标准系列化管壳式换热器的设计计算步骤
（1）了解换热流体的物理化学性质和腐蚀性能
（2）计算传热量，并确定第二种流体的流量
（3）确定流体进入的空间
（4）计算流体的定性温度，确定流体的物性数据
（5）计算有效平均温度差，一般先按逆流计算，然后再校核
（6）选取经验传热系数
（7）计算传热面积
（8）查换热器标准系列，获取其基本参数
（9）校核传热系数，包括管程、壳程对流给热系数的计算。假如核算的K与原选的经验值相差不大，就不再进行校核。若相差较大，则需重复（6）以下步骤
（10）校核有效平均温度差
（11）校核传热面积
（12）计算流体流动阻力。若阻力超过允许值，则需调整设计。
非标准系列化列管式换热器的设计计算步骤
（1）了解换热流体的物理化学性质和腐蚀性能
（2）计算传热量，并确定第二种流体的流量
（3）确定流体进入的空间
（4）计算流体的定性温度，确定流体的物性数据
（5）计算有效平均温度差，一般先按逆流计算，然后再校核
（6）选取管径和管内流速
（7）计算传热系数，包括管程和壳程的对流传热系数，由于壳程对流传热系数与壳径、管束等结构有关，因此，一般先假定一个壳程传热系数，以计算K，然后再校核
（8）初估传热面积，考虑安全因素和初估性质，常采用实际传热面积为计算传热面积值的1.15~1.25倍（9）选取管长
（10）计算管数
（11）校核管内流速，确定管程数
（12）画出排管图，确定壳径和壳程挡板形式及数量等
（13）校核壳程对流传热系数
（14）校核平均温度差
（15）校核传热面积
（16）计算流体流动阻力。若阻力超过允许值，则需调整设计。
甲苯立式管壳式冷凝器的设计（标准系列）
一、设计任务
1.处理能力：
2.376×104t/a正戊烷；
2.设备形式：立式列管式冷凝器。
二、操作条件
1.正戊烷：冷凝温度51.7℃，冷凝液于饱和温度下离开冷凝器；
2.冷却介质：为井水，流量70000kg/h，入口温度32℃；
3.允许压降：不大于105Pa；
4.每天按330天，每天按24小时连续运行。
三、设计要求
选择适宜的列管式换热器并进行核算。
附：正戊烷立式管壳式冷却器的设计——工艺计算书（标准系列）
正戊烷立式管壳式冷凝器的设计——工艺计算书（标准系列）
本设计的工艺计算如下：
此为一侧流体为恒温的列管式换热器的设计。
1.确定流体流动空间
冷却水走管程，正戊烷走壳程，有利于正戊烷的散热和冷凝。
2.计算流体的定性温度，确定流体的物性数据
正戊烷液体在定性温度（51.7℃）下的物性数据（查化工原理附录）
。，，kJ/kg C W/m C kJ/kg s Pa kg/m 34357130342，1081，5964.r .λ.c .μρp =︒⋅=︒⋅=⋅⨯==- 井水的定性温度：
入口温度为C ︒=321t ，出口温度为
12
212t c m r
m t p s s +=
式中33kg/s 3000kg/h 8024330101037623
41./.m s ==⨯⨯⨯=
C ︒=+⨯⨯=
673532174
4700004
35730002...t
井水的定性温度为()C
84332673532./.t m =+= 两流体的温差C 50C
<=-=-86178433751...t T m m ，故选固定管板式换热器 两流体在定性温度下的物性数据如下
3.计算热负荷
kW 7297435783301...r m Q s =⨯==
4.计算有效平均温度差
逆流温差()()()()[]
C 32-51.7ln 8176735751673575132751.../...t Δ,m =----=
逆 5.选取经验传热系数K 值
根据管程走井水，壳程走正戊烷，总传热系数C W/m 2
︒⋅=815470~K ，现暂取C W/m 2
︒⋅=600K 。
6.估算换热面积
23m 17.85001024533797..t ΔK Q S m =⨯⨯==，逆
7.初选换热器规格
立式固定管板式换热器的规格如下
公称直径D ..............................500mm 公称换热面积S ........................40m 2 管程数N p .. (2)
管数n ………………………………..172 管长L ………………………………..3.0m
管子直径……………………………..mm 5225.Φ⨯ 管子排列方式………………………..正三角形
换热器的实际换热面积()()2
m 16391030250143172100.....L d πn S o =-⨯⨯=-=
该换热器所要求的总传热系数C W/m 2o ︒⋅=⨯⨯==142781716391072973
....t ΔS Q K m o ，逆
8.核算总传热系数o K
（1）计算管程对流传热系数i α
/s m 3019607993441979933600
70000
../../ρ/m V i si si ==== 2m 0270020078502172422...d πN n A i p i =⨯⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛= m/s 7260027
001960...A V u i si i ===
1000020123000717
07
99372600200>=⨯⨯==
....μρu d Re i i i i i （湍流） 7734627
01071701017443
3....λμc Pr i
i pi i =⨯⨯⨯==
-
故()()C)W/(m 2︒⋅=⨯⨯==3736773420123020
062700230023
04
0804080....i i i ....Pr Re d λ.α （2）计算壳程对流传热系数o α
因为立式管壳式换热器，壳程为正戊烷饱和蒸汽冷凝为饱和液体后离开换热器，故可按蒸汽在垂直管外冷凝的计算公式计算o α
4
132131/o t ΔL μr λρg .α⎪
⎪⎭
⎫
⎝⎛=
现假设管外壁温C ︒=40w t ，则冷凝液膜的平均温度为()()C ︒=+=+8545407515050...t t .w s ，这与其饱和温度很接近，故在平均膜温45.85℃下的物性可沿用饱和温度51.7℃下的数据，在层流下：
()C 51W/m 2︒⋅=⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛-⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⎪
⎪⎭
⎫
⎝⎛=1050751300071701043571305968191311314
13324
132//o ......t ΔL μr λρg .α
（3）确定污垢热阻
