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3、换热器长径比
➢ 确定长径比的取值范围
化
工 原
L 4~6
理 教
D
研
室
2020年1月19日星期日
第20页
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五、校核计算
1、校核总传热系数K值
化
工 原 理
2、校核壁温TW 3、校核传热面积A
教
研
室
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1、校核总传热系数K值
化
化 工 原
➢ 每程直管压力降
Pi


l di
u2
2
理 ➢ 每程局部阻力引起的压降
教
研 室
Pr u 2 2 3u 2 2
➢校 核 ΔPt < 3.0×104Pa
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➢参数说明
d i —— 管内径;
l —— 管长
化
Ft
—— 管程结垢校正系数， 三角形为1.5，
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设计内容
➢设计说明书
化 工
➢布管图
187
原 理
➢装配图
187
教
研
室
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169 114 169
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设计步骤
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一、确定定性温度、物性数据
二、换热器的类型及流体走向
化
工
三、工艺计算
原 理
四、换热器尺寸的初步确定
教 研
五、校核计算
Re du
教
研 室
Pr CP

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（2）管外对流传热系数α1

1

0.725

r 2 g3
2
0.25

n 3 d0 t
化
工
➢n为水平管束垂直列上的管数
原
理
弓形排管n＝8，弓形不排管n＝7
教
研 室
Dg600×10mm GB1154－73
化 工
（2）封头尺寸：曲面高度150mm，直边高
原 理
度40mm。（讲义P142附表1－2）
教 研
➢ 管程接口管与封头为焊接，封头与壳体
室 为法兰连接，法兰尺寸与上同。
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8. 管程进出口接管直径：选用无缝热 轧钢管（YB231-64）Φ152×4.5mm 长200mm。
2L
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➢ 实际所需面积
A' Q K tm
化
➢实际提供面积 A d0Ln
工
原
理 教
➢余度
A A' 20%
研
A
室
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六、进出口管径
➢苯进口管、出口管
化 工
➢水蒸汽进口管径
原 理
➢冷凝水排出口
教
研
室
2020年1月19日星期日源自室2020年1月19日星期日
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六、进出口管径
七、校核流体压力降
八、换热器尺寸及附属部件
化
九、参考资料
工 原
十、对一些问题的说明
理
教
研
室
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一、确定定性温度、物性数据
1. 苯的物性数据
t1 、t2 、tm 、ρ２ 、CP2 、μ2 、
化
λ2
ms 2
n"

4

di2

原
理 教 研 室
管程 m u （一般双管程） u'
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（4）管间距及排列方式
➢ 管间距t＝（1.25～1.3）d0
➢ 采用三角型排列
➢ 根据总管数n”确定层数a，
化 工 原
➢ 是否弓形排管，确定NT ➢ 最外层六角形对角线上管数
➢ 根据条件K值在580～1160 W/m2·℃ （K＝ 680W/m2·℃）
化
工➢
原 理
A' Q K初tm
教 研
➢选用安全系数Φ＝1.15～1.25
室 ➢A初＝ΦA’
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四、换热器尺寸的初步确定
➢ 确定管程结构尺寸
化
➢ 壳程设计数据
工 原
➢ 换热器长径比
研
室
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（4）校核K值 以外表面计算：
化 工
1 K
d1
2d2

bd1
dm
RS
d1 d2
1
1
原
理
教 研
➢计算K值与原设值K初比较
室
使相对误差<5%
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2、校核壁温TW
Q 1 AT TW
理 教
——苯系易燃易爆物
研 室
流速一般低于1 m/s
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（2）初步设计总管数
n' A初 圆整n”
化
dL
工
原
理 教
n’’ 根———三角形排列管数，
研 室
3a2+3a+1
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（3）校核流速、确定管程
化 工
u'
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（5）管板与分程隔板的连接:采用单层隔板，隔 板材料与封头材料一致，厚度s＝10mm。（见 讲义P77表4－19）
隔板
S
管板
化
工
原
理
教
研
室
S＋2
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7、封头与管箱
➢ 封头与管箱位于壳体的两端。
（1）封头的选择：选用椭圆形封头，
9. 支座的公称直径Dg600mm，每个支
化
座承受的载荷为36.8吨，材料采用
工 原 理
A3F碳素钢；采用鞍形安装。（尺寸 见讲义P117图4－28b，表4－28）
教 研
10. 整个换热器采用卧式安装，安装图
室
见图纸2－1。
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九、参考资料
1. 《列管式换热器及其设计》（讲义）
的对流传热系数大得多，根据壁温
总是趋近于对流传热系数较大的一
侧流体的温度实际情况，壁温与流
化 工
体温度相差无几，因此本次设计不
原 理
采用热补偿装置。
教
研
室
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Thanks Attention
1 K
d1
2d2
RS 2
d1 d2

bd1
dm

RS1

1
1
工
原 理
➢ 管内对流传热系数α2
教 研
➢ 管外对流传热系数α1
室
➢ 污垢热阻及管壁热阻
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（1）管内对流传热系数α2
2

0.023
d
Re0.8 Pr0.4
被加热
化 工 原 理
化 工 原 理
TW
T
Q
1 A
教 研 室
➢ 结果与原假设值TW校核 ——（TW＝115.6℃）
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3、校核传热面积A
T
t2
化
工
原
理
教 研
t1
室
0
L
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➢ 水蒸汽侧Ts 不变，一壳
t2 程双管程换 热器平均温 度差与逆流 平均温度差 相等。
广泛的一种换热器，它的结构简单、坚
固、容易制造、材料范围广泛，处理能
化
力可以很大，适应性强。但在传热效率、
工 原 理
设备紧凑性、单位传热面积的金属消耗 量等方面还稍次于其他板式换热器。此
教 研
次设计所采用的固定管板式换热器是其
室
中最简单的一种。
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由于水蒸汽的对流传热系数比苯侧
工 原
正方形为1.4；
理 教
N s —— 壳程数，1；
研 室
N p —— 一壳程的管程数，2 。
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λ 计算
➢取ε＝0.2mm，ε/d = 0.01
化 工
➢
Re du
原
理 教
➢查图可知λ
研
室
（化工原理上册P43图1－28）
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工 原
2.
水蒸汽的物性数据
理 教
Ts 、ρ１ 、γ１
研
同温度下水的物性
室
ρ 、μ 、λ
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