与任务 性质：课程设计是化工原理课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是使学生体察工程实际问题复杂性的初次尝试；是对学生在规定的时间内完成指定的化工单元操作设计任务的初步训练。 目的、任务： （1）通过化工原理课程设计，培养学生能综合运用本课程和前修课程的基础知识，进行融会贯的独立思考能力，巩固和强化化工原理有关课程的基本理论和基本知识； （2）培养学生化工工程设计的技能以及独立分析问题、解决问题的能力，了解工程设计的基本内容，掌握化工设计的主要程序和方法，在规定的时间内完成指定的化工设计任务，从而得到化工工程设计的初步训练； （3）培养学生分析和解决工程实际问题的能力，树立正确的设计思想，培养实事求是、严肃认真、高度负责的工作作风，为学生后续课程及毕业设计打下一定的基础。 （4）使学生熟悉查阅并能综合运用各种有关的设计手册、规范、标准、图册等设计技术资料；进一步掌握识图、制图、运算、编写设计说明书等基本技能；完成作为工程技术人员在工艺设计方面所必备的设计能力的基本训练。 二、 课程设计的内容与安排 1. 课程设计课题目的选择 本课程的设计包括列管式换热器、板式精馏塔、板式吸收塔、填料精馏塔、填料吸收塔或其它典型化工设备的设计，学生可从中选择一种化工设备进行设计。 2．课程设计的内容及要求 2．1内容 A.列管式换热器（或其它换热器）的设计 ①主要技术要求和指标 a. 选择列管式换热器的结构 b. 计算传热平均温差 c. 计算总传热系数 d. 计算总传热面积 ②方案选择及原理 e. 列管式换热器型式的选择：主要依据换热系数及流过管壳程流体的温差来确定。 f. 流体流动空间的选择：主要从传热系数、设备结构、清洗方便来确定。 g. 流体流速的选择：由设备费和操作费的总和决定，即由经济衡算确定，同时流速的选择还应使管长和管程适当。 h. 流体流动管程的选择：主要从操作费用、设备费用综合考虑。 i. 流体的出口温度:主要依据操作费用及设备参数来确定。 j. 管程数与壳程数的确定:管内流体流量较小时,管内流速较低,对流传热系数较小,为提高管内流速可采用多管程数，但程数过多，流体流动阻力增大且平均温差下降，故设计时应综合考虑各因素来确定程数。 B. 板式塔的设计:筛板塔、浮阀塔或其它塔（精馏或吸收） ①主要技术要求和指标 a. 塔径 b.理论塔板数 c.实际塔板数 d.塔高、塔板的设计，溢流装置与流体流型、筛板的流体力学验算 ②方案选择及原理 a． 装置流程的确定：要较全面、合理地兼顾设备费用、操作费用、操作控制方便及安全因素。 b． 操作压强的选择：根据冷凝温度决定。 c． 进料状态的选择：原则上，在供热量一定的情况下，热量应尽可能由塔底进入，使产生的气相回流在全塔发挥作用，即宜冷进料。但为使塔的操作稳定，免受季节气温影响，提馏段采用相同塔径以便于制造，则常采用饱和液体（泡点）进料，但需增设原料预热器。若工艺要求减少塔釜加热量避免釜温过高，料液产生结焦或聚合，则应采用气态进料。 d． 加热方式的选择：大多采用间接蒸汽加热，设置再沸器；当塔釜残留液的主要成分为水分时，可以用直接水蒸气加热，此时可省掉加热设备，但需要增加提馏段的塔扳数。 e． 回流比的选择：力求使总费用最低，一般经验值为R=(1.1～1.2)Rmin，对特殊物系与场合应根据实际情况选择回流比。 C. 填料塔的设计（精馏或吸收） 主要技术要求和指标 a. 合理选择填料种类、规格、材质； b. 塔径、填料层高度； c. 填料层压降计算； d. 填料塔内件选择，液体分布器设计，液体分布器布液能力的计算 2.2设计成果 (1)完成主要设备的工艺设计，设计说明书1份，按要求完成课程设计说明书。 (2)完成主要设备设计（包括外形图和剖面图各1张，零部件图1-2张）。 2.3设计成果要求 a. 按要求认真、仔细、完成课程设计说明书。说明书书面整洁，结构力求合理、完整； b. 设计合理、实用、经济、工艺性好,能理论联系实际，综合考虑问题， c. 查阅、计算、处理数据准确； d. 所绘图纸要求表达清晰、图面整洁，符合制图标准； 3.教学安排 本课程设计时间一周。 向学生布置课程设计有关任务， 学生也可以自己立题（相同题目少于5人），提出有关要求，讲解与设计有关的主要内容(2学时)；熟悉设计内容并查询有关资料（1天）；从事课程设计具体工作（2天）；绘制课程设计图纸（1天）；整理课程设计说明书（1天）。 课程设计的步骤和进度： 3.1准备阶段 1）设计前应预先准备好设计资料、手册、图册、计算和绘图工具、图纸及报告纸等； 2）认真研究设计任务书，分析设计题目的原始数据和工艺条件，明确设计要求和设计内容； 3）设计前应认真复习有关教科书、熟悉有关资料和设计步骤； 4）应结合现场参观，熟悉典型设备的结构，比较其优缺点。 3.2设计阶段 化工原理课程设计主要是对单元操作中主要设备进行工艺设计。根据单元操作中的工艺条件（压力、温度、介质特性、物料量等）及原始数据，查取有关数据，进行物料衡算；围绕着设备内、外附件的工艺尺寸进行选型、设计；并对设计结果进行校核。这一步往往通过“边算、边选、边改”的做法来进行。 3.3设计说明书 设计计算说明书是图纸设计的理论依据，是设计计算的整理和总结，是审核设计的技术文件之一。其内容大致包括： 1） 封面： 包括课程设计题目、系别、班级、学生姓名、设计时间等。 2） 目录 3） 设计任务 4） 概述与设计方案的分析和和拟定, 工艺流程简图与主体设备工艺条件图 5） 设计条件及主要物性参数表 6） 按设计任务顺序说明(有关参数计算、物料衡算，主要设备各部分工艺尺寸的确定和设计计算、设计结果校核) 7） 设计结果汇总表 8） 对本设计的评述 本部分主要介绍设计者对本设计的评价及设计者的学习体会。 9 ）参考文献 10） 附录 3.4制图 根据计算结果，选取一定比例，按要求进行制图。 3.5课程设计答辩 课程设计的图样及说明书全部完成后，须经指导教师审阅，得到认可后，方能参加答辩。 4.课程设计的成绩评定 课程设计的成绩要根据图样、说明书和答辩所反映的设计质量和能力，以及设计过程中的学习态度综合加以评定。 总体表现：态度认真，积极思考，独力分析问题、解决问题能力强 20% 设计说明书: 40% 其中 书写工整，结构合理、完整10% 设计方案正确，思路清晰10% 设计计算正确，条理清楚 20% 设计图图纸正确、清晰、整洁 25% 答辩15% 教学建议： 希望能将课程设计与生产实习、毕业实习相结合，使该课程更好地发挥其作用。 四．教材及教学参考资料 教材：柴诚敬，刘国维，李阿娜主编.化工原理课程设计,天津:天津科学技术出版社,2002 (4) 参考资料： [1] 郑帜等.化工工艺设计手册,北京:化学工业出版社,1994(8) [2] 时钧等.化学工程手册 ,北京:化学工业出版社,1996(2) [3] 姚玉英主编.化工原理,天津:天津大学出版社,1999(1) 责 任 表 执笔人 邹丽霞 专业负责人 熊国宣 院长 罗明标 参加 讨论 人员 黄国林、熊国宣、刘峙嵘、许文苑、黄海清、陈中胜、孟利娜、梁喜珍，杨婥 日期 2005年1月10日

您好，双管束双盘管容积式换热器，顾名思义，就是一种具有两个管箱、盘管管束的，可以使用两种热源综合加热生活热水的容积式换热器，下面，为大家详细技术介绍如下。（原创技术解答，百度知道发布，请勿转载）

双管束双盘管容积式换热器图片

1、新能源节能利用

   一般设计双管束容积式换热器的项目中，都会有一种是清洁能源，一种是传统能源，通过清洁能源不断循环加热罐体内的热水，使之尽可能先充分利用新能源的热能提升水温，如果还不能达到55-60摄氏度，则利用第二种管束内的传统能源进行再次提升加热。

    还有一种选用双管束双盘管容积式换热器的情况是，当一种热源介质因为天气等自然状况，无法提供源源不断热能的情况下，则替换启用第二种热源介质。这种设计及保障了使用热水的持续供应，同时还利用两种介质热源供应设备的轮流停机检修。

2、设计和制造结构形式

   在双盘管容积式换热器的制造种，主要还是以U型盘管的形式来设计制造，通过在团体的一侧开两个管束孔，管束、管板、管箱是一个整体，插入管束孔，以管法兰形式进行连接密封。如下图。

双管束双盘管容积式换热器图纸

希望以上双管束双盘管容积式换热器的相关技术知识能帮助到大家，谢谢。