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列管式换热器的设计

炼油某厂拟用原油在换热器中回收柴油的热量，已知原油流量为40000㎏/h,

进口温度70℃，要求其出口温度不高于110℃，柴油流量为34000㎏/h,进口温度

为175℃。试选仪态适当型号的列管式换热器或设计一台列管式换热器，已知物性

数据如下：

物料ρ(Kg/m3)CP[KJ/(Kg·℃)]λ[w/(m2·℃)]μ/pa·s

原油8152.20.1483×10-3

柴油7152.480.1330.64×10-3

1﹑确定设计方案

1.1选择换热器的类型

选择固定管板式换热器，固定管板式换热器的两端和壳体连为一体，管子则

固定于管板上。它的结构简单，在棚泵体直径内排管最多，比较紧凑。由于这种结

果使壳体内侧清洗困难，所以原油走管束，柴油走壳体。由于管束和壳体之间温差

太大而产生热膨胀时，会使班子和管板间接脱开，从而发生介质泄露，为此要在外

壳上装一个膨胀节。

1.2流动空间的选择

在管板式换热器计算中，首先要决定任何流体走管程何种流体走壳程，这需

遵循一些一般原则:

1不清洁或易结垢的流体宜走管间，因为管程清洗较方便。

2腐蚀性流体宜走管程，以免管子和壳体同时被腐蚀，且管子便于维修和更

换。

3压力高的流体宜走管程，以免壳体受压，以节省壳体金属消耗量。

4被冷却的流体宜走壳程，便于散热，增强冷却效果。

5饱和蒸汽走壳程，便于及时排除冷凝水，且蒸汽较清洁，一般不需清洗。

6有毒流体走管程，以减少泄漏量

7黏度大的液体或流量小的流体宜走壳程，因为折流挡板的作用，流速与流

向不断改变，在较低Re(Re100)的情况下即可达到湍流，以提高传热效果。

8若两流体温度差较大，对流体热系数较大的流体走壳程，因为壁温接近于

α较大的流体温度，以减小管子和壳体的温差，减少热应力。

根据以上原则，这样原油走管程，柴油走壳程。

1.3流体流速的选择

流体流速的选择涉及传热系数流体阻力及换热器的结构方面，增大流速，不

仅对流体传热系数增大，也可以减少杂质沉淀；但流体阻力也相应增大，故应选择

适宜的流速。根据黏度的不同选择原油的流速u2=1.8m/s,柴油流速uo=1.5m/s.

1.4管子的规格和排列方法

a﹑选择Φ25×2.5mm标准规格管子。

b﹑选用等边三角形排列方法。

C﹑排列间距t=1.25d=31.25mm

2﹑确定物性数据

定性温度：可取流体进出口温度的平均值。

柴油进口温度175℃，选择器出口温度为133℃.

壳程柴油的定性温度为：T

℃

管程原油的定性温度T

℃

根据定性温度分别查取壳程和管程的有关物性数据

壳程在155℃下有关物性参数如下：

ρo=715kg/m3λo=0.133w/(m2·℃)μo=0.64×10-3Pa·s

Cpo=2.48kJ/(Kg?℃)

管程在90℃下有关物性参数如下：

ρi=815kg/m3λi=0.148w/(m2·℃)μi=3×10-3Pa·s

Cpi=2.2kJ/(Kg?℃)

3．计算总传热系数

3.1热负荷

Q=mo.Cpo(t2-t1)

2.2×103×(110-70)=9.78×105W

3.2柴油出口温度T2

T2=T1-

=175℃-

=133℃

3.3平均温度逆流时

△tm

=63.99℃

3.4总传热系数K

管程传热系数

Re

=4.0×104

αi=