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化工原理课程设计任务书（2周）设计题目：用水冷却煤油产品的列管式换热器的设计一、 设计任务及条件欲用30井水冷却煤油。要求两侧的压力降均不超过0.3105Pa。煤油的有关参数如下表，试设计一台适当的列管式换热器。 温 度 质量流量 kg/h 比? 热 kJ/kg. 密 度 kg/m3 导热系数 W/m. 粘度103 Pa.s 入口 出口 140 40 15000 2.30 810 0.13 0.91 二、设计内容（1）、合理的参数选择和结构设计：传热面积；管程设计包括：总管数、程数、管程总体阻力校核；折流挡板数目，壳体直径；结构设计包括壳体壁厚；主要进出口管径的确定包括：冷热流体的进出口管（2）、传热计算和压降校核计算：设计计算和管程和壳程的压强降校核。（3）、绘图三、设计成果1. 每个设计者必须提交的设计成果有：设计说明书一分，内含图纸一到两幅（1）装配图一张；（2）管板零件图一张。按化工制图要求绘制。2. 设计说明书必须包括下述内容:封面、目录、设计任务书、设计计算书、设计结果汇总表、参考文献以等。 3. 设计计算书的主要内容应包括的步骤。 先熟悉课程相关内容再查资料。抄袭0分计四、参考书1) Perry化学工程手册。2) 天津大学，化工原理，天津，天津科学技术出版社，1990年。3) 华南理工大学，化工过程及设备设计，广州，华南理工大学出版社，1986年。4) 魏崇关，郑晓梅，化工工程制图，北京，化学工业出版社，1992年。5) 刁玉玮，王立业 编，化工设备机械基础，大连，大连理工大学出版社，1989年。6) 化工设备结构图册编写组，化工设备结构图册，上海，上海科学技术出版社，1978年。7) 柴诚敬，刘国维，李阿娜，化工原理课程设计，天津，天津科学技术出版社，1994年。列管式换热器设计（参考资料） 一、工艺设计 1、作出流程简图。 2、按生产任务计算换热器的换热量Q。 3、选定载热体，求出载热体的流量。 4、确定冷、热流体的流动途径。 5、计算定性温度，确定流体的物性数据（密度、比热、导热系数等）。 6、初算平均传热温度差。 7、按经验或现场数据选取或估算值，初算出所需传热面积。 8、根据初算的换热面积进行换热器的尺寸初步设计。包括管径、管长、管子数、管程数、管子排列方式、壳体内径（需进行圆整）折流挡板数目，进出料接管直径等。 9、核算。 10、校核平均温度差D。 11、校核传热量，要求有1525的裕度。 12、管程和壳程压力降的计算。 二、机械设计 1、壳体直径的决定和壳体壁厚的计算。 2、换热器封头选择。（不要求） 3、换热器法兰选择。（不要求） 4、管板尺寸确定。 5、管子拉脱力计算。（不要求） 6、折流板的选择与计算。 7、温差应力的计算。（不要求） 8、接管、接管法兰选择及开孔补强等。（不要求）9、绘制主要零部件图。（不要求）10图纸要求：（1）装配图一张；（2）管板零件图一张。按化工制图要求绘制 三、编制计算结果汇总表四、编写设计说明书列管式换热器的工艺设计的方法（主要可参考教材的方法步骤） 一、换热终温的确定 换热终温对换热器的传热效率和传热强度有很大的影响。在逆流换热时，当流体出口终温与热流体入口初温接近时，热利用率高，但传热强度最小，需要的传热面积最大。 为合理确定介质温度和换热终温，可参考以下数据： 1、热端温差（大温差）不小于20。 2、冷端温差（小温差）不小于5。 3、在冷却器或冷凝器中，冷却剂的初温应高于被冷却流体的凝固点；对于含有不凝气体的冷凝，冷却剂的终温要求低于被冷凝气体的露点以下5。 二、平均温差的计算 设计时初算平均温差Dt，均将换热过程先看做逆流过程计算。 1、对于逆流或并流换热过程，其平均温差可按式（21）进行计算： （21）式中，、分别为大端温差与小端温差。当时，可用算术平均值。 2、对于错流或折流的换热过程，若无相变化，则要进行温差校正，即用公式（22）进行计算。 （22）式中是按逆流计算的平均温差，校正系数可根据换热器不同情况由化工原理教材有关插图查出。一般要求0.8，否则应改用多壳程或者将多台换热器串联使用。 三、传热总系数的确定 计算值的基准面积，习惯上常用管子的外表面积。当设计对象的基准条件（设备型式、雷诺准数Re、流体物性等）与某已知值的生产设备相同或相近时，则可采用已知设备值的经验数据作为自己设计的值。表21为常见列管式换热器值的大致范围。由表21选取大致值， 表2-1 列管式换热器中的总传热系数K的经验值冷流体热流体总传热系数W/m2.水水850-1700水气体17-280水有机溶剂280-850水轻油340-910水重油60-280有机溶剂有机溶剂115-340水水蒸汽冷凝1420-4250气体水蒸汽冷凝30-300水低沸点烃类冷凝455-1140水沸腾水蒸蒸汽冷凝2000-4250轻油沸腾水蒸汽455-1020用式（23）进行值核算。 （23）式中：a给热系数，W/m2.； R污垢热阻，m2.W； 管壁厚度，mm； 管壁导热系数，W/m.；下标、分别表示管内、管外和平均。当时近似按平壁计算，即： 在用式（23）计算值时，污垢热阻、通常采用经验值，常用的污垢热阻大致范围可查化工原理相关内容。 式中的给热系数a，在列管式换热器设计中常采用有关的经验值公式计算给热系数a，工程上常用的一些计算a的经验关联式在化工原理已作了介绍，设计时从中选用。 四、传热面积A的确定 工程上常将列管式换热器中管束所有管子的外表面积之和视为传热面积，由式（24）和式（25）进行计算。 （24） （25）式中： 基于外表面的传热系数，W/m2. 管子外径，； L每根管子的有效长度，； n管子的总数 管子的有效长度是指管子的实际长度减去管板、挡板所占据的部分。管子总数是指圆整后的管子数减去拉杆数。 五、主要工艺尺寸的确定 当确定了传热面积后，设计工作进入换热器尺寸初步设计阶段，包括以下内容： 1、管子的选用。 选用较小直径的管子，可以提高流体的对流给热系数，并使单位体积设备中的传热面积增大，设备较紧凑，单位传热面积的金属耗量少，但制造麻烦，小管子易结垢，不易清洗，可用于较清洁流体。大管径的管子用于粘性较大或易结垢的流体。 我国列管式换热器常采用无缝钢管，规格为外径壁厚，常用的换热管的规格：192，252.5，383。 管子的选择要考虑清洗工作的方便及合理使用管材，同时还应考虑管长与管径的配合。国内管材生产规格，长度一般为：1.5，2，2.5，3，4.5，5，6，7.5，9，12等。换热器的换热管长度与壳径之比一般在610，对于立式换热器，其比值以46为宜。 壳程和壳程压力降，流体在换热器内的压降大小主要决定于系统的运行压力，而系统的运行压力是靠输送设备提供的。换热器内流体阻力损失（压力降）越大，要求输送设备的功率就越大，能耗就越高。对于无相变的换热，流体流速越高，换热强度越大，可使换热面积减小，设备紧凑，制作费低，而且有利于抑制污垢的生成，但流速过高，也有不利的一面，压力降增大，泵功率增加，对传热管的冲蚀加剧。因此，在换热器的设计中有个适宜流速的选取和合理压力降的控制问题。 一般经验，对于液体，在压力降控制在0.010.1MPa之间，对于气体，控制在0.0010.01MPa之间。 表22列出了换热器不同操作条件压力下合理压降的经验数据，供设计参考。 表22 列管换热器合理压降的选取换 热 器操作情况负压运行低压运行中压运行（包括用泵输送液体）较高压运行P0.17操作压力（MPa绝压）P=00.1P=0.10.17P0.171.1P=1.13.1P=3.18.2合理压降（MPa）DPP/10DP/2DP=0.035=0.0350.18=0.070.25 2、管子总数n的确定。对于已定的传热面积，当选定管径和管长后便可求所需管子数，由式（26）进行计算。 （26）式中传热面积，； 管子外径，m； L每根管子的有效长度，m；计算所得的管子n进行圆整 3、管程数m的确定。 根据管子数n可算出流体在管内的流速，由式（27）计算。 （27）式中 vs管程流体体积流量， 管子内径， m； n管子数。若流速与要求的适宜流速相比甚小时，便需采用多管程，管程数可按式（28）进行计算。 u （28)式中用管子数n求出的管内流速，； u要求的适宜流速，；式（28）中的适宜流速u要根据列管换热器中常用的流速范围进行选定，参见化工原理相关内容，一般要求在湍流下工作（高粘度流体除外），与此相对应的Re值，对液体为5103，气体则为-。分程时，应使每程的管子数大致相等，生产中常用的管程数为1、2、4、6、四种。 4、管子的排列方式及管间距的确定。 管子在管板上排列的原则是：管子在整个换热器的截面上均匀分布，排列紧凑，结构设计合理，方便制造并适合流体的特性。其排列方式通常为等边三角形与正方形两种，也有采用同心圆排列法和组合排列法。 在一些多程的列管换热器中，一般在程内为正三角形排列，但程与程之间常用正方形排列，这对于隔板的安装是很有利的，此时，整个管板上的排列称为组合排列。 对于多管程的换热器，分程的纵向隔板占据了管板上的一部分面积，实际排管数比理论要少，设计时实际的管数应通过管板布置图而得。 在排列管子时，应先决定好管间距。决定管间距时应先考虑管板的强度和清理管子外表时所需的方法，其大小还与管子在管板上的固定方式有关。大量的实践证明，最小管间距的经验值为：焊接法 胀接法 ，一般取(1.31.5)管束最外层管子中心距壳体内表面距离不小于。 5、壳体的计算。 列管换热器壳体的内径应等于或稍大于（对于浮头式换热器）管板的直径，可由式（29）进行计算。 Dia（b1）2L （29）式中Di壳体内径，mm； a管间距，mm； b最外层六边形对角线上的管子数； L最外层管子中心到壳体内壁的距离，一般取L=(11.5)，mm；若对管子分程则Dif2Lf值的确定方法：可查表求取，也可用作图法。当已知管子数n和管间距a后开始按正三角形排列，直至排好根为止，再统计对角线上的管数。 计算出的壳径Di要圆整到容器的标准尺寸系列内。第三节 列管式换热器机械设计 在化工企业中列管式换热器的类型很多，如板式，套管式，蜗壳式，列管式。其中列管式换热器虽在热效率、紧凑性、金属消耗量等方面均不如板式换热器，但它却具有结构坚固、可靠程度高、适应性强、材料范围广等特点，因此成为石油、化工生产中，尤其是高温、高压和大型换热器的主要结构形式。 列管式换热器主要有固定管板式换热器、浮头式换热器、填函式换热器和U型管式换热器，而其中固定管板式换热器由于结构简单，造价低，因此应用最普遍。 列管式换热器机械设计包括： 1、壳体直径的决定和壳体壁厚的计算。 2、换热器封头选择。 3、压力容器法兰选择。 4、管板尺寸确定。 5、管子拉脱力的计算。 6、折流板的选择与计算。 7、温差应力的计算。 8、接管、接管法兰选择及开孔补强等。 9绘制主要零部件图和装配图。下面分述如下： 一、壳体直径的决定和壳体壁厚的计算。 1、已知条件：由工艺设计知管程和壳程介质种类、温度、压力、壳与壁温差、以及换热面积。 2、计算 (1)管子数n： 列管换热器常用无缝钢管，规格如下：碳钢f192f252.5f323f383不锈钢f192f252f322f382.5 管子材质的选择依据是介质种类，如果介质无腐蚀，可选碳钢，而介质有腐蚀则选择不绣钢。管长规格有1500，2000，2500，3000，4500，5000，6000，7500，9000，12000mm。 n=A/(pdmL)，其中 A换热面积(m2)； L换热管长度mm； dm管子的平均直径mm。 由于在列管式换热器中要安装4根或6根拉杆。所以实际换热管子数为n-4(6)根。 (2)管子排列方式，管间距确定。 管子排列方式一般在程内采用正三角形排列，而在程与程之间采用正方形排列。管间距根据最小管间距选择。 最小管间距管子外径（mm）14192532384557最小管间距（mm）16253240485770 (3)换热器壳体直径的确定 壳体直径计算公式：当采用正三角形排列时为Di=a(b-1)+2L式中 Di换热器内径； a管间距； b正三角形对角线上的管子数； L最外层管子的中心到壳壁边缘的距离。 若对管子进行分程则Di=f+2L式中 f壳体同一内直径两端管子中心距mm； Di、L同上。 计算出Di后还要圆整到公称直径系列中。 (4)换热器壳体壁厚的计算 计算壁厚为 S=PDi/(2tP)式中 P设计压力，MPa；当P0.6 MPa时，取P=0.6 MPa； Di壳体内径，mm； 焊缝系数，根据焊缝情况选取=0.85-1.0； t壳体材质在设计温度时的许用应力，MPa。 材质选取原则同管子的选取原则一样。 计算出S后还要根据钢板厚度负偏差表选取钢板厚度负偏差C1；根据腐蚀情况选取腐蚀裕量C2，C2=KaB 其中Ka为腐蚀速度(mm/a)，B为容器的设计寿命。 当材料的腐蚀速度为0.050.1mm/a 时，单面腐蚀取C2=12mm，双面腐蚀取C2=24mm。 当材料的腐蚀速度小于或等于0.05mm/a时，单面腐蚀取C2=1mm，双面腐蚀取C2=2mm。 对于不锈钢，当介质的腐蚀性极微时可取C2=0。最后将S+C1+C2圆整到钢板厚度系列中去，所以总厚度Sn=S+C1+C1+C， C圆整值。 二、换热器封头选择 各种封头型式均可选用，但应用最多的是标准椭圆形封头，目前已有标准系列。使用时可查JB-1154-73标准。见附录1。 三、容器法兰的选择 1、材质：根据容器接触介质和温度、压力条件确定。 2、法兰类型：可供选择的容器法兰有三种，即甲型平焊法兰、乙型平焊法兰和长颈对焊法兰。其标准号为JB4700470792，见附录2。 四、管板尺寸确定 选用固定式换热器管板，并兼作法兰。推荐采用钢制列管式固定管板换热器结构设计手册中有关内容。 见附录3。 五、拉脱力计算 拉脱力的定义是管子每平方米胀接周边上所受到的力。对于管子与管板是焊接联接的接头，实验表明，接头的强度高于管子本身与金属的强度，拉脱力不足以引起接头的破坏;但对于管子与管板是胀接的接头，拉脱力则可能引起接头处和密封性的破坏，或使管子拉脱，为保证管端与管板牢固地连接和良好的密封性能，必须进行拉脱力的校核。 1、在操作情况下管子或壳体中的温差轴向力为 F=at(ttto)as(tsto)/1/EtAt1/EsAs式中 At、As-换热器管、壳体壁截面积； at管材线膨胀系数 1/； as壳材线膨胀系数 1/； to安装时温度 ； tt操作状态下温度 。 在管子及壳体中的温差应力为：st=F/At； ss=F/As2、在操作压力下，每平方米胀接周边上所受到的力Qq=Pf/(pdoL)式中 P=管程压力Pt或壳程压力Ps中大者 f=0.866a2p/4，三角形排列 =a2p/4，正方形排列，a-管间距 3、在温差应力作用下管子每平方米胀接周边上所受到的力Qq：Qq=st.atpdoL=st()/4doL式中 st管子中的温差应力； t每根管子管壁横截面积，mm2； 、管子外、内径mm。Qq与Qt可能同向亦可能反向 同向时：q=Qq+Qt反向时：q=|QqQt| 方向确定原则： 当PtPs，且ttts，则同向 当PtPn，且ttPs，且ttts，则反向 当Ptts，则反向 4、许用拉脱力：MPa 换热管与管板换热型式 许用拉脱力q 管端不卷边管板孔不开槽胀接 2.0MPa 管端卷边管板孔开槽胀接 4.0MPa 5、是否设置膨胀节判据： 当qq时需设置膨胀节，否则不必设置。 六、膨胀节的选择 1、膨胀节的补偿量 为了保证膨胀节在完全弹性的条件下安全工作，它的补偿量是有限度的。在附录中给出了用不同材料制的单层、 单波具有标准尺寸的膨胀节的允许补偿量DL。根据换热器工作时的壳壁温度ts，管壁温度tt，安装温度to，以及壳体和管子的线膨胀系数，可以算出换热器所需要的热变形补偿量DLtc： DLtc=t(ttto)-s(tt-to)L 若DLtcDL，用两个或两个以上的膨胀节。 2、膨胀节的结构尺寸 波形膨胀节的结构及尺寸见附录3，公称压力在2.5MPa以下，公称直径不超过2000mm的膨胀节，已有标准，附录3给出了标准膨胀节的几何尺寸。 七、折流挡板设计 折流板具有提高壳程内流体的流速，加强湍流程度，提高传热效率和支承换热管的作用。折流板具有横向和纵向之分，折流板形式、折流板最小壁厚、折流板最大间距、最小间距、折流板外径，拉杆直径和数量见化工设备机械基础有关内容。 八、开孔补强 当换热器壳体和封头上的接管处需要补强时，常用的结构是在开孔外面焊上一块与容器器壁材料和厚度相同的标准补强圈。 九、接管法兰选取参见标准HGJ4476-91。 十、支座 换热器支座可选裙座或双鞍式支座。其中鞍式支座设计参见标准JB/T4712-92。 十一、画出装配图，按化工制图要求绘制。例1、某有机合成厂的乙醇车间在节能改造中，为回收系统内第一萃取塔釜液的热量，用其釜液将原料液从95预热至128，原料液及釜液均为乙醇，水溶液，其操作条件列表如下：表4-18设计条件数据物料流量 kg/h组成（含乙醇量）mol%温度 操作压力MPa进口出口釜液1097793.31450.9原料液102680795 1280.53试设计选择适宜的列管换热器。解：（1） 传热量Q及釜液出口温度a. 传热量Q以原料液为基准亦计入5%的热损失，按以下步骤求得传热量Q。平均温度 分别查得乙醇、水的物性为：粘度（cp）热导率（W/mc）密度（kg/m3）比热容Cp（kJ/kg）乙醇水混合物0.290.260.2620.1490.6850.539700949.4879.93.1824.2374.067以上表中混合物的各物性分别由下式求得：混合物：Cp混合物热导率： W/(m)混合物密度： kg/m3混合物比热容：kJ/(kg)式中为组成为i的摩尔分率，为组分i的质量分率。其他符号意义同前。所需传递的热流量：b. 确定釜液出口温度 假设113，则定性温度为：由可查得乙醇、水物性，亦由以上推荐公式分别求得釜液的物性为：粘度（cp）热导率（W/mc）密度（kg/m3）比热容Cp（kJ/kg）乙醇水釜液0.2220.2240.2240.1440.6860.578678.0935.6908.02.6174.2674.135由热流量衡算得：113.1 （2） 换热器壳程数及流程a. 换热器的课程数对于无相变的多管程的换热器壳程数的确定，是由工艺条件，即冷、热物流进出口温度，按逆流流动给出传热温差分布图如图4-71所示，采用图解方法确定壳程数。图解壳程数Ns 如图4-71可见，所用水平线数为2，故选取该换热器的壳程为2。其处理办法，或在一壳体内加隔板或选用两个单壳程的换热器，显然后者比较方便。故选用两台相同的换热器。b. 流程规定冷、热流体的物性及流量均相近。为减少热损失，先选择热流体（釜液）走管程，冷流体（原料液）走壳程如图4-72所示。流程示意图（3） 估算传热面积Aa.传热温差前面已提供了釜液及原料液进出口温度，于是可得：17.5在列管式换热器中由于加折流板或多管程，冷、热两流体并非纯逆流，以上应加以校正，其校正系数按以下步骤求得：由R、P及壳程数 查图4-8(2)得：，于是得传热温差校正值为：b.传热面积A根据冷、热流体在换热器中有无相变化及其物性等，选取传热系数，于是可求所需传热面积A为：（4） 换热器选型根据传热温差的大小，传热介质的性质以及结垢、清洗要求等条件选择适宜的换热器，为保证传热时流体适宜流动状态，还需估算管程数。 管程热流体（釜液）体积流量：选用规格钢管，设管内的流速，则：单管程所需管子根数n：设单台换热器的传热面积为，则单台传热面积为：选取管束长l6m，则管程数为故应选取管程数为2。根据以上确定的条件，按列管换热器标准系列，初步选取型号为G800-II-16-225固定管板式换热器两台，其主要性能参数如下：壳体内径800mm公称直径800mm公称压力1.6MPa公称面积225m2计算面积227m2管程数2管长6000mm管子规格排列方式管间距32mm管数 488根折流板数18壳程数 （5）换热器的核算按以上数据可分别求出管程和壳程流体流速及雷诺数管程：流通截面积式中n为总管数。管内流速式中 管程流速m/s；釜液流速kg/h；釜液平均密度；管内雷诺数 式中 管内直径，m；釜液平均粘度， ；壳程：选折流板间距B=300mm壳程流通截面积式中 壳体内径，m；管外径，m；t管间距，m。流速 式中 壳程流速m/s；原料液平均密度 原料液流率kg/h。当量直径雷诺数式中 原料液平均粘度从以上计算结果可知，两流体在换热器中流动均能达到湍流，有利于传热。a. 管、壳程压力降管程压力降取管壁绝对粗糙度：E0.2mm相对粗糙度：由前面计算已得，故可查得直管壁摩擦系数，于是得单管程压力降为：回弯压降：式中 阻力系数管程总压力降：校正系数 管程数 串联的壳程数 （即串联的换热器数）壳程压力降管束压降三角形排列：F=0.5壳程流体摩擦因数折流板数 折流板缺口压降：壳程总压力降：壳程压力降结垢校正系数壳程数 b. 总传热系数K 管程传热膜系数 管内雷诺数 普兰特数 管长与管内径比： 式中 釜液平均热容 ）；釜液平均导热系数 ）；）管外传热膜系数管外雷诺数普兰特数 式中 原料液平均热容 ）；原料液平均粘度 ；原料液平均导热系数 ）污垢及管壁热阻管壁内外侧污垢热阻均为 W钢管壁热导率 ）管壁热阻 )W总传热系数得 )式中 管外污垢 W；管内污垢 W；b管壁厚m；管壁平均直径m；传热面积 所选换热器实际传热面积：换热器传热面裕度：由校核可知，各项性能符合要求，换热能力可满足生产需求，所选换热器可以采用。例2某生产过程的流程如图所示，反应器的混合气体经与进料物流患热后，用循环冷却水将其从110进一步冷却至60之后，进入吸收塔吸收其中的可溶组分。已知混和气体的流量为227301/h，压力为6.9MPa ,循环冷却水的压力为0.4MPa ，循环水的入口温度为29，出口温度为39 ，试设计一台列管式换热器，完成该生产任务。物性特征：混和气体在35下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）： 密度 定压比热容 =3.297kj/kg 热导率 =0.0279w/m粘度 循环水在34 下的物性数据： 密度=994.3/m3定压比热容=4.174kj/kg 热导率 =0.624w/m粘度 二 确定设计方案1 选择换热器的类型两流体温的变化情况：热流体进口温度110 出口温度60；冷流体进口温度29，出口温度为39，该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温度和壳体温度之差较大，因此初步确定选用浮头式换热器。2 管程安排 从两物流的操作压力看，应使混合气体走管程，循环冷却水走壳程。但由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下贱，所以从总体考虑，应使循环水走管程，混和气体走壳程。三 确定物性数据 定性温度：对于一般气体和水等低黏度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。故壳程混和气体的定性温度为 T= =85 管程流体的定性温度为t= 根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。对混合气体来说，最可靠的无形数据是实测值。若不具备此条件，则应分别查取混合无辜组分的有关物性数据，然后按照相应的加和方法求出混和气体的物性数据。 混和气体在35下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）： 密度 定压比热容 =3.297kj/kg 热导率 =0.0279w/m粘度 =1.510-5Pas循环水在34 下的物性数据： 密度=994.3/m3 定压比热容=4.174kj/kg 热导率 =0.624w/m粘度 =0.74210-3Pas四 估算传热面积1 热流量 Q1=2273013.297(110-60)=3.75107kj/h =10416.66kw2.平均传热温差 先按照纯逆流计算，得 =3.传热面积 由于壳程气体的压力较高，故可选取较大的K值。假设K=320W/(k)则估算的传热面积为 Ap=4.冷却水用量 m=五 工艺结构尺寸1管径和管内流速 选用252.5较高级冷拔传热管（碳钢），取管内流速u1=1.3m/s。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 Ns=按单程管计算，所需的传热管长度为 L=按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。根据本设计实际情况，采用非标设计，现取传热管长l=7m，则该换热器的管程数为 Np=传热管总根数 Nt=6122=12243.平均传热温差校正及壳程数 平均温差校正系数按式（3-13a）和式（3-13b）有 R= P=按单壳程，双管程结构，查图3-9得 平均传热温差 由于平均传热温差校正系数大于0.8，同时壳程流体流量较大，故取单壳程合适。4.传热管排列和分程方法 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。见图3-13。 取管心距t=1.25d0，则 t=1.2525=31.2532隔板中心到离其最.近一排管中心距离按式（3-16）计算 S=t/2+6=32/2+6=22各程相邻管的管心距为44。管数的分成方法，每程各有传热管612根，其前后关乡中隔板设置和介质的流通顺序按图3-14选取。5壳体内径 采用多管程结构，壳体内径可按式（3-19）估算。取管板利用率=0.75 ，则壳体内径为 D=1.05t按卷制壳体的进级档，可取D=1400mm6折流板 采用弓形折流板，去弓形之流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高度为 H=0.251400=350m，故可取h=350mm取折流板间距B=0.3D，则 B=0.31400=420mm，可取B为450mm。折流板数目NB=折流板圆缺面水平装配，见图3-15。7其他附件 拉杆数量与直径按表3-9选取，本换热器壳体内径为1400mm，故其拉杆直径为12拉杆数量不得少于10。壳程入口处，应设置防冲挡板，如图3-17所示。8接管壳程流体进出口接管：取接管内气体流速为u1=10m/s，则接管内径为圆整后可取管内径为300mm。管程流体进出口接管：取接管内液体流速u2=2.5m/s，则接管内径为圆整后去管内径为360mm六 换热器核算1 热流量核算（1）壳程表面传热系数 用克恩法计算，见式（3-22） 当量直径，依式（3-23b）得 =壳程流通截面积，依式3-25 得 壳程流体流速及其雷诺数分别为 普朗特数 粘度校正 （2）管内表面传热系数 按式3-32和式3-33有 管程流体流通截面积管程流体流速 普朗特数 （3）污垢热阻和管壁热阻 按表3-10，可取管外侧污垢热阻 管内侧污垢热阻管壁热阻按式3-34计算，依表3-14，碳钢在该条件下的热导率为50w/(mK)。所以（4） 传热系数依式3-21有 （5）传热面积裕度 依式3-35可得所计算传热面积Ac为该换热器的实际传热面积为Ap该换热器的