Wc?5.26*40*1.828?9.2Kg (2-1)
s10*4.176
3. 平均传热温差： 按照完全逆流计算：
?t1?80?40?40?C ?t2?30?20?10?C (2-2)
??t1?t?2
2有P?40?3080?30?0.20 ，R?80?4040?30?4.0 (2-3) 得?R2?1?1?P??2?1?R?R2?1?t?R?1ln??1?PR??ln[?P?2P??1?R?R2?1?0.813 (2-4) 由于平均传热温差校正系数大于0.8，同时壳程流量较大，故单壳程合适。故有?t?m???t?tm?0.813?21.645?17.606?C (2-5)
图5.温度校正
4. 初算传热面积：
设K=500W(m2?oC)，则估算传热面积为：
A??QT?384600?28.19m2K?t?m500?21.645 (2-6)
考虑安全系数和初估性质：??1.15???1.15?28.19?32.42m2 (2-7)
五、工艺结构和尺寸
1. 管径和管内流速：
9
9.22qvu?? (3-1) 996.35?0.44m/s?23.14dn?0.022?133 44 2.管程数和传热管数：
依据传热管内径和流速确定单程传热管数： ns?
L?qv?2diui4?5.26836.6?45.5?4620.785?0.020?0.44按单程管计算，
?32.42??9m (3-2) ?d0ns3.14?0.025?46按单程管设计，传热管不符合标准类型，宜采用多管程结构。根据设计实际情况，宜采用标准型设计，现取传热管长l=3m，则换热管程为：
L9Np???3 (3-3)
l3传热管总根数N?3?45?135 (3-4)
3.传热管排列和分程方法：
因为正三角形排列法易于传热故采用正三角形排列，取管心距a?1.25d0，则，
a?1.25?25?32mm (3-5)
横过管束中心线的管数
nc=1.1N=1.1×135=≈12根 (3-6)
4.壳体直径：
壳体内径为：D?a?nc?1??2b (3-7) 管束中心线上最外层管的中心至壳体内壁的距离：b=1.5d0=0.038m
D?0.032??12?1??2?0.038?0.428m 按壳体标准圆整取D=500mm 5.折流板：
采用弓形折流板，取圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高度为
h?0.25?500?125mm 。
取折流板间距B=0.3D，则 B=0.3×500=150mm，可取B为300mm。 则折流板数N??l?1?6000?1?19块。折流板圆缺面水平装配。
B300 6.接管：
壳程流体进出口接管：取接管内流速1.6ms，则接管内径为
10
4qwD1???u4?9.2996.35?0.085m?90mm (4-1) 3.14?1.6圆整后，可取管内径为90mm。
管程流体进出口接管：取管内流速为1.5m，则接管内径为
s4?5.26836.6?0.073D2?m?73mm (4-2) 3.14?1.5圆整后，可取管内径为80mm。
六、 核算
1. 传热面积核算： 1) 管程传热膜系数：
?i?0.023??diRe0.8Pr0.3 (4-3)
管程流体流通截面积：
4212-32 Si?diNs????0.020?46?1.61?10m (4-4)
?4管程流体流速及雷诺准数分别为：
ui?5.26836.6?0.39?0.39ms (4-5)
0.01610.020?0.39?836.6?17127.2 (4-6)
3.81?10?41.828?103?3.81?10-4Pr??4.61 (4-7)
0.151Rei??i?0.023??diRe0.8Pr0.3?0.023?0.151???17127.20.8?4.610.3?669.5?W2o?0.02?(m?C)? (4-8)
2) 壳程传热膜系数：
????0?0.36Reo0.55Pr?????de?w??130.14 (4-9)
管子按正三角形排列，传热当量直径为：
?32?2??3?2?2???4?a-d40.032-0.0250??2??4?24????0.02m (4-10) de???d0??0.025壳程流通截面积：
11
S0?B?D(1?d00.025)?0.30?0.5?(1-)?0.04m2 (5-1)
a0.035壳程流体流速及雷诺准数分别为：
9.2996.35u0??0.231m (5-2)
s0.04000Re0?deuo???0.02?0.231?996.35?5402.7 (5-3) -30.852?104.176?103?0.852?10-3Pr???5.80 (5-4)
?0.6130.14???黏度校正 ??????0.95
?w?0.613??0.55?0?0.36??5402.7?5.803?0.95?2127.5?W (5-5) o?(m?C)0.02??
3) 污垢热阻和管壁热阻： 查表得数据如下：
2o(m?C) 水：Rso?2.0?10-42o(m?C) 苯：Rsi?1.7197?10?4Cp?1WW
碳钢导热率：??45W
4) 总传热系数核算：
(m2?oC) 管壁厚度：b=0.0025m
1K?dodobdo1 (5-6)
?Rsi??Rso??ididi?di?o=
125250.0025?251?0.00017197???0.0002?669.5?202045?202127.5=354.4W2o
(m?C)
5) 传热面积核算：
换热器实际面积：
QT384600Ap???61.6m2
K?tm354.4?17.606
Ac??doLN???0.025?6?135?63.6m2 (5-7)
12
换热器的面积裕度为：
H?Ac?ApAp?100%?63.6?61.6?100%?3.2% (6-1) 61.6传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。
2. 换热器流体阻力损失： 1) 管程阻力：
??P?(?P??P)NNi12SPFt (6-2)
式中：NS?1 NP?3 Ft?1.5
?u2l?u2 ?P2?3 (6-3) ?P1??i2di2由Rei?17127.2，传热管相对粗糙度为0.005，查莫狄图得?i?0.036Wm2?oC，
??kg,mu?0.44,??836.6流速得：ism2
60.442?836.6?P1?0.036???874.6Pa (6-4)
0.02023?u20.442?836.6?P2??3??242.9Pa
22P??P??874.6?242.9??1.5?3?1?5478.8Pa?100000ia
管程流体阻力在允许范围内。 2) 壳程阻力：
??P?(?P???P?)FN (6-5)
o12sS其中，NS?1，Fs?1.15
流体经管束的阻力：
?u2996.35?0.2312?0.228?P1??Ff0nc(NB?1)?0.5?5?5402.7?12?20??2247.6Pa 22 (6-6) 其中，F=0.5 f0?5Re?0.228 nc?12 NB?19 u0?0.231ms，则： 流体经过折流板缺口的阻力：
2B?u2?P2?NB(3.5?) (6-7)
D2其中，B=0.3m， D=0.5m，有，
22B?u22?0.3996.35?0.231??NB(3.5??P2)?19?（3.5-）??1161.3Pa
D20.52故，总阻力
13