化工原理课程设计计算公式

顺流
逆流
3 换热器核算
3.1热量核算
（1）管程对流传热系数
管程流体截面积Si m2
管程流体流速υi
m/s
管程流体雷诺数Rei
普兰特准数Pr
ai
W/(m2•℃)
（2）壳程对流传热系数
壳程流通截面积So m2
壳程流体流速υo
m/s
当量直径de
m
壳程流体雷诺数Reo
普兰特准数Pr
ao
W/(m2•℃)
（3）总传热系数K
#REF! 合格
2.5.1管径和管内流速
1.1
选管规格：Ф25×2.5
1.25
内径di 外径do 均Байду номын сангаасdm 壁厚b
mm
0.02
mm
0.025
mm
0.0225
mm
0.0025
流速υ
m/s
0.43
2.5.2管程数和传热管数
理论单程传热管数
95.59
实际单程传热管数ns 所需传热总管长L总
96
m
5.74
每根管长L
化工原理课程
2 设计计算
2.1确定设计方案
2.1.1选择换热器的类型
两流体温度变化情况：热流体进口温度80oC，出口温度45oC；冷流体（循环水）进口温度20oC，出口温度40oC。该换热器用循 一因数，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换热器。
2.1.2流动空间及流速确定
由于循环冷却水交易结垢，为便于水垢清洗，应使用循环水走管程，油品走壳程。选用Ф25×2.5的碳钢管
类别
温度 ℃
温度 ℃
△T ℃
△t ℃
丙酮
50
30
20
水
20
25
5
2.2确定物性数据
类别
丙酮
水
比热容Cp 密度ρ 导热系数λ
kJ/(kg•℃) kg/m3
W/(m•℃)
2.257 768.1 0.15
4.181 997.56 0.604
△tm＇ ℃ 13.95 16.37
假设值 实际情况选用值
3.2压强降核算
（1）管程压强降
管程结垢后校正因数Ft
管程数Np
串联的壳程数Ns
管程流通面积Ai
m2
管程流体流速υi
m/s
Rei
管壁绝对粗糙度ε
mm
管壁相对粗糙度ε/di
查莫狄图得管壁摩擦系数λ
△P1
Pa
△P2
Pa
∑△Pi
Pa
（2）壳程压强降
K
W/(m2•℃)
（4）传热面积S
传热面积S
m2
实际传热面积Sp
m2
面积裕度H
1
1
△t1 ℃ 30 25
0.0301 0.428 8954.1 6.60 2144.2
0.01313 0.591 0.0200
33403.4 4.09
1584.0
477.81
37.00 44.46 1.202 合格
△t2 ℃ 5 10
污垢热阻Rso
m2•℃/W
管壁导热系数λ W/(m•℃)
总传热系数K
W/(m2•℃)
2.4计算传热面积
传热面积S＇
m2
不考虑的面积裕度S
m2
2.5工艺结构尺寸
8992.68 2151.61 1583.98 0.0005159 0.000172
45 380
43.27 43.27
1583.98 总传热系数
接管内油品流速
m/s
壳程流体进出口接管内径 m
取标准管径
mm
接管内循环水流速
m/s
管程流体进出口接管内径 m
取标准管径
mm
6 0.95688
96
选管长 1 96
设定管程数 设定管数
0.170 4
0.930 15.22
单壳程二管程
31.25
32
0.032
10.78
11
362.89
400
0.4
100
250
黏度μ
Pa•s 0.000272 0.000954
质量流量W
Kg/h
21465
46349.20
热流量Q 体积流量Vs 2.3计算总传热系数K
KW m3/s
269.15 0.00776
0.01291
管程流体雷诺数Re
管程传热系数αi 壳程传热系数αo 污垢热阻Rsi
W/(m2•℃) W/(m2•℃)
m2•℃/W
设定Ns
化工原理第二 版夏清版
35000
1.15 0.5 11 0.15 39 0.4 0.019 0.4140 29227.9 0.48 6943.8 7060.0 16104.4
#DIV/0! 35000
4 换热器主要结构尺寸和计算结果
换热器型式
固定管板式
换热面积
类别 物料名称 操作压力 操作温度 流量 流体密度 流速 传热量 总传热系数 对流传热系数 污垢系数 压强降 程数 管数 排列方式 折流板型式 折流板间距 推荐使用材料 管子规格 管长 管间距 壳体内径 切口高度
壳程结垢后校正因数Fs
管子正三角形排列F
横过管束中心线的管子数nc
折流挡板间距B
m
折流挡板数NB
壳体内径D
m
壳程流通面积Ao
m2
按流通截面积Ao计算流速υo m/s
Reo
壳程流体摩擦系数fo
△P1＇
Pa
△P2＇
Pa
∑△Po
Pa
1.4 1 1
0.030 0.428 8954.1
0.1 0.005 0.037 1014.9 274.3 1804.9
m2
MPa ℃
kg/h kg/m3
m/s KW W/(m2•℃) W/(m2•℃) m2•℃/W Pa
mm
m mm mm mm
44.5
工艺参数
管程
壳程
循环水
甲苯
常压
常压
25/35
90/45
46349.20
21465
997.6
768.1
0.43
0.41
269.15
477.81
2144.21
1583.98
0.000516
0.000172
1804.91
16104.35
1
1
96
正三角形
上下
150
碳钢
碳钢
选管规格：Ф25×2.5
6
32
400
250
已知值 计算值 查表值 假设值 实际情况选用值
合格
合格
120
150
0.15
39
1.5 0.08 150 1.6 0.10 207
159-2*4.5 219-2*6
化工原理课程设计
已知值
进口温度20oC，出口温度40oC。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 节的固定管板式换热器。
计算值 查表值
。选用Ф25×2.5的碳钢管
传热类项
m
管程Np
传热管总根数N 2.5.3平均传热温差校正及壳程 数 P
R
温度差校正系数ΨΔt
平均传热温差△tm
℃
2.5.4传热管排列和分程方法
管心距t=1.25do
mm
横过管束中心线的管数nc
2.5.5壳体内径
壳体内径D
mm
2.5.6折流板
切去的圆缺高度h
mm
折流板间距B=0.3D
mm 折流挡板数NB
2.5.7接管