列管式换热器的设计计算.pdf

2.4列管换热器设计示例

某生产过程中，需将6000kg/h的油从140℃冷却至40℃，压力为0.3MPa；冷却介质采用循

环水，循环冷却水的压力为0.4MPa，循环水入口温度30℃，出口温度为40℃。试设计一台列

管式换热器，完成该生产任务。

1．确定设计方案

（1）选择换热器的类型

两流体温度变化情况：热流体进口温度140℃，出口温度40℃冷流体(循环水)进口温度30℃，

出口温度40℃。该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时进口温度会降低，考虑到这一因素，

估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较大，因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式式换

热器。

（2）流动空间及流速的确定

由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，油品走壳程。选用

фu

25×2.5的碳钢管，管内流速取i=0.5m/ｓ。

2．确定物性数据

定性温度：可取流体进口温度的平均值。

壳程油的定性温度为(℃)

管程流体的定性温度为(℃)

根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。

油在90℃下的有关物性数据如下：

ρ3

密度o=825kg/m

定压比热容cpo=2.22kJ/(kg·℃)

λ

导热系数o=0.140W/(m·℃)

μ

粘度o=0.000715Pa·s

循环冷却水在35℃下的物性数据：

ρ3

密度i=994kg/m

定压比热容cpi=4.08kJ/(kg·℃)

λ

导热系数i=0.626W/(m·℃)

μ

粘度i=0.000725Pa·s

3．计算总传热系数

（1）热流量

QWct

o=opoΔo=6000×2.22×(140-40)=1.32×106kJ/h=366.7(kW)

（2）平均传热温差

(℃)

（3）冷却水用量

(kg/h)

（4）总传热系数K

管程传热系数

W/(m·℃)

壳程传热系数

α2

假设壳程的传热系数o=290W/(m·℃)；

R2R2

污垢热阻si=0.000344m·℃/W,so=0.000172m·℃/W

λ

管壁的导热系数=45W/(m·℃)

=219.5W/(m·℃)

4．计算传热面积

2

(m)

S2

考虑15％的面积裕度，=1.15×S′=1.15×42.8=49.2(m)。

5．工艺结构尺寸

（1）管径和管内流速

фu

选用25×2.5传热管(碳钢)，取管内流速i=0.5m/s。

（2）管程数和传热管数

依据传热管内径和流速确定单程传热管数

按单程管计算，所需的传热管长度为(m)

L

按单管程设计，传热管过长，宜采用多管程结构。现取传热管长=6m，则该换热器管程数

为(管程)