换热器设计计算详细过程

序号

名称单位

数值流体流向1有无相变

01

流体名称冷却水

壳程流体名称进口温度t 1℃20进口温度T 1出口温度t 2℃40出口温度T 2定性温度℃30定性温度比热CP 1J/(kg·K)4174比热CP 2

黏度μ1Pa·s 0.000801黏度μ2导热系数λ1W/(m·K)0.618导热系数λ2密度ρ1kg/m 3

995.7密度ρ2管程压强降

Pa

30000壳程压强降

流量W 2

计算过程&输出结果：热负荷Q

kW 376.83冷却水流量W 1

kg/h 16250.60按逆流计算的传热温差℃49.71按并流计算的传热温差℃#DIV/0!

传热温差输出值ΔT ℃

49.71

计算温度校正系数S 0.17R

5查图得到温度校正系数ψΔT 0.85实际的传热温差ΔTm ℃

42.25初选总传热系数K KW/(m 2

·℃）395换热面积 S

m 222.58参照换热面积选取列管换热器结构参数换热器形式浮头式

壳体直径 D mm 300列管数n 根40

列管外径d 0

mm

25参照GBT 28712-2012 换热器型

ΔTm=ΔT*ψΔT

经验值，假设K值为固定值S=Q/(K*ΔTm )

管径有25或19两种规格

管壳式换热器的设计和选用

输入参数

当温度校正系数值小于0.8时，

合理，此时应增加管程数或壳程数，或者用几

热器串联，必要时可调节温度条件。S=(t2-t1)/(T1-t1)，冷流体温

R=(T1-T2)/(t2-t1)，热流体温备注：比热、粘度、导热系数、密度均为两流体在定性温度（t1+t2)/2和（T1+T2）/2 下的备

换热器中两流体的流向，并流管子的排列方式，正三角形为1，正方形为2

热流体无相变，0；热流体有相备 注

热流体无相变：Q=W 2/3600*C p2*(T 1-T 2)；W 1=Q/(Cp 1*(t 2-t 1))*3600

ΔT=((T1-t2)-(T2-t1))/LN((壳程流体参

管程流体参数(P)

列管内径d i mm20列管长度L mm8000折流板间距mm150列管材质及导热系数W/(m·K)45设计的换热面积m296管子排列方法正方形斜转45管程数Np2串联的壳程数Ns1

管间距mm32

结垢校正因子Ft 1.4管子排列方式对压降的校正因

子F

0.4管程n值0.4流体被加热取0.4，被冷却取0.3

壳程n值0.3管壁内侧表面污垢热阻（m2·℃）/K0.00058管壁外侧表面污垢热阻（m2·℃）/K0.00017换热管壁厚mm 2.5换热管平均直径mm22.5采用此传热面积下的总传热系

数

W/(m2·℃）92.90592116

（1）核算压力降

①管程压强降-P

管程流通面积 Ai m20.006283185管程流速ui m/s0.721536817管程雷诺数Rei17938.43217取管壁粗糙度mm0.1相对粗糙度0.005查图求得摩擦系数λ0.035直管中压力降 Δp1Pa3628.637123回弯管压力降Δp2Pa777.5650977管程总压力降 ΣΔPi Pa12337.36622判断合理性cs_tj10②壳程压强降—S

通过管束中心线的管子数n o8折流板数N B52.33333333壳程流通面积A o m20.015壳程流速u o m/s0.116959064 Re o3743.635819壳程流体摩擦系数f o0.766053436流体横过管束的压力降Pa849.5112828流体流过折流板缺口的压强降Pa850.119125壳程总压力降Pa1954.574969合理性判断cs_tj20（2)核算总传热系数

①管程对流传热系数

Pr-管程 5.409990291流体被加热取0.4，被冷却取0查污垢热阻系数表得到

查污垢热阻系数表得到

管子按正三角形排列no=1.1*（排列no=1.19*（n）^0.5

N B=(L列管长度L/折流板间距-1) Ao=h(D-n c d o)

按壳程流通截面积Ao计算的流Δp2=3*ρu2/2

ΣΔPi=(Δp1+Δp2)FgNp

ΣΔPo=(Δp1’+Δp2')FsNs

Re=ρdu/μ,湍流

输入值

当Re＞500时，fo=5.0Reo^(-0正三角形、正方形、正方形斜计算值

查摩擦系数与雷诺数和相对粗Δp1=λ*L/d*ρu2/2

ΣΔPi=(Δp1+Δp2)FtNp

A i=π/4*d i2*n/Np

u i=W1/(ρ1*A i)

K=Q/(S*ΔTm)

DN25管子取为1.4，对DN19管子正三角形为0.5，正方形斜转4 0.3

接近但不小于1.25倍的换热管

管程雷诺数Re017938.43217管程对流传热系数 （湍流）W/(m2·℃)3531.770673

低黏度湍流W/(m2·℃)3531.770673

高黏度湍流W/(m2·℃)3519.429449管程对流传热系数 （滞流）W/(m2·℃)340.5404362

管程对流传热系数 （过渡流）W/(m2·℃)3485.069082

管程对流传热系数输出值W/(m2·℃)3531.770673②壳程对流传热系数

Pr—壳程9.753848837流体流过管间最大截面积A㎡0.00984375根据管间最大截面积计算的流

速u0

m/s0.178223336当量直径d e m0.027151892 ReS6195.614142φμ=(μ/μw)^0.140.95壳程对流传热系数as W/(m2·℃)563.8014636③总传热系数

总传热系数k校 W/(m2·℃)324.2192582此换热器安全系数 %248.9758824合理性判断cs_tj31低黏度液体（μ1＜2*常温下水

a0=0.023（λ/di）Re0.8Pr n

高黏度液体,a0=0.027（λ/di0.8Pr1/3φμ强制湍流,Re0大于10000

A=hD(1-d0/t)

u0=Vs/A

d e=4(t2-π/4d02)/πd0

强制滞留,Re小于2300

过渡流，Re=2300~10000

对气体取1.0，加热液体取1.0

安全系数介于11.5~12.5，初选

需另设K值