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u2??Vs?2n?S22.5432?408?5.73?10?4 ?5.51m/s?5.6m/s1.7.3壳程设计 1.7.3.1确定换热管长度
前面估算的传热面积A??156.299m2 U型管的参考长度：
A?L??2?nd0156.299mm?32??408?32?10 ?1925.261mm? 选取标准化L=2000mm 长径比
L2000??1.43 Di1400 因为换热器竖放时长径小于6之间，因此所设计换热器为立式。 1.7.3.2管外传热面积的设计值A0
换热器的换热面积：
Ao?2?ndL?(2?3.14?408?32?2000?10?6)m2 ?162.0559m2取弓形高度 hd=25%，取hd?(0.25?1400)mm?350mm 一般取板间距h=0.2~1D， 取h=600mm 1.7.4核算换热面积A
1.7.4.1管程对流传热膜系数?2
在管程定性温度t?252.4℃下，物性数据前面已经求得： μm2=2.147×10-5Pa?s M=20.1388 kg?kmol-1 λm2=4.89×10-2w?m-1?k-1 ρm2=19.0877kg?m-3
?
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Cpm2=（8.242×4.187）KJ kmol-1 K-1
?8.242?4.187?1.609?103J?kg?1?K?1
20.1388普兰特准数：
Pr?
Cpm2?m2?m21.609?2.147?10?2 ?0.0489?0.7064雷诺数：
Re?diu2?m2?m227?10?3?5.51?3.0942?19.0877
2.17?10?5?1.322?105根据公式：Nu?0.023(Re)0.8(Pr)0.4，当流体被加热时，n=0.4 则Nu?0.023?(1.322?105)0.8?(0.7064)0.4?250.3212 管内传热系数：
?2?
?d0.0489??250.3212 ?332?10?382.5220w?m?2?K?1Nu1.7.4.2壳程对流传热膜系数?1
在壳程定性温度T?384℃下，物性数据前面已经求得： μm1=2.62×10-5Pa?s M=20.4659 kg?kmol-1 λm1=0.0835w?m-1?K-1 ρm1=15.2859kg?m-3
?Cpm1=7.6939×4.187）KJ kmol-1 K-17.6939?4.187 =15.2859
?2.1071?103J?kg?1?K?1 假设壁温TW?390oC
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管子按正三角形排列时，当量直径
de?43?2(t2?d0)?d024
43?（?412??322）m2
3.14?3224?25.9533mm? 流体流过的最大截面积S
S?hDi(1?
dO)t32)?10?6 41?600?1400?(1??0.1844m2在定性温度T?384oC时
Vs??174744.415.2859?3600 ?3.1755m3?s?1则流速：
u?
Vs?S3.1755? 0.1844?17.2207m?s?1普兰特准数：
Pr?Cpm1?m1?m12.1074?2.62?10?2 ?0.0835?0.5588雷诺数：
Ｒe??deum1??m125.9533?17.2267?15.28590.0262?3.0239?105
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1?1?de?0.55 当壳程设置有25%的圆缺形挡板： ?0.36RePr3()0.14
??w壁温：Tw?T?Q ?1Ao当TW?390oC，查得各组分的黏度如下：
表1.17 各气体在TW?390oC的黏度
CO H2 CO2 N2 H2O H2S
μ（Cp） 0.0308 0.0158 0.0302 0.0312 0.0247 0.0370
摩尔分率yi（%） 0.12 0.31 0.235 0.004 0.327 0.004 摩尔质量M（kg/kmol）28 2.016 44 28.02 18.02 34.09
在此温度下，变换气的黏度 ??w??yM?yMwiiii1212i1212
??yMii12i?0.038?0.12?28?0.0158?0.31?2.01612?0.0302?0.235?44?0.0312?0.004?28.021212
12?0.0247?0.327?18.02?0.0370?0.004?34.09?0.124112121212?yiMi?0.12?28?0.31?2.016?0.235?44?1212120.004?28.02?0.327?18.02?0.004?34.09 ?4.0667则变换气的黏度 ?w?0.1241?3.05?10?5Pa?s
4.066750.55?1??0.36?(3.0239?10)de?956.4332w?m?1?k?1?2.62?10?50.14?0.5588?()3.05?10?513
??384?则Tw946176.2364?1.163?376.9005oC
956.4332?162.9559
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则相对偏差
w??390?376.9005Tw?Tw??100%?3.59%?5% Tw390 因此假设成立，璧温TW?390oC
1.7.4.3热阻R的确定
参考GB151—1999，取合成气污垢热阻Ra?0.00176m2?℃/w，变换气组成大致相同，近似取Rai?0.00176m2?℃/w
管壁热阻R?b?(m?0C/kw) ，换热管采用Φ32×2.5冷拔无缝钢管，查GB150
—2000得，钢的导热系数??45.3?103kw/m?0C。
32?10-3?7.06?10?5m?0C/w 则管壁热阻R??3?45.3?10b1.7.4.4传热系数K0
传热系数Ko按下式计算
Ra11RRai1??0??? K0A0?1A0A0AmAi?2Ai
式中：
A0?162.0559m2Ai?2n?dil?2?408?3.14?(32?2.5?2)?2000?10?6?136.6653m2Am?2n?dml?2?408?3.14?(32?2.5)?2000?10?6?149.3195m2?AAA11??Ra0?R?0?Rai?o?0 K0?1AmAi?2Ai?1?956.4332?2?382.5220R?7.06?10?8Ra0?Rai?0.00176
则
11162.0559??0.00176?7.06?10?5?K0956.433149.3195162.0559162.0559 ?1136.6653382.5220?136.3195?0.0158(m2?0C)/w?0.00176? ?K0?63.2911w/(m2?0C)?54.4206kcal/(m2?h?0C)