化工原理课程设计--列管式换热器设计汇总

术》】：P88 七． 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【国防工业出版社《化工原理》（第二版）】：式（4-41b）： ?0?0.36?1deRe00.55Pr3(1?0.14) ?w 当量直径，依【国防工业出版社《化工原理》（第二版）】：式（4-43）得

4[ de= 壳程流通截面积：

32?2t?do]24?0.02m ?do A?hD(1?do25)?0.25?1.0(1?)?0.0547 t32 壳程流体流速及其雷诺数分别为

uo?Vs39000/(3600?90)??2.2m/s A0.0547 Reo? 普朗特数

deu0????0.02?2.2?90?264000 ?51.5?103.297?103?1.5?10?5?1.773 Pr??0.0279cp? 粘度校正

?o?0.36?(?0.14)?1 ?w10.0279?2640000.55?1.7733?582.7w/m2?K 0.02 （2）管内表面传热系数： ?i?0.023?idiRe0.8Pr0.4

管程流体流通截面积：

Si?0.785?0.022?570?0.0358 5 管程流体流速： ui? 雷诺数： 普朗特数：

4.174?103?0.742?10?3Pr???4.96

?0.624Cp?154049/(3600?994.3)?1.2m/s

0.0358Re?0.02?1.2?994.3/(0.742?10?3)?32161

?i?0.023?

（3）污垢热阻取：

0.624?321610.8?4.960.4?5502w/m2?K 0.02 管外侧污垢热阻 Ro?0.0004m2?k/w 管内侧污垢热阻Ri?0.0006m2?k/w

【化学工业出版社《传热应用技术》】：P56表1-6

管壁热阻按【国防工业出版社《化工原理》】：附录11查得碳钢在该条件下的热导率为50w/(m·K)。所以Rw?（4） 传热系数Ke有：

0.0025?0.00005m2?k/w 50Ke?1(doRdRd1?io?wo?Ro?)?idididm?o

?1

250.0006?250.00005?251?????0.0004???5502?202022.5625???330w/m2?K 【化学工业出版社《传热应用技术》】：P55

（5）传热面积裕度：

计算传热面积Ac：

Q16430?103Ac???419.93m2

Ke?tm330?46.4该换热器的实际传热面积为

Ap：

Ap??dolNT?3.14?0.025?9.94?(570?28)?422.92m2

该换热器的面积裕度为：

H?Ap?AcAc?422.92?419.93?0.7%

419.93传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。 3.壁温计算 tw??iT??0t

?i??0式中液体的平均温度T和气体的平均温度分别计算为 T=(39+29)/2=34℃ t=(110+60)/2=85℃ ?i?5502w/㎡·K ?o?583w/㎡·K 传热管平均壁温

tw?39℃

壳体壁温，可近似取为壳程流体的平均温度，即T=85℃。壳体壁温和传热管壁温之差为 ?t?85?39?46℃。

该温差较大，故需要设温度补偿装置。由于换热器壳程压力较大，因此，需选用浮头式换热器较为适宜。 1．换热器内压力降的计算 （1）管程流体阻力

?pi?(?p1??p2)NsNpFt

l?u2 Ns?1 , Np?5 , ?p1??d2由Re=32161，传热管对粗糙度0.01，查莫狄图:【化学工业出版社《流体输送与非均相分离技术》】：P78图1-82得??0.04，流速 u=1.3m/s,

??994.3kg/m3, 所以：

81.32?994.3??13442.93Pa ?p1?0.04?0.022994.3?1.32?p2???3??2520.55Pa

22?u2对于Φ25×2.5传热管，Ft=1.4

?pi?(13442.93?2520.55)?1?2?1.4?44697.7Pa

管程流体阻力在允许范围之内。 （2）壳程阻力： 按式计算（埃索法）

?ps?(?po??pi)FsNs , Ns?1, Fs?1

流体流经管束的阻力

?po?FfoNTC(NB?1)?uo22

F=0.5 fo?5?588000?0.228?0.2419

(fo----壳程流体的摩擦系数，当Re＞500时，

NTC?1.1NT0.5)

?1.1?9250.5?34

NB?19 u0?2.5m/s

90?1.362 ?po?0.5×0.2419×36×(19+1)×=724.82Pa

2 流体流过折流板缺口的阻力