管壳式换热器计算表格

换热器管板设计计算管析是管壳式换热器的主要部件。

管板的设计是否合理对确保换热器的安全运行、节约金属材料，降低制造成本是至关重要的。

在此采用GB151标准中管板计算方法来设计计算管板。

（1）管板采用延长部分兼作法兰的管板形式。

结构如图2.2所示，图2-2 管板结构图结构尺寸数据列表2－6：（2）计算A ——壳程圆筒内直径横截面积，2mm ；222i 0.785800502654.84π==⨯=D A mms δ——壳程圆筒的厚度，mm ；s A ——圆筒壳壁金属横截面积，2mm ；2i () 3.148(8008)20307.3πδδ=+=⨯⨯+=s s s A D mmt δ——换热管壁厚，mm ；a ——单根换热管管壁金属横截面积，2mm ；2o () 3.14 2.5(25 2.5)176.6πδδ=-=⨯⨯-=t t a d mm2220176.638857.5=⨯=na mml A ——管板开孔后的面积，2mm ； 对于固定管板式换热器2223.1425502654.8220394662.644π⨯=-=-⨯=o l d A A n mmd A ——在布管区范围内，因设置隔板槽和拉杆结构的需要，面未能被换热管支承的面积，2mm ；对于三角形排列2'(0.866)1832(600.86632)18598=-=⨯⨯-⨯=d n A n S S S mmt A ——管板布管区的面积，2mm ； 对于多管程，三角形排列的换热管2220.8660.8662203218598213690.5=+=⨯⨯+=t d A nS A mmt D ——管板布管区当量直径，mm ；708.9===t D mmt E ——换热管材料的弹性模量，MPa ；L ——换热管有效长度（两管板内侧间距），mm ；t K ——管束模数，MPa ；对于固定式32061038877.23842.6(300060)708.9⨯⨯===-⨯t t t E na K MPa LDi ——换热管的回转半径，mm ；0.258===i mmcr l ——换热管受压失稳当量长度，mm ； 按GB151图32，确定为320=cr l mm[]σcr ——换热管稳定许用应力，MPa ；r C ——系数127.9r C ππ===因32040127.98==<=cr r l C i 故有/1140[]12451103.362222128σσ⎡⎤⎡⎤=-=⨯⨯-=⎢⎥⎢⎥⨯⎣⎦⎣⎦t cr cr s r l i MPa C λ——系数394662.60.785502654.8λ===l A A Q ——换热管束与圆筒刚度比，当壳体不带波形膨胀节时20638877.21.8920920307.3⨯===⨯t s s E na Q E A β——系数38877.20.098394662.6β===l na A s ∑——系数0.60.60.4(1)0.4(1 1.89) 2.60.785λ∑=++=++=s Q t ∑——系数110.4(1)(0.6)0.4(10.098)(0.6 1.89) 3.60.785βλ∑=+++=⨯+++=t Q t ρ——系数708.90.886800ρ===t t i D D K ——换热管加强系数12128001.318 6.0530＝[[=⨯=Kk ——管板周边不布管区无量纲宽度(1) 6.05(10.886)0.69ρ=-=⨯-=t k Kυ——管板材料泊松比，取0.3υ=μ——管板强度削弱系数，一般可取0.4μ=η——管板刚度削弱系数，一般可取μ值f δ——管板延长部分的法兰（或凸缘）厚度，mm ；f δ'——壳体法兰（或凸缘）厚度，mm ； f δ''——管箱法兰（或凸缘）厚度，mm ；ω'——系数，按//s i f i D D δδ'和查GB151图26，得0.00021ω'=；ω''——系数，按//h i f i D D δδ''和查文献[3] 图4-24得0.00063ω''=； f K ——管板边缘旋转刚度参数，MPa ； 对于固定管板其延长部分兼作法兰f f K K '=f K '——壳程圆筒与法兰（或凸缘）的旋转刚度参数，MPa ；3333221[()]12122091070230[()0.0002120910]12800708004.8δω''''==++⨯⨯⨯⨯=⨯⨯+⨯⨯+=f f f f f s i f iE b K K E D b D MPaf K ''——管箱圆筒与法兰（或凸缘）的旋转刚度参数，MPa ；3333221[()]12122091070230[()0.0006320910]128007080017.7δω''''''''=++⨯⨯⨯⨯=⨯⨯+⨯⨯+=f f f f h i f iE b K E D b D MPaf K ——旋转风度无量纲参数； 对于固定式管板 33.14 4.89.810441431.2π-⨯===⨯⨯ff tK K K1m ——管板第一弯矩系数，按f K K 和查GB151图27,得10.13=m 2m ——管板第二弯矩系数，按K Q 和查GB151 图28,得2 2.14=mm ——管板总弯矩系数120.130.3 2.140.6110.3υυ++⨯===++m m m1G ——系数因0m >,所以取11e i G G 与中较大值。

原始数据G2m^3/d600进口水温度t2'℃95出口水温t2"℃75油水混合进口温度t1'℃20油水混合出口温度t1"℃45壳体内径Ds m1管子外径do m0.025管子内径di m0.017管子长度l m5定性温度和物性参数计算水定性温度t2(t2'+t2")/2℃85ρ968.55λ0.677v 3.455E-07a0.000668Pr 2.08油水定性温度t1(t1'+t1")/2℃32.5ρ939.925λ0.3821625v 6.91718E-05Pr839.82125换热器效率90%设计传热量Q0460592.4531冷却水量G219544.23422逆流平均温差ΔTn(Δtmax-Δtmin)/(ln(Δtmax/Δtmin))℃49.11105006试选传热系数K0118初选传热面积F079.47958493总管子数Nt A/(π*d0*l)202.4957578管程换热系数管程流通面积a2(Nt/2)*(π/4)*di^20.022913365管程流速w2G2/(a2*ρ*3600)0.303073968管程雷诺数Re2ρ*w2*di/u214912.4673管程换热系数h216674.05889壳程换热系数壳程流通面积a1π/4*(Ds^2-Nt*d0^2)0.154822852壳程流速w10.036204208壳程当量直径de(Ds^2-Nt*d0^2)/(Nt*d0)0.039054765壳程雷诺数Reρ*w2*di/u24092.465489 Nu42.0365279h1728.687767水侧油污r20.00034油水混合物油污r10.00017铁管43.2传热系数K117.842643N015.63393744s0.03125Ds0.56875202湍流Nu=741.7237 200<2100层流16。

管壳式换热器模拟计算（课本P40 2-5题）程序条文：# include <stdio.h># include <math.h>main(){double Do=0.025，Di=0.021，L=6，Wh=29.5; Th1=280，Wc=37.5， Tc1=160，Ro=0.0005,Ri=0.0001，D1,D2，D2O1=0.85，D2O2=0.919，Tc2,Th2，MD2O1，MD2O2，K=12.5,Cp1,Cp2，ramda1,ramda2，niu1,niu2，yita1,yita2,a1,b1,a2,b2,Tc20,Th20,Tmc,Tmh,C,Qc,Qh,Ho,Hi,Reo,Rei,Pro,Pri,Si,rou1,ui,Hi0,Twi0,Ai,Twi,niuwi,yitawi,Dwi,Xwi,rouwi,Ao,Smax,B=0.23,D=0.8,t=0.032,De,uo,rou2,Ho0,Two0,Two,niuwo,yitawo,Dwo,Xwo,rouwo，Ko，NTU,E,F,Cmin,Cmax，Xh,Xc，ld=44,b=0.002,Dm=0.0023，e=2.71828;int n=0;Tc2=180;Th2=260; /*给Tc2，Th2赋初值*/do{ n++;printf("n=%d\n",n);Th20=Th2;Tmh=(Th1+Th20)/2;do{Tc20=Tc2; /*Tc2的迭代*/Tmc=(Tc1+Tc20)/2;Cp1=(0.7072+(0.00147-0.00051*D2O1)*Tmc-0.318*D2O1)*(0.055*K+0.35) *4.18*1000;Cp2=(0.7072+(0.00147-0.00051*D2O2)*Tmh-0.318*D2O2)*(0.055*K+0.35) *4.18*1000;C=Wh*Cp2/(Wc*Cp1);Tc2=Tc1+C*(Th1-Th20);}while(fabs(Tc2-Tc20)>=0.1);Qh=Wh*Cp2*(Th1-Th2);Qc=Wc*Cp1*(Tc2-Tc1);Ai=3.14*Di*L*324;Si=0.25*3.14*Di*Di*324/2;Xc=1+Tmc/100.0;MD2O1=pow(D2O1,2);D1=0.942+0.248*Xc+0.174*MD2O1+0.0841/(Xc*D2O1)-0.312*Xc/D2O1-0.55 6*exp(-Xc);rou1=1000*D1;ui=Wc/(rou1*Si);b1=log((log(90.0+1.22)/log(13+1.22)))/(log((50.0+273)/(100.0+273) ));a1=log(log(90+1.22))-b1*log(50.0+273);niu1=exp(exp(a1+b1*log(Tmc+273)))-1.22;yita1=niu1*rou1/1000000;Rei=Di*ui*rou1/yita1;ramda1=0.4213*(1-0.00054*Tmc)/D2O1/3.6;Pri=Cp1*yita1/ramda1;Hi0=0.027*pow(Rei,0.8)*pow(Pri,0.33)*ramda1/Di;Twi0=Tmc+Qc/(Hi0*Ai);do /*管壁内壁温的迭代*/{ niuwi=pow(e,pow(e,a1+b1*log(Twi0+273)))-1.22;Xwi=1+Twi0/100.0;Dwi=0.942+0.248*Xwi+0.174*MD2O1+0.0841/(Xwi*D2O1)-0.312*Xwi/D2O1-0.556*exp(-Xwi);rouwi=1000*Dwi;yitawi=niuwi*rouwi/1000000;Hi=Hi0*(pow((yita1/yitawi),0.14));Twi=Tmc+Qc/(Hi*Ai);Twi0=Twi;}while(fabs(Twi-Twi0)>=0.5);Ao=3.14*Do*L*324;Smax=B*D*(1-Do/t);De=4*(t*t-0.25*3.14*Do*Do)/(3.14*Do);Xh=1+Tmh/100.0;MD2O2=pow(D2O2,2);D2=0.942+0.248*Xh+0.174*MD2O2+0.0841/(Xh*D2O2)-0.312*Xh/D2O2-0.556*ex p(-Xh);rou2=1000*D2;uo=Wh/(rou2*Smax);b2=log((log(1500+1.22)/log(120+1.22)))/(log((50.0+273)/(100.0+273 )));a2=log(log(1500+1.22))-b2*log(50.0+273);niu2=exp(exp(a2+b2*log(Tmh+273)))-1.22;yita2=niu2*rou2/1000000;Reo=De*uo*rou2/yita2;ramda2=0.4213*(1-0.00054*Tmh)/D2O2/3.6;Pro=Cp2*yita2/ramda2;Ho0=0.36*pow(Reo,0.55)*pow(Pro,0.33)*ramda2/De;Two0=Tmh-Qh/(Ho0*Ao);do /*管壁外壁温的迭代*/{ niuwo=exp(exp(a1+b1*log(Two0+273)))-1.22;Xwo=1+Two0/100;Dwo=0.942+0.248*Xwo+0.174*MD2O1+0.0841/(Xwo*D2O1)-0.312*Xwo/D2O1-0.556*exp(-Xwo);rouwo=1000*Dwo;yitawo=niuwo*rouwo/1000000;Ho=Ho0*(pow((yita2/yitawo),0.14));Two=Tmh-Qh/(Ho*Ao);Two0=Two;}while(fabs(Two-Two0)>=0.5)；Ko=1/((1/Hi+Ri)*Ao/Ai+1/Ho+Ro+b/ld*Do/Dm); /*以管外表面为基准，计算传热系数K*/Cmin=Wh*Cp2;Cmax=Wc*Cp1;NTU=Ko*Ao/Cmin; /*传热单元数*/F=NTU*sqrt(1+pow(Cmin/Cmax,2));E=2/((1+Cmin/Cmax)+sqrt(1+Cmin/Cmax)*(1+exp(-F))/(1-exp(-F))); /*传热效率*/Th2=Th1-E*(Th1-Tc1);Tc2=Tc1+C*(Th1-Th2);printf("Th2=%.1lf\tTc2=%.1lf\n",Th2,Tc2);printf("Rei=%.2lf\tPri=%.2lf\tHi=%.2lf\n",Rei,Pri,Hi);printf("Reo=%.2lf\tPro=%.2lf\tHo=%.2lf\n",Reo,Pro,Ho);printf("Qc=%.2lf\tQh=%.2lf\n",Qc/1000,Qh/1000);printf("Ko=%.2lf\tNTU=%.3lf\tE=%.3lf\n",Ko,NTU,E);}while( fabs(Th20-Th2) >= 0.1);return 0；}运行结果如下：。

管壳式换热器模拟计算（课本P40 2-5题）# include <stdio.h># include <math.h>main(){double Do=0.025，Di=0.021，L=6，Wh=29.5; Th1=280，Wc=37.5， Tc1=160，Ro=0.0005,Ri=0.0001，D1,D2，D2O1=0.85，D2O2=0.919，Tc2,Th2，MD2O1，MD2O2，K=12.5,Cp1,Cp2，ramda1,ramda2，niu1,niu2，yita1,yita2,a1,b1,a2,b2,Tc20,Th20,Tmc,Tmh,C,Qc,Qh,Ho,Hi,Reo,Rei,Pro,Pri,Si,rou1,ui,Hi0,Twi0,Ai,Twi,niuwi,yitawi,Dwi,Xwi,rouwi,Ao,Smax,B=0.23,D=0.8,t=0.032,De,uo,rou2,Ho0,Two0,Two,niuwo,yitawo,Dwo,Xwo,rouwo，Ko，NTU,E,F,Cmin,Cmax，Xh,Xc，ld=44,b=0.002,Dm=0.0023，e=2.71828;int n=0;Tc2=180;Th2=260; /*给Tc2，Th2赋初值*/do{ n++;printf("n=%d\n",n);Th20=Th2;Tmh=(Th1+Th20)/2;do{Tc20=Tc2; /*Tc2的迭代*/Tmc=(Tc1+Tc20)/2;Cp1=(0.7072+(0.00147-0.00051*D2O1)*Tmc-0.318*D2O1)*(0.055*K+0.35) *4.18*1000;Cp2=(0.7072+(0.00147-0.00051*D2O2)*Tmh-0.318*D2O2)*(0.055*K+0.35) *4.18*1000;C=Wh*Cp2/(Wc*Cp1);Tc2=Tc1+C*(Th1-Th20);}while(fabs(Tc2-Tc20)>=0.1);Qh=Wh*Cp2*(Th1-Th2);Qc=Wc*Cp1*(Tc2-Tc1);Ai=3.14*Di*L*324;Si=0.25*3.14*Di*Di*324/2;Xc=1+Tmc/100.0;MD2O1=pow(D2O1,2);D1=0.942+0.248*Xc+0.174*MD2O1+0.0841/(Xc*D2O1)-0.312*Xc/D2O1-0.55 6*exp(-Xc);rou1=1000*D1;ui=Wc/(rou1*Si);b1=log((log(90.0+1.22)/log(13+1.22)))/(log((50.0+273)/(100.0+273) ));a1=log(log(90+1.22))-b1*log(50.0+273);niu1=exp(exp(a1+b1*log(Tmc+273)))-1.22;yita1=niu1*rou1/1000000;Rei=Di*ui*rou1/yita1;ramda1=0.4213*(1-0.00054*Tmc)/D2O1/3.6;Pri=Cp1*yita1/ramda1;Hi0=0.027*pow(Rei,0.8)*pow(Pri,0.33)*ramda1/Di;Twi0=Tmc+Qc/(Hi0*Ai);do /*管壁内壁温的迭代*/{ niuwi=pow(e,pow(e,a1+b1*log(Twi0+273)))-1.22;Xwi=1+Twi0/100.0;Dwi=0.942+0.248*Xwi+0.174*MD2O1+0.0841/(Xwi*D2O1)-0.312*Xwi/D2O1-0.556*exp(-Xwi);rouwi=1000*Dwi;yitawi=niuwi*rouwi/1000000;Hi=Hi0*(pow((yita1/yitawi),0.14));Twi=Tmc+Qc/(Hi*Ai);Twi0=Twi;}while(fabs(Twi-Twi0)>=0.5);Ao=3.14*Do*L*324;Smax=B*D*(1-Do/t);De=4*(t*t-0.25*3.14*Do*Do)/(3.14*Do);Xh=1+Tmh/100.0;MD2O2=pow(D2O2,2);D2=0.942+0.248*Xh+0.174*MD2O2+0.0841/(Xh*D2O2)-0.312*Xh/D2O2-0.556*ex p(-Xh);rou2=1000*D2;uo=Wh/(rou2*Smax);b2=log((log(1500+1.22)/log(120+1.22)))/(log((50.0+273)/(100.0+273 )));a2=log(log(1500+1.22))-b2*log(50.0+273);niu2=exp(exp(a2+b2*log(Tmh+273)))-1.22;yita2=niu2*rou2/1000000;Reo=De*uo*rou2/yita2;ramda2=0.4213*(1-0.00054*Tmh)/D2O2/3.6;Pro=Cp2*yita2/ramda2;Ho0=0.36*pow(Reo,0.55)*pow(Pro,0.33)*ramda2/De;Two0=Tmh-Qh/(Ho0*Ao);do /*管壁外壁温的迭代*/{ niuwo=exp(exp(a1+b1*log(Two0+273)))-1.22;Xwo=1+Two0/100;Dwo=0.942+0.248*Xwo+0.174*MD2O1+0.0841/(Xwo*D2O1)-0.312*Xwo/D2O1-0.556*exp(-Xwo);rouwo=1000*Dwo;yitawo=niuwo*rouwo/1000000;Ho=Ho0*(pow((yita2/yitawo),0.14));Two=Tmh-Qh/(Ho*Ao);Two0=Two;}while(fabs(Two-Two0)>=0.5)；Ko=1/((1/Hi+Ri)*Ao/Ai+1/Ho+Ro+b/ld*Do/Dm); /*以管外表面为基准，计算传热系数K*/Cmin=Wh*Cp2;Cmax=Wc*Cp1;NTU=Ko*Ao/Cmin; /*传热单元数*/F=NTU*sqrt(1+pow(Cmin/Cmax,2));E=2/((1+Cmin/Cmax)+sqrt(1+Cmin/Cmax)*(1+exp(-F))/(1-exp(-F))); /*传热效率*/Th2=Th1-E*(Th1-Tc1);Tc2=Tc1+C*(Th1-Th2);printf("Th2=%.1lf\tTc2=%.1lf\n",Th2,Tc2);printf("Rei=%.2lf\tPri=%.2lf\tHi=%.2lf\n",Rei,Pri,Hi);printf("Reo=%.2lf\tPro=%.2lf\tHo=%.2lf\n",Reo,Pro,Ho);printf("Qc=%.2lf\tQh=%.2lf\n",Qc/1000,Qh/1000);printf("Ko=%.2lf\tNTU=%.3lf\tE=%.3lf\n",Ko,NTU,E);}while( fabs(Th20-Th2) >= 0.1); return 0；}运行结果如下：。

管壳式换热器传热设计说明书设计一列管试换热器，主要完成冷却水——过冷水的热量交换设计压力为管程1.5MPa （表压），壳程压力为0.75MPa（表压），壳程冷却水进,出口温度分别为20℃和50℃，管程过冷水进，出口温度分别为90℃和65℃管程冷水的流量为80t/h。

2、设计计算过程：（1）热力计算1)原始数据：过冷却水进口温度t1′=145℃；过冷却水出口温度t1〞=45℃；过冷却水工作压力P1=0.75Mp a（表压）冷水流量G1=80000kg/h；冷却水进口温度t2′=20℃；冷却水出口温度t2〞=50℃；冷却水工作压力P2=0.3 Mp a（表压）。

改为冷却水工作压力P2=2.5 Mp2)定性温度及物性参数：冷却水的定性温度t2=( t1′+ t1〞)/2=(20+50)/2=35℃；冷却水的密度查物性表得ρ2=992.9 kg/m3；冷却水的比热查物性表得C p2=4.174 kJ/kg.℃冷却水的导热系数查物性表得λ2=62.4 W/m.℃冷却水的粘度μ2=727.5×10－6 Pa·s；冷却水的普朗特数查物性表得P r2=4.865；过冷水的定性温度℃；过冷水的密度查物性表得ρ1=976 kg/m3；过冷水的比热查物性表得C p1=4.192kJ/kg.℃；过冷水的导热系数查物性表得λ1=0.672w/m.℃；过冷水的普朗特数查物性表得P r2；过冷水的粘度μ1=0.3704×10－6 Pa·s。

过冷水的工作压力P1=1.5 Mp a（表压）3)传热量与水热流量取定换热器热效率为η=0.98；设计传热量：过冷却水流量：；4)有效平均温差逆流平均温差：根据式（3-20）计算参数p、R:参数P：参数R：换热器按单壳程2管程设计，查图3—8得温差校正系数Ψ=0.83；有效平均温差：5)管程换热系数计算：附录10，初定传热系数K0=400 W/m.℃；初选传热面积：m2；选用φ25×2.5无缝钢管作换热管；管子外径d0=0.025 m；管子径d i=0.025-2×0.0025=0.02 m；管子长度取为l=3 m；管子总数：取720根管程流通截面积：m2管程流速：m/s管程雷诺数：湍流管程传热系数：（式3-33c）6)结构初步设计：布管方式见图所示:管间距s=0.032m（按GB151,取1.25d0）；管束中心排管的管数按4.3.1.1所给的公式确定：取20根；壳体径：m 取Di=0.7m；长径比：布管示意图l/D i=3/0.9=3.3 ，合理选定弓形折流板弓形折流板弓高：折流板间距：m折流板数量：折流板上管孔直径由GB151-2014可确定为 0.0254mm折流板直径由GB151-2014可确定为 0.6955m 7）壳程换热系数计算壳程流通面积：根据式(3-61)中流体横过管束时流道截面积046.0032.0025.016.0233.01o i c1=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=s d BD A m 2壳程流速：m/s ；壳程质量流速：kg m 2/s ；壳程当量直径：m ；壳程雷诺数：； 切去弓形面积所占比例按 h/D i =0.2查图4-32得为0.145壳程传热因子查 图3-24得为j s =20 管外壁温度假定值 t w1′=45℃ 壁温过冷水粘度 Pa.s粘度修正系数：根据式（3-62）计算壳程换热系数：8）传热系数计算：水侧污垢热阻：r 2=0.000344m 2.℃/w 管壁热阻r 忽略 总传热系数：传热系数比值，合理9）管壁温度计算：管外壁热流密度：Ｗ/m2.℃根据式(3-94a)计算管外壁温度：℃误差较核：℃，误差不大；10）管程压降计算：根据式(3-94b)计算管壁温度：℃；壁温下水的粘度：Pa·s；粘度修正系数：；查图3-30得管程摩擦系数：管程数：；管沿程压降计算依据式（3-112）：Pa （W=w.ρ）回弯压降：Pa；取进出口管处质量流速：W N2=1750 ㎏/㎡·s； (依据ρw2<3300取 w=1.822m/s) 进出口管处压降(依据 3-113)：；管程结垢校正系数：；管程压降：11）壳程压降计算：壳程当量直径：m；雷诺数：；查得壳程摩擦系数：λ1=0.08；(图 3-34)管束压降（公式3-129）：Pa；取进出口质量流速： kg/m2·s；( ρw2<2200 取W N2=1000 ㎏/㎡·s) 进出口管压降：Pa；取导流板阻力系数：;导流板压降：Pa壳程结垢修正系数：；(表3-12)壳程压降：Ｐa；管程允许压降：[△P2]=35000 Pa；（见表3-10）壳程允许压降：[△P1]=35000 Pa；△P2<[△P2]△P1<[△P1]即压降符合要求。

管壳式换热器的设计计算1．流体流径的选择哪一种流体流经换热器的管程，哪一种流体流经壳程，下列各点可供选择时参考(以固定管板式换热器为例)(1) 不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子。

(2) 腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。

(3) 压强高的流体宜走管内，以免壳体受压。

(4) 饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。

(5) 被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。

(6) 需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。

(7) 粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re(Re>100)下即可达到湍流，以提高对流传热系数。

在选择流体流径时，上述各点常不能同时兼顾，应视具体情况抓住主要矛盾，例如首先考虑流体的压强、防腐蚀及清洗等要求，然后再校核对流传热系数和压强降，以便作出较恰当的选择。

2. 流体流速的选择增加流体在换热器中的流速，将加大对流传热系数，减少污垢在管子表面上沉积的可能性，即降低了污垢热阻，使总传热系数增大，从而可减小换热器的传热面积。

但是流速增加，又使流体阻力增大，动力消耗就增多。

所以适宜的流速要通过经济衡算才能定出。

此外，在选择流速时，还需考虑结构上的要求。

例如，选择高的流速，使管子的数目减少，对一定的传热面积，不得不采用较长的管子或增加程数。

管子太长不易清洗，且一般管长都有一定的标准；单程变为多程使平均温度差下降。

这些也是选择流速时应予考虑的问题。

3. 流体两端温度的确定若换热器中冷、热流体的温度都由工艺条件所规定，就不存在确定流体两端温度的问题。

若其中一个流体仅已知进口温度，则出口温度应由设计者来确定。

例如用冷水冷却某热流体，冷水的进口温度可以根据当地的气温条件作出估计，而换热器出口的冷水温度，便需要根据经济衡算来决定。

式中：T 1=98℃T 2=74℃Cp,h =0.3J/(kg ℃）m h =100834kg/sWd=0.01905m αo =40W/(m 2.℃)r o =0.0005(m 2.℃)/W A o /A i =1.0112λw =48W/(m .℃)本计算表格是基于《换热器设计手册》（钱颂文主编）中相关公式进行的计算Q=KAΔt mQ-热负荷，WK-总传热系数，W/(m 2.℃)热负荷Q的计算热流体进口温度冷流体进A-换热器传热面积，m 2Δt m -进行换热的两流体之间的平均温度差，其中总传热系数K的计算公式如下：热流体质量流量冷流体质热负荷Q=20832000热流体出口温度冷流体出热流体比热冷流体管外流体污垢热阻管内流体换热管的外表传热面积与内表传热面积之比换热管的外表与换热器管内和管外的平均传热面积之比总传热系数K的计算换热管外径管壁管外流体传热膜系数管内流体传管壁材料的导热系数17.05W/(m 2.℃)Δt 2=51℃Δt 1=47℃0.922Δt 2=71℃Δt 1=27℃0.38Δt m =49Δt m =49Δt m =48.97277702Δt m =45.5089394P=0.2816901411、当换热器冷热流体逆向流动时较大端温差较小端温差Δt 1/Δt 2=总传热系数K=3、确定平均温度差(1)当Δt 1/Δt 2 <2 时且逆向流动时(2)当Δt 1/Δt 2 <2 时且并向流动时(3)当Δt 1/Δt 2 >2 时且逆向流动时2、当换热器冷热流体并向流动时较大端温差较小端温差Δt 1/Δt 2=(4)当Δt 1/Δt 2 >2 时且并向流动时4、确定温度修正系数(1)对于单壳程、双管程或者2n管程的管壳式换热器R=1.20.9825462m 2温度修正系数换热面积A=5、根据P、R值查图，确定对应温度修正系物料摩尔比比热容t 1=27℃H2O 27.42.02H243.6114.2t 2=47℃CH40.253.72N215.51.12Cp,c =2100J/(kg ℃）Ar 0.2 1.2CO210.861.1m c =496kg/s CO 2.181.12混合气体7.075276δ=0.000211m αi =45W/(m 2.℃)r i =0.0005(m 2.℃)/W A o /A m =1.005569计算定性温度在292℃流体进口温度混合气体粘度、比热计算公式流体质量流量流体出口温度冷流体比热内流体污垢热阻的外表传热面积与换热器管内和管外的平均传热面积之比管壁厚度流体传热膜系数的计算292℃时的物性数据粘度密度导热系数0.01920.01420.08990.1630.01810.7170.030.0282 1.2510.02280.0363 1.7820.01730.0272 1.9760.01370.0278 1.250.02260.0225。

式中：T 1=406.8℃T 2=263.2℃Cp,h=2823.617J/(kg ℃）m h =0.1466kg/sWd=0.025m αo =40W/(m 2.℃)r o =0.0005(m 2.℃)/W A o /A i =1.010101λw =48W/(m .℃)换热管的外表传热面积与内表传热面积之比换热管的外表与换热器管内和管外的平均传热面积之比管壁材料的导热系数总传热系数K的计算换热管外径管壁管外流体传热膜系数管内流体传管外流体污垢热阻管内流体热流体比热冷流体热流体质量流量冷流体质热负荷Q=55727.77564其中总传热系数K的计算公式如下：热负荷Q的计算热流体进口温度冷流体进热流体出口温度冷流体出本计算表格是基于《换热器设计手册》（钱颂文主编）中相关公式进行的计算Q=KA Δt mQ-热负荷，WK-总传热系数，W/(m 2.℃)A-换热器传热面积，m 2Δt m -进行换热的两流体之间的平均温度差，℃26.62W/(m 2.℃)Δt 2=156.8℃Δt 1=153.5℃0.979Δt 2=297.1℃Δt 1=13.2℃0.044Δt m =155.15Δt m =155.15Δt m =155.1441506Δt m =91.17324918(4)当Δt 1/Δt 2 >2 时且并向流动时4、确定温度修正系数(1)对于单壳程、双管程或者2n管程的管壳式换热器较小端温差Δt 1/Δt 2=3、确定平均温度差(1)当Δt 1/Δt 2 <2 时且逆向流动时(2)当Δt 1/Δt 2 <2 时且并向流动时(3)当Δt 1/Δt 2 >2 时且逆向流动时1、当换热器冷热流体逆向流动时较大端温差较小端温差Δt 1/Δt 2=2、当换热器冷热流体并向流动时较大端温差总传热系数K=P=0.472231572R=1.0235210260.9813.77m 2换热面积A=5、根据P、R值查图，确定对应温度修正系数温度修正系数 F T =t 1=109.7℃t 2=250℃Cp,c =1943.27J/(kg ℃）m c =0.2044kg/s δ=0.00025m αi =45W/(m 2.℃)r i =0.0005(m 2.℃)/W A o /A m =1.005025的外表传热面积与换热器管内和管外的平均传热面积之比管壁厚度流体传热膜系数内流体污垢热阻冷流体比热流体质量流量流体进口温度流体出口温度算的计算。

本科生通用题目：单壳程双管程管壳式换热器设计（立式）专业：应用化学班级：0703班姓名：肖黎鸿成绩：导师签字：2010年7月11日题目:单壳程双管程管壳式换热器设计（立式）参数:要求要求每位学生在设计的过程中，充分发挥自己的独立工作能力及创造能力，在设计过程中必须做到：（1）及时了解有关资料，做好准备工作，充分发挥自己的主观能动性和创造性。

（2）认真计算和制图，保证计算正确和图纸质量。

（3）按预定计划循序完成任务。

日程安排：1.准备阶段（1天）2.设计计算阶段（3天）3.绘图阶段（4天）4.编写设计说明书（2天）目录1.绪论 (1)2．设计计算 (2)2.1管子数n的计算 (2)2.2管子排列方式，管间距的确定 (2)2.3壳体直径的确定 (2)2.4壳体厚度的计算 (2)2.5壳体液压试验应力校核 (3)2.6分程隔板的选择 (3)2.7封头的选择 (3)2.8法兰,管板的选择 (4)2.9垫片尺寸的确定 (5)2.10管子拉脱力的计算 (5)2.11是否安装膨胀节的计算 (6)2.12折流板设计 (7)2.13拉杆设计 (8)2.14开孔补强 (8)2.15支座 (9)3．设计评述 (10)4.参考文献 (11)附:设计结果一览表 (12)1.绪论热交换器，通常又称作换热器，是化工﹑炼油和食品及其他工业部门的通用设备，在生产中占有重要作用。

化工生产中，换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用甚为广泛。

换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可以分为三大类，及间壁式、混合式和蓄热式。

三类换热器中，间壁式换热器应用最多。

本次设计的管壳式换热器就属于间壁式换热器的一种。

立式固定管板式换热器示意图2．设计计算2.1管子数n 的计算选25 ×2.5的无缝钢管，材质20号钢，管长1.5m 。

因为F =πd 均Ln ，所以根均1045.10225.011=⨯⨯==ππL d F n2.2管子排列方式，管间距的确定本设计物料：管程氮气，壳程水，循环水工作温度90℃较高，不易结垢。