1、2.4 列管換熱器設計示例某生產過程中，需將6000 kg/h的油從140冷卻至40，壓力為0.3MPa；冷卻介質采用循環水，循環冷卻水的壓力為0.4MPa，循環水入口溫度30，出口溫度為40。試設計一臺列管式換熱器，完成該生產任務。1確定設計方案（1）選擇換熱器的類型兩流體溫度變化情況：熱流體進口溫度140，出口溫度40冷流體(循環水)進口溫度30，出口溫度40。該換熱器用循環冷卻水冷卻，冬季操作時進口溫度會降低，考慮到這一因素，估計該換熱器的管壁溫和殼體壁溫之差較大，因此初步確定選用帶膨脹節的固定管板式式換熱器。（2）流動空間及流速的確定由于循環冷卻水較易結垢，為便于水垢清洗，應使循環水走

2、管程，油品走殼程。選用252.5的碳鋼管，管內流速取ui=0.5m/。2確定物性數據定性溫度：可取流體進口溫度的平均值。殼程油的定性溫度為()管程流體的定性溫度為()根據定性溫度，分別查取殼程和管程流體的有關物性數據。油在90下的有關物性數據如下：密度 o=825 kg/m3定壓比熱容 cpo=2.22 kJ/(kg)導熱系數 o=0.140 W/(m)粘度 o=0.000715 Pas循環冷卻水在35下的物性數據：密度 i=994 kg/m3定壓比熱容 cpi=4.08 kJ/(kg)導熱系數 i=0.626 W/(m)粘度 i=0.000725 Pas3計算總傳熱系數（1）熱流量Qo=Wo

3、cpoto=60002.22(140-40)=1.32106kJ/h=366.7(kW)（2）平均傳熱溫差()（3）冷卻水用量(kg/h)（4）總傳熱系數K管程傳熱系數W/(m)殼程傳熱系數假設殼程的傳熱系數o=290 W/(m2)；污垢熱阻Rsi=0.000344 m2/W , Rso=0.000172 m2/W管壁的導熱系數=45 W/(m)=219.5 W/(m)4計算傳熱面積(m2)考慮 15的面積裕度，S=1.15S=1.1542.8=49.2(m2)。5工藝結構尺寸（1）管徑和管內流速選用252.5傳熱管(碳鋼)，取管內流速ui=0.5m/s。（2）管程數和傳熱管數依據傳熱管內徑和

4、流速確定單程傳熱管數按單程管計算，所需的傳熱管長度為(m)按單管程設計，傳熱管過長，宜采用多管程結構。現取傳熱管長L=6m，則該換熱器管程數為(管程)傳熱管總根數 N=582=116(根)（3）平均傳熱溫差校正及殼程數平均傳熱溫差校正系數第2章 換熱器設計按單殼程，雙管程結構，溫差校正系數應查有關圖表。但R=10的點在圖上難以讀出，因而相應以1/R代替R，PR代替P，查同一圖線，可得t=0.82平均傳熱溫差tm=ttm=0.8239=32()（4）傳熱管排列和分程方法采用組合排列法，即每程內均按正三角形排列，隔板兩側采用正方形排列。取管心距t=1.25 d0，則t=1.2525=31.2532

5、(mm)橫過管束中心線的管數(根)（5）殼體內徑采用多管程結構，取管板利用率0.7，則殼體內徑為(mm)圓整可取D450mm（6）折流板采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內徑的25，則切去的圓缺高度為h0.25450112.5(mm)，故可取h110 mm。取折流板間距B0.3D，則B0.3450135(mm)，可取B為150。折流板數 NB=傳熱管長/折流板間距-1=6000/150-1=39(塊)折流板圓缺面水平裝配。（7）接管殼程流體進出口接管：取接管內油品流速為 u1.0 m/s，則接管內徑為取標準管徑為50 mm。管程流體進出口接管：取接管內循環水流速 u1.5 m/s，則接

6、管內徑為6換熱器核算（1）熱量核算殼程對流傳熱系數 對圓缺形折流板，可采用凱恩公式當量直徑，由正三角形排列得(m)殼程流通截面積(m)殼程流體流速及其雷諾數分別為普蘭特準數粘度校正 W/(m2)管程對流傳熱系數管程流通截面積(m2)管程流體流速普蘭特準數W/(m2)傳熱系數K=310.2 W/(m)傳熱面積S(m2)該換熱器的實際傳熱面積Sp( m2)該換熱器的面積裕度為傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產任務。（2）換熱器內流體的流動阻力管程流動阻力Pi=(P1+P2)FtNsNpNs=1, Np=2, Ft=1.5由Re13628，傳熱管相對粗糙度0.01/200.005，查莫狄圖得i0.037 W/m，流速ui0.497 m/s，994 kg/m3，所以管程流動阻力在允許范圍之內。殼程阻力Po=(P1+P2)FtNsNsl，Ftl流