太原科技大学毕业设计（论文）
0.04107 (W/m
)
壳程合成气的导热系数为:
1??c?yi?iMi3111?0.0228?24.98%?283?0.163?74.95%?23131?0.171331.70401?0.1W/(m.C)
o?4.粘度
yiMi324.98%?28?74.95%?23气体的粘度随温度升高而增大，随压强增加而增加得很少，在一般工程计算中可予以忽略。只有在过高或过低的压强（高于2或低于3）下，才考虑压强对气体粘度的影响。 常压气体混合物的粘度，可采用下式计算，即：
1??m?yi?iMi21
?yiMi2式中 ?m——混合气体的粘度；
yi——气体混合物中组分的摩尔分数；
?i——与气体混合物同温下组分的粘度；
Mi——气体混合物中组分的相对分子质量。
查资料，将各组分的粘度列于表2.6中
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太原科技大学毕业设计（论文） 表2.6 管程和壳程各组分粘度
成份 含量 管程(pas) 壳程 (pas) C CO C 0.842 0.843 Ar 1.37 1.166 1.66 1.030 1.700 1.701 2.092 由上可得管程变换气粘度为：
(pas)
壳程合成气的粘度为
1??c?yi?iMi2111?24.98%?1.70?282?74.95%?0.842?2211?10?5?3.142?102.384?5?1.32?10?5Pa.S?yiMi224.98%?283?74.95%?235.普兰特数
普兰特数由如下公式求取：
Pr?C.??
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式中 C——流体的比热容，KJ/(Kg ?——流体的粘度，Pas； ?——流体的导热系数，W/(m计算得管程变换气普兰特数为
Prh?Ch.?h?1.87?10?1.258?100.0413?5；
)。
?0.573?h
壳程合成气普兰特数为：
2.4.3
计算热负荷
利用热平衡方程式确定换热器的热负荷，计算换热器壳程流体的流量，并确定换热器效率以估算热量损失（主要指对周围环境的热损失）Qs。
若在换热器中传热的冷热流体没有相变，热负荷可按下式计算 。
式中
——管、壳程流体的质量流量，Kg/s；
——管、壳程流体的比热容，KJ/(Kg；
——管程流体的进出口温度，oC；
——壳程流体的进出口温度，oC。
体积流量和质量流量的关系为： W=Vρ
式中：W——流体的质量流量，Kg/s； V——流体的体积流量，m3/s； ?——流体的密度，Kg/m3。
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将质量流量变换为工况温度和工况压力下为
=
V=4898.6/h
所以壳程变换气的质量流量为：
取换热器的效率??98%，于是换热器的热负荷为:
管程合成气质量流量：
2.4.4
平均温度差
初步确定换热器为单管程单壳程型的管壳式换热器。管壳式换热器主要流程形式有逆流式，并流式和错流式几种。对单管程单壳程换热器，采用逆流式。即有效平均温差为对数平均温差。
逆流时的对数平均温度差可用下式计算：
其中：逆流时 所以
30
即有效平均温差为：
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2.4.5
2初选总传热系数K（W/m?℃） o Ko=285Wm2?。C
2.4.6
初算所需传热面积S（m2）
查资料[3，54]，初选总传热系数 根据传热基本方程式，初算传热面积： Q?KoAo?tm 于是，Ao?QKo?tm?18.9?105285?34.3?193.3m2
2.4.7
换热器结构设计
1.换热管的选取
选定?20mm?2mm规格的管子，材料为碳钢。 所以 do= 20mm di=16mm 换热管总长L?A0?193.33.14?20?10?3?d0?3079m
在标准管长系列中选取换热管长度为L=6m。
管心距t=52mm，根据传热面求管根数n 换热管根数n?外加4根拉杆
横过管束中心线的管数nc
管子按正三角形排列时nc=nc?1.1n?1.1?514?25根 2.壳体内径Di的确定
Di?t(nc?1)?2b'
S?d0L?193.33.14?0.02?6?514
b'?(1~1.5)d0
b'?管束中心线上最外层管的中心至壳体内壁的距离，取b'?1.2d0?1.2?20?24mm
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