管壳式换热器的设计 毕业设计.doc

分类号 单位代码 11395 密 级 学 号 0706210154 学生毕业设计（论文） 题 目 管壳式换热器的设计 作 者 院 (系) 化学与化工学院 专 业 化学工程与工艺 指导教师 答辩日期 2011年5月21日 榆 林 学 院 毕业设计（论文）诚信责任书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） ，是本人在导师的指导下独立 进行研究所取得的成果。毕业设计（论文）中凡引用他人已经发表或未发表的 成果、数据、观点等，均已明确注明出处。尽我所知，除文中已经注明引用的 内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰 写 过 的 研 究 成 果 。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人毕业设计（论文）与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。 论 文 作 者 签 名 : 年 月 日 摘 要 换热设备是化工、炼油、动力、能源、冶金、食品、机械、建筑工业中普遍应用 的典型设备。一般换热设备在化工、炼油装置中的建设费用比例可达 20%-50%。因此， 无论从能源的利用，还是从工厂的投资来看，合理地选择和设计换热器，都具有重要 的意义。在各种换热器中，由于管壳式换热器具有单位体积内能够提供较大的传热面 积、传热效果好、适应性强、操作弹性大、易制造、成本低、易于检修和清洗等优点， 因此应用最为广泛。本次设计的目的是通过对设备的设计初步掌握其设计的基本方法 与程序。本次设计的设备是 u 型管式换热器，它属于管壳式换热器的一种。管壳式换 热器的设计和分析包括热力设计、流动设计、结构设计以及强度设计，以热力设计最 为重要。通过本次设计知道了管壳式换热器的设计内容主要包括根据换热任务和有关 要求确定设计方案，初步确定换热器的结构和尺寸，核算换热器的传热面积和流体阻 力，确定换热器的工艺结构。 关键词：u 型管式换热器、工艺设计 论文类型：工程设计 abstract heat transmission equipment is a typical equipment ，which is widely used in chemical industry, oil refining, power, energy, metallurgy, food, machinery and building industry . the construction cost ratio of general heat transmission equipment in the chemical industry and oil refining installations can reach 20% to 50%.therefore, no matter from energy use, or from the factory investment perspective, a reasonable choice and design of heat exchanger have important significance. in all kinds of heat exchanger, as tubular heat exchanger can provide large heat exchanger area per unit volume, heat transfer effect is good, adaptability is strong, elasticity of operation is big, easy to manufacture, its cost is low, easy to maintenance and clean etc, so it is most widely used. the aim of this design is based on the design of equipment to master its equipment basic design method and procedure. the design of the equipment is u-shaped tubular heat exchanger. it belongs to the tubular heat exchanger. the design and analysis of tubular heat exchanger consists of thermal design, flow design, structural design and strength design. thermal design is the most important. through this design we know design content of tube exchanger mainly consists of determining design program according to heat task and relevant requirements, determining the structure and size of heat exchanger, accounting heat transfer area and fluid resistance of the heat exchanger, determining process structure of heat exchanger. key words: u-tube heat exchanger, process design thesis: engineering design 目录 i 目录 1 绪论 .1 2 工艺条件的选择 .2 2.1 管壳式换热器类型的选择 2 2.2 流体流径管程和壳程的选择 3 2.3 流体流速的选择 3 2.4 加热剂和冷却剂的选择 3 2.5 适宜出口温度的选择 4 2.6 设备材质与规格的选择 4 3 管壳式换热器的化工计算 .5 3.1 确定物性数据 5 3.2 估算传热面积 5 3.2.1 热流量 5 3.2.2 平均传热温差 .5 3.2.3 冷却介质的用量 .6 3.2.4 初算传热面积 .6 3.3 工艺结构计算及其他主要附件说明 6 3.3.1 管径和管内流速 .6 3.3.2 管程数和传热管数 .7 3.3.3 平均传热温差校正及壳程数 .7 3.3.4 传热管排列和分程方法 .8 3.3.5 管壳内径 .8 3.3.6 折流板 .9 3.3.7 接管 .9 3.3.8 其他主要附件 .10 4 管壳式换热器的核算 .12 4.1 热量核算 12 4.1.1 热量核算 .12 4.1.2 管程对流传热系数 .13 4.1.3 传热系数 k .14 4.1.4 传热面积 s 14 4.2 换热器内流体的流动阻力 15 4.2.1 管程流动阻力 .15 4.2.2 壳程阻力 .16 4.3 换热器主要结构尺寸和计算结果及设备图 18 5 管壳式 换热器设备的设计说明书 .20 6 总结 .21 参考资料 .22 目录 致 谢 .23 管壳式换热器的设计 1 1 绪论 换热器是化工、石油、制冷、食品、动力等其他许多工业部门中广泛使用的热量 交换设备。它不仅可以单独作为加热器、冷却器等使用，而且是一些化工单元操作的 重要附属设备，因此在化工生产中占重要的地位 1。并伴随着化学工业的迅速发展及能 源价格的提高，换热器的投资比例将进一步加大，因此，对换热器的研究倍受重视,从 换热器的设计、制造、结构改进到传热机理的研究一直十分活跃,一些新型高效换热器 相继问世。换热设备种类很多，一般根据传热方式的不同可分为三类：混合式换热器、 蓄热式换热器、间壁式换热器。本次设计的管壳式换热器属于间壁式换热器的一种， 这类换热器是目前工业上应用最为广泛的一种换热器。因此，设计和选择得到使用、 高效的换热器对降低设备的造价和操作费用具有十分重要的作用。但无论是哪种换热 设备，高传热效率、低流动阻力、合理紧凑的结构、可靠的强度、低制作成本、安修 方便仍然是衡量换热器性能的基本标准 2。 目前，在换热器中，应用最多的是管壳式换热器，它是工业过程热量传递中应用 最为广泛的一种换热器。虽然管壳式换热器在结构紧凑性、传热强度和单位传热面的 金属消耗量方面无法与板式换热器相比，但其适用的操作温度与压力范围较大、制造 成本低、清洗方便、处理量大、工作可靠，长期以来，人们已在其设计和加工方面积 累了许多经验，使其在工业生产中得到了广泛应用。 管壳式换热器主要由壳体、管束、管板、折流板和封头等组成。在管壳式换热器 中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不相同，因此它们的热膨胀程度 也有差别。若两流体的温度差较大时，就可能由于热应力而引起设备的变形，甚至弯 曲或破裂，因此必须考虑这种热膨胀的影响。根据热补偿方法的不同，管壳式换热器 可分为固定管板式、浮头式、u 型管式、填料函式、滑动管板式等类型。 管壳式换热器是在石油化工行业中应用最广泛的换热器。纵然各种板式换热器的 竞争力不断上升，管壳式换热器依然在换热器市场中占主导地位。目前各国为提高这 类换热器性能进行的研究主要是强化传热、研发适应各类腐蚀性介质的新材料以及在 结构上向着高温、高压、大型化方向发展。 管壳式换热器作为种传统的标准换热设备，它虽然在换热效率、设备的体积，金 属材料的消耗量等力而小如其他新型换热设备，但它具有结构坚固、操作弹性大、可 靠程度高、使用范围广等优点，所以在化工、石油化工、炼油、动力、核能和其他行 业装置中得到普遍采用，特别是在高温、高压和大型换热器中的应用占据绝对优势。 榆林学院毕业论文 2 2 工艺条件的选择 2.1 管壳式换热器类型的选择 常见的管壳式换热器类型很多，目前在工业中广泛使用的主要有以下四种： （1）固定管板式换热器 这类换热器的主要特点是它的结构简单，在相同的壳体 直径内，排管最多，而且紧凑排列，因此壳程检修和清洗困难，所以壳程中走的必须 是易清洗，不易产生垢层和腐蚀的介质。当管束和壳体之间温差较大时会产生热膨胀， 导致管子和管板之间脱开，从而发生介质泄露。为此常在外壳上焊膨胀节，但它仅能 减小而不能完全消除由于温差而产生的热应力且在多程换热器中，这种方法不能照顾 到管子的相对移动。所以这种换热器比较适合用于温差不大或温差较大但壳程压力不 高的场合 1。 （2）浮头式换热器 该类换热器的管束膨胀不受壳体的约束，所以壳体与管束间 不会由于膨胀量而产生热应力，而且清洗容易，所以它通常适用于管壳壁间温差较大， 或易于腐蚀或结垢的场合。该类换热器结构复杂且笨重，造价比固定管板式高 20%左 右，材料消耗量大，而且浮头的端盖在操作在无法检查。所以在制造和安装时要特别 注意其密封，以免发生泄漏，管束和壳体的间隙较大，在设计是要避免短路。至于壳 程的压力也受滑动接触面的密封限制。 （3）u 型管式换热器 该类换热器的管束可以自由伸缩，不会因管壳之间的温差 而产生热应力，热补偿性能好；管程为双管程，流程较长，流速高，传热性能好，且 结构简单便于检修，但管内清洗不便。又因其管束中间部分存在空隙，使壳程流体易 于短路而影响换热。此外，为了弥补弯管后管壁的减薄，直管部分必须用管壁较厚的 管子。所以该类换热器仅适用于管壳壁温相差大，或壳程介质易结垢而管程介质不易 结垢、高温、高压的场合。 （4）填料函式换热器 这类换热器的结构特点是浮头与管壳间被填料函密封的同 时，允许管束自由伸长，这种结构特别适用于介质腐蚀性较严重，温差较大且要经常 更换管束的冷却器。因为它有浮头式的优点，又克服了固定管板式的不足，结构比浮 头式的简单，制作比浮头式方便，清洗检修比浮头式容易，泄漏时能及时发现。但这 种换热器的填料密封性能较差，故在操作温度压力较高的工况及大直径壳体下很少使 用。壳程内介质具有易挥发、易燃、易爆及剧毒性质时也不宜使用。 本次设计两流体温度变化情况：热流体进口温度 205，出口温度 175；冷流体（甲 醇）进口温度 40，出口温度 60。该换热器使用甲醇冷却，换热器操作时压力 4.0mp， 考虑到这一因素，估计换热器的操作压力，因此初步选定 u 型管式换热器。 管壳式换热器的设计 3 2.2 流体流径管程和壳程的选择 在非相变流体传热的列管式换热器中，流体流径管程和壳程的选择主要从以下几 方面考虑 4： （1）不易结垢的或不洁净的物料应当流经易于清洗的一侧。 （2）温度很高（或很低）的物料宜走管内宜减少热量（或冷量）的损失，也可减 少对特种金属的需求，降低换热器成本；但要求被冷却的流体宜走壳程，便于散热。 （3） 有腐蚀的流体应在管内流过，以避免管束和壳体同时受到腐蚀。 （4） 压力高的流体流经管内，因为管直径小，承受高压能力好，同时避免高压外 壳和高压密封，也降低了成本 9。 （5）饱和蒸汽一般通入壳程，因饱和蒸汽比较清洁，传热系数与流速关系较小且 又便排除洁净冷凝液。 （6）被冷却物料一般走壳程便于散热。 上述原则可能相互对立，在实际的使用中要根据对实际情况的具体分析来选择流 体的流径。例如，首先从流体的压力，腐蚀性以及清洗等方面考虑，然后再对压力降 和传热系数等方面要求进行校核，以便作出恰当的选择。 2.3 流体流速的选择 当流体不发生相变时，介质的流速高，换热强度大，从而可使换热面积减少，结构 紧凑成本较低，一般也可抑制污垢的产生。但流速过大也会带来一些不利的影响。如 流速过大会使通过换热器的压力将增大，输送流体的动力消耗增加。从而提高了操作 费用。因此，要选取比较适宜的流速，需经过全面分析比较才能确定。换热器常用流 速的范围见表 2-11和表 2-21。 表 2.1 换热器常用流速的范围 介质 流速 循环水 新鲜水 一般 液体 易结垢 液体 低粘 度油 高粘 度油 气体 管程流速 m/s 1.02.0 0.81.5 0.53 1.0 0.81.8 0.51.5 530 壳程流速 m/s 0.51.5 0.51.5 0.21.5 0.5 0.41.0 0.30.8 215 表 2.2 管壳式换热器易燃、易爆液体和气体允许的安全流速 液体名称 乙醚、二氧化硫、 苯 甲醇、乙醚、汽油 丙酮 空气 安全流速 m/s 1 23 10 8 榆林学院毕业论文 4 2.4 加热剂和冷却剂的选择 可以用作加热剂和冷却剂的物料很多，列管式换热器常用的加热剂有饱和水蒸气、 烟道气和热水等，常用的冷却剂有水、空气和氨等。在选择加热剂和冷却剂时主要考 虑来源方便，有足够温差，价格低廉，使用安全等因素。 本次设计是热量的一种回收利用，加热介质碳酸丙烯酯，冷却剂甲醇。 2.5 适宜出口温度的选择 换热器的设计中，工艺流体的进出口温度是由工艺条件决定，加热剂或冷却剂的 进口温度也是确定的，但其出口温度由设计者选定。该温度直接影响加热剂或冷却剂 的耗量和换热器的大小，所以此温度有一个优化问题。 2.6 设备材质与规格的选择 换热管的材料要根据操作压力，温度强化传热也可采用异型管，翅片管，螺纹管 等。一般换热器常用的材料有碳钢和不锈钢两种。 （1）碳钢 价格低，强度较高，对碱性介质的化学腐蚀比较稳定，很容易被酸腐 蚀，在无耐腐蚀性要求的环境中应用是合理的。 （2）不锈钢 这类材料有稳定的奥氏体组织，具有良好的耐蚀性和冷加工性能。 本次设计中物料碳酸丙烯酯为产品，甲醇为原料，故该 u 型管式换热器的管程与 壳程均选用不锈钢材料。 换热器的管子构成换热器的传热面，管子的大小和形状对传热有较大影响 8。针对 管子中所流物体情况采用大或小直径管子，若用小直径管子时换热器单位体积的传热 面积大，设备较紧凑，单位传热面积的金属消耗量少，传热系数也稍高，但制造麻烦， 且易积污，不易清洗，应用于清洁的流体。大管子则用于粘性大或污浊的流体。常用 换热管规格有 19 2mm、25 2.5mm（不锈钢）。小的管径可以承受更大的压力； 且管壁较薄；同时，对于相同的壳径，可以排列较多的管子，因此，单位体积的传热 面积更大，单位传热面积的金属耗量更少。结合合设计任务与操作条件分析，我们选 用 25 2.5mm（不锈钢）作为换热器的传热管。 管壳式换热器的设计 5 3 管壳式换热器的化工计算 3.1 确定物性数据 定性温度：可取流体进出口温度的平均值。 甲醇的定性温度为 50264t 丙碳流体的定性温度为 197t 根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据 6。 甲醇在 50下的有关物性数据如下: 密度 =791kg/m3 定压比热容 =2.495kj/(kg. )0pc 导热系数 =0.212w/(m.) 粘度 =0.0006pa.s0 碳酸丙烯酯在 190下的物性数据： 密度 =1206.9 kg/m3i 定压比热容 =1904kj/(kg. )pic 导热系数 =0.151 w/(m.)i 粘度 =0.03pa.si 3.2 估算传热面积 3.2.1 热流量 (3.1)kwhkjtcmqipi 4.1968901752094.1206 榆林学院毕业论文 6 3.2.2 平均传热温差 6 (3.2)ct t om5.1386017542lnl12 3.2.3 冷却介质甲醇的用量 (3.3)hkgtc qwpii 1380)46(95.280 3.2.4 初算传热面积 结合壳程流体的压力，先取较小的 k 值。首先假设 k=230 w/(m2)。则估算的传热面 积为 (3.4)m(6.215.382069m itqs估 表3.1 管壳式换热器中传热系数k值范围推介值 高温流体 低温流体 传热系数范围 / w/(m2) 水 水 14002840 有机质蒸气 水 230930 水蒸气 水 610 汽油蒸气 水 520 煤油蒸气 水 290 管壳式换热器的设计 7 3.3 工艺结构计算及其他主要附件说明 3.3.1 管径和管内流速 选用 25 2.5mm(不锈钢)作为壳程内的传热管 3.3.2 管程数和传热管数 可依据传热管内径和流速确定单程传热管数 (3.5)(24.0.785.03691264根ud qnvs 按单管程计算，所需的传热管长度为 (3.6)(5.120.14362 sl米估 snd 按单管程设计，传热管过长，宜采用多管程结构，换热器管子的长度与换热器的长径 比有关。相同的传热面积，管子越长，壳体封头的直径和壁厚越小，结构就越经济合 理。但长到一定程度，这种经济效果就不会再显著，会因管子过长给热器的清洗、运 输、安装带来麻烦。因此我国传热管长度规格定义为 1500mm、2000mm、2500mm、3000mm、4500mm、6000mm、7500mm、9000mm、12 000mm 等，其中 6000mm 以上的管长适用于大传热面积的换热器 2。先取传热管长为 m6l (3.7)265.1l lnp 传热管总根数 （根）42 3.3.3 平均传热温差校正及壳程数 平均传热温差校正系数 2 榆林学院毕业论文 8 (3.8)12.042561 2ttp (3.9).140672 1tr 按单壳程，双管程结构，温差校正系数应查有关图表 1， 图 3.1 对数平均温差校正系数 得 98.0t 平均传热温差 1365.89.0mt 3.3.4 传热管排列和分程方法 采用组合排列法，及每程内均按正三角形排列，三角形排列方式适用于壳程介质清洁 及不需要进行机械清晰地场合。正三角形排列法在一定的管板面积上可配置较多的管 子数 9。隔板两侧采用正方形排列。这种排列方式最不紧凑，但便于机械清洗的换热管 中。这两种排列方法结合其目的是便于安排隔板位置。取管心距 ，则01.25td1.253.2()t m 管壳式换热器的设计 9 横过管束中心线的管数 (3.10)(8419.根nnc 3.3.5 管壳内径 采用多管程结构，取管板利用率 ，则壳体内径为0.7 (3.11) )m(4.267.035.1 ntd 圆整后可取 d=325（mm） 表 3.2 板管利用率的取值范围 正三角形排列 正方形排列 二管程 四管程 二管程 四管程 =0.70.85=0.60.8=0.55 0.7=0.450.65 表 3.3 换热管的管程数 dn/mm 325-500 600-1200 1300-1800 n 2，4 2，4，6 4，6 3.3.6 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 ，故可取 h=100(mm)。由于换热器的功用不同，以及壳程介质)(25.81325.0mh 的流量黏度等不同，折流板间距亦不同，其系列为 3： 100mm、150mm、200mm、300mm、450mm、600mm、800mm、1000mm 取折流板间距 ，则 则可取 b 为 100mm,则可得出0.bd)m(5.9732.0 榆林学院毕业论文 10 (3.12)（ 块 ）折 流 板 间 距 传 热 管 长 59106bn 在该设计中将折流板圆缺面上下方向排列，这种排列方式可造成液体的剧烈扰动，增 大传热膜系数，这种排列方式最为常用。 3.3.7 接管 壳程流体进出口接管：取接管内流速为 ，则接管内直径为s/m0.1u (3.13)m(063.0.143)9.26/(29 qdv 取标准管径为 60mm。 管程流体进出口接管：取接管内流速为 。则接管内径为s/m.u (3.14) )m(07143)960/(8 qdv 取标准直径为 80mm。 3.3.8 其他主要附件 列管式换热器结构主要有壳程结构和管程结构，分别对它们各自的主要附件及它 们在设备中所起的作用进行简单说明。 壳程结构的主要附件： （1）旁通挡板 如果壳体与管束之间间隙过大，则流体不通过管束而通过这个间 隙旁通，为了防止这种情形，往往采用旁通挡板。 （2）假管 为了减少管程分程所引起的中间穿流的影响，可设置假管。 （3）拉杆和定距管 为了使折流板能牢靠的保持在一定位置上，通常采用拉杆和 定距管。 （4） 缓冲板 它可防止进口流体直接冲击管束而造成管子的额侵蚀和管束振动， 还可使流体沿管束均匀分布的作用。 管壳式换热器的设计 11 （5） 折流板 在壳程管束中，折流板用以引导流体横向流过管束，增加流速，以 增强传热，增大管程流体的传热系数；同时其支撑管束、防止管束振动和管子弯曲的 作用。 管程结构的主要附件： （1）管板 它的作用是将受热管束连接在一起，并将管程与壳程的流体分隔开来。 管板与客体的连接有可拆和不可拆两种，固定管板常采用不可拆连接。 （2）封头 当壳体直径较小时采用封头。 （3）管箱 壳径较大的换热器采用管箱结构。管箱卫宇换热器的两端，其作用是 把从关东输送来的流体均匀地分布到各换热管和把管内流体汇集在一起输送出换热器 9。 （4）分程隔板 当需要换热面很大时，可采多管程换热器，对于多管程换热器。 在管箱内应设置分程隔板。 管箱大致有三种基本类型： （1）封头型 封头型适用于较清洁的介质，虽然成本较低，但很不方便。 （2）筒型 可与壳体焊接或与螺栓固定，方便检查及清洗，但用材较多。 （3）耐高压管箱 管箱与管板通常锻压而成，专门用来承受高压，但检修清洗不便，实际很少 采用。 榆林学院毕业论文 12 4 管壳式换热器的核算 4.1 热量核算 4.1.1 热量核算 壳程对流传热系数 当圆缺形折流板（25%），且 时可采用克恩公式 436210re10 (4.1) .4.5300.6ewprd 特征尺寸 为当量直径，由正三角形排列得 6ed (4.2) 0 2243dte m02.025.143.78-.22 壳程流通截面积 (4.3)m(06.32.510. 00 tdbds 壳程流体流速及其雷诺数分别为 (4.4) )s/m(735.006.)913/(18 0 ovsqu (4.5)193806.752 re0oud 管壳式换热器的设计 13 普兰特准数 2 (4.6)61.702.4950 pocr 粘度校正 0.14w ).m/(1036.7193802.36. 025.00 cw 4.1.2 管程对流传热系数 0.8.4.23reii prd (4.7) 管程流通截面积 (4.8)m(07.24.0785.42 2biins 管程流体流速 (4.9)s/m(397.007.).1263/(1269i visqu (4.10)31940.26397. reiiud 普兰特常数 (4.11)37815.094i picr 榆林学院毕业论文 14 ).m/(1823719402.53. 4.08.0 cwoi 4.1.3 传热系数 k6 (4.12)osioisiordbd11 10372.02.45.02.3.02.185 ).m(369cw 式中 ， 传热管内、外侧表面上的污垢热阻，w/(m 2)；参考表 4.1 得sirso ， ；320.41/(.)i30.17/(.sorwmc 、 、 传热管内径、外径及平均直径，m; =0.0225；dm d 传热管壁导热系数， ，不锈钢条件下取 ； 245/(.)w 传热管壁厚，m.b 表 4.1 壁面污垢热阻的数值范围 加热流体温度/ 水的温度/ 115 以下 25 以下 115 以上 25 以上 水的流速/(m/s) 1 以下 1 以上 1 以下 1 以上 污垢热阻（ m2/w） 海水 0.859810-4 1.719710-4 自来水、井水 1.719710-4 3.439410-4 蒸馏水 0.859810-4 0.859810-4 硬水 5.159010-4 8.598010-4 河水 5.159010-4 6.878810-4 管壳式换热器的设计 15 4.1.4 传热面积 s (4.13)m(5.13.836902m itkq 该固定管板式换热器的实际传热面积为 (4.14)(73.204605.1432boplnds 该换热器的面积裕度为 (4.15).5137.2sp 由于面积裕度在 1.12.5 范围内，所以传热面积裕度合适，该换热器能完成生产任务 4.2 换热器内流体的流动阻力 4.2.1 管程流动阻力 (4.16) 12()i tsppfn 式中 分别表示换热器的壳程数与管程数；1,2spn 表示管程压力降结构校正系数；.5tf 又 ， 21ilud2u 由 双对数坐标图 6得 =3194 传热管相对粗糙度 ，查图得到摩擦系数rere0.807. 榆林学院毕业论文 16 图 4.1 双对数坐标图er 流速 ， ，查表 4-1 得 所以smui/379.03/9.1206mkgi3 (4.17)(19723.09160.7 1 paudlpi (4.18) )(285397.01263 2paupi 所以 kpnfppsti 10)(641.)()(21 管程流体阻力在允许范围内 7。 表 4.1 阻力系数 值 2 局部阻力名称 阻力系数 值 局部阻力名称 阻力系数 值 管程入口 1.0 管程入口 2.5 壳程入口 1.5 壳程入口 3.0 管壳式换热器的设计 17 4.2.2 壳程阻力 (4.19) 012()tspfn 式中 ；1,stnf 又 ， 2010()cbupfn2(3.5)bud 式中 f=0.5，表示管子排列方法对压力降得校正系数； ，表示壳程流体的摩擦系数；0.280.5re75f ，表示横过管束中心线的管子数；cn ,表示折流板间距；mb1 ；30/79kg9bn 按壳体流通截面积 计算得流速；u00()shdncd 所以 )(456327.091)5(809.5 )1(21 paunffpobco )(357162.0791)35.(592.22 audob 8946(210 pnfpst 由结果可知壳体流动阻力也适合 表 4.2 换热器的合理压降 换热器操作压力 负压 低压 中压 较高压 操作压力 p/mpa 0.17 0.10.17 0.171.1 1.13.1 3.18.1 合理压降 /mpapp/10 p/5 0.035 0.030.18 0.070.25 榆林学院毕业论文 18 4.3 换热器主要结构尺寸和计算结果及设备图 表 4.3 换热器主要结构尺寸和计算结果 换热器类型：u 型管式换热器 换热面积（m 2）:20.73 工艺参数 名称 管程 壳程 物料名称 丙碳 甲醇 操作压力 mpa 0.4 0.3 流量，kg/h 689000 13808 流体密度,kg/m 3 1206.9 791 流速,m/s 0.397 0.735 传热量,kw 191.4 总传热系数,w/ m 2.k 369 对流传热系数 w/ m2.k 1182 1013 污垢系数,m 2.k/w 0.000344 0.000172 阻力降,pa 6846 23609 管壳式换热器的设计 19 程 数 2 1 裕 度/% 65 推荐