煤油冷却器设计
K?1dodbd1?Rsio?o?Rso??ididi?di?o1
0.0250.0250.0025?0.0251?0.000344??0.000172?2628?0.020.0245?0.0225400?283wm?℃?5.3 计算传热面积
Qo161.94?103S???13.2m2
K?tm283?43.28'13.2=15.18m2 考虑15%的面积裕度：S=1.15×S'=21.15×5.4 工艺结构尺寸 5.4.1 管径和管内流速
选用φ25×2.5传热管（碳钢），取管内流速ui?0.5ms 5.4.2 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
ns?v?4?di2u7144.6?995.7?3600?12.7?13（根） 20.785?0.02?0.5按单程管计算，所需的传热管长度为
L?S15.18??14.88m ?dons3.14?0.025?13按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。现取传热管长4.5m,则该换热管程数为
Np?L14.88??3.30?4?管程? l4.5传热管总根数N=13×4=52(根） 5.4.3 平均传热温差校正与壳程数 平均传热温差校正系数
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120?40?440?20
40?20P??0.2120?20R?按单壳程，双管程结构，温差校正系数应查有关图表。查同一直线，可得??t?0.83
平均传热温差?tm???t?'t?0.83?43.28?35.92℃ 5.4.4 传热管排列和分程方程方法
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t?1.25d0,则
t=1.25×25=31.25≈32(mm)
横过管束中心线的管数
nc?1.19N?1.1952?8.58?9（根) 5.4.5 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
D?1.05aN52?289.6?mm?
??1.05?320.7圆整可取D=300 5.4.6 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?300?75mm 故可取h?75mm
取折流板间距B?0.3D，则
B?0.3?300?90mm,可取B为100mm。 折流板数Nb?传热管长4500-1?-1?44?块?
折流板间距100折流板圆缺面水平装配。
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5.4.7 接管
壳程流体进出口接管：取接管内油品流速为u?1.0ms，则接管内径为
d?4v??u4?3194.4?3600?781??0.038m
3.14?1.0取标准管径为?45?3mm
管程流体进出口接管：取接管内循环水流速1.5 则接管内径为
d?4?7144.6?3600?995.7??0.041m
3.14?1.5取标准管径为?50?4mm 5.5 换热器核算 5.5.1 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
???.55???0?0.36Re0Pr0??de??w??130.14
当量直径，由正三角形排列得
?32?2??4??2a?4do??? de???do?3??22?4??0.032??0.025??4?2??0.02m
3.14?0.025壳程流通截面积
?d??0.025?2So?BD?1?o??0.1?0.3??1???0.0066m
a??0.032??壳程流体与雷诺数为
uo?3194.4?3600?781??0.172ms 0.00660.02?0.172?781Reo??4046
0.000664普兰特准数
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2.28?103?0.000664Pro??10.740.141???? 黏度校正： ?????1?w?10.141?o?0.36??40460.55?10.743?539.45wm2?℃0.025.5.2 管程对流传热系数
0.14?i?0.023?idiRe0.8Pr0.4
管程流通截面积Si?0.785?0.022?管程流体流速
7144.6?3600?995.7??0.244ms0.00816
0.02?0.244?995.7Rei?6068.50.0008007ui?52?0.00816m2 2普兰特准数
4.174?103?0.0008007Pri??5.40.618 0.618?i?0.023??6068.50.8?5.40.4?1480wm2?℃0.025.5.3 传热系数K 查有关文献知
管外侧污垢热阻：Rs0?0.000172m2?℃w 管内侧污垢热阻：Rsi?0.000344m2?℃w
管壁热阻 查有关文献知碳钢在该条件下的热导率为λ=45w/(m.k)。
K?1
d0d0bd01?Rsi??Rso??ididi?di?010.0250.0250.0025?0.0251?0.000344??0.000172?
1480?0.020.0245?0.0225539.45?340.8wm?℃?8 / 21
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5.5.4 传热面积S
Q161.94?103S???13.2m2
K?tm340.8?35.92该换热器的实际传热面积Sp
Sp??dolN?3.14?0.025?4.5??52?9??15.04m2 该换热器的面积裕度为
H?Sp?SS?10000?15.04?13.2?10000?13.9400
13.2传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。 5.5.5 换热器内流体的流动阻力 管程流动阻力
由Re?6086.5 传热管相对粗糙度管程流动阻力
??pi???p1??p2?FsNSNP
0.01?0.005，查莫狄?i?0.038 20Fs?1.5 Ns?1 Np?2
4.5995.7?0.2442?p1?0.038???253.4pa0.022995.7?0.2442?p2?3?88.92pa
2??pi??253.4?88.92??1.5?2?1026.96pa?105pa管程流动阻力在允许的范围之内。 管壳流动阻力 壳程阻力
'??p0??p1'??p2FsNs
??Ns?1 Fs?1.15
fo?5?6516-0.228?0.6751 F=0.5 nc?9 NB?49
781?0.2772?P?0.5?0.6751?9??49?1??4551pa
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