沈阳工业大学工程学院本科生毕业设计（论文）
2.2平均有效温差计算
2.2.1 平均有效温差
平均有效温差按式（2-1）计算
T
?t?Ti?TO???O?ti?m??T ln??i?to??To?t?i??
式中: To ——壳程出口温度，To=150℃
Ti ——壳程进口温度，Ti=215℃ to ——管程出口温度，to=90℃
ti ——管程进口温度，ti=27℃
?t215?90)?(150?27)m?(ln?(215?90)/(150?27)??100 2.2.2 按流程分配形式修正平均有效温差
计算参数RA和EA为：
RTi?To215?A?T?T?90?27?1.02
oi150
EA?to?tiT?t?150?27?27?0.654ii215
按R[4]A和EA查有关图表得到温差修正系数：修正后平均有效温差，按式（2-2）计算
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?t?0.88 2-1）（
℃?
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?tm???t?tm （2-2）
式中：?tm——平均有效温差，?tm?100℃
?tm?0.88?100?88℃
2.3 热量衡算
热流量Q按式（2-3）计算
Q?WSCps(Ti?To) 式中：WS——75%H2??，N2混合气流量，WS?14399kgh
Cps——75%H2??，N2混合气的比热，Cps?1009.4J(kg.K)
Q?14399?1009.4?(150?27)3600?496590.31W
2.4 物料衡算
75%H2、N2精制气流量Wi按式（2-4）计算
Wi?QCpi(to?ti)
式中：Q ——热流量，Q?496590.31W Cpi——75%H2、N2精制气的比热，Cpi?1202.1J(kg.K)
Wi?496590.31?36001202.1?(215?90)?11897.35kgh
7
2-3）
2-4）
（ （沈阳工业大学工程学院本科生毕业设计（论文）
2.5 传热计算
2.5.1 初选总传热系数，估算换热面积
由文献[6]初选总传热系数K值，K?18，单位：W/(m2?K) 计算换热面积A，按式（2-5）计算
A?Q??t Km
式中：?tm——修正后的平均有效温差，?tm?88.0℃
A'?496590.31?314.5mm218?88.0
A?1.1A'?1.1?314.5?346mm2
2.5.2 确定换热管的规格和排布形式 换热管外径：do?0.025m 换热管内径：di?0.020m 换热管壁厚：?w?0.0025m 换热管长度：l?4.753m 换热管间距： t?0.032m
所以可以看出换热管排布形式为：正方形排布，旋转45? 2.5.3 估算换热管根数
换热管根数n按式（2-6）计算：
n?A??d o?l 8
2-5）2-6）（
（
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式中：A——估算的换热面积，A?346m2
do——换热管外径，do?0.025m l——换热管长度，l?4.753m
n?346?490根
3.14?0.025?4.753
2.5.4 按介质的特性决定流体走向及管程数
为便于清洁，75%H2、N2精制气决定走管程，75%H2、N2混合气走壳程；管程数m?2。
2.5.5 换热器排管并确定参数
根据估算的换热管根数，按转正方形排列，换热管的排列见图2-1。相关的结构数据如下：
图2-1 换热管排列
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壳体内径：Di?1200
中心排管边缘最大直径：Di'?1194 换热管的根数：NT?490 接近中心线管排上的管子数：16 折流板切口率（或缺口尺寸）：??0.25 圆缺区内的管子数：Nt,w?10
折流板上的管口数：NB?传热管长/折流板间距-1?4.753/0.37012-1?12 拉杆数量：12
折流板上的拉杆孔数：6 旁路挡板数NS?2对
折流板间距h?0.3D?0.3x1.194?0.37
l?0.154.753?0.15?1)?INT(?1)?12 折流板数量N?INT(h0.372.5.6 计算换热器管程流速、管内传热系数
管内的实际75%H2、N2精制气速度：
wi?Wi?2?Nt.di??4?m????i? （2-7）
式中：di——换热管内径，di?0.02m
Wi——管内75%H2、N2精制气流量，Wi?11897.35kgh Nt ——换热管数量，Nt?490 m——管程数，m?2
?i——管内75%H2、N2精制气的密度，?i?1202.1kgm3
vi?11897.35?0.0179ms
3.14490???0.022??.1?3600??120242?? 10