由以上的计算结果以及题目已知，代入下面的式子，有：

Q=WhCph(T1-T2)=25000Kg/h×2.22kJ/kg.℃×（140-40）℃=5550000KJ/h=1541.7kW

(3).平均传热温差

计算两流体的平均传热温差，先按单壳程、多管程计算 逆流时，我们有

煤油：140℃→40℃ 水：40℃←30℃

从而Δtm＇=

?140-40?-?40-30?=39℃

ln140?4040?30查有关温差校正系数表，可得温度校正系数??t?0.82，所以校正后温度为'?tm??tm??t?39.0?0.82?32.0，又因为??t?0.82>0.8，故可选用单壳程的列管式换热器。 又因T-t=55℃>50℃,所以应选择补偿圈补偿热方式，在固定管板上加膨胀节。 (4).冷却水用量 由以上的计算结果以及已知条件，很容易算得： Wc=5550000Q?132966kg/h =Cpc(t2?t1)4.174?(40?30)(5).总传热系数K 选择时，除要考虑流体的物性和操作条件外，还应考虑换热器的类型。 1.管程传热系数： Re1=Pr1=diui?i0.02?1.5?994??40961.5 ?i0.000728cp?i?i?4174?0.000728?4.85 0.626?idiui?i0.8cp?i0.4αi=0.023()() di?i?i=0.023?idi(Re1)0.8(Pr1)0.4?0.023?2

0.626?40961.50.8?4.850.4 0.02=6629.3W/m?℃ 2.壳程传热系数：

假设壳程的传热系数是：?o=600W/m?℃

2

污垢热阻：Rsi=0.000344m℃/W Rso=0.000172m℃/W

管壁的导热系数：?=45m℃/W 管壁厚度：b=0.0025

2

2

2

内外平均厚度：dm=0.0225

在下面的公式中，代入以上数据，可得

K?12=395.8W/(m?℃）

dodobdo1?Rsi??Rso??ididi?di?o(6).计算传热面积

由以上的计算数据，代入下面的公式，计算传热面积： 考虑15%的面积裕度，则：

3.2工艺设计

3.2.1管径和管内流速 选用Φ25×2.5的碳钢管，管长6m，管内流速取ui=1.5m/s。 3.2.2管程数和传热管数 根据传热管的内径和流速，可以确定单程管子根数： ns=Vi132966/(3600?994)??78.9?79(根) 220.785?0.02?1.5?diui4按单程计算，所需传热管的长度是： 若按单程管计算，传热管过长，宜采用多管程结构，可见取传热管长l=6m，则该 传热管程数为： Np?L23 ??（管程）4l6则传热管的总根数为： 3.2.3平均传热温差校正及壳程数 ?140-40?-?40-30?lnΔtm＇=140?4040?30=39℃ 此时：平均传热温差校正系数 按单壳程，多管程结构，查有关温差校正系数表，以1/R代替R，PR代替P，查同一直

'线，可得温度校正系数??t?0.82，所以校正后温度为?tm??tm??t?39.0?0.82?32.0，

又因为??t?0.82>0.8，故可选用单壳程的列管式换热器。

3.2.4.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，隔板两侧采用正方形排列。取管心距t=1.25d0，则

横过管束中心线的管数

(1)采用多管程结构，取管板利用率η=0.7，则壳体内径为

D?1.05tN??1.05?32?316?714mm0.7圆整可取D=800mm

3.2.6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=0.25×800=200mm

故可取h=200mm，取折流板间距B=0.3D,则B=0.3×800=240mm，可取B为250mm。 折流板数NB?传热管长6000-1?-1?23（块） 折流板间距250折流板圆缺水平装配。 3.2.7壳程内径及换热管选型汇总 外壳直径D800mm 管程流通面积S0.025m 管数n316 管长L6m 中心距32mm 2管排方式—正三角形 公称面积S140m 管程数4 管尺寸?25?2.5mm(碳钢管） 23.3换热器核算 核算 （1）壳程对流传热系数 对圆缺形的折流板，可采用克恩公式： 计算壳程当量直径，由正三角形排列可得： （4de?32?t-d0）4(30.0322?0.785?0.0252)242?d03.14?0.025==0.020m 壳程流通截面积： 壳程流体流速为： 由于管为三角形排列，则有 由于管为三角形排列，则有 雷诺准数为： 普朗特准数：

?0.14)?1?w粘度校正

(（2）管程对流传热系数 管程流通截面积: 管程流体流速： 雷诺准数为： 普朗特准数： （3）传热系数K 根据冷热流体的性质及温度，在(GB151-99P140-141)选取污垢热阻： 污垢热阻：Rsi=0.000344m℃/W Rso=0.000172m℃/W 还有，管壁的导热系数：?=45m℃/W 222管壁厚度：b=0.0025 内外平均厚度：dm=0.0225 在下面的公式中，代入以上数据，可得 （4）传热面积S 由K计算传热面积S 该换热器的实际传热面积Sp 该换热器的面积裕度为： 传热面积裕度合适，该换热器能完成生产任务。 因为壳程和管程都有压力降的要求，所以要对壳程和管程的压力降分别进行核算。 （1）管程流动阻力 管程压力降的计算公式为： 其中Ns=1,Np=4,Ft=1.4 '0.1?0.005Re=40688.46，为湍流，传热管相对粗糙度为20

2??Re关联图，可得摩擦因数：?i?0.034W/(m?℃) 查

3??994Kg/mui?1.49m/s流速,,所以

管程流动阻力在允许范围之内。 （2）壳程流动阻力

壳程压力降埃索法公式为：

式中?P1'——流体横过管束的压力降，Pa；

?P2'——流体通过折流挡板缺口的压力降，Pa；

Ft——壳程压力降的垢层校正系数，对液体Ft=1.15； Ns——壳程数； 流体流经管束的阻力

u?0.20m/s?0.228?0.7286，nc?22，NB?23,0其中F?0.5，fo?5(Reo) F——管子排列方法对压力降的校正系数，对正三角形排列，F=0.5，对正方形斜转45排列，F=0.4，正方形排列，F=0.3; fo——壳程流体的摩擦系数，当Re﹥500时，ofo?5(Reo)?0.228 nc——横过管束中心线的管子数，对正三角形排列nc NB——折流挡板数 代入数值得： 流体流经折流板缺口的阻力 其中B?0.24m,D?0.8m，D——壳径，m B——折流挡板间距，m 代入数值得： （3）总阻力 经过以上的核算，我们发现，管程压力降和壳程压力降都符合要求。 u0?0.20m/s 四.辅助设备的计算和选择 4.1封头 封头有方形和圆形两种，方形用于直径小（一般小于400mm）的壳体，圆形用于大直径的壳体。以上设计中，壳体直径D=800mm，所以选用圆形封头。

4.2缓冲挡板

缓冲挡板可以防止进口流体直接冲击管束而造成管子的侵蚀和管束的振动，还有使流体沿管束均匀分布的作用。

4.3放气孔、排液管

换热器的壳体上常安有放气孔和排液孔，以排除不凝结气体和冷凝液等。

4.4.假管