R、Ropt
回流比和最佳回流比。
由前面数据根据式7-1可得
QD=VrD=(R+1)DrD=(Ropt+1)DrD=(2.603+1)创13.1135324.3=1668555kJ/h7.1.1.2 冷凝器传热推动力
在冷凝器中塔顶产品在露点温度下由汽相冷凝成液相产品，故冷凝器传热属于一侧有相变化的情况，不论冷凝器是单管程还是多管程，其对数平均温度差均以逆流时的对数平均温度差计算，不必进行校正。
?tm?t2,opt?t1T?t1lnDTD?t2,opt?tm TD t1
7-2
式中
冷凝器传热推动力，?C；
冷凝器汽相（第一块塔板汽相）露点温度，?C； 冷凝器中冷却水进口温度，?C； 冷凝器中冷却水最佳出口温度，?C。
t2,opt
由前面数据根据式7-2可得
t2,opt-t149.26-20Dtm===27.37??T-t64.58-20lnD1lnTD-t2,opt64.58-49.26
若(?tm)max?TD?t1?50?C，则冷凝器应装有温度补偿装置或采用浮头式换热器。
7.1.1.3 初估冷凝器传热面积
AD?QD(KD?tm) 7-3
式中
AD KD
冷凝器传热面积，m2；
冷凝器总传热系数，kJ/(m2?h??C)。
取KD=1400 kJ/(m2. ℃.h) 代入式7-3得AD=43.54m2
其中传热系数KD是在优化设计中初估的，它不是冷凝器中传热系数的
21
实验值，所以计算的传热面积也是初估值，根据初估的面积，可以从换热器系列表中选择一台适宜的换热器。
选择一台固定管板式列管换热器，其尺寸为：
公称直径D=500mm 公称压力P=1MPa 管程数N=2 管子根数nt=164 换热面积A=56.6 m2 管长L=4.5m 管子成正三角形排列 管子规格f25′2.5mm 7.1.2 冷凝器选型
7.1.2.1 冷凝器传热系数的校核
由于传热系数在优化设计前预先初估，它与冷凝器传热系数的实际值必须吻合，否则，优化设计就失去了实际意义。
d11bd11d1??Rs1??Rs21? 7-4 K?1?dmd2?2d2式中
?1、?2
Rs1、Rs2
冷凝器管外、内对流给热系数，W/(m2??C)； 冷凝器管外、内污垢热阻，(m2??C)/W； 冷凝器管壁导热系数，W/(m??C)； 冷凝器管外、内径，m； 冷凝器管壁平均直径，m； 冷凝器管壁厚度，m。
冷凝器总传热系数，W/(m2??C)；K?KD/3.6。
?
d1、d2
dm b
K
根据前面所选择的换热器，可得到
b=0.0025mm、dm=0.0225mm、d1=0.025mm、d2=0.020,
C)。 由手册查得l=45.3W/(m装管外为有机物甲醇，管内为未经处理的井水，针对不同的体系可查得
Rs1=0.000176(m2装C)/W、Rs2=0.00058(m2装C)/W；
（1）管外?1的计算
对水平管外冷凝的对流给热系数可用下式计算
22
??2??1?23????g???13?4M'??1.51????????13 7-5
其中 M'?式中
ms M
ms23LnT
冷凝液质量流量，kg/s；ms?(Ropt?1)DM/3600；
冷凝液平均分子量； 冷凝器管长，m； 冷凝器总管数；
冷凝液粘度，Pa?s；（注意：粘度、密度、导热系数的混合规则） 冷凝液密度，kg/m3； 冷凝液导热系数，W/(m??C)。
L
nT
? ?
?
注意：物性参数?、?、?等应用塔顶蒸汽温度TD和冷凝器壁温Tw的平均值计算，故应先初估冷凝器管外侧壁温（接近TD）。
假设冷凝器壁温Tw=62.15??，可求得T=63.37C，查得此温度下：
om=0.00035P、r=752.6335kg/m3、l=0.2059W/(m?C)
?(Ropt+1)DM(2.603+1)13.11 31.92msM====0.003106 232323LnT3600LnT3600创4.5164'把以上数据代入式7-5可得a1=3374.3W/(m装C) 求得?1后根据牛顿粘性定律
Tw?TD?QD 7-6
3.6?1A12式中
Tw A1
冷凝器管外壁温度，?C； 冷凝器管外表面积，m2。
取A1所选冷凝器的换热面积 A1=56.6m2
代入式7-6计算得管外侧壁温Tw=62.153?C， Tw的计算值与初估值62.15接近，迭代计算成功。所以a1=3374.3W/(m装C)
23
2
（2）管内?2的计算
当Re?10000、Pr?0.6~160、l/d?50时，管内对流给热系数可用下式计算
??du????2?0.023??d????0.8?Cp??????? 7-7 ??0.4该式适用于低粘度流体（??2?H2o），本次设计对像为甲醇—水溶液，为低粘度流体，故该式可用。
当雷诺数小于10000时，应乘以校正因子f?1?6?105/Re1.8。 式中
注意点：
① Cp的单位为kJ/(kg??C)，但在式（7）中应采用J/(kg??C)单位； ② 物性参数?、?、?、Cp等应由平均温度查表或计算，tm?(t2,opt?t1)/2；
?
d
冷却剂（水）导热系数，W/(m??C)； 冷凝器管内径，m；即d2； 冷凝器管内流速，m/s； 冷凝器管内流体密度，kg/m3； 冷凝器管内流体粘度，Pa?s； 冷凝器管内流体的比热，kJ/(kg??C)；
u
? ?
Cp
③流速的计算：
管内流体（冷却水）的用量：W?u?W/?3600?QDCp(t2,opt?t1)，kg/h；则流速为
?4 7-8
2d2n式中n为单管程的管子数，若对双管程共有200根管，则n?100。 计算如下：
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tm=(t2,opt+t1)/2=(49.26+20)/2=34.63?C
由手册查得此此温度下管内液体水的物性参数如下：
l=0.6254W/(m??C)、r=994.08kg/m3、
m=0.7325cP、Cp=4.174kJ/(kg??C)；
管内径d2=0.020m
管内流体（冷却水）的用量：W?代入式7-8得u=0.15 m/s 雷诺数Re=QDCp(t2,opt?t1)=13661.98kg/h
dur=4024.43<10000,要进行校核。 m校正因子f?1?6?105/Re1.8=0.8052
把以上相关数据代入式7-7得a2=835.95W/(m装C)
把a1=3374.3W/(m装C)，a2=835.95W/(m装C)代入7-4得
222K=363.15W/(m2??C)
7.1.2.2 冷凝器传热面积的校核
由1.2.1可求得KD=3.6K=1307.39W/(m2??C)，从而实际所需的冷凝器传热面积AD=QD(KDDtm)=46.59m2<56.6m2， 其裕度：
A-AD?100-21.47%>10~15%
所选则的换热器可用。 7.1.2.3 冷凝器管程、壳程流动阻力 （1）管程阻力损失?pt
?pt?(?pi??pr)?Ns?Np 7-9
25