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

化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)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)H36.69CH0.31H36.69CH0.3124CO32.07HS0.22CO8.75O0.222N21.782水蒸汽飽和半水煤氣時(shí)的體積比為121;飽和水蒸汽后濕混合煤氣壓力為7.45kgf/cm2（絕）；溫度為144°C；要求經(jīng)熱交換器后溫度達(dá)到378C后再進(jìn)變換爐。變換率為90%;變換爐出口變換氣溫度為480C,壓力為7.15kgf/cm2（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…………………5一．概述……………6二．熱交換器設(shè)計(jì)的主要因素……………………6三．列管式換熱器的設(shè)計(jì)步驟……………………7TOC\o"1-5"\h\z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_=261￡時(shí)的比熱12常壓下，混合氣在_=261￡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_=261￡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_=261￡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T215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t=350￡時(shí)的黏度173.2.3.4.2?變換氣在t=350￡時(shí)的黏度17熱流體的導(dǎo)熱系數(shù)17各氣體在t=350°C時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)17變換氣在T=350C時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)17熱流體的密度…………18各氣體在t=350C時(shí)的密度183.2.3.6.2?變換氣在t=350C時(shí)的密度18熱流體的平均摩爾質(zhì)量………………18冷、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(mài)…………222殼程設(shè)計(jì)…………………22確定換熱管長(zhǎng)度………22TOC\o"1-5"\h\z3.7.4.2?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(duì)流傳熱膜系數(shù)ai23殼程對(duì)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。253.7.5.6?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………………273.9?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圓筒壁溫的計(jì)算……………29溫差應(yīng)力的計(jì)算……………30確定熱補(bǔ)償方法八31設(shè)計(jì)管箱和接管………………31管箱………………………31接管………………………31確定換熱管與管板連接方法…………………31

3233化工工藝設(shè)計(jì)參數(shù)匯總參考文獻(xiàn)3233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(guò)內(nèi)插法計(jì)算冷、熱流體的物性參數(shù)；通過(guò)試差法確定換熱器的管數(shù)、內(nèi)徑、換熱管長(zhǎng)度、長(zhǎng)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。一.概述傳熱設(shè)備簡(jiǎn)稱(chēng)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(guó)一些大中型煉油企業(yè)中，各式熱交換器的裝置達(dá)到300?500臺(tái)以上。就其壓力、溫度來(lái)說(shuō)，國(guó)外的管殼式熱交換器的最高壓力達(dá)840bar，最高溫度達(dá)1500°C。而最大的外形尺寸長(zhǎng)達(dá)33m，最大的傳熱面積達(dá)6700。按用途分為加熱器、冷凝器、冷卻器、蒸發(fā)器、過(guò)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(dòng)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(chēng)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(jiǎn)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??；鍛件使用較少，成本低20%以上；沒(méi)有內(nèi)漏；殼體和管子的溫差應(yīng)力應(yīng)小于等于50C，大于50C時(shí)應(yīng)在殼體上設(shè)置膨脹節(jié)；殼程無(wú)法清洗適用于管外物料比較清潔且不易結(jié)垢的場(chǎng)。由于結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固，且能選用多種材料來(lái)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。二.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(mǎn)足以下各項(xiàng)基本要求: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(guò)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。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(guó)《鋼制石油化工壓力容器設(shè)計(jì)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：3.1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)m3，即0°C,101.3kpa下、V總=3562m3總L]0C，101.3kpa下、1kmol氣體的體積為22.4m3V3562=3562=159.018kmol總22.422.4表1各氣體的摩爾質(zhì)量L]H2COCO2N2CH4HS2O2M(kg/kmol)2.01628.0044.0028.0216.0334.0932.00H:v%=n%=36.69%2nH=159.018X36.69%=58.344kmol2m=nH?XMH?=58.344X2.016=117.622kg表2凈化前半水煤氣的組成22體積分率％=摩爾分率％n(kmol)m(kg)質(zhì)量分率w%H236.69058.344117.6223.735CO32.07050.9971427.91645.338CO28.75013.928612.83219.458CH40.3100.4937.9030.251HS20.2000.31810.8410.344O20.2000.31810.1760.323N221.78034.634962.20730.511m=Em=117.622+1427.916+612.832+7.903+10.841+10.176+962.207=3149.497總iw=W=117.622二3.735%同理求出其他組成見(jiàn)表2i工mh2m3149.497i總3.1.2凈化后的組成：該過(guò)程中只有HS變化，從0.2%降至0.1%，則2V-V=V-Vn3562(1—0.2%)=V(1-0.1%)1總1H2S2總2H2S2總nV=3558.44m32總V3558.434此體積也是在0°C、101.3Kpa下測(cè)得，故：n,=2總——158-859kmo12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%H236.72758.344117.6223.741CO32.10250.9971427.91645.416CO28.76813.928612.83219.492CH40.3100.4937.9030.251HS0.1000.1595.4200.172O0.2000.31810.1760.3242N21.80234.634962.20730.6042Em=117.622+1427.916+612.832+7.903+5.420+10.176+962.207=3144.056kgi混合氣組成:V=1.2:1nV=1.2x3558.434=4270.121水蒸氣2總水蒸氣二V+V二4270.121+3558.434二7828.555m33總水蒸氣2總因?yàn)閂為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（0°C、101.3kpa）下對(duì)應(yīng)的體積，所以需將其轉(zhuǎn)化為實(shí)際狀3總態(tài)（144C、7.45kgf/cm2）下的體積值。PVPV[1]??_33實(shí)二_q3總nV二1658.150m3?TT3實(shí)30則：V=904.455m3V=753.705m3水蒸氣實(shí)半水煤氣實(shí)由PV=nRT可得I:n3總=349.291kmol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%H216.70458.344117.6221.789CO14.60050.9971427.91621.715CO23.98813.928612.8329.320CH40.1410.4937.9030.120HS20.0460.1595.4200.082O20.0910.31810.1760.155N29.91634.634962.20714.633HO254.520190.4323431.58552.232nH2O=n—n=349.291—=3總—2總=349.291—158.859=190.432kmol

m=nm=nH2O=H2OMH2O=190.432X18.02=3431.585kgm3總=Em=m2總+mHo=3144.056+3431.585=6575.641kg變換氣的組成變換反應(yīng)中，CO的轉(zhuǎn)化率為90%，且O全部消耗.2消耗的CO的量：〃消8=50.997X90%=45.897kmolCO+HOt=H+CO+10.25千卡2H+O—2HO222222反應(yīng)值：nCO=〃原8—〃消8=50.977—45.897=5.100kmoln=nn=n+h2o=原h(huán)2o十n—n生H2O消H2O=190.432+0.636-45.897=145.171kmolnnnnH2=nnnnH2=原H2消H2+生H2=58.344-0.636+45.897=103.601kmoln=n+nco2=原co2+生co2=13.928+45.897=59.825kmolnono2=0kmolnN2=n原N2=34.634nCH4="原CH4=0.493nH2S="原H2S=0.159P4=7.15kgf/cm2=7.15X101.3X10^10.33=701.157kpa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%H229.687103.601208.8603.178CO1.4615.100142.8002.173CO217.14359.8252632.30040.050N29.92434.634962.20714.640CH40.1410.4937.9030.120HS20.0460.1595.4200.082O20000HO241.598145.1712613.07839.757

n4總=E巴=103.601+5.1+59.825+34.634+0.493+0.159+145.171=348.983kmol肌總=工件=6572.568kg熱量衡算及物性數(shù)據(jù)3.2.1冷、熱流體的摩爾流率以1噸物料為衡算基準(zhǔn)熱流體n、=n=348.983kmol;s14總冷流體n、=n=349.291kmol;冷流體s23總每年估計(jì)大修、中修兩個(gè)月，年工作日按300天計(jì)，年產(chǎn)量5200噸，則熱流體n=348.983x5200=252.043kmol/hs1300x24冷流體n=349.291x5200=252.266kmol/hs2300x243.2.2冷流體的物性參數(shù)冷流體的定性溫度t1=144°C，：=378°C-t1=144°C，：=378°C???t=十==261C3.2.2.2冷流體的比熱3.2.2.2.1常壓下，各氣體在t=261C時(shí)比熱表6常壓下0?tC時(shí)氣體的平均定壓熱容[kcal/kmol?°C]溫度/°cHONCOCOCHHO2222422006.947.176.936.979.689.418.073006.967.287.017.0510.0010.098.234006.987.387.087.1310.3010.788.38由內(nèi)插法可求出t=261C時(shí)，常壓下各氣體的比熱見(jiàn)表七。表7各氣體在常壓，t=261C時(shí)的平均定壓熱容[kcal/kmol?°C]HONCOCOCHHOHS2222422

Cp6.95227.23716.97887.01889.87529.83098.16760.5462Cp6.95227.23716.97887.01889.87529.83098.16760.54620.046摩爾分率%16.7040.0919.91614.6003.9880.14154.5200.046322.2.2常壓下，混合氣體在_=261°C時(shí)的比熱C:c=工C-y=(16.704X6.9522+7.0188X14.6+9.8752X3.988+9.8309XPm2Pii0.141+6.9788X9.916+7.2371X0.091+54.520X8.1676)F100=7.7456kcal/kmol?C322.2.3將常壓下，261C時(shí)的Cpm2校正為該溫度下730.576kpa下的Cpm2表8各氣體組分的臨界溫度，臨界壓力］T(K)CPc(Mpl摩爾分率%(y)H33.21.29716.7042CO132.93.49614.600CO2304.27.3763.988N2126.23.3949.916CH4190.64.6060.141HS2373.28.9370.046O2154.65.0460.091HO647.322.554.5202m=ZyTa=(33.2X16.704+132.9X14.6+304.2X3.988+126.2X9.916+190.6X0.141+373.2X0.046+154.6X0.091+647.3X54.520)F100=403.08KP=Xyp=(1.297X16.704+3.496X14.6+7.376X3.988+3.394Xmcici9.916+4.606X0.141+8.937X0.046+5.046X0.091+22.5X54.52)F100=13.64Mpa查通用熱容校正圖得???=C：c+=7.7456+0.15=7.8956Pm23.2.2.3冷流體的黏度322.3.1各氣體在_=261°C時(shí)的黏度表9各氣體在t=261C時(shí)的的黏度摩爾分率％(y)H0.01282.01616.7042CO0.028028.0014.600CO20.025044.003.988N20.028128.029.916CH40.017316.030.141HS20.023134.090.046O20.032232.000.091HO0.019018.0254.52021cp=0.001pa?s322.3.2混合氣在t=261C時(shí)的的黏度.冷流體的導(dǎo)熱系數(shù)3.2.2.4.1各氣體在_=261C時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)表10各氣體組分在t=261C時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)HCOCONCHOHO

2224220.2480.03450.02940.03620.06400.03740.03850.04130.28840.04010.03420.04210.07440.04350.04480.04811=1.163計(jì)算的時(shí)，應(yīng)用公式其中=0.0113=273.15K=534.15K=0.03743.224.2混合氣在_=261°C時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)322.5冷流體在t=261C時(shí)的密度3.2.2.5.1各氣體在_=261C時(shí)的密度(730.576kpa)表11各氣體在=261C.P=730.576kpa下的密度HCOCONCHOHO2224220.33174.6077.2384.6102.6385.6095.2652.965由計(jì)算上表中的各值式中：P=730.576kpaT=534.15k322.5.2混合氣在_=261C.P=730.576kpa下的密度=(0.03317X16.704+4.067X14.6+7.238X3.988+4.610X9.916+2.638X0.141+5.609X0.046+5.265X0.091+2.965X54.52)F100=3.103.2.2.6冷流體吸熱量：3.2.2.7冷流體的平均摩爾質(zhì)量：3.2.3熱流體的物性參數(shù)：3.2.3.1熱流體的出口溫度.設(shè)=220°C???=480C???表12各氣體在平均溫度T=340C時(shí)常壓下的比熱H2O2N2COCO2CH4HO2HS2Cp6.9707.3307.0457.09010.15010.4358.3059.725摩爾分率%29.68709.9241.46117.1430.14141.5980.046常壓下=(6.970X29.687+7.045X9.924+7.09X1.461+10.15X17.143+10.435X0.141+9.725X0.046+8.305X41.598)F100=8.086kcal/kmol?C=346.18k=11.20Mpa查通用熱容校正圖得：++=8.086+0.06=8.092丈:???試差成功、取熱流體的定性溫度3.2.3.3熱流體的比熱3.2.3.4=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％(y)H20.01462.01629.687CO0.031828.001.461CO20.029544.0017.143N20.032528.029.924CH40.025016.030.141HS20.028534.090.046O20.036532.000HO20.022818.0241.598lcp=0.001pa?s3.2.3.4.23.2.3.4.2變換氣在時(shí)的黏度。熱流體的導(dǎo)熱系數(shù)3.2.3.5.1各氣體組分在時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)表14各氣體組分在時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)HCOCONCHOHO2224220.2810.0390.0370.0410.0790.04930.0420.0830.32680.04540.04300.04770.09190.05730.04480.09651=1.163計(jì)算的時(shí)，應(yīng)用公式其中=0.0113=273.15K=273.15+350=623.15K=0.04933.2.3.5.2變換氣在時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)

3.2.3.6熱流體的密度3.2.3.6.1各氣體在時(shí)的密度(701.157kpa)表15各氣體在時(shí)的密度(P=701.157kpa)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(701.157kpa)3.2.3.7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/(m'k)黏度pa's比熱平均摩爾質(zhì)量平均密度kg/m定性溫度Ckcal/kmol'°Ckg/kmol冷流體252.2660.06527.895618.8503.10261熱流體252.0430.11188.094018.8652.56熱流體252.0430.11188.094018.8652.563503.3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(dòng)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)楣軆?nèi)截面積小，而且易于采用多管程以增大流速。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??；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°C=378°C=480°C=220°C因?yàn)樵摀Q熱器逆流操作，則==480—378=102C=220—144=76°C3.6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（6~12atm）氣體（6~12atm）30~60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：3.7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=2m/s選用的冷拔無(wú)縫鋼管。對(duì)于t=261C的有：對(duì)于_=261C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(duì)應(yīng)可排列的管數(shù)，當(dāng)管子排列6層（管

子數(shù)超過(guò)127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(duì)角線(xiàn)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132754792—666131429631105—90721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do19的管束），由表20可確定拉桿直徑為16mm，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，公稱(chēng)直徑DN，mm900W~V1300mm166確定管程流速殼程設(shè)計(jì)確定換熱管長(zhǎng)度.管外傳熱面積的設(shè)計(jì)值A(chǔ)。.設(shè)置折流板為加大殼程流體的湍流程度，提高傳熱系數(shù)，可在殼程設(shè)置折流擋板，折流擋板還可起支撐管子的作用，故可代替支撐板。確定折流擋板為圓缺形。3.7.5.核算傳熱面積A管程對(duì)流傳熱膜系數(shù)當(dāng)Re>1000.Pr=0.6~160,L:d>50時(shí).當(dāng)流體被加熱時(shí)，n=0.4當(dāng)Re=2000~10000時(shí).式中為校正系數(shù)，且殼程對(duì)流傳熱膜系數(shù)當(dāng)殼程設(shè)置有25%的圓缺形擋板，Re=2000~1000000時(shí)假設(shè)壁溫正三角形排列時(shí)，流體流過(guò)的最大截面積：丈:對(duì)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H2COCO2N2CH4O2HO20.01460.02950.02710.03040.01940.02570.03340.0214在時(shí)的變換氣的黏度?試差成功???取壁溫???取壁溫污垢熱阻Ra的確定.???半水煤氣之類(lèi)氣體的污垢熱阻可以取為0.001~0.02?選取污垢熱阻為0.015管外壁：=0.015=1.29X=1.29X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3.8.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(duì)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，其中d,l為管內(nèi)徑和每根管的長(zhǎng)度輕度腐蝕的無(wú)縫鋼管,絕對(duì)粗糙度,由查閱摩擦系數(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<即管程壓降符合要求的壓降范圍.殼程阻力損失式中：—流體橫向通過(guò)管束的阻力損失—流體通過(guò)拆流檔極缺的阻力損失—?dú)こ探Y(jié)壢校正系數(shù),對(duì)于液體取1.15，對(duì)于氣體或者蒸汽取1.0式中：F—管子排列方式校正系數(shù)，正三角形排列取0.5.—折流擋板數(shù).—為殼程流體的摩擦系數(shù)，當(dāng)>500時(shí)—橫過(guò)管束中心線(xiàn)的管數(shù)；單程數(shù)正三角形排列：取—?dú)んw流體的密度；kg/m3—?dú)んw流體的黏度；Pa?sh一折流擋板間距，900mm；D—?dú)んw直徑，1000mm；即殼程壓降符合要求的壓降范圍。3.9.計(jì)算溫差應(yīng)力，確定熱補(bǔ)償方法。換熱管壁溫的計(jì)算.熱流體側(cè)的壁溫：冷流體側(cè)的壁溫：一般情況下?。菏街校篽一熱流體側(cè)；C—冷流體側(cè)；k一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；—?dú)け跍囟?；—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).3.9.2.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.3.9.3.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)