化工原理课程设计说明书
2.1.4 工艺结构尺寸
(1) 初选换热器的规格 假设K=900 w/(m2.°C)
Q1.225?106则估算的传热面积为：A=??61.9m2；
KΔ tm900?22(2) 管径和管内流速
选用?25?2.5的碳钢传热器（Gb81632-87） 取管内流速为ui?0.5m/s (3) 估算管程数和传热管数 由V?nsns?V?4?2diui 4di2ui得
由4.1.2可知冷却水流量 m= 11.72kg/s 则V?ns?Vm??11.72?0.01175m3/s
997.753.14(0.02)2?0.5?75(根) 4?2diui?0.011754根据列管式换热器传统标准，此数据可选取 按单程算，所需的单程热管长程度
L?A61.9??13.1m ?dins3.14?0.02?75取传热管长l=6m 则该换热器的管程数为
4
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Np?L13??2(根) l6传热管总根数 NT?Npns?2?75?150 （根）(4) 实际传热面积：
S0?N?d?l?0.1??168?3.14?0.025??6?0.1??77.81m2 则要求过程的总传热系数为
Q1.225?1062
k。=) ??715.61w/(m.℃
S0?tm77.81?22该换热器的基本结构参数如下：
表4-1 换热器的基本结构参数
公称直径：500mm 总管数：NT=168根 管数：84 管长：6.0m 公称压强：1.6MPa 管间距：t=32mm 管程数：m =2 公称面积：80m 2管子排列方式：正三角形排列 2.2 核算总传热系数 2.2.1 管程对流传热系数Ai
Ai=
?4d2i.n3.14168??(0.02)2??0.02638m2 Np42ui?Vs0.01175??0.445m/s Ai0.02638 5
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Rei?diui??cpu?0.02?0.445?997.75?9355?10000
94.925?10?5Pri??4.181?103?949.25?10?6??6.53
607.5?10?3Rei?9355?10000故可应用贝尔特关联式计算?i
ai?0.023?0.023??Rei0.8Pri0.4di?3607.5?10(9355)0.8(6.53)0.4?2223.5w/(m2.oC)0.02
2.2.2 壳程流体传热系数?o
换热器列管之中心距t=32mm 则液体通过管间最大截面积为： A=hD（1-d0） t其中：h——折流板间距，取为150mm
D——壳体公称直径，取为500mm
d0——管子外径，为25mm t——管子中心距，可取32mm A=hD（1-d00.025）=0.15?0.5(1?)?0.01641m2
0.032tV74000u0i?0??1.2664m/s
A3600?989.15?0.01641换热管呈三角形排列，则当量直径：
4(de?32?2t?d0)24 ?d0
6
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4(de?32?233.14t?d0)4[?0.0322??(0.025)2]2424??0.0202m3.14?0.025?d0 Re0?deu0???0.0202?1.2664?989.152； ?44334.2W?℃/m?6570.75?10Pr0?cph???4.1805?103?570.75?10?6??3.73； -3640.25?10由于2?103?Re0?44334可以应用壳程流体的对流传.2?1?106，热系数关联式计算?0，即
?o?0.36(?de)(deu0??）(0.55cp??)3(1?0.14) ?w壳程中的循环水被冷却，取(代入数据得：
?0.14)?0.95 ?w1640.25?10-3?0?0.36??44334.20.55?3.733?0.95?6043.66W/m2?℃0.0202
2.2.3 计算总传热系数K0
K0?1
dodobdo1(?RSo?Rsi??)?odi?idi?dm其中：?0,?i——壳程、管程对流传热系数 w/m?℃
d0,di,dm——换热管外径、内径和内外径平均值 mm
7
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Rsi,Rs0——管内侧、外侧污垢热阻 m2?℃/w; b——换热管壁厚，取0.0025m
?——碳钢导热系数，取44.58w/m?℃
管壁热阻碳钢在该条件下?w?44.58w/m?℃
Rw?0.0025?0.06?10?3m2?℃/w; 44.58K0?1
dodobdo1(?RSo?Rsi??)?odi?idi?dm110.0250.0250.0025?0.06?10?3(?0.00018?0.00018??)6043.660.020.02?2223.50.025?878.24W/m2℃K0?计算安全系数?K计?K选K选?100%?878.24?715.61?100%?22.73%
715.61核算表明该换热器可以完成任务。 2.3 核算压强降 2.3.1 管程压强降
??P?(?P??P)FNi12t2[11]p
l?ui其中：?P ????1di2?P2?3?ui22
Ft对于?25?25的管子取1.4
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