物性特征：
混和气体在35℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）：
密度
?1?90kg/m3
定压比热容 cp1=3.297kj/kg℃ 热导率 ?1=0.0279w/m
粘度
密度
定压比热容
热导率
?1?1.5?10?5Pas
?1=994.3㎏/m3
cp1=4.174kj/kg℃
循环水在34℃ 下的物性数据：
?1=0.624w/m℃
粘度
?1?0.742?10?3Pas
二． 确定设计方案
1． 选择换热器的类型
两流体温的变化情况：热流体进口温度110℃ 出口温度60℃；冷流体进口温度29℃，出口温度为39℃，该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温度和壳体温度之差较大，因此初步确定选用浮头式换热器。 2． 管程安排
从两物流的操作压力看，应使混合气体走管程，循环冷却水走壳程。但由于循
环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下贱，所以从总体考虑，应使循环水走管程，混和气体走壳程。
三． 确定物性数据
定性温度：对于一般气体和水等低黏度流体，其定性温度可取流体进出口温度
的平均值。故壳程混和气体的定性温度为
=85℃
管程流体的定性温度为T=
110?60 239?29?34℃ t=
2
根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。对混合气体来说，
最可靠的无形数据是实测值。若不具备此条件，则应分别查取混合无辜组分的有关物性数据，然后按照相应的加和方法求出混和气体的物性数据。
混和气体在35℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）： 密度
?1?90kg/m3 定压比热容 cp1=3.297kj/kg℃ 热导率 ?1=0.0279w/m
粘度
?1=1.5×10Pas
?1=994.3㎏/m3
cp1=4.174kj/kg℃
-5
循环水在34℃ 下的物性数据：
密度 定压比热容 热导率
?1=0.624w/m℃
-3
粘度
?1=0.742×10Pas
四． 估算传热面积
1． 热流量
Q1=m1cp1?t1
=227301×3.297×(110-60)=3.75×107kj/h =10416.66kw
2.平均传热温差 先按照纯逆流计算，得
?tm=
(110?39)?(60?29)?48.3K110?39ln60?29
3.传热面积 由于壳程气体的压力较高，故可选取较大的K值。假设K=320W/(㎡k)则估算的传热面积为
Q110416.66?103Ap=??674m2
K?tm320?48.34.冷却水用量
Qm=1cpi?ti10416.66?103?249.6kg/s?898560kg/h =34.174?10?10五． 工艺结构尺寸
1．管径和管内流速 选用Φ25×2.5较高级冷拔传热管（碳钢），取管内流速u1=1.3m/s。 2．管程数和传热管数 可依据传热管内径和流速确定单程传热管数 Ns=
V?4?2diu898560/(3600?994.3)?612 20.785?0.02?1.3按单程管计算，所需的传热管长度为 L=
Ap?dons?674?14m
3.14?0.025?612按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。根据本设计实际情况，采用非标设计，现取传热管长l=7m，则该换热器的管程数为 Np=
L14??2 l7传热管总根数 Nt=612×2=1224
3.平均传热温差校正及壳程数 平均温差校正系数按式（3-13a）和式（3-13b）有 R=
110?60?5
39?2939?29?0.124
110?29 P=
按单壳程，双管程结构，查图3-9得
??t?0.96
平均传热温差
?tm???t?tm塑?0.96?48.3?46.4℃
由于平均传热温差校正系数大于0.8，同时壳程流体流量较大，故取单壳程合适。 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。见图3-13。
取管心距t=1.25d0，则 t=1.25×25=31.25≈32㎜
隔板中心到离其最.近一排管中心距离按式（3-16）计算 S=t/2+6=32/2+6=22㎜ 各程相邻管的管心距为44㎜。
管数的分成方法，每程各有传热管612根，其前后关乡中隔板设置和介质的流通顺序按图3-14选取。
5．壳体内径 采用多管程结构，壳体内径可按式（3-19）估算。取管板利用率η=0.75 ，
则壳体内径为
D=1.05tNT/??1.05?321224/0.75?1357mm
按卷制壳体的进级档，可取D=1400mm
6．折流板 采用弓形折流板，去弓形之流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高度为
H=0.25×1400=350m，故可取h=350mm
取折流板间距B=0.3D，则 B=0.3×1400=420mm，可取B为450mm。 折流板数目NB
=
传热管长7000?1??1?14.5?14
折流板间距450折流板圆缺面水平装配，见图3-15。
7．其他附件
拉杆数量与直径按表3-9选取，本换热器壳体内径为1400mm，故其拉杆直径为Ф12拉杆数量不得少于10。
壳程入口处，应设置防冲挡板，如图3-17所示。 8．接管
壳程流体进出口接管：取接管内气体流速为u1=10m/s，则接管内径为
D1?4V???4?227301/(3600?90)?0.299
3.14?10圆整后可取管内径为300mm。
管程流体进出口接管：取接管内液体流速
u2=2.5m/s，则接管内径为
D2?圆整后去管内径为360mm
4?898560/(3600?994.3)?0.358
3.14?2.5六． 换热器核算
1． 热流量核算
（1）壳程表面传热系数 用克恩法计算，见式（3-22）
?0?0.36?1deRe00.55Pr3(1?0.14) ?w当量直径，依式（3-23b）得
4[ de=
32?2t?do]24?0.02m ?do壳程流通截面积，依式3-25 得
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