换热器设计计算步骤1. 管外自然对流换热2. 管外强制对流换热3. 管外凝结换热已知：管程油水混合物流量 G ( m 3/d)，管程管道长度 L (m)，管子外径do (m)， 管子内径di (m)，热水温度 t ℃， 油水混合物进口温度 t 1’, 油水混合物出口温度 t 2” ℃。

1. 管外自然对流换热1.1 壁面温度设定首先设定壁面温度，一般取热水温度和油水混合物出口温度的平均值，t w ℃， 热水温度为t ℃，油水混合进口温度为'1t ℃，油水混合物出口温度为"1t ℃。

"w 11t ()2t t =+1.2 定性温度和物性参数计算管程外为水，其定性温度为1()K -℃21()2w t t t =+管程外为油水混合物，定性温度为'2t ℃''"2111()2t t t =+根据表1油水物性参数表，可以查得对应温度下的油水物性参数值一般需要查出的为密度ρ (3/kg m ),导热系数λ(/())W m K ∙，运动粘度2(/)m s ，体积膨胀系数a 1()K -，普朗特数Pr 。

表1 油水物性参数表水t ρλvaPr10 999.7 0.574 0.000001306 0.000087 9.52 20 998.2 0.599 0.000001006 0.000209 7.02 30 995.6 0.618 0.000000805 0.000305 5.42 40 992.2 0.635 0.000000659 0.000386 4.31 50 998 0.648 0.000000556 0.000457 3.54 60 983.2 0.659 0.000000478 0.000522 2.99 70 997.7 0.668 0.000000415 0.000583 2.55 80 971.8 0.674 0.000000365 0.00064 2.21 90 965.3 0.68 0.000000326 0.000696 1.95 100958.40.6830.0000002950.000751.75油t ρλva Pr10 898.8 0.1441 0.0005646591 20 892.7 0.1432 0.00028 0.000693335 30 886.6 0.1423 0.000153 1859 40 880.6 0.1414 9.07E-05 1121 50 874.6 0.1405 5.74E-05 723 60 868.8 0.1396 3.84E-05 493 70 863.1 0.1387 0.000027 354 80 857.4 0.1379 1.97E-05 263 90 851.8 0.137 1.49E-05 203 100846.20.13611.15E-051601.3 设计总传热量和实际换热量计算0m v Q Cq t Cq t ρ=∆=∆v v C q t C q t αρβρ=∆+∆油油水水C 为比热容/()j kg K ∙，v q 为总体积流量3/ms ，αβ分别为在油水混合物中油和水所占的百分比，t ∆油水混合物温差，m q 为总的质量流量/kg s 。

实际换热量Q0Q Q *1.1/0.9=0.9为换热器效率，1.1为换热余量。

1.4 逆流平均温差计算逆流平均温差ΔTn ℃，max minmaxlnminn t t T t t ∆-∆∆=∆∆ 其中max t ∆和min t ∆分别为'1t t -和"1t t -中较大的差值和较小的差值1.5 换热系数的初选在计算中要对换热系数K 进行迭代，因此现初选换热系数K ’。

则初选传热面积F ’'*'n QF T K =∆总管数为t N ，'**t o F N d Lπ=1.6 管程换热系数2h 计算从传热学角度，管程内部属于强制对流换热。

管程流通面积2**224i t d N a π= 管程流速22*3600*24Gw a =管程雷诺数2Re id w ν=（ν的数值是按照1.2中油水混合物定性温度对应查得的数值）根据Re 的大小判断管内油水混合物的流动状态为层流还是湍流 一般Re>104，即为湍流，Re<104则为层流。

(1) 管内油水混合物换热状态为湍流换热0.80.023Re Pr n Nu =加热流体时n=0.4，冷却流体时n=0.3(2) 管内油水混合物换热状态为层流换热13RePr 1.86()/iNu L d =管程内换热系数2ih Nu d λ=1.7 壳程换热系数1h 计算 壳程的换热为自然对流换热32ga tL Gr ν∆=相关物性参数见1.2查表计算所得，g 为9.8.(Pr)n Nu C Gr =常数C 和n 的选取见表2壳程换热系数1eh Nud λ=当管外为纵向冲刷e d 为L ，当管外为横向冲刷e d 为0d1.8 污垢热阻计算水侧油污 20.00034r = 油水混合物油污10.00017r = 塑料导热系数 10.8λ= 钢管导热系数 43.6λ=1.9 传热系数计算002121111i i k d d r r h d h d λ=⎛⎫⎛⎫++++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭计算所得值和前面1.5设计选取进行对比，如果一致则即为所求答案，如果不一致，则把计算所得代入1.5，再次计算。

2.0 管板计算中心管排数 0.50 1.1t N N =管间距 01.25s d =管板直径00(1)4Ds s N d =-+2. 管外凝结换热1.1 壁面温度设定首先设定壁面温度，一般取热水温度和油水混合物出口温度的平均值，t w ℃， 热水温度为t ℃，油水混合进口温度为'1t ℃，油水混合物出口温度为"1t ℃。

"w 11t ()2t t =+1.2定性温度和物性参数计算管程外为水，其定性温度为1()K -℃21()2w t t t =+管程外为油水混合物，定性温度为'2t ℃''"2111()2t t t =+根据表1油水物性参数表，可以查得对应温度下的油水物性参数值一般需要查出的为密度ρ (3/kg m ),导热系数λ(/())W m K ∙，运动粘度2(/)m s ，体积膨胀系数a 1()K -，普朗特数Pr 。

表1 油水物性参数表水t ρλvaPr10 999.7 0.574 0.000001306 0.000087 9.52 20 998.2 0.599 0.000001006 0.000209 7.02 30 995.6 0.618 0.000000805 0.000305 5.42 40 992.2 0.635 0.000000659 0.000386 4.31 50 998 0.648 0.000000556 0.000457 3.54 60 983.2 0.659 0.000000478 0.000522 2.99 70 997.7 0.668 0.000000415 0.000583 2.55 80 971.8 0.674 0.000000365 0.00064 2.21 90 965.3 0.68 0.000000326 0.000696 1.95 100958.40.6830.0000002950.000751.75油t ρλva Pr10 898.8 0.1441 0.0005646591 20 892.7 0.1432 0.00028 0.000693335 30 886.6 0.1423 0.000153 1859 40 880.6 0.1414 9.07E-05 1121 50 874.6 0.1405 5.74E-05 723 60 868.8 0.1396 3.84E-05 493 70 863.1 0.1387 0.000027 354 80 857.4 0.1379 1.97E-05 263 90 851.8 0.137 1.49E-05 203 100846.20.13611.15E-051601.3 设计总传热量和实际换热量计算0m v Q Cq t Cq t ρ=∆=∆v v C q t C q t αρβρ=∆+∆油油水水C 为比热容/()j kg K ∙，v q 为总体积流量3/ms ，αβ分别为在油水混合物中油和水所占的百分比，t ∆油水混合物温差，m q 为总的质量流量/kg s 。

实际换热量Q0Q Q *1.1/0.9=0.9为换热器效率，1.1为换热余量。

1.4逆流平均温差计算逆流平均温差ΔTn ℃，max minmaxlnminn t t T t t ∆-∆∆=∆∆ 其中max t ∆和min t ∆分别为'1t t -和"1t t -中较大的差值和较小的差值1.5 换热系数的初选在计算中要对换热系数K 进行迭代，因此现初选换热系数K ’。

则初选传热面积F ’'*'n Q F T K =∆总管数为t N ，'**t o F N d Lπ=1.6管程换热系数2h 计算从传热学角度，管程内部属于强制对流换热。

管程流通面积2**224i t d N a π= 管程流速22*3600*24Gw a =管程雷诺数2ih Nud λ=2Re id w ν=（ν的数值是按照1.2中油水混合物定性温度对应查得的数值）根据Re 的大小判断管内油水混合物的流动状态为层流还是湍流 一般Re>104，即为湍流，Re<104则为层流。

(3) 管内湍流换热0.80.023Re Pr n Nu =加热流体时n=0.4，冷却流体时n=0.3(4) 管内层流换热13RePr 1.86()/iNu L d =管程内换热系数2ih Nud λ=1.7壳程换热系数1h 计算 壳程的换热为凝结换热0.252319.81.13()w r h t t L ρλ⎡⎤=⎢⎥-⎣⎦r 为对应蒸汽温度t 下的气化潜热当蒸汽冲刷竖管壁，L 为管长。

当蒸汽横向冲刷，L 为管道外径1.8污垢热阻计算水侧油污 20.00034r = 油水混合物油污10.00017r = 塑料导热系数 10.8λ= 钢管导热系数 43.6λ=1.9传热系数计算002121111i i k d d r r h d h d λ=⎛⎫⎛⎫++++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭计算所得值和前面1.5设计选取进行对比，如果一致则即为所求答案，如果不一致，则把计算所得代入1.5，再次计算。

2.0 管板计算中心管排数 0.50 1.1t N N =管间距 01.25s d =管板直径00(1)4Ds s N d =-+3. 管外强制对流换热3.1温度油水混合进口温度为'1t ℃，油水混合物出口温度为"1t ℃。