4.1.3 污垢热阻和管壁热阻
管外侧污垢热阻 Rso?0.000172m2?OC/W， 管内侧污垢热阻Rsi?0.000172m2?OC/W，
管壁热阻计算，碳钢在该条件下的热导率为50.29w/(m·K)。所以 Rw?0.0025?0.00005m2?k/w 50.294.1.4 总传热系数
K?1?doRsidobdo1(???Rso?)?ididi?dm?o
1
0.0250.000172?0.0250.0025?0.0251（???0.000172?）4297.5?0.0200.02050.29?0.0225783.17?497.5W/(m2?OC) （5）传热面积裕度 :可得所计算传热面积Ap为
304.69?103Ap???26.98m2
K?tm497.,5?22.726.98-22.4?100% ?20.45%
22.4Q 则换热器裕度? 说明此换热器能完成生产任务 4.2 压降校核
（1）计算管程压降
?Δp??Δpi1?Δp2?FtNpNs（Ft结垢校正系数Np管程数，Ns壳程数）
取碳钢的管壁粗糙度为0.1mm，则?/d?0.1/20?0.005， 而Rei?22938，于是
??68?? ??0.1??dRe??i??0.230.2368???0.1??0.005??22938.09???
L?ui23996?0.952 ?p1???0.033???2224.75Pa
di20.0202996?0.952?3??1348.34Pa ?p2?3?22
21
?ui2
对φ25?2.5mm的管子有
Ft?1.5,且Np?2,Ns?1
??p???pi1??p2?FtNpNs??2224.75?1348.34??1.5?2?1?10719.27Pa ?105Pa故, 管程压降在允许范围之内。 （2）计算壳程压降
工程计算中常用的方法是埃索法，如下：
?ps?(?po??pi)FsNs
式中：
?ps—壳程总阻力，Pa；
?po—流体流过管束的阻力， Pa； ?pi—流体流过折流板缺口的阻力，Pa；
Fs—壳程结垢校正系数，Fs??Ns—壳程数。
其中
?1.15(液体)；
?1.0(气体)2B?uo ?pi?NB(3.5? ?po?FfoNTC(NB?1))2D2NTC0.5??1.1NT(正三角形排列)?? 0.5??1.19NT(正方形排列)?uo22式中：
NT—每一壳程的管子总数；
NB—折流板数目；
B—折流板间距,m；
D—换热器壳体内径,m；
（按流通面积S0?B(D?NTd0)计uo—壳程流体横过管束的最小流速
算），m/s；
(正三角形)； ?0.5F—管子排列形式对阻力的影响，
。 fo—壳程流体摩擦因子，fo?5.0?Re0?0.228（Re0﹥500）
正戊烷流经管束的阻力（采用正方形）
F=0.4 f0?5.0?9834?0.288?0.354 NB?47 U0?0.11m/s
596?0.1342?p0?0.4?0.354?1.19?68??47?1???2437.47Pa
20.5F???0.4(正方形）流体流过折流板缺口的阻力
22
B=0.125m , D=0.5m
2?0.15?596?0.11??pi?47??3.5??2107.6 ??0.5?2?总阻力 Ns?1, Fs?1.15
2??1.15?5226.83Pa?105Pa ?ps??2437.47?2107.6壳程流体的阻力也适宜。
4.3 壁温与冷凝液流型核算 4.3.1 壁温核算
一般情况下，管壁温度可取为
t?Twt?w
2因为管壁很薄，而且管壁热阻很小，可忽略不计。由于循环冷却水冬季操作时，进口温度将会降低。为确保可靠，取其进口温度为10℃，出口温度为40℃计算传热管壁温。另外，操作初期管程污垢热阻较小，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。于是有
Tmtw?1?c?ct?m?1??h
h液体的平均温度(过渡流及湍流)
Tm?0.4T1?0.6T2 tm?0.4t1?0.6t2
式中：
T1—热流体进口温度，℃； T2—热流体出口温度，℃； t1—冷流体进口温度，℃； t2—冷流体出口温度，℃。 Tm=0.4×51.7+0.6×51.7=51.7℃
tm=0.4×10+0.6×40=28℃
k ；?h??o?783.17w/㎡·k ?c??i?4297.5w/㎡·
23
传热管平均壁温
51.7tw?
?284297.5783.17?31.6 1?14297.5783.17这与假设相差不大，可以接受。 4.3.2 冷凝液流型核算
ms0.8768??0.1642kg/m?s b3.14?0.025?68 冷凝负荷M?Re?4M??0.1642?符合层流假设?。 ?796.39?18000.000825
24
5.设计结果汇总表 设计结果汇总表见表5。
表5 换热器主要结构尺寸和计算结果
参数 流率/ kg/s 进/出口温度/℃ 压力 定性温度/℃ 密度/（kg/m3） 管程 5.33 22/36 壳程 0.8768 51.7/51.7 ?0.1MPa 29 996 4.175 0.18×10-3 0.615 5.47 ?0.1MPa 51.7 596 2.34 0.825×10-3 0.13 3.24 物性
定压比热容/[kJ/（kg?k）] 粘度/（Pa?s） 热导率（W/m?k） 普朗特数 形式 壳体内径/㎜ 管板式 400 Φ25×2.5 6000 68 26.84 4 壳程数 台数 管心距/mm 管子排列 折流板数/个 折流板间距/㎜ 材质 1 1 32 等边三角形 19 300 碳钢 设备结构参数 管径/㎜ 管长/㎜ 管数目/根 传热面积/㎡ 管程数
主要计算结果 流速/（m/s） 表面传热系数/[W/（㎡?k）] 污垢热阻/（㎡?k/W） 阻力/ MPa 热流量/KW 传热系数/[W/（㎡?K）] 管程 0.95 4297.5 0.00017 0.0107 306.488 497.5 壳程 0.134 783.17 0.00017 0.005226 25