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1、1目录一、 前言1、 选题背景12、 设计要求13、 基础数据1二、 热交换器工艺计算1、 丙二烯物性参数12、 水的物性参数23、 计算过程3.1 热交换器总换热量23.2 热量衡算33.3 平均温差33.4 对流换热系数43.5 传热管规格43.6 管内流速43.7 管子长度43.8 布管图423.9 管内对流换热系数53.10 管外对流换热系数63.11 接管处速度计算7三、校核计算1、壁温核算82、管程和壳程压降计算8四、工艺计算结果表10五、参考文献11一、 前言1、选题背景：几乎在所有的工业领域都离不开换热器的使用，在石油及化工行业换热器占据投资的 25 :40%。了解并掌握换热器
2、的设计对以能源转换和利用为目的的热能与动力工程专业学生非常3重要。2、设计要求：依据 GB151-98 对热交换器进行工艺计算，掌握热交换器的工艺设计过程。要求：1、 选择换热管的规格，管子的布置方式，折流板的形式和间距，壳体的内径，管程和壳程的压降，接管的大小。2、 做出换热器工艺计算结果的结构图。3、 作出布管图。4、 按照工艺计算的过程，写出详细的换热器工艺计算说明书。3、基础数据：表 2-1 设计基础数据壳程丙二烯流量（ ）kgs管程水进口温度（ ）C管程水出口温度（ ）壳程丙二烯进口温度（ ）C壳程丙二烯出口温度（ ）C25 25 40 70 40二、 热交换器工艺计算1、 丙二烯的
3、物性参数丙二烯进口温度： =701tC丙二烯出口温度： =40丙二烯定性温度：170452mtC丙二烯物性参数有参考文献 5 查得：表 2-2 丙二烯物性参数温度（ ）C密度（ 3gc）热容（）C卡 克 分 子粘度（厘泊）导热系数（）-510cmsC卡50 0.5460 25.842 0.107 28.360 0.5276 26.683 0.0962 26.555 时丙二烯的物性参数为：3310.546+.27g=0.56856.8kgcm1.8.2pcC卡 克 分 子 2.745kjg-1 a0.7.960.1=.016ps2厘 泊551(8.3)27.4cm卡 0.147wmC41432.
4、7451.0612.prcP2、水的物性参数冷却水进口温度： 25tC冷却水出口温度： 40水的定性温度：232.5mt C有参考文献 6 查饱和水物性参数得：表 2-3 水的物性参数温度（ ）C密度（ 3kg）热容（）jkC粘度（） 610aPs导热系数（ ）210wmC30 995.7 4.174 801.5 61.840 992.6 4.174 653.3 63.532.5 时水的物性参数为：C23.509.7(9.72.6)9543kgm1pckjg 64232.5080.(81.53.)107.5104 aPs22.61.(6.).wmC2 42 34.7.5105.12prcP3、
5、计算过程（1） 求换热器总换热量 Q:。125.74(0)258.7pQmct kw（2） 热量衡算 计算管程水的质量流量：查取参考文献 1 选取热损失系数： .952058.792017.6QWpmct。22.32.4.17(05)p kgst（3） 对数平均温差：按逆流形式计算： maxini70425() 1.64llctftC21451703tP22tR差参考文献 1 查图 1-10(a)，得温差修正系数： 0.8则 。0.819.4mctftC（4） 假设总对流换热系数 :K6由参考文献 1 可知： 14082K:初步选定总传热系数 wmC则 1mQAt。321207.60.7648
6、9Kt（5） 确定传热管规格：根据参考文献 1， 表 1-1 选定管子直径：2p选用碳钢无缝光管 ，则内径 。5.25.20idm（6） 假设管内流速：根据参考文献 1， 表 1-3，得 3p20.3vs:初选管内流速 2.mvs由 ，得：24idn根2 23.85.95140iv圆整到 86 根。（7） 由换热面积确定管子长度 :1L由 得01And102.7632.83405Lm取管程数 ,则 Z1.8LZ根据参考文献 4， 圆整到标准值 21p9（8） 确定布管图，壳体直径由参考文献 4， ,表 13 确定：25p浮头式换热器壳体内经 ，限定圆 iD12Lib当管子按正方形排列时， b1
7、.9tbn7管束中心线上最外层管中心至壳体内壁的距离，一般取 b 01.5bd:21.5n1.2530bm9.8642.07tn查参考文献 4， 表 12，2p换热管中心距 ，分程隔板两侧相邻管中心距 3s 4nsm由参考文献 3，式 2-9 粗估壳体内经12sDb.073075.2is圆整到 。8m取 1,i4b取 70,iD15.n2.2nbm则 80514758L m（9） 计算管内对流换热系数 ：ih0.84.23uerNRP2 4951.2031676ievd0.8.0.37.u82iuhdN2174.062543.8uiiNd2wmC（10） 计算管外对流传热系数 ：0h折流板间距
8、 s8l.2673D取 l0.27sm折流板数 913.BsLNl块查参考文献 3， ,式 2.1756p壳体面积： 00LcsnDdAl s2.758.20.278. .3.250.194c m壳体侧流体流速： 10.436.19cmv sA壳体当量直径： 2 220 .54.30.10.edsd1 4536.82.12780eevR查参考文献 1， ：26p0.50.539112.3.47he eZZjRR式中 为弓形折流板缺圆高度百分数，国际系列 。 50.5 0.39220.780.281.531hj 科恩传热因子 .143.5hurwjNP01euhdNw90.1411332.5.8
9、hurwjNP105.2878.40uehd水垢热阻 24.imCRW丙二烯污垢热阻 01.70201iidRKhd4432.2510.25.71.70.8105438964321K符合设计要求1.54.2（11） 接管处速度计算 管程：230tv1.82tmvs224tDm22 3.150.46.1829tv取圆整 。0224.33.05tmmsD 壳程：21sv.sv2114sm10114425173.036.8smDmv取圆整 。2012.4.45s s三、校核计算（1） 壁温核算 管侧壁温： 211t 32.5480(.07)19.435.83.wmimiKRt Ch 壳侧壁温： 10
10、1t 5480(.07)19.42.3.wmmRth （2） 管程和壳程压降计算 管程阻力计算：tiriNiPFP根据参考文献 1，表 1-15 查得 1.20i管内流动压降 4iiiLvfd427.6510.68iw0.2580.258.64.431.7iefR 9.7.6431.iP Pa回弯压降 22951.4446.rvZa11进出口嘴子压力降22951.031.5.79.tNivPPa3846.6038.1tiriiPF 壳程阻力计算 00srN管束流体压降 012sbpeDGfd查参考文献 1， 1-2-65 8P式0.530.1530. 786efR旁路挡板压降校正系数查参考文献
11、 1，表 1-16 。p 1.58p200.831.50.24.6045616P Pa导流板压降 2210.195153.8NrlpG导流板压降系数查参考文献 1， 取lp07:6lp进出口嘴子压力降 22019.5.85.73NPPa0064.016.326.srPF四、工艺计算结果项目 数值 项目 数值121 总的换热量2058.7kw19 折流板间距0.27m2 水质量流量 3.gs20 折流板数 3块3 逆流平均温差 19.04C21 壳体平均流通面积 20.194 温差修正系数822 壳侧当量直径m5 初选传热系数 2wm23 壳侧流体速度 .243s6 换热管型号 5.24 壳侧流体雷诺数7187 估算换热面积 20.7625 壳侧流体换热系数 2.wmC8 单程换热管根数 8根26 实际需要换热面
