塔釜冷却器

Ⅳ、塔斧冷却器的设计

一、 确定物性数据

定性温度：对于一般气体和水等低黏度流体，其定性温度可取

流体进出口温度的平均值。故壳程冷却水的定性温度为 T=

250

15+ =32.5℃ 管程流体的定性温度为

t=15.672

3.9935=+℃

根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。 冷却水在32.5℃下的有关物性数据如下： 密度

3

1/2.955m kg =ρ

定压比热容 1p c =4.174kj/kg ℃ 热导率 1λ=0.619w/m

粘度 1

μ=0.794×10

-3

Pas

因为乙醇含量极少，所以乙醇0.5%的物性参数按照67。5℃

下水的物性数据：

密度

1ρ=976.8㎏/m 3

定压比热容

1p c =4.178kj/kg ℃ 热导率 1λ=0.678w/m ℃

粘度 1μ=0.416×

10

-3

Pas

二、 估算传热面积 1、物料衡算：

年产量26000吨纯度为99.5％的氯苯的流量

W=26000*103/（300*24*0.995）=3629.26kg/h 由W D F WX DX FX +=得

0.35*F=D*0.02%+0.995%*3611,11 …①

F=D+W …②

W=3629.26kg/h F=kg/h D=kg/h …

Ⅰ、冷却水定性温度T=32.5℃ Ⅱ、乙醇的定性温度t=67.15℃ Ⅲ、冷却水的物性参数来自化工原理（第3版）上册蒋维钧等编著(下称

课本)的附录F

Ⅳ、乙醇在50.67.5℃下的

物性参数按照

67。5℃ 下水的物性数据

课本式（5-28） Q=7.57×105kj/h = 210.29kw

1、热流量

Q 1=1

11t c m p ∆

=2818.04×4.178×(99.3-35)=7.57×105kj/h

=210.29kw

2.平均传热温差 先按照纯逆流计算，得

工艺计算

备注

m t ∆=

K

48.3215

35503.99ln

)

1535()503.99(=-----

3.传热面积 由于壳程气体的压力较高，故可选取较大的K 值。假设

K=320W/(㎡k)则估算的传热面积为

Ap=23

174.996

.267501029.210m t K Q m =⨯⨯=∆

4.冷却水用量

m =i

pi t c Q ∆1

=

h kg /74.5181)

1550(174.4107573=-⨯⨯ 三、 工艺结构尺寸

1．管径和管内流速 选用Φ25×2.5较高级冷拔传热管（碳钢），取管内

流速u 1=1.1m/s 。

2．管程数和传热管数 可依据传热管内径和流速确定单程传热管数 Ns=

27.11

.102.0785.0)

8.9763600/(28184

2

2

≈=⨯⨯⨯=

u

d V

i π

按单程管计算，所需的传热管长度为 L=

m n d A s

o p

622

025.014.374

.9≈⨯⨯=

π

按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。根据本设计实际情况，采用非标设计，现取传热管长l=7m ，则该换热器的管程数为 Np=

97

62==l L 传热管总根数 Nt=2×9=18

3.平均传热温差校正及壳程数 平均温差校正系数按式（3-13a ）和式

课本式（5-38）

m t ∆=32.48℃

课本式（5-24a ） Ap=9.74m2

课本式（5-29）

M=5181.74

流速参考课本表5-9到表5-11 Ns=2

课本式（5-1） L=62m Np=2 Nt=18

（3-13b ）有 R=84.115

5035

3.99=--

P=

42.015

3.9915

50=--

按单壳程，双管程结构，查图3-9得 83

.0=∆t ε

平均传热温差

26.9632.480.83=⨯=∆=∆∆塑m t m t t ε℃

课本式（5-40） R=1.84 P=0.42

工艺计算

备注

由于平均传热温差校正系数大于0.8，同时壳程流体流量较大，故取单

壳程合适。

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。见图3-13。

取管心距t=1.25d 0，则 t=1.25×25=31.25≈32㎜

隔板中心到离其最.近一排管中心距离按式（3-16）计算

S=t/2+6=32/2+6=22㎜ 各程相邻管的管心距为44㎜。

管数的分成方法，每程各有传热管2根，其前后关乡中隔板设置和介质的流通顺序按图3-14选取。

5．壳体内径 采用多管程结构，壳体内径可按式（3-19）估算。取管板

利用率η=0.75 ，则壳体内径为

D=1.05t mm N T 61.16457.0/183205.1/=⨯=η 按卷制壳体的进级档，可取D=170mm

6．折流板 采用弓形折流板，去弓形之流板圆缺高度为壳体内径的25%，

则切去的圆缺高度为

H=0.25×170=42.5mm ，故可取h=42.5mm

取折流板间距B=0.3D ，则 B=0.3×170=51mm ，可取B 为150mm 。 折流板数目N B

=

461150

7000

1=-=-折流板间距传热管长

折流板圆缺面水平装配，见图3-15。

7．其他附件

拉杆数量与直径按表3-9选取，本换热器壳体内径为170mm ，故其拉杆直径为Ф12拉杆数量不得少于10。

壳程入口处，应设置防冲挡板，如图3-17所示。 8．接管

课本408页

课本式（5-140）

D=170mm

课本408页 H=42.5mm

B=150mm Nb=46