换热器工艺计算
进口温度出口温度平均温度体积流量质量流量
密度定压比热容粘度导热系数
物料名称Ti To Tm V W
ρcp μ
℃℃Tm,℃m3/s kg/s
kg/m3kJ/(kg.℃)Pa.s W/(m.℃)热流体,h 氮气200401200.420.390.938 1.0467 1.85E-050.0228冷流体,c 水
25
30
27.5
996
4.08
0.000695
0.616
1. 热流量计算，Q，kW
=65.45364kW
设计复核
52.372353.6359942. 冷流体流量，Wc
22002188.3539=3.2085118
kg/s
Ko
40.11647
41.038258管程流速1414.4235213. 平均有效温差
换热面积
32.5154826.18438
＝63.84517℃
换热器裕量20%换热管外径25mm 4. 换热管选用
换热管厚度 2.5mm 外径，do 25mm 管内流速14m/s 壁厚，t 2.5mm 换热管长度 4.5m 内径，di 20mm 换热管根数
92导热系数
60（查资料）筒体内径400mm 管内流体流速14m/s
（假定）折流板间距
250mm 折流板切口25%5. 计算传热系数K
系数0.9071）管程流体雷诺数
系数 n 0.3
初选壳程传热系数
2200＝14196.757
管程数，m
2
2)管程对流传热系数
2.1)低粘度流体，<2倍常温水粘度
52.37233）假定壳程的对流传热系数
2200（假定）
4)污垢热阻
1.72E-04（查资料）3.44E-04（查资料）
平均温度下的物性参数（查资料）
λ)
(o i ph h T T c W Q -=)
(/i o pc c t t c Q W -=m
t ?)ln()()(i
o o
i i o o i m t T t T t T t T t -----=?℃?m W /h
v h
h
h i v d μρ=
Re n
ph h h h i i i c v d d )/()/)(/(023.08.0λμμρλα==
i α℃
?2/m W =
o α℃?2/m W =
i γ=o γ/W .2℃m /W .2℃m i
αo
α?℃?2/m W
5)
=0.0249274
Ko=40.1164736. 计算传热面积
＝25.555419
取裕量：
20%F=
30.7
7. 初选换热器参数
管心距t＝1.28do=32mm 管长l= 4.5m 筒体内径Di=400mm 管子数n=92根折流板间距h=250mm 折流板切口百分比c=25%管程流通面积S=0.028888m2计算换热面积Fc=32.515484m2
8. 复核传热系数
1)管程对流传热系数管程实际流速：vh=14.423521m/s
管程对流传热系数
=53.6359942)壳程对流传热系数壳程的当量直径：
0.037963m
流体横过管束时的流通面积：
0.021875m2
折流板切除高度：
0.1
m 2.0943951
弧度折流板弦长：
0.3464102
m
/W
.2℃m )d d
(1)d d ()d d (t 1K 1i
o i i o i m o w o o o αγλγα++++=℃
?2/m W m
o t K Q F ?=
'2m 2
m 0.8
h )v (
选用
实际
h i i v αα'=℃
?2/m W =
+-=o
i o i e nd D nd D d 2
2=
-=)/1(1t d hD F o i ===i i cD D H )4
(sin 2θ
=θ=
=)2
sin(θ
i D b
弓形面积：
0.0245674m2
管子截面积与壳体截面积之比：
0.5535889
注意：
正三角形排列：正方形排列：
圆缺内的流通面积：
0.0109672
m2几何平均流通面积：
0.0154889
m2
单位面积的质量流量：
207.14886
雷诺数：7451.3979
普兰特准数：
4.6032468
假定
1.05壳程对流传热系数：
=2188.35393)复核总传热系数
=0.0243675
Ko=41.0382589. 校核有效平均温度
32
0.0285714
查得：
0.95460.911963
=--=
2
)2/()2(212
H D b D F i i s θ=
=2)(t d o ?β907.0=?785
.0=?=-=)1(2βs F F =
?=21F F F m =
=
m
c
m F W G )
./(2s m kg ==c m o em G d R μ/==c c pc r c P λμ/=
14.0)/(w μμ=
=14.0333.06
06.0)/()()(72
.1w r em e o
c
o P R d d μμλα。℃
?2/m W )d d (1)d d ()d d (t 1K 1i
o i i o i m o w o o o αγλγα++++=℃
?2/m W =--=
i
o o
i t t T T R =--=
i
i i
o t T t t P =
?t ε=
?=??lm t m t t ε
10. 校核传热面积
26.18438m2
11. 计算流体阻力
1）管程压力降
由管内雷诺数14196.8查得管内摩擦系数fi:0.01
直管沿程阻力引起的压力降：
=1756.2564Pa
管程回弯压力降：
780.55839
=
?=??lm t m t t εm
o t K Q F ?=
'14.02
)/)(2/)((
4-=?w h i
i l v d ml f p μμγ=
=?2
)4(2h
r v m p γ
管程
壳程24.2%