湄洲湾职业技术学院2012届毕业设计（论文）一设计任务：某厂用冷却水冷却从反应器出来的循环使用的有机液。操作条件及物性如下：物料温度℃质量流量kg/h比热kJ/kg.℃密度kg/m3导热系数W/m.℃粘度×103Pa.s入口出口有机液6550400002.2619500.1720.742水25t2200004.18710000.6211试选用一台适当型号的列管式换热器。1.列管式换热器的设计2.换热器设计方案选定2.1试算并初选换热器规格2.1.1确定流体通入的空间与有机液相比，水易结垢，且对流传热系数一般较大，所以冷却水走换热器管程，有机液走换热器壳程。2.1.2确定流体的定性温度，物性数据，并选择列管换热器的型式1计算热负荷W2计算两流体的平静温度差暂按单壳程、多管程进行计算。逆流时平均温度差为℃t2=t1+⊿t=25+16.2=41.2℃有机液的定性温度Tm=(T1+T2)/2=(65+50)/2=57.5（℃）水的定性温度tm=(t1+t2)/2=(25+41.2)/2=33.1（℃）两流体的温差Tm-tm=57.5-33.1=24.4（℃）由于两流体温差不大于50℃，故选用固定管板式换热器。表1两流体在定性温度下的物性数据如下：物料定性温度℃质量流量kg/h比热kJ/kg.℃密度kg/m3导热系数W/m.℃粘度×103Pa.s有机液57.5400002.2619500.1720.742水33.1200004.18710000.62112.1.3计算热负荷Q，按管间有机液计算Q=WhCP(T1-T2)=40000×2.261×103×(65-50)/3600=376833.33(W)水耗量为:W=Q/(t2-t1).CP=376833.33/20000×(41.2-25)／3600×4.187×103=10.02(kg/s)2.1.4计算平均温差，并确定壳程数逆流温差R=℃R=(T1-T2)/（t2-t1）=(65-50)/(41.2-25)=0.93P=(t2-t1）/(T1-t1)=(41.2-25)/(65-25)=1.08按单壳程，双管程进行计算，对逆流传热温差△tm／进行校正由R和P查温度差校正系数图，得＆△t=0.97>0.8，可行∴△tm=＆△t×△tm／=0.99×27.5=26.675(℃)＆△t=0.97>0.8,故可选用单壳程列管换热器。初步估计一个总传热速率常数K估，计算传热面积A估，确定管程数根据管内为水,壳程为有机液,K值范围为290～698Ｗ／m2.℃，初选Ｋ估＝450Ｗ／m2.℃则估算传热面积为：A估＝Ｑ／Ｋ估△tm＝3.78×105/450×26.675=31.5（m2）取管内水流速度为0.9m/s2选用Φ25*2.5mm，管中心距t=32mm单程管数为n/=Vs/0.785di2u=WC/ρ×0.785×0.022×0.9=32单程管长为l=S/лd0n/=31.5/3.14×0.025×32=12.5m所以选择管长为标准管长L=6m,管程数NP=l/L=12.5/6≈2(管程)传热管总根数n=32×2=64（根)管子的三角形排列2.1.5初选换热器规格具体参数表2换热器具体参数：壳径/mm400管子尺寸Φ25×2.5mm公称压力/kpa0.60×106管长/m6实际面积/m243.5管子总数94管程数2管子排列方式正三角形壳程数1折流挡板形式圆缺形换热器的实际传热面积：A实际=nлd0(L-0.1)=94×3.14×0.025×(6-0.1)=43.5m2该换热器要求的总传热系数为：K实际=Q/A实际△tm=3.78×105/43.5×26.675=326Ｗ／m2.℃2.2换热面积核算2.2.1计算管程对流传热系数α计算壳程对流穿热系数α0iWC=20000/3600=5.57（kg/s）Vc=WC/ρc=5.57/1000=0.0056（m3/s）Ai=n/2×л×di2/4=94/2×0.785×0.022=0.014758（m2）ui=Vc/Ai=0.0056/0.014758=0.38(m/s)Rei=diuiρi/μ=0.02×0.38×1000/0.001=7551(湍流)Pri=CPμ/λ=4.187×103×1×10-3/0.621=6.74αi=0.023（λ/di）Re0.8Pr0.4=0.023×（0.621/0.02）×（7551）0.8（6.74）0.4=1935（W/m.℃）换热器中心附近管排中流体流通截面积为A0=hD(1-d0/t)=0.6×0.4×(1-0.025/0.032)=0.05m2h—折