列管式换热器的计算

、确定物性参数：

定性温度：可取流体进口温度的平均值 壳程油的定性温度为 T=(140+40)/2=90℃ 管程流体的定性温度为 t=(30+40)/2=35℃

根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据 煤油在定性温度下的物性数据： ρo=825kg/m3

μo=×10

-4

Pa•S

cpo=(Kg•℃)

λo=(m•℃)

循环冷却水在35℃下的物性数据： ρi=994kg/m3 Cpi=(kg.℃) λi=(m.℃)

μi=、计算总传热系数：

、热流量

mo=［（×10）×10］/(300×24)=21944Kg/h

4

3

Qo=mocpoto=21944××(140-40)=×10KJ/h=1353KW 、平均传热温差

6

、冷却水用量

Wi=Qo/CpiΔt=×10/×(40-30))=119362 Kg/h

6

、总传热系数K

=×××

=4759W/(.℃﹚

壳程传热系数：假设壳程的传热系数

污垢热阻

管壁的导热系数 λ=45W/﹙m.℃﹚ 则总传热系数K为：

、计算传热面积

S’=Q/(KΔt)= (1353×10)/(310×39)=

考虑15%的面积裕度，S=×S’= m

2

3

、工艺结构尺寸 、管径和管内流速

选用φ25×传热管（碳钢），取管内流速μi=1m/s 、管程数和传热管数

依据传热管内径和流速确定单程传热管数

=(119362/(994×3600)

=≈107根

按单程管计算，所需的传热管长度为 ××1

=××107)=

按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。现取传热管长L=6m,则该换热管程数为

=6=≈3管程 传热管总根数 N=107×3=321根

、平均传热温差校正及壳程数

平均传热温差校正系数

按单壳程，双管程结构，温差校正系数应查有关图表。但R=10的点在图上难以读出，因而相应以1/R代替R，PR代替P，查同一直线，可得

、传热管排列和分程方程方法

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。取管心距t=,则 t=×25=≈32(mm) 横过管束中心线的管数

=

=22根

采用多管程结构，取管板利用率η=，则壳体内径为

=×=723mm

圆整可取D=800mm

、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=×800=200(mm) 故可取h=200(mm) 取折流板间距B=，则

B=×800=240(mm),可取B为250mm。 折流板数

=6000/250-1=23块 折流板圆缺面水平装配。

、接管

壳程流体进出口接管：取接管内油品流速为u=s，则接管内径为

=) =

取管内径为100mm

管程流体进出口接管：取接管内循环水流速u=s 则接管内径为

d2=

取标准管径为170mm

=

、换热器核算

、热量核算：

壳程对流传热系数 对圆缺形折流板，可采用克恩公式

当量直径，由正三角形排列得

===（m）

壳程流通截面积

=××

壳程流体及雷诺数为 u0=

=

m/s

Re0=××825/=4062m/s 普兰特准数

粘度校正

a0=× ×× ×1=7W/(m •℃)

⅓

2

、管程对流传热系数

管程流通截面积

Si=××107= 管程体流速

ui=(119362/(3600×994))/ =s Re=××994/= 普兰特准数

ai=××、传热系数查有关文献知 管外侧污垢热阻： 管内侧污垢热阻：

K

管壁热阻:查有关文献知碳钢在该条件下的热导率为λ=45W/

=

、传热面积S

S=Q/(KΔt)=1353×10/×32)= 该换热器的实际传热面积Sp Sp=πd0L(N-nc)=××6×(321-22)= 该换热器的面积裕度为

3

= =％

传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务

、换热器内流体的流动阻力 管程流动阻力

Ft= Ns=1 Np=3

由Re=27201 传热管相对粗糙度

20=，查莫狄图得λf=

W/(m2•℃) 流速u=s ρ=994kg/m3 所以

△P1=×(6/×(×994)/2)=4733Pa

△P2=3×994×2=1479Pa

ΣΔPi=(4733+1479) ××3×1=26091Pa﹤10Pa 管程流动阻力在允许的范围之内

5

壳程流动阻力

Ns=1 Fs= 流体流经管束的阻力

F= f=×=5×=

nc=22 NB=23 u0=s

=××22(23+1) ×825×2

=2537Pa

流体流过折流板缺口的阻力

B= D=

△P2=23×(2×) ×(825×2) =845Pa

’

=(2537+845) ×1× =5073Pa﹤10KPa

均符合要求，故所设计的换热器符合条件。