（一）确定物性数据热流体进口温度：337.85K,出口温度：337.85K 冷流体进口温度：300.15K,出口温度：317.15K定性温度:可取流体进口温度的平均值。

壳程甲醇蒸气的定性温度为T =337.85K ，2T =337.85K ，1T = 337.85K 管程冷却水的定性温度为1t =300.15K ，2t =317.15 ， t=(300.15+317.15)/2=308.15K根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据 甲醇蒸气在337.15K 下的物性数据: 密度 ρ1=1.193/Kg m定压比热容 p1c=1.620/()KJ Kg K •热导率 λ1=0.013/()W m K •粘度μ1=0.011mPa s •汽化潜热 γ =1100/KJ Kg 冷却水在308.15K 下的有关物性数据: 密度 ρ0=994.063/Kg m定压比热容 p0c=4.165/()KJ Kg K •热导率 λ=0.623/()W m K • 粘度μ=0.7245mPa s •（二）估算总传热系数1.热流量甲醇质量流量：s1W =1.2×3600×1.19=5140.8/h Kg =1.428/s Kg 甲醇热负荷：1Q =5140.8×1100=5.655×610/KJ h =1570.8KW2.平均传热温差t Δm=tt t 2121ln -ΔΔΔΔt =5.1317-5.83375.1300-85.337ln 5.1317-5.8337-5.1300-85.337）（）（K 628.3 ≈其中t 1Δ=t 11-T ，t Δ2=t 22-T ，T 1=T 2=337.85K 3. 冷却水用量 s0W =）（t Q Δ0c =5.655×610/[4.165×（317.15-300.15）]=79867.2/h Kg =22.2/s Kg 4.传热面积初值估算：取总传热系数K =7002/()W m K •估算传热面积:A估=）（tK Q Δm=1570.8×310/（700×28.36）=79.1262m （三）工艺结构尺寸1.管径和管内流速 选用Φ19mm ×2mm 的碳钢管，取管内流速ui=0.5m/s ,其内径m i015.0d=，外径m d o 019.0=2.计算管程数和传热管数 根据传热管内径和流速确定单程传热管数u d n iV 2i e 4π==.5085.706.099422.215.002××=252.88≈253（根）按单管程计算，所需传热管长度为L =n d eo π26.179=25319.004.1379.126××=5.24m根据传统换热器管长可取6米单程换热器，则传热管总根数NT=253（根）3.平均传热温差校正及壳程数 平均传热温差校正系数R=5.1300-5.13175.8337-5.8337=0P=5.1300-5.83375.1300-5.1317=0.45按单壳程温差校正系数应查有关图表。

可得ΦtΔ=1平均传热温差'mt Δ=t Δ•m t ΔΦ=1×28.36=28.36℃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。

取管心距t=1.25 d，则t=1.25×19=23.75≈25(mm)对于单管程换热器，横过管束中心线的管数81≈50.172531.1==n c 根 管束的分程方法：采用单管程共有传热管253根， 5.壳体内径本设计采用单管程结构正三角形排列，壳体内径可用下式计算： D=t （1-n c ）+b 2‘，管束中心线上最外层管的中心至壳体内径的距离.5mm 2819.51.51'=×==d b o则壳体内径为：D=19.511-1825×+）（=453.5mm圆整后取壳体直径为D=500mm6．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 'h =0.25×500=125mm 两相邻折流挡板的距离（板间距）为：h=D .80=0.8×500=400mm ，故可取h=400mm. 允许的折流板最小间距为h m in =0.2D=0.2×500=100mm, 折流板数目：1-折流板间距传热管长=N B =4006000-1=14（块）折流板圆缺面水平装配。

（四）核算总传热系数K1．污垢热阻和管壁热阻 管程冷却水的污垢热阻R di =0.00034W K m •2壳程纯净甲醇气体的污垢热阻 Rdo=0管壁热阻 R w =λwb，其中b 为传热管壁厚，m ；λw 为管壁热导率，/()W m K •碳钢在308.15K 下的热导率为51.10/()W m K •，所以R w =.15102.00=0.000039W K m •22．管程给热系数 管内流通面积A i =n ei d 24π=4π×015.02×253=0.04472m 管内流速AW u is i ρ00= =0447.006.9942.22×=0.4996m/s管内雷诺系数 Re i =μρ0u d i i=103-7245.006.9944996.0015.0×××=10282.24（湍流）管内普朗特数 Pr i=λμ0c p =326.07245.04165103-××=4.844对流传热系数44.844.210282Pr Re λα.408.04.08.00015.0623.0023.023.00×××=••=i i ii d =29102/()W K m •3．壳程给热系数壳程对流传热系数)Δμγλρ(α3232725.041td n g o o=式中，γ为比汽化热，g K J ρ为冷凝液的密度，3/Kg mλ为冷凝液的热导率,/()W m K • μ为冷凝液的黏度,mPa s •t Δ为饱和温度T s 与外壁温度T w 之差，n 为水平管束在垂直列上的管排数，该换热器为单管程单壳程共253跟管子，管子按照三角形排列，则有 n ≈20定性温度取膜温，即2T T T ws+=定现假设管外壁温K T w 330=，则 K t T T w s 15.7330-15.337-===ΔK T T Tws755.33323305.13372=+=+=定,在该定性温度下：m 3kg.6760ρ=，s Pa •=m 342.0μ，)m 8.197λK m W•=）（15.719.001042.3020101100978.101.89.6760)Δμγλρ(α3-3233225.703232725.04141×××××××××==td n g o o=24992/()W K m • 4.壁温核算热流体在管内流动，Ts=337.15K ，则单根水平管的传热量W QQ0.76208253W.815702531031=×==单，根据壁温公式有AR t At T AR T Qidi imodo ot b T 1)1(--1)1(-αλαw ww w w+==+=单式中，T w 为管外壁温，t w 为管内壁温，R di 为管程冷却水污垢热阻，R do 为壳程纯净甲醇气体的污垢热阻，b 为管厚度，A i 为单根换热管的内表面积，A o 为单根换热管外表面积，A m 为单根换热管平均表面积，λw 为碳钢热导率。

619.004.13124991-15.337×××=T Qw单，求得 T w =330.21K ，这与假设相差不大，可以接受。

4．计算总传热系数KK=dd d d R dd R ioiio di modo ob •+•+++αλα111w式中d i为管子内径，do为管子外径，d m 为管子平均直径，αi 为管程传热系数，αo 为壳程传热系数。

R di 为管程污垢热阻，R do 壳程污垢热阻，λW 为碳钢热导率将已知数据代入上式，得 K=015.0019.029101015.0019.00034.0017.0019.000.15102.000249911×+×+×++=763.452/()W m K •5．计算传热面积裕度传热面积49.5726.32845.763.8157010Δ31=××==tQ A mcK 2m实际传热面积A p =N d To l π=3.14×0.019×6×253=90.5642m该换热器的面积裕度为.83%24549.7249.572-64.590-===AA A ccpH传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。

（五）核算压力降1．管程压降P i ΣΔNN F P P P psti)(ΔΔΣΔ21+=式中，F t 为结垢校正系数；N s 壳程数；N p 为管程数；P Δ1为直管阻力压强降，Pa ;P Δ2为回弯管压强降，Pa ；取碳钢的管壁粗糙度为0.1mm,则00667.0151.0==die，而24.10282Re =i ，于是037.01.01.0)24.102826800667.0()Re 68(λ23.023.0===++ii d e i 26.099415.00637.002Δ996.40ρλ2201×××==udiiilP =1836.07Pa 206.9943234996.02202××=×=Δu Piρ=372.18Pa 对三角形排列F t =1.4，且N s =1，N p =1，则11.418.13727.01836)(ΔΔΣΔ21×××+=+=）（NN F P P P psti=3091.55Pa2．壳程压降()s t o N F P P P 'Δ'ΔΣΔ21+= 其中1=s N ,1=t F 流体流经管束的阻力()2ρ1Δ2'1oBc o u N n Ff P +==×=253228.0-5fo已知: 14=B N ，5.0=F ，根18=n c()2ρ1Δ2'1oBc o u N n Ff P +=2ρ25.3Δ2'2oB u D B N P =。