年產(chǎn)5200噸合成氨廠變換工段列管式熱交換器的工藝設(shè)計(jì)講解

1、化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：年產(chǎn)5200 噸合成氨廠變換工段列管式熱交換器的工藝設(shè)計(jì)一基礎(chǔ)數(shù)據(jù).半水煤氣的組成（體積%）H236.69CH4 0.31CO32.07H2 s 0.2CO28.75020.2N221.78.水蒸汽飽和半水煤氣時(shí)的體積比為 1.2:1;飽和水蒸汽后濕混合煤氣壓力為 7.45 kgf/cm 2（絕）；溫度為 144 ；要求經(jīng)熱 交換器后溫度達(dá)到 378 后再進(jìn)變換爐。.變換率為90 %；變換爐出口變換氣溫度為480 ，壓力為 7.15 kgf/cm 2 （絕）。.每年估計(jì)大修、中修兩個(gè)月，年工作日按300 天計(jì)。.每生產(chǎn)一噸氨需耗半水煤氣量為3562標(biāo)準(zhǔn)米。.要求

2、熱交換器管、殼程的壓力降均小于250毫米水柱。二.設(shè)計(jì)范圍.列管熱交換器傳熱面積；.列管熱交換器結(jié)構(gòu)及工藝尺寸；.繪制列管熱交換器結(jié)構(gòu)圖。目錄摘要 5 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark14 o Current Document .概述6 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document .熱交換器設(shè)計(jì)的主要因素6.列管式換熱器的設(shè)計(jì)步驟7物料衡算7凈化前組成7凈化后組成 8混合后組成 9變換氣組成 10熱量衡算及物性數(shù)據(jù) 11冷、熱流體的摩爾流率11冷流體的物性參數(shù) 11冷流體的定性溫度11冷流體的比熱12常壓下，各氣體在_

3、= 261c時(shí)的比熱12常壓下，混合氣在_= 261c時(shí)的比熱12比熱的校正12冷流體的黏度13各氣體在_= 261 時(shí)的黏度13混合氣在_= 261c時(shí)的黏度13冷流體的導(dǎo)熱系數(shù)14各氣體在_= 261 時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)14混合氣在_= 261 時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)14冷流體的密度14各氣體在_= 261 時(shí)的密度14混合氣在_= 261c時(shí)的密度15冷流體的吸熱量15冷流體的平均摩爾質(zhì)量15熱流體的物性參數(shù)15熱流體的出口溫度T2 15熱流體的定性溫度16熱流體的比熱16熱流體的黏度16各氣體在丁 = 350時(shí)的黏度17變換氣在t = 350 時(shí)的黏度 17各氣體在t = 350 時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)17變換

4、氣在t = 350 時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)17熱流體的密度18各氣體在丁 = 350 時(shí)的密度18變換氣在t = 350 時(shí)的密度18熱流體的平均摩爾質(zhì)量18熱流體的物性表18冷熱流體的流程安排19管、殼程數(shù)的確定19傳熱平均溫差的計(jì)算19估算傳熱面積20結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20管程設(shè)計(jì)一確定換熱管規(guī)格、管數(shù)和布管20設(shè)置拉桿21確定管程流速u 2 22殼程設(shè)計(jì)22確定換熱管長度22管外傳熱面積的設(shè)計(jì)值A(chǔ)。 22設(shè)置折流板22核算傳熱面積A22管程對流傳熱膜系數(shù)ai23殼程對流傳熱膜系數(shù)a。23污垢熱阻Ra的確定25管壁熱阻25傳熱系數(shù) k。 25核算傳熱面積A。 26計(jì)算阻力壓降 26管程阻力損失26殼程阻力損失

5、27計(jì)算溫差應(yīng)力、確定熱補(bǔ)償方法28換熱管壁溫的計(jì)算28 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 圓筒壁溫的計(jì)算29 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 溫差應(yīng)力的計(jì)算30確定熱補(bǔ)償方法”31設(shè)計(jì)管箱和接管31 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 管箱31接管31確定換熱管與管板連接方法313233化工工藝設(shè)計(jì)參數(shù)匯總 參考文獻(xiàn)摘要本文設(shè)計(jì)的是列管式固定管板換熱器用于合成氨工藝中CO的變換。通過內(nèi) 插法計(jì)算冷、熱流體的物性參數(shù)；通過試差法確定換熱器的管數(shù)、

6、內(nèi)徑、換熱管 長度、長徑比、換熱面積、傳熱系數(shù)、管殼程流速等。并進(jìn)行熱量、傳熱面積、 壓降的校核。關(guān)鍵詞：列管式換熱器，CO變換，內(nèi)插法，試差法。.概述傳熱設(shè)備簡稱換熱器，是一種實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞的節(jié)能設(shè)備，在石油、 化工、石油化工、冶金、電力、輕工、食品等行業(yè)普遍應(yīng)用的一種工藝設(shè)備。石 油化工廠中，它的投資占到建廠投資的 1/5左右，它的重量占工藝設(shè)備總重量 的；在我國一些大中型煉油企業(yè)中，各式熱交換器的裝置達(dá)到300500臺以上。 就其壓力、溫度來說，國外的管殼式熱交換器的最高壓力達(dá)840bar,最高溫度 達(dá)1500。而最大的外形尺寸長達(dá)33m,最大的傳熱面積達(dá)6700。按用途分為加熱器

7、、冷凝器、冷卻器、蒸發(fā)器、過熱器和廢熱鍋爐；換熱器 按傳熱特征可分為直接接觸式、蓄熱式、間壁式；按制造材料可分為金屬、陶瓷、 塑料、石墨、玻璃的交換器等；按熱流體與冷流體的流動方向可分為順流式、逆 流式、錯(cuò)流式。目前，在換熱設(shè)備中，使用量最大的是列管式換熱器。列管式換熱器又稱固定管板式換熱器。固定管板式換熱器由殼體、管束、管 板、封頭等部件構(gòu)成。其結(jié)構(gòu)較緊湊，排管較多，在相同的直徑情況下面積較大， 制造較簡單。其特點(diǎn)是傳熱面積比浮頭式換熱器大20%30%；旁路漏流較小；鍛件使用 較少，成本低20%以上；沒有內(nèi)漏；殼體和管子的溫差應(yīng)力應(yīng)小于等于50，大 于50時(shí)應(yīng)在殼體上設(shè)置膨脹節(jié)；殼程無法清洗

8、適用于管外物料比較清潔且不 易結(jié)垢的場。由于結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固，且能選用多種材料來制造，故適應(yīng)性較強(qiáng)， 尤其是在大型裝置和高溫、高壓中得到普遍的采用。.熱交換器設(shè)計(jì)的主要因數(shù)完善的換熱器在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足以下各項(xiàng)基本要求: 2.1合理地實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的工藝條件傳熱量、流體的熱力學(xué)參數(shù)（溫度、壓力、流量、相態(tài)等）與物理化學(xué)性質(zhì) （密度、黏度、腐蝕性等）是工藝過程所規(guī)定的條件。設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)這些條件進(jìn) 行熱力學(xué)和流體力學(xué)的計(jì)算，使所設(shè)計(jì)的換熱器有盡可能小的傳熱面積，在單位 時(shí)間內(nèi)傳遞盡可能多的熱量。2.2安全可靠換熱器是壓力容器，在進(jìn)行強(qiáng)度、剛度、溫差應(yīng)力以及疲勞壽命計(jì)算時(shí)，應(yīng) 遵照我國鋼制石油化工壓力容器設(shè)計(jì)

9、規(guī)定與鋼制管殼式換熱器設(shè)計(jì)規(guī)定 等有關(guān)規(guī)定與標(biāo)準(zhǔn)。三列管式換熱器的設(shè)計(jì)步驟：物料衡算以每生產(chǎn)一噸氨為計(jì)算基準(zhǔn)。凈化前組成每生產(chǎn)一噸氨需半水煤氣量為3562標(biāo)準(zhǔn)m 3 ,即0 , 101.3 kpa下、V 總=3562 m 3心L 0 , 101.3 kpa 下、1 kmol 氣體的體積為 22.4 m 3n =上總=3562 =159.018 kmol總 22.4 22.4表1各氣體的摩爾質(zhì)量H2COCO 2N2CH4H2SO2M(kg/kmol) 2.01628.0044.0028.0216.0334.0932.00H2 : v%=n%=36.69 %nH 2=159.018 義 36.69

10、%=58.344 kmolm= nH2 XMH2 =58.344X2.016=117.622 kg表2凈化前半水煤氣的組成體積分率=摩爾分率n（kmol）m（kg）質(zhì)量分率w%H236.69058.344117.6223.735CO32.07050.9971427.91645.338CO28.75013.928612.83219.458CH40.3100.4937.9030.251H2S0.2000.31810.8410.344O20.2000.31810.1760.323N221.78034.634962.20730.511m 總= m.=117.622+1427.916+612.832+7

11、.903+10.841+10.176+962.207=3149.497w = Mn W = 紇=117.622 = 3.735%同理求出其他組成見表2，Z m h2 m 3149.497 i總凈化后的組成：該過程中只有H2 s變化，從0.2%降至0.1%，則匕總匕HS = V2 總VHS n 3562（1-0.2%）= V2 總（1 0.1%）n V = 3558.44m 32總V3558.434此體積也是在0、101.3Kpa下測得，故：n =馬總= =158.859kmol2總22.422.4表3凈化后的半水煤氣組成體積分率%=摩爾分率%n（kmol）m（kg）質(zhì)量分率w%H236.727

12、58.344117.6223.741CO32.10250.9971427.91645.416CO28.76813.928612.83219.492CH40.3100.4937.9030.251HS0.1000.1595.4200.1722O20.2000.31810.1760.324N221.80234.634962.20730.604m.=117.622+1427.916+612.832+7.903+5.420+10.176+962.207=3144.056 kg混合氣組成丫水蒸氣:V2 總=1.2:1 n V 水蒸氣=1.2 x 3558.434 = 4270.121V3總二 V水蒸氣 +

13、 V2總= 4270.121 + 3558.434 = 7828.555m3因?yàn)閂 3總為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（0、101.3kpa）下對應(yīng)的體積，所以需將其轉(zhuǎn)化為實(shí)際狀態(tài)(144、7.45 kgf /cm2）下的體積值。PV.3 3 實(shí)二 T3華總1T0n V -3實(shí)1658.150m3則：V水蒸氣實(shí)=904.455 m3 V半水煤氣實(shí)二753：05 m3(3 由PV=nRT可得 ：n3總=349.291 kmol表4混合氣的組成體積分率=摩爾分率n（kmol）m（kg）質(zhì)量分率w%H216.70458.344117.6221.789CO14.60050.9971427.91621.715CO23.98

14、813.928612.8329.320CH40.1410.4937.9030.120H2S0.0460.1595.4200.082O20.0910.31810.1760.155N29.91634.634962.20714.633H2O54.520190.4323431.58552.232n H 2O = n 3 總n 2總=349.291158.859=190.432 kmolmH O = nH O 義 MH O =190.432X18.02=3431.585 kgm3總=E mi = m2總 + mH O =3144.056+3431.585=6575.641 kg 3.1.4變換氣的組成變

15、換反應(yīng)中，CO的轉(zhuǎn)化率為90%,且O2全部消耗.消耗的 CO 的量：n消CO =50.997X90%=45.897 kmolCO+ H2O t = H2 +CO2 +10.25 千卡 2H2+O2 f 2H2O反應(yīng)值：nCO = n 原 CO n 消 CO =50.97745.897=5.100 kmolnH O = n原H O + n生H O n消H O =190.432+0.636-45.897=145.171 kmolnH 2 = n 原 H22%2=原嗎+生嗎=13.928+45.897=59.825 kmolno2=0 kmol+ n 生 H =58.344-0.636+45.897

16、=103.601 kmol“n2 = n 原N2 =34.6347H4 =原CH4 =0.493 h2S =原H2S =0.159P 4=7.15 kgf / cm 2=7.15X101.3 X 10 10.33=701.157 kpa表5變換氣的組成體積分率=摩爾分率n（kmol）m（kg）質(zhì)量分率w%H229.687103.601208.8603.178CO1.4615.100142.8002.173CO217.14359.8252632.30040.050N29.92434.634962.20714.640CH40.1410.4937.9030.120H2S0.0460.1595.420

17、0.082O20000H2O41.598145.1712613.07839.7573.2.1熱流體冷流體n4總= ni =103.601+5.1+59.825+34.634+0.493+0.159+145.171=348.983 kmolm總=E mi =6572.568 kg3.2 熱量衡算及物性數(shù)據(jù)冷、熱流體的摩爾流率以1噸物料為衡算基準(zhǔn)n、= n = 348.983kmol;4總n、= n = 349.291kmol;3總熱流體ns1348.983 x 5200300 x 24= 252.043kmol / h每年估計(jì)大修、中修兩個(gè)月，年工作日按300天計(jì)，年產(chǎn)量5200噸，則冷流體 n

18、s2=252.266kmol /h349.291 x 5200300 x 243.2.2冷流體的物性參數(shù)冷流體的定性溫度：t 1 = 144 , t2 = 378 , t = t 1 ； t2 = 144 : 378 = 261 ；12223.2.2.2 冷流體的比熱3.2.2.2.1常壓下，各氣體在_=261時(shí)比熱表6常壓下0t 時(shí)氣體的平均定壓熱容kcal/kmol 溫度/H2O2N2COCO2CH4H2O2006.947.176.936.979.689.418.073006.967.287.017.0510.0010.098.234006.987.387.087.1310.3010.78

19、8.38由內(nèi)插法可求出_=261時(shí)，常壓下各氣體的比熱見表七。表7各氣體在常壓，_ =261 時(shí)的平均定壓熱容kcal/ kmol H2O2N2COCO2CH4H2OH2SCp6.95227.23716.97887.01889.87529.83098.1676 0.54620.046摩爾分率% 16.7040.0919.91614.6003.9880.14154.5203.2.2.2.2常壓下，混合氣體在_=261時(shí)的比熱Cpm2 = Z CPJ y_ = (16.704 X 6.9522+7.0188 X 14.6+9.8752 X 3.988+9.8309 X0.141+6.9788 義

20、9.916+7.2371 X 0.091+54.520 X 8.1676)+100=7.7456kcal/kmol 3.2.2.2.3將常壓下，261時(shí)的Cpm2校正為該溫度下730.576kpa下的Cpm23 表8 各氣體組分的臨界溫度，臨界壓力3TC K)PC(Mp摩爾分率 (y)H233.21.29716.704CO132.93.49614.600CO2304.27.3763.988N2126.23.3949.916CH4190.64.6060.141H2S373.28.9370.046O2154.65.0460.091H2O647.322.554.520Tc =Z yTii = (33

21、.2 X 16.704+132.9 X 14.6+304.2 X 3.988+126.2 X 9.916+190.6X0.141+373.2X0.046+154.6X0.091+647.3X54.520)+100=403.08 KP =miZy.Pc. = (1.297 X 16.704+3.496 X 14.6+7.376 X 3.988+3.394 X9.916+4.606X0.141+8.937X0.046+5.046X0.091+22.5X54.52)+100=13.64 Mpa查通用熱容校正圖得.=c Pm2+=7.7456+0.15=7.8956冷流體的黏度各氣體在_=261時(shí)的黏

22、度表9各氣體在_ =261 時(shí)的的黏度摩爾分率%（丫）H20.01282.01616.704CO0.028028.0014.600CO20.025044.003.988N20.028128.029.916cH40.017316.030.141H2S0.023134.090.046O20.032232.000.091H2O0.019018.0254.5201cp=0.001pa s混合氣在_=261時(shí)的的黏度.冷流體的導(dǎo)熱系數(shù)各氣體在_=261時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)表10各氣體組分在_=261時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)0.2480.03450.0294 0.03620.06400.03740.0385 0.04130.

23、28840.0401 0.0342 0.04210.07440.04350.0448 0.04811=1.163計(jì)算 的 時(shí)，應(yīng)用公式其中 =0.0113=273.15K=534.15 K =0.0374混合氣在_ =261 時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)冷流體在_=261時(shí)的密度各氣體在 _ =261 時(shí)的密度(730.576 kpa)表11各氣體在_=261 .P=730.576 kpa下的密度H2COCO2N2CH4O2H2O0.33174.6077.2384.6102.6385.6095.2652.965由計(jì)算上表中的各值式中：P=730.576 kpa T=534.15 k混合氣在 _ =261 .P

24、=730.576 kpa 下的密度=(0.03317 義 16.704+4.067 義 14.6+7.238 X 3.988+4.610 義 9.916+2.638 X 0.141+5.609 X 0.046+5.265 X 0.091+2.965 X 54.52)+100=3.10冷流體吸熱量：冷流體的平均摩爾質(zhì)量：3.2.3熱流體的物性參數(shù)：熱流體的出口溫度 .設(shè) =220 :=480 表12各氣體在平均溫度1=340時(shí)常壓下的比熱H2O2N2COCO2CH4H2OH2SCp6.9707.3307.0457.09010.15010.4358.3059.725摩爾分率%29.68709.92

25、41.46117.1430.14141.5980.046常壓下=(6.970 義 29.687+7.045 義 9.924+7.09 義 1.461+10.15 義17.143+10.435 義 0.141+9.725 X 0.046+8.305 義 41.598 ) 100=8.086 kcal/kmol =346.18 k=11.20 Mpa查通用熱容校正圖得：=8.086+0.06=8.092又：試差成功、取熱流體的定性溫度, 熱流體的比熱=8.092熱流體的黏度表13各氣體組分在時(shí)的黏度摩爾分率%（丫）H20.01462.01629.687CO0.031828.001.461CO0.0

26、29544.0017.1432N0.032528.029.9242CH0.025016.030.1414HS0.028534.090.0462O0.036532.0002HO0.022818.0241.5982熱流體的導(dǎo)熱系數(shù)各氣體組分在時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)H2COCO2N2CH4O2H2O0.2810.0390.0370.0410.0790.04930.0420.0830.32680.04540.04300.04770.09190.05730.04480.09651=1.163計(jì)算 的 時(shí)，應(yīng)用公式其中 =0.0113=273.15K=273.15+350=623.15 K =0.0493變換氣在時(shí)

27、的導(dǎo)熱系數(shù)熱流體的密度各氣體在時(shí)的密度(701.157 kpa)表15各氣體在時(shí)的密度 (P=701.157 kpa)HCOCONCHOHO2224220.27293.79015.95583.79282.17394.61444.33152.4392摩爾分率 29.6871.46117.1439.9240.1410.046041.5983.2.3.6.2變換氣在時(shí)的密度(701.157 kpa)熱流體的平均摩爾質(zhì)量3.2.4冷熱流體的物性表表16冷、熱流體的物性表摩爾流率kmol/h導(dǎo)熱系數(shù) w/(mk)黏度pas比熱平均摩爾質(zhì)量平均密度定性溫度kcal/kmol kg/kmolkg/m冷流體

28、252.2660.06527.895618.8503.10261熱流體 252.0430.11188.094018.8652.56350冷、熱流體的流程安排換熱器內(nèi)流體流程流程安排依據(jù)：粘性大的流體應(yīng)走殼程，流體在有折流板的殼程流動時(shí)，在較低的雷諾數(shù) 下，即可達(dá)湍流，有利于提高傳熱系數(shù)。壓力高的流體走管程，因?yàn)楣茏又睆叫?，承受壓力的能力好，還避免了采 用高壓殼體和高壓密封。具有腐蝕性的流體走管程，這樣可以用普通材料制造殼體，而管束、管板 和封頭要采用耐蝕材料。蒸汽一般通入殼程，因?yàn)檫@樣便于排除冷凝液，而且蒸汽教清潔，其給熱 系數(shù)又與流速關(guān)系小。需要提高流速以增大其給熱系數(shù)的流體應(yīng)當(dāng)走管內(nèi)，因?yàn)?/p>

29、管內(nèi)截面積小， 而且易于采用多管程以增大流速。(6)被冷卻的流體應(yīng)走殼程，便于散熱。分析濕混合煤氣和變換氣的物理化學(xué)性質(zhì)：本次設(shè)計(jì)任務(wù)中，濕混合煤氣的 壓力大于變換氣的壓力；而且濕混合煤氣中水汽處于飽和狀態(tài)，H2s造成的腐蝕 性大，而變換氣中水汽處于不飽和狀態(tài)，故H2S造成的腐蝕性較小；而且變換氣 是被冷卻的流體。根據(jù)上述流程安排依據(jù)，綜合考慮：濕混合煤氣走管程，變換氣走殼程。管、殼程數(shù)的確定權(quán)衡傳熱和流體輸送兩方面的得失后，確定為單管程單殼程。傳熱平均溫差的計(jì)算根據(jù)冷熱流體的流程安排和所設(shè)計(jì)的管、殼程數(shù)(單殼程單管程) 確定兩流體呈逆流。計(jì)算其平均溫差 ：已知 =144 =378 =480

30、=220 因?yàn)樵摀Q熱器逆流操作，則 =480378=102 =220144=76 3.6 估算傳熱面積表17列管式換熱器K值大致范圍。高溫流體低溫流體總傳熱系數(shù)k氣體（612atm）氣體（612atm）3060根據(jù)列管式換熱器中k值的大致范圍，取k=30由傳熱基本方程式可得：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)管程設(shè)計(jì)確定換熱管規(guī)格、管數(shù)和布管。初選管程流速 = 2 m/s選用 的冷拔無縫鋼管。對于_=261的有：對于_=261的體積流率：粗算列管根數(shù)：確定列管在管板上排列方法為正三角形排列，因?yàn)檎切伪容^緊湊，管外 湍流程度高，傳熱系數(shù)大。表18是正三角形排列時(shí)不同層數(shù)對應(yīng)可排列的管數(shù)，當(dāng)管子排列6層（管子數(shù)超過12

31、7根），管束外緣與殼壁之間弓形區(qū)域應(yīng)增排管子，這樣可以充分利 用設(shè)備空間，又可以防止殼程流體短路旁流，有利于傳熱。表18正三角排列時(shí)管板上排管數(shù)目六角形 的層數(shù)a對角線 上的管 數(shù)b不計(jì)方 形部分 時(shí)的管 子跟數(shù)弓形部分管數(shù)管板上 排列的 總數(shù)n在弓形的第一排在弓形的第二排在弓形 的第三 排在弓形 的第四 排13275479266613142963110590721根據(jù)表18確定管數(shù)表3-17換熱管中心距t（mm）換熱管外徑換熱管中心距t分層隔板槽兩側(cè)相鄰中心距253244設(shè)置拉桿為固定折流板或管子支持板，必須設(shè)置帶有同心定距管的拉桿（適用于換熱d。19的管束），由表20可確定拉桿直徑為16m

32、m，表21可確定拉桿數(shù)量為6根。實(shí)際的換熱管數(shù)n= -6=721-6=715根表20拉桿直徑，mm換熱管外徑d。，mm拉桿直徑2516表21 拉桿數(shù)量拉桿直徑，mm9001000.Pr=0.6160, L:d50 時(shí).當(dāng)流體被加熱時(shí)，n=0.4當(dāng) Re=200010000 時(shí).式中 為校正系數(shù)，且殼程對流傳熱膜系數(shù)當(dāng)殼程設(shè)置有25%的圓缺形擋板，Re=20001000000時(shí)假設(shè)壁溫正三角形排列時(shí)，流體流過的最大截面積：又：對于時(shí)的體積流率：殼程流體的流速表22 各流體在時(shí)的黏度HcoCONCHOHO2224220.01460.0295 0.02710.03040.01940.02570.03

33、340.0214在時(shí)的變換氣的黏度試差成功取壁溫對流傳熱膜系數(shù)污垢熱阻Ra的確定.半水煤氣之類氣體的污垢熱阻可以取為0.0010.02選取污垢熱阻為0.015管外壁： =0.015=1.29義= 1.29 義管壁熱阻式中b為管壁厚度，m；為管壁材料的導(dǎo)熱系數(shù)，管壁材料為剛，剛的導(dǎo)熱系數(shù)管壁熱阻傳熱系數(shù)以列管外表面積 為基準(zhǔn)的傳熱系數(shù) .式中：核算傳熱面積計(jì)算阻力壓降管程阻力損失管程總阻力損失 應(yīng)是各程直管損失 與每程回彎和進(jìn)出口等局部損失之和，則管程總壓降 可由下式計(jì)算：式中 為管程結(jié)垢校正系數(shù)，對于直徑為的管為殼程數(shù)，即串聯(lián)的換熱器數(shù)為每殼程的管程數(shù)（各管程相同）為每程直管的壓降，可由求得，

34、其中d ,l為管內(nèi)徑和每根管的長度輕度腐蝕的無縫鋼管,絕對粗糙度查閱摩擦系數(shù)的實(shí)驗(yàn)關(guān)系圖可知每程局部阻力引起的壓降（包括回彎和進(jìn)出口）又設(shè)計(jì)的管殼程數(shù)為單管程單殼程又要求熱交換器管、殼程的壓力降小于250mm水柱500時(shí)橫過管束中心線的管數(shù)；單程數(shù)正三角形排列：取一殼體流體的密度；kg/m3一殼體流體的黏度；Pa - sh一折流擋板間距，900mm；D殼體直徑，1000mm；即殼程壓降符合要求的壓降范圍。計(jì)算溫差應(yīng)力，確定熱補(bǔ)償方法。熱管壁溫的計(jì)算.熱流體側(cè)的壁溫：冷流體側(cè)的壁溫：一般情況下?。菏街校篽熱流體側(cè)；C冷流體側(cè)；k以換熱管外表面積為基準(zhǔn)計(jì)算的總傳熱系數(shù);rd一污垢熱阻；分別為熱、冷

35、流體的平均溫度；分別為熱流體的進(jìn)、出口溫度；分別為冷流體的進(jìn)、出口溫度；管壁溫度； 殼壁溫度；流體的有效平均溫差；以換熱管外表面積為基準(zhǔn)計(jì)算的給熱系數(shù).圓筒壁溫的計(jì)算.當(dāng)圓筒外部有良好的保溫或殼程流體溫度接近于環(huán)境溫度、或傳熱條件使得 圓筒壁溫接近介質(zhì)溫度時(shí)，殼體壁溫取殼程流體的平均溫度.溫差應(yīng)力的計(jì)算.管子或殼體中的溫差軸向力：管子及殼體中的溫差應(yīng)力：式中：管子所選材料20,殼體材料為20R,且均為碳素鋼;由化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)，P246可得.一般當(dāng)管束與殼體溫差大于50需采用一定熱補(bǔ)償裝置。不需采用熱補(bǔ)償裝置.設(shè)計(jì)管箱和接管管箱換熱器管內(nèi)流體進(jìn)出口的空間稱為管箱。管箱結(jié)構(gòu)應(yīng)便于裝卸，因?yàn)榍逑础?檢