列管式换热器设计说明书
3.2确定物性数据
定性温度：可取流体进口温度的平均值。
壳程汽油的定性温度为：T＝160?602＝110℃ 管程流体的定性温度为： t＝25＋502＝37.5℃ 根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。 煤油在110℃下的有关物性数据如下： 密度 ρo=780 kg/m3 定压比热容 cpo=2.2kJ/(kg·℃) 导热系数 λo=0.138 W/(m·℃) 黏度 μo=0.000536Pa·s
冷却水在37.5℃下的物性数据： 密度 ρi=994.2kg/m3
定压比热容 cpi=4.174kJ/(kg·℃) 导热系数 λi=0.63 W/(m·℃) 黏度 μi=0.000728 Pa·s
3.3计算总传热系数
3.3.1热流量
q20?104?103mo?330?24?3600?7.01kg/s
Qo=qmocpoΔto=7.01×2.2×103×(160-60)=1542.2Kw
3.3.2平均传热温差
?t'?tm??t1?2?（160?50）?（60?25）?ln?t65℃1160?50?tln260?25 3.3.3 冷却水用量 qQmi?C?1542200?14.78℃pi?ti4.174?103?(50?25) 11
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3.3.4总传热系数K
du?0.02?0.6?994.2管程传热系数 Re?iii??i7.28?10?4?16388
??0.023?idu?c?id(iii?)0.8(pii)0.4?3199[W/(m??c)]ii?i 壳程传热系数 假设壳程传热系数 αo=350 W/m2 . oC
污垢热阻 Rsi=0.000344 m2?℃/W Rso=0.000172 m2?℃/W 管壁的导热系数 λ=45 W/（m2 . oC）
K?1d?255[W/(m?oc)]o?Rdobd1?si?o?Rso?ididi?dm?o
3.4计算传热面积
S’=
Q1542200K?t?65?92.8m2 m255.6?若考虑10%的面积裕度 S=1.10×S’=102.1m2
4工艺结构尺寸
4.1管径和管内流速及管长
选用ф25×2.5mm传热管(碳钢)，取管内流速=0.5m/s
4.2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=V14.78/??994.2?79(根)d20.785?0.022?0.6 4iui 12
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按单管程计算，所需传热管长度为 L=
S102.1??14.5(m) ?dns3.14?0.025?79按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构，现取传热管长度L=6m，则该换热器
l的管程数为 Np=?2(管程)
L传热管总根数 N=79×2=158 (根)
4.3平均传热温差校正及壳程数
平均传热温差校正及壳程数
160?60R??4
50?25
50?25P??0.185
160?25按单壳程，双管程结构，温差校正系数应查有关图表。可得 平均传热温差
'?tm???t??tm?0.85?65?55℃
4.4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。取管心距a=1.25 d0，则
a=1.25×25=32(mm) 横过管束中心线的管数 NC?1.19158?15（根）4.5壳体内径
采用多管程结构，取管板利用率η＝0.7，则壳体内径为
D?1.05aN??1.05?32158?504.8mm 0.7圆整可取D＝500mm
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4.6折流板
采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25％，则切去的圆缺高度为h＝0.25×500＝125mm，故可取h＝125 mm。
取折流板间距B＝0.3D，则B＝0.3×500＝150mm，可取B为150mm。 折流板数 NB=传热管长/折流板间距-1=6000/150-1=39(块) 折流板圆缺面水平装配。
4.7接管
壳程流体进出口接管：取接管内煤油流速为 u＝1.2 m/s，则接管内径为
d4V4?7.01?7801???u?3.14?1.2?0.098m 圆整后可取管内径为?108×4mm
管程流体进出口接管：取接管内冷却水流速 u＝2.0m/s，则接管内径为
d4?14.78?994.22?3.14?2.0?0.097m
圆整后可取管内径为?108×4mm
为什么间距这么大？
5换热器核算
5.1热量核算
5.1.1壳程对流传热系数 对圆缺形折流板，可采用凯恩公式
?.55o?0.36?dRe0oPr1/（3?0.14e?） w当量直径，由正三角形排列得 d=0.02m
壳程流通截面积
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Sdoo?BD（1?a）?0.15?0.5?（1?0.0250.032）?0.0164m 壳程流体流速及其雷诺数分别为 u.01?780o?70.0164?0.548m/sRe0.02?0.548?780
o?0.000536?15949普兰特准数
Pr=8.62
粘度校正 （??）0.14?1 w?0.138o?0.36?0.02?159490.55?8.621/3?1?1043W（/m2?℃） 5.1.2管程对流传热系数
?i?0.023?i8dRe0.Pr0.4
i管程流通截面积
Si?0.785?0.022?158?2?0.0248m2 管程流体流速
u14.78?994.2i?0.0248?0.599m/sRe0.02?0.599?994.2
i?0..000728?16360普兰特准数
4.174?103Pr??0.0007280.63?4.82?0.63 0.8i?0.023?0.02?16360?4.820.4?3194[W/(m2?℃）]5.1.3传热系数K
K?1do?d＋RdobdR1i＋o＋so＋iidi?dm?o?10.0250.0250.3194?0.02＋0.000344?0025?0.02510.02＋45?0.0225＋0.000172＋1043?496.5[W（/m2?℃）] 15