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换热器的设计 12万吨/年二甲苯从90℃冷却到50℃，冷却介质水从30℃到40℃。 一·确定设计方案 选择换热器的类型 两流体温度变化情况：二甲苯进口温度90℃，出口温度50℃；循环水进口温度30℃，出口温度40℃。考虑到流体温差不是太大，但冬季水温低，温差稍大。壳程压力也不是很大，所以选用带膨胀节的固定管板式换热器。 流动空间及流速的确定 由于循环冷却水较易结垢，应使其走管程，二甲苯走壳程。选φ252.5的碳钢管，管内流速取1.5m/s。 物性数据的确定 定性温度：可取流体进出口的平均值。 壳程油的定性温度为：℃ 管程流体的定性温度为：℃ 二甲苯在70℃下相关的物性数据如下： 密度 ：ρO =825.7㎏/ 定压比热容 ： =1.896kJ/（㎏·℃） 导热系数：λO=1.22W/（·℃） 粘度：μO=0.00037pa.s 循环冷却水在35℃下的物性数据： 密度 ：ρO =994㎏/ 定压比热容 ： =4.08kJ/（㎏·℃） 导热系数：λO=0.626W/（·℃） 粘度：μO=0.0007225pa.s 二·热量衡算 热流量 QO=mOcPOtO=/（300×24）×1.896×（90-50）=1.624×KJ/h=351.1KW 平均传热温差 Δ=℃ 冷却水用量 总传热系数K 管程传热系数 W/（㎡. ℃） 假设壳程的传热系数=440W/（㎡. ℃），管壁导热系数λ=45W/（m.℃） 污垢热阻.℃/W ㎡.℃/W 传热面积 考虑到15％的面积裕度 三·换热器的工艺结构尺寸 管径和管内流速 选用?25×2.5传热管，管内流速为1.5m/s。 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 按单程计算，所需的传热管长度为 现取传热管长L=1.5m，则管程数 （管程） 传热管总数N=24×4=96 平均传热温差校正及壳程数 ℃ 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。 取管心距，则t=1.25×25=31.25=≈32（mm） 横过管束中心线的管数 （根） 壳体内径 采用多管程结构，取管板利用率η=0.7，则壳体内径为 （mm） 圆整可取D=400mm 折流板 采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25％，则切去的圆缺高度为h=0.25×400=100mm 取折流板间距B=0.3D，则B=0.3×400=120（mm），可取B为150mm。 折流板数 -1=（块） 折流板圆缺面水平装配。 接管 壳程流体进出口接管：取接管内二甲苯流速u=1.0m/s，则接管内径为 取管径为80mm。 管程流体进出口接管：取接管内循环水流速u=2.5m/s，则接管内径为 取管径为80mm。 四·换热器核算 热量核算 壳程对流传热系数 对圆缺形折流板，可采用克恩公式 当量直径，由正方形排列得 壳程流通截面积 （m） 壳程流体流速及其雷诺系数分别为 （m/s） 普兰特准数 粘度校正 W/（㎡. ℃） 管程对流传热系数 管程流通截面积 ㎡ 管程流体流速 普兰特准数 W/（㎡. ℃） 传热系数 传热面积 ㎡ 该换热器的实际传热面积 ㎡ 该换热器的面积裕度为 ％=％ 传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。 换热器内流体的流动阻力 ; 由Re=40473，传热管相对粗糙度，查莫狄图得0.034W/m. ℃， 流速，，所以 =9.87KPa﹤10KPa 管程流动阻力在允许范围内。 （2）壳程阻力 ； 流体流经管束的阻力 F=0.5 =0.58 流体流过折流板缺口的阻力 ； B=0.15m ，D=0.4m 总阻力 ＜10KPa 壳程流动阻力也比较适宜。 五·换热器的主要结构尺寸和结果