一、设计参数过热蒸汽压力P 1：0.35Mpa ；入口温度T 1：250C；出口温度T 2：138.89C（查水和水蒸汽热力性质图表P11）；传热量Q ：375400kJ/h 。
冷却水压力P 2：0.7MPa ；入口温度t 1：70C；出口温度t 2（C）；水流量m 2：45320kg/h 。
水蒸汽走管程，设计温度定为300C，工作压力为0.35Mpa （绝压）；冷却水走壳程，设计温度定位100C，工作压力为0.9Mpa （绝压）。
二、工艺计算1.根据给定的工艺条件进行热量衡算)t t ()()T T (1222212112111-==-=-=p p c m Q h h m c m Q查水和水蒸汽热力性质图表得 0.3MPa ，140C，2738.79kJ/kg 250C ，2967.88 kJ/kg 0.4MPa, 150C ，2752.00 kJ/kg 250C ，2964.50 kJ/kg采用插值法得到：0.35MPa 水蒸汽从138.89C到250C的焓变为：234.6 kJ/kgh kg h h Q m /16006.234/375400)/(1211==-=由表得70C时水的比热2p c 为4.187C kg J⋅/k （【1】《化工原理》P525页）98.7170187.445320375400t t 12212=+⨯=+=p c m Q C平均温度45.19450289.38121T T 21T 21=+=+=）（）（C平均温度99.707098.7121t t 21t 21=+=+=）（）（C2. 管程、壳程流体的物性参数0.35MPa ，194.45C时水蒸汽的物性参数：（【2】《水和水蒸汽热力性质图表》P62，【3】《化工原理》P525页）0.3MPa 190C比容0.7009m3【2】，0.3MPa 200C比容0.71635kg m 3【2】，0.4MPa 190C 比容0.52182m3【2】，0.4MPa 200C 比容0.53426kg m 3【2】，由插值法得得：0.35MPa ，194.45C时水蒸汽的比容为0.617566kg m3所以0.35MPa ，194.45C时水蒸汽的密度为1.61933m kg190C粘度0.144mPa/s ，导热系数1.065C m W⋅，比热容4.459 Ckg kJ⋅/【3】200C粘度0.136mPa/s ，导热系数1.076C m W ⋅，比热容4.505Ckg kJ ⋅/【3】得：194.45C时密度316193.1m kg =ρ，粘度s 0.14mP a 1⋅=μ，导热系数C m W ⋅=0699.11λ；比热容C kg kJ c p ⋅=/479.41588.00699.100014.044791111=⨯==λμp r c P0.7MPa ，70.99C时水的物性参数：（【4】《化工原理》P525页）70C密度977.83m kg ，粘度0.406mPa/s ，导热系数0.668C m W⋅，比热容4.187C kg kJ⋅/[4]80C密度971.83m kg ，粘度0.355mPa/s ，导热系数0.675C m W⋅，比热容4.195C kg kJ⋅/[4]得：70.99C时密度3271.926m kg =ρ，粘度s 0.383m Pa 2⋅=μ，导热系数C m W ⋅=671.02λ；比热容C kg kJ c p ⋅=/329.42393.2667.0000383.043292222r =⨯==λμp c P3.初定换热器尺寸 ①已知传热量Q 传热温差：89.687089.1387098.7102.17898.7125089.1382501121222121=-=∆=-←=-=∆=-→t t T t t t t T T T ）（）（）（）（1212ln t t t t t m ∆∆∆-∆=∆=114.95C（对错流、折流，要修正m t ∆，'m t m t t ∆⋅=∆∆ϕ）1.567098.7189.138250011.0702507098.71R P 12211112=--=--==--=--=∆t t T T R t T t t P t 有关，，与ϕ然后查图求得0.1=∆t ϕ[5]（【5】《热交换原理和设计》P296）。
95.11495.1140.1'=⨯=∆⋅=∆∆m t m t t ϕC假定K=75）CW/(m 2⋅[6] （【6】《热交换原理和设计》P286），则212.09544m 95.114756.3375400=⨯⨯='∆=mt K Q A②再估算管内流通截面：假定s m u /5.81=[7]，（【7】《化工原理》P199页）211110.03229m 5.86193.1360016003600=⨯⨯=⋅=u m A ρ③再算管子个数：)m 02.0d m 025.0d 2.525(4i 012==⨯=⋅，，因此由选定管子定，这里选φπi i d A d n 可得102.835202.00.0322944221=⨯⨯==ππi d A n ，取n=105根 ④求管子长度： 1.467448m 025.014.310512.09544L =⨯⨯==o d n A π，取5.1L =[8]，（【8】GB151-1999）由管子长度定管程数N=1 （1.5，2.0，3.0，6）？ ⑤估算壳体直径（内径）GB151-1999中规定的标准尺寸有：159、218、273、325、400、500、600、700、800、900、1000等。
所以将D 圆整到D 0=400mm ，取壁厚10mm ，则D i =380mm n=105根438.05.1i==D L在4~6之间，符合要求。
m m 364163808238023i L =-=⨯-=-=b D D [9]，（【9】GB151 P25）⑥排管后得到实际管子数下的流通截面'1A ：0.0329710502.0414.3422'1=⨯==N n d A i π ⑦实际换热面积：11.5395)1.05.1(105025.014.3)1.0(=-⨯⨯=-=L n d A o π 四、传热系数的计算①管内流体给热系数 流速 8.324750.032976193.1360016003600'1111=⋅⨯=⋅⋅=A m u ρ 雷诺数 753.925100014.06193.102.08.32471111=⨯⨯==μρi e d u R10000~20001=e R ，流体处于过渡流，对流传热系数i α可先用湍流时的公式计算，然后把算得的结果乘以修正系数φ[10]（【10】《化工原理》姚玉英 P250、P254） 计算给热系数3.01118.011118.1153.01118.01111i 023.0Re 1061023.0⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫⎝⎛=λμμρλλμμρλφαp i i p i i c u d d c u d d118.17120699.100014.0447900014.06193.18.3247502.002.00699.1023.01925.75310613.08.08.15i =⎪⎭⎫⎝⎛⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-=α②管外流体给热系数 当量直径：A ．无折流板，流体平行于管子流动时0.02013025.0105025.0105380.02222=⨯⨯-=-=o o i nd nd D deB ．有折流板正三角形排列时 oo d d t de ππ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=224234这里换热管外径为25mm,故拉杆直径选16mm,管壳直径为400mm,根据GB151的规定，拉杆数为4[11]（【11】GB151 P77）。
02013.0025.014.3025.0414.3032.023442342222=⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=oo d d t de ππ管间流通截面： 无折流板时()0.0917674]025.010538.0[14.3422222=⨯-=-=o i nd D A π有折流板时 ⎪⎭⎫⎝⎛-=t d h D A o i 12 h ——折流板间距，为（0.5～1）D i ，取h=220mm 0.018288032.0025.0122.0309.012=⎪⎭⎫⎝⎛-⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=t d h D A o i流速 0.1480330.09176771.92636004532036002222=⨯⨯=⋅⋅=A m u ρ流速太小，需要加折流板。
0.742830.01828871.92636004532036002222=⨯⨯=⋅⋅=A m u ρ雷诺数 36180.79000383.071.9260.7428302013.02222=⨯⨯==μρdeu R e给热系数o α：4712.82805.1393.2000383.071.9260.74283025.0025.0671.036.0Pr 36.014.03/155.014.03/1255.0222=⨯⨯⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=w o o oo u d dμμμρλα③总传热系数K89.385524712.8281025.002.0025.002.0118.1712025.0111=++++⨯=++++=o m i oo m o i o i i i o R d b R R d d b d d R d d K λαλαi R ——管内壁的污垢热阻，取4108598.0-⨯[12]w /m 2C⋅（【12】《化工原理》姚玉英 P385）o R ——管外壁的污垢热阻，取4107197.1-⨯[13] w /m 2C⋅（【13】《化工原理》姚玉英 P384）b ——管壁厚度0.005mλ ——管材导热系数为47.27C m W ⋅[14] （【13】《化工原理》姚玉英 P362） m d ——管子平均直径0.022407)020.0/025.0ln(020.0025.0)/ln(=-=-=i o i o m d d d d d④传热面积10.1488295.114*6.3*89.38552375400==∆=m t K Q A 计 符合要求计实 1.1410.1488211.5395A ==A五、阻力计算 1．管内阻力损失114.12)302.05.1041.0(2)3(211211⨯⨯+⨯=+=∆u N N F u d l p p s t i i ρρλ式中：λ——摩擦系数，对于0.0412.5250.046219=⨯=⨯λφλφ管子，，的管子，取F t ——结垢影响因数，对4.5.12.5251219=⨯=⨯t t F F 管子，，的管子，取φφ N p ——管程数N s ——串联壳体数 2．管间阻力损失①无折流板，流体沿轴线方向流动p s t o N N F u de lp 2)3(222ρλ+=∆式中：λ——摩擦系数，0.04=λN p ——壳程数2u ——管间流体流速de ——当量直径，()oi o i oi o i nd D nd D d n D nd D de +-=+⨯-=222244πππ②有折流板()s s o B B c o o N F u D h N N n Ff p 225.3122ρ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-++=∆式中：()o c o oo d n D h A A m u -==,360022ρF ——管子排列的校正因数，对三角形排列 F ＝0.5，正方形排列F ＝0.3，转置正方形F ＝0.4o f ——阻力系数，228.025-=e o R fn c ——直径处的管子数 N B ——折流板数 h —— 折流板间距 D —— 壳体内径F s ——结垢影响因数，对于液体 F s ＝1.15 N s ——串联壳体数。