物性 流体 温度 ?C90 32.5 密度? 3kg/m825 994 黏度? mPa?s0.715 0.742 比热容Cp导热系数? kJ（/kg??C）W（/m??C） 2.22 4.08 0.14 0.626 煤油 水
(3)、计算热负荷Q 按管内煤油计算,即
Q?m1cp1(T1?T2)?2020?2.22?103?(140?40)?124.567kW
若忽略换热器的热损失，水的流量可由热量衡算求得,即
m2?Q/Cp2(t2?t1)?124567?6.11kg/s?21996kg/h
4.08?103?(35?30)t)1?(1?40?40)?(3530)?31.7?C1
140?40ln35?30（4）、计算两流体的平均温度差，并确定壳程数
? ?tm??t2??t1(T2?t)?12?(T??tT?tln2ln22?t1T1?t1
R?
140?4035?30?20R??0.047635?30140?30
由R和P查图3-12得温度校正系数为??t?0.85，所以
???t?31.71?0.85?27?C 校正后的温度为?tm??tm又因??t?0.85?0.8，故可选用单壳程的列管式换热器。 （5）、初步选初算换热器换热面积
根据管内为水，管外为有机液体，假设K=360W/(m??C)故 A?'2Q124567??10.91m2 K?tm360?31.71'2考虑15%的面积裕度， A?1.15A?10.91?1.15?12.55m
2、工艺结构尺寸
（1）管径和管内流速
管径为φ25mm×2.5mm，管内流速为ui?1.0m/s （2）管程数和传热管数
根据传热管内径和流速确定单程传热管数ns
ns?V6.11??20（根） 220.785diui994?0.785?0.02?1按单管程计算换热器管的长度L
L?Sns?d0?12.55?7.99m
20?3.14?0.025按单管程设计，传热管过长，根据本题实际情况，取传热管长l=2m,则该换热器的管程数为
NP?L7.99??4（管程） l2 N?20?4?80(根）
(3) 传热管排列和分层方法
采用正三角排列，取管心距t?1.25d0，
则t?1.25?25?32mm
隔板中心到最近一排管中心的距离S：按净空不小于6mm的原则确定，亦可按下式求取：
S?t/2?6
S?32/2?6?22mm分程隔板两侧相邻管排之间的管心距 ta?2S?2?22?44mm
管中心距t与分程隔板槽两侧相邻管排中心距ta的计算结果与查表数据完全一致，证明可用。
(4)壳体内径
采用两管程结构，取管板利用率η=0.7，则壳体内径 D?1.05tN/??1.05?3280/0.7?359.2mm 圆整取D=360mm。
（5）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?360?90mm。
取折流板间距B=0.25D，则B?0.25?360?90mm，取B=150mm，则折流板数 Nb?传热管长2000?1??1?22（块）
折流板间距90折流板圆缺水平面安装。
折流板的最大无支撑间距如表所示：
换热管外径（mm） 最大无支撑间距(mm) 14 1100 16 1300 19 1500 25 1850 32 2200 38 2500 （6）其它附件
（1）、封头 封头有方形和圆形两种，方形用于直径小（一般小于400mm）的壳体，圆形用于大直径的壳体。壳径为360mm，选用方形封头。
（2）、缓冲挡板 它可防止进口流体直接冲击管束而造成管子的侵蚀和管束振动，还有使流体沿管束均匀分布的作用。
（3）、拉杆和定距管 为了使折流板能牢固地保持在一定的位置上，通常采用拉杆和定距管。所选择的拉杆直径为12mm，拉杆数量为4，定距管?25?2.5mm
(4)、膨胀节 膨胀节又称补偿圈。膨胀节的弹性变形可减小温差应力，这种补偿方法适用于两流体的温差低于70?C且壳方的流体压强不高于600KPa的情况。 换热器的膨胀节一般分为带衬筒的膨胀节和不带衬筒的膨胀节。根据换热器壳侧介质的不同，使用的膨胀节就不同，通常为了减小膨胀节对介质的流动阻力，常用带衬筒的膨胀节。衬筒应在顺介质流动的方向侧与壳焊接。对于卧式换热器，膨胀节底部应采用带螺塞结构，这样便于排液。 （7）接管
①壳程流体（煤油）进出口接管 取接管内液体流速为1.0m/s,则接管内径
d?4V4?2020/3600?825??30mm，则取?36?2.5mm ?u3.14?1.0②管程流体（自来水）进出口接管 取接管内自来水的流速为1.5m/s，则接管内径 d?4V4?6.11/994??0.0725m?72.5mm，则取?78?2.5mm ?u3.14?1.53、换热器核算
（1）、计算管程对流传热系数?i，因为
管中水的质量流量为
m2?21996kg/h，则
水的体积流量为Vc?m2/??21996/(3600?994)?0.00615m3/s Si?0.785?0.020?80/4?0.00628m
22ui?Vc/Si?0.00615/0.00628?0.979m/s
Rei?diui??0.02?0.979?994?26237?10000
0.742?10?3?
2.020?103?7.42?10?4Pri???4.85
?0.624Cp?所以：
?i?0.023
?diRe0.8Pr0.4（液体被加热）?0.023?0.624?262370.8?4.850.4?4627.1W/(m2??C)0.02
(2)、计算壳程对流传热系数?o
换热器中心附近管排中流体流通截面积为
(1? So?BDdo0.025)?0.0?90.?36?(1t0.032?)20.m 0071 由于换热器为两壳程，所以煤油的流速为：
uo?2020?0.096m/s
3600?825?0.0071 由于管为三角形排列，则有
4(deo?32?23?t?do)4?(?0.0322??0.0252)2424??0.02m ?do3.14?0.025煤油在壳程中流动的雷诺数为
Reo?deuo???0.02?0.096?825?2215.4
0.715?10?336因为Reo在2?10~1?10范围内，故可采用凯恩(Kern)法求算?o，即
?o?0.36?deRe0.55Pr1/3??
2.22?103?0.715?10?3Pro???11.34
?0.14Cp?由于液体被冷却 取???0.95，所以
?o?0.36?deRe0.55Pr1/3???0.36?0.14?2215.40.55?11.341/3?1?659.01W/(m2??C) 0.02（3）、确定污垢热阻
Rsi?3.44?10?4m2??C/W（自来水） Rso?1.7179?10?4m2??C/W（煤油）（4）、计算总传热系数K0（管壁热阻可忽略时，总传热系数K0为：）
K0?11ddbd?Rso?Rsio?o?0?odi?idi?dm1
10.0250.0250.0025?0.025?1.7179?10?4?3.44?10?4???659.010.024627.1?0.0245?0.0225?407.86W/(m2??C)?选用该换热器时，要求过程的总传热系数为408W/(m2??C)。 传热面积s?Q124567??11.31m2 K?tm408?27该换热器的实际换热面积Sp??d0LNT?3.14?0.025?(2?0.06)?80?12.18m2 面积裕度为H?Sp?SS?100%?12.18?11.31?100%?13.43%
11.31则该换热器传热面积的裕度符合要求。 （5） 核算壁温
因管壁很薄且管壁热阻很小，故管壁壁温按下式计算：
Tm(t?1?c1?Rc)?tm(?Rc?11?h?Rh)
?cTm??h?RhT1?T2140?40??90?C 22tm?0.4t2?0.6t1?0.4?35?0.6?30=32?C 取两侧污垢热阻为零计算壁温，得传热管平
均壁温：
9032???h4627.1659.01t?c??39.23?C 壳体平均壁温近似取壳程流体的平均壁温即
1111???c?h4627.1659.01?90?C，壳体平均壁温与传热管平均壁温之差:90-39.23=50.77?C＞50?C
Tmtm4、计算压强降
（1）、计算管程压强降 ??Pi?(?p1??p2)FtNpNs