管壳式换热器计算表格
管壳式换热器全自动计算表
管程流体 进口温度t1 凝液 28 进口温度T1 ℃ 160 38 出口温度T2 ℃ 80 33 定性温度℃ 120
（1）核算压力降 ①管程压强降 管程流通面积 m2 管程流速 m/s
流量W1 kg/h 比热CP1 KJ/(kg·K) 黏度Pa·s 导热系数W/(m·K) 密度kg/m3
列管式换热器自动计算书 管程流体 进口温度t1 ℃ 出口温度t2 ℃ 定性温度℃ 流量W1 kg/h 比热CP1 KJ/(kg·K) 黏度Pa·s 导热系数W/(m·K) 密度kg/m3 冷却水 壳程流体 蒸汽凝液 28 进口温度T1 ℃ 180 38 出口温度T2 ℃ 60 33 定性温度℃ 120 244341 流量W2 kg/h 20000 4.174 比热CP2 KJ/(kg·K) 4.25 0.0008 黏度Pa·s 0.00024 0.6176 导热系数W/(m·K) 0.685 995.7 密度kg/m3 943.1 （1）核算压力降 ①管程压强降 管程流通面积 m2 管程流速 m/s Re 取管壁粗糙度 mm 相对粗糙度 查图求得摩擦系数 直管中压力降 Pa 回弯管压力降 Pa 壳程总压力降 Pa
244341 流量W2 kg/h 20000 4.174 比热CP2 KJ/(kg·K) 4.25 0.0008 黏度Pa·s 0.00024 0.6176 导热系数W/(m·K) 0.685 995.7 密度kg/m3 943.1
Re 取管壁粗糙度 mm 相对粗糙度 查图求得摩擦系数 直管中压力降 Pa 回弯管压力降 Pa 壳程总压力降 Pa
热负荷KW 2832.99815 热负荷KW 1888.8889 按逆流计算的传热温差Δ T ℃ 82.084734 计算温度校正系数 ②壳程压强降 P 0.07575758 管子正三角形排列时，横过管束中心线的管 R 8 折流板数 查图求得温度校正系数Φ 0.9 壳程流通面积 m2 实际的传热温差Δ T ℃ 73.8762606 壳程流速 m/s 2 1000 Re 初选总传热系数K W/(m ·℃） 2 25.5682796 壳程流体摩擦系数 换热面积 m 参照换热面积选取列管换热器结构参数 流体横过管束的压力降 Pa 壳体直径 mm 600 流体流过折流板缺口的压强降 Pa 列管数（根） 245 壳程总压力降 Pa 列管外径 mm 25 列管内径 mm 20 （2)核算总传热系数 列管长度 mm 3000 ①管程对流传热系数 管间距 mm 32 查表得 Pr 折流板间距 mm 150 Nu 列管材质及导热系数 W/(m·K) 45 管程对流传热系数 W/(m2·℃) 2 55.8 设计的换热面积 m 结垢校正因子，对DN25管子取为1.4，对DN19管子取为1.5 1.4 ②壳程对流传热系数 管程数 1 查表得 Pr 串联的壳程数 1 Nu 管子排列方式对压降的校正因子，正三角形为0.5，正方形斜转45度为0.4，正方形为0.3 0.5 壳程对流传热系数 W/(m2·℃) 管程流体被加热取0.4，被冷却取0.3 0.4 壳程流体被加热取0.4，被冷却取0.3 0.3 ③总传热系数 2 0.0002 管壁内侧表面污垢热阻（m ·℃）/K 总传热系数k W/(m2·℃） 0.0002 管壁外侧表面污垢热阻（m2·℃）/K 换热管壁厚 mm 2.5 此换热器安全系数 % 换热管平均直径 mm 22.5 采用此传热面积下的总传热系数 458.212896 W/(m2·℃）
换热器管板设计
换热器管板设计计算管析是管壳式换热器的主要部件。
管板的设计是否合理对确保换热器的安全运行、节约金属材料，降低制造成本是至关重要的。
在此采用GB151标准中管板计算方法来设计计算管板。
（1）管板采用延长部分兼作法兰的管板形式。
结构如图2.2所示，图2-2 管板结构图结构尺寸数据列表2－6：（2）计算A ——壳程圆筒内直径横截面积，2mm ；222i 0.785800502654.84π==⨯=D A mms δ——壳程圆筒的厚度，mm ；s A ——圆筒壳壁金属横截面积，2mm ；2i () 3.148(8008)20307.3πδδ=+=⨯⨯+=s s s A D mmt δ——换热管壁厚，mm ；a ——单根换热管管壁金属横截面积，2mm ；2o () 3.14 2.5(25 2.5)176.6πδδ=-=⨯⨯-=t t a d mm2220176.638857.5=⨯=na mml A ——管板开孔后的面积，2mm ； 对于固定管板式换热器2223.1425502654.8220394662.644π⨯=-=-⨯=o l d A A n mmd A ——在布管区范围内，因设置隔板槽和拉杆结构的需要，面未能被换热管支承的面积，2mm ；对于三角形排列2'(0.866)1832(600.86632)18598=-=⨯⨯-⨯=d n A n S S S mmt A ——管板布管区的面积，2mm ； 对于多管程，三角形排列的换热管2220.8660.8662203218598213690.5=+=⨯⨯+=t d A nS A mmt D ——管板布管区当量直径，mm ；708.9===t D mmt E ——换热管材料的弹性模量，MPa ；L ——换热管有效长度（两管板内侧间距），mm ；t K ——管束模数，MPa ；对于固定式32061038877.23842.6(300060)708.9⨯⨯===-⨯t t t E na K MPa LDi ——换热管的回转半径，mm ；0.258===i mmcr l ——换热管受压失稳当量长度，mm ； 按GB151图32，确定为320=cr l mm[]σcr ——换热管稳定许用应力，MPa ；r C ——系数127.9r C ππ===因32040127.98==<=cr r l C i 故有/1140[]12451103.362222128σσ⎡⎤⎡⎤=-=⨯⨯-=⎢⎥⎢⎥⨯⎣⎦⎣⎦t cr cr s r l i MPa C λ——系数394662.60.785502654.8λ===l A A Q ——换热管束与圆筒刚度比，当壳体不带波形膨胀节时20638877.21.8920920307.3⨯===⨯t s s E na Q E A β——系数38877.20.098394662.6β===l na A s ∑——系数0.60.60.4(1)0.4(1 1.89) 2.60.785λ∑=++=++=s Q t ∑——系数110.4(1)(0.6)0.4(10.098)(0.6 1.89) 3.60.785βλ∑=+++=⨯+++=t Q t ρ——系数708.90.886800ρ===t t i D D K ——换热管加强系数12128001.318 6.0530＝[[=⨯=Kk ——管板周边不布管区无量纲宽度(1) 6.05(10.886)0.69ρ=-=⨯-=t k Kυ——管板材料泊松比，取0.3υ=μ——管板强度削弱系数，一般可取0.4μ=η——管板刚度削弱系数，一般可取μ值f δ——管板延长部分的法兰（或凸缘）厚度，mm ；f δ'——壳体法兰（或凸缘）厚度，mm ； f δ''——管箱法兰（或凸缘）厚度，mm ；ω'——系数，按//s i f i D D δδ'和查GB151图26，得0.00021ω'=；ω''——系数，按//h i f i D D δδ''和查文献[3] 图4-24得0.00063ω''=； f K ——管板边缘旋转刚度参数，MPa ； 对于固定管板其延长部分兼作法兰f f K K '=f K '——壳程圆筒与法兰（或凸缘）的旋转刚度参数，MPa ；3333221[()]12122091070230[()0.0002120910]12800708004.8δω''''==++⨯⨯⨯⨯=⨯⨯+⨯⨯+=f f f f f s i f iE b K K E D b D MPaf K ''——管箱圆筒与法兰（或凸缘）的旋转刚度参数，MPa ；3333221[()]12122091070230[()0.0006320910]128007080017.7δω''''''''=++⨯⨯⨯⨯=⨯⨯+⨯⨯+=f f f f h i f iE b K E D b D MPaf K ——旋转风度无量纲参数； 对于固定式管板 33.14 4.89.810441431.2π-⨯===⨯⨯ff tK K K1m ——管板第一弯矩系数，按f K K 和查GB151图27,得10.13=m 2m ——管板第二弯矩系数，按K Q 和查GB151 图28,得2 2.14=mm ——管板总弯矩系数120.130.3 2.140.6110.3υυ++⨯===++m m m1G ——系数因0m >,所以取11e i G G 与中较大值。
管壳式换热器计算软件
原始数据G2m^3/d600进口水温度t2'℃95出口水温t2"℃75油水混合进口温度t1'℃20油水混合出口温度t1"℃45壳体内径Ds m1管子外径do m0.025管子内径di m0.017管子长度l m5定性温度和物性参数计算水定性温度t2(t2'+t2")/2℃85ρ968.55λ0.677v 3.455E-07a0.000668Pr 2.08油水定性温度t1(t1'+t1")/2℃32.5ρ939.925λ0.3821625v 6.91718E-05Pr839.82125换热器效率90%设计传热量Q0460592.4531冷却水量G219544.23422逆流平均温差ΔTn(Δtmax-Δtmin)/(ln(Δtmax/Δtmin))℃49.11105006试选传热系数K0118初选传热面积F079.47958493总管子数Nt A/(π*d0*l)202.4957578管程换热系数管程流通面积a2(Nt/2)*(π/4)*di^20.022913365管程流速w2G2/(a2*ρ*3600)0.303073968管程雷诺数Re2ρ*w2*di/u214912.4673管程换热系数h216674.05889壳程换热系数壳程流通面积a1π/4*(Ds^2-Nt*d0^2)0.154822852壳程流速w10.036204208壳程当量直径de(Ds^2-Nt*d0^2)/(Nt*d0)0.039054765壳程雷诺数Reρ*w2*di/u24092.465489 Nu42.0365279h1728.687767水侧油污r20.00034油水混合物油污r10.00017铁管43.2传热系数K117.842643N015.63393744s0.03125Ds0.56875202湍流Nu=741.7237 200<2100层流16。
管壳式换热器数据表
容器类别
修改
Pa 度 类 m3
结构材料 浮头法兰 钩圈 浮头盖封头 螺栓/螺柱—壳体
—浮头 螺母 —壳体
—浮头 接管 —壳程
—管程 接管法兰 —壳程
—管程 补强圈 —壳程
—管程 复合层/衬里—壳程
—管程 —管板 —浮头盖封头
mm
垫片—壳程侧/外头盖 —浮头 —管程侧/管箱头盖
折流板/支持板 旁路挡板 定距管 拉杆/螺母 滑板 堰板 支座/支座垫板 防腐涂料—壳程侧
MPa (g) 总传热系数:－结垢状态
MPa (g) 热虹吸式重沸器 －从塔 m2. K/W 液位到底管板的静压头
m/s
釜式换热器的最小持液量
MPa (g) 总壳体台数:
℃ 串联/并联台数:
℃ 换热器总有效面积
MPa (g) 每台换热器有效面积
MPa (g) 换热面积余量
每台换热器操作介质重
修改
单位 kW/h
44
45
46
1
47
48
49
50
51
项目文件号
专业文件号
管壳式换热器数据表
LPEC 顾客要求
30-01/D3n
管程 水平 30°
结构参数 壳程
垂直
其它
60° 90° 45°
设计阶段
第
页共
页
管子形式: 光管 翅片管 mm 折流板形式: 单弓形 双弓形 mm 折流板切口方位: 横向 竖向
折流板切口尺寸: 折流板中心间距
oC W/m2.k W/m2.k
m 液柱 m３
m2 m2 % kg
壳程流体物性数据
气相
密度 比热
粘度 导热系数 密度
管壳式换热器数据表最终版
无损 检测
-射线(RT)(比例/级别) -超声(UT)(比例/级别) -其它(比例/级别)
热处理
壳程
管程
管子与管板连接型式
检验机构
批准机构 使用语言-图纸
-铭牌
结构图
说明书
附件要求
强度焊加贴胀
环首螺栓 带阳极牺牲保护板否？ 鞍座/支座 带重叠鞍座否？ 带鞍座滑板否？
管壳式换热器数据表
碳四预热器（E-4001） 开口数据表
档案号 10Q-W22-艺 1/E01（1） 设计阶段：详细设计 共 3页 第3页
编号
数量
开口名称
PN DN 伸出长度 (MPa) (mm) (mm)
法兰 结构型式
密封面 接管 型式 等级
备注
a
1 碳四烯烃入口 4.0 100
200 HG/T20592-2009B FM
气体入口/出口 潜热
壳程 1.0Mpa 蒸汽
385 /385 385/ 184.1 184.1 1.0/1.2 0.12/50 0.60/ 8737.6 0.00017 2.254/822
0.016/0.145
18 2.254/5.045
0.675/0.675
管程
单位
名称
醋酸
总热负荷
11998
kg/h 有效温差
325
2 76 1 19 2.0 3000 25 正三角形
mm
管子形式：
mm
折流板形式：
折流板切口方位：
折流板切口尺寸：
折流板中心间距
mm
第一块折流板间距
mm
折流板厚度
管壳式换热器传热面积初步计算模板
有效平均传热温差 平均传热面积Am 管内壁传热面积A1 管外壁传热面积A2 总传热系数 传热面积 总传热系数 传热面积 管程基本参数
2 1340 1312 14879 486525
名
称
0.020
304 16.3 正三角形排列 0.025 0.032 0.002 管程流体物性参数 称 数 水 50 980 4186 0.0000846 0.54 ℃ kg/m³
管壳式换热器初步计算
本计算适用于两流体无相变且逆流过程的计算，熔盐走壳程，管程流体根据需要选择。 浅蓝色区域需要输入数值，其他区域不得擅自修改。 工艺参数 名 称 壳 程 管 水 2 230 0.2 Re＜20000 Re＞20000 1263 壳程基本参数 名 当量直径 称 数 据 单 位 m 管子材质 管材导热系数 管子排列方式 管外径 相邻两管的中心距 管子壁厚 壳程流体物性参数 名 物料名称 定性温度 密度ρ 比热Cp 粘度μ 导热系数λ 壁温粘度μ 称 数 据 单 位 ℃ 名 物料名称 定性温度 kg/m³ 密度ρ
J/kg.℃
据
单 位
二元熔盐 230 1992 1447 0.00637 0.499
pa.s pa.s
粘度μ
pa.s w/m.℃
0326
J/kg.℃ 比热Cp
程
单 位 kg/s 60 ℃ ℃ m/s W/㎡.℃
名 总热负荷
称
数
据
单 位 w ℃ ㎡ ㎡ ㎡ W/㎡.℃ ㎡ W/㎡.℃ ㎡ 单 位 w/m.℃ m m m
物料名称 流体流量 进/出口温度 进/出口压力 流体流速 对流传热系数 雷诺数Re
二元熔盐 230 40
167440 180 0.072 0.066 0.079 1133 0.8219282 1114 0.8357835 数 据
管壳式换热器模拟计算
管壳式换热器模拟计算（课本P40 2-5题）程序条文：# include <stdio.h># include <math.h>main(){double Do=0.025，Di=0.021，L=6，Wh=29.5; Th1=280，Wc=37.5， Tc1=160，Ro=0.0005,Ri=0.0001，D1,D2，D2O1=0.85，D2O2=0.919，Tc2,Th2，MD2O1，MD2O2，K=12.5,Cp1,Cp2，ramda1,ramda2，niu1,niu2，yita1,yita2,a1,b1,a2,b2,Tc20,Th20,Tmc,Tmh,C,Qc,Qh,Ho,Hi,Reo,Rei,Pro,Pri,Si,rou1,ui,Hi0,Twi0,Ai,Twi,niuwi,yitawi,Dwi,Xwi,rouwi,Ao,Smax,B=0.23,D=0.8,t=0.032,De,uo,rou2,Ho0,Two0,Two,niuwo,yitawo,Dwo,Xwo,rouwo，Ko，NTU,E,F,Cmin,Cmax，Xh,Xc，ld=44,b=0.002,Dm=0.0023，e=2.71828;int n=0;Tc2=180;Th2=260; /*给Tc2，Th2赋初值*/do{ n++;printf("n=%d\n",n);Th20=Th2;Tmh=(Th1+Th20)/2;do{Tc20=Tc2; /*Tc2的迭代*/Tmc=(Tc1+Tc20)/2;Cp1=(0.7072+(0.00147-0.00051*D2O1)*Tmc-0.318*D2O1)*(0.055*K+0.35) *4.18*1000;Cp2=(0.7072+(0.00147-0.00051*D2O2)*Tmh-0.318*D2O2)*(0.055*K+0.35) *4.18*1000;C=Wh*Cp2/(Wc*Cp1);Tc2=Tc1+C*(Th1-Th20);}while(fabs(Tc2-Tc20)>=0.1);Qh=Wh*Cp2*(Th1-Th2);Qc=Wc*Cp1*(Tc2-Tc1);Ai=3.14*Di*L*324;Si=0.25*3.14*Di*Di*324/2;Xc=1+Tmc/100.0;MD2O1=pow(D2O1,2);D1=0.942+0.248*Xc+0.174*MD2O1+0.0841/(Xc*D2O1)-0.312*Xc/D2O1-0.55 6*exp(-Xc);rou1=1000*D1;ui=Wc/(rou1*Si);b1=log((log(90.0+1.22)/log(13+1.22)))/(log((50.0+273)/(100.0+273) ));a1=log(log(90+1.22))-b1*log(50.0+273);niu1=exp(exp(a1+b1*log(Tmc+273)))-1.22;yita1=niu1*rou1/1000000;Rei=Di*ui*rou1/yita1;ramda1=0.4213*(1-0.00054*Tmc)/D2O1/3.6;Pri=Cp1*yita1/ramda1;Hi0=0.027*pow(Rei,0.8)*pow(Pri,0.33)*ramda1/Di;Twi0=Tmc+Qc/(Hi0*Ai);do /*管壁内壁温的迭代*/{ niuwi=pow(e,pow(e,a1+b1*log(Twi0+273)))-1.22;Xwi=1+Twi0/100.0;Dwi=0.942+0.248*Xwi+0.174*MD2O1+0.0841/(Xwi*D2O1)-0.312*Xwi/D2O1-0.556*exp(-Xwi);rouwi=1000*Dwi;yitawi=niuwi*rouwi/1000000;Hi=Hi0*(pow((yita1/yitawi),0.14));Twi=Tmc+Qc/(Hi*Ai);Twi0=Twi;}while(fabs(Twi-Twi0)>=0.5);Ao=3.14*Do*L*324;Smax=B*D*(1-Do/t);De=4*(t*t-0.25*3.14*Do*Do)/(3.14*Do);Xh=1+Tmh/100.0;MD2O2=pow(D2O2,2);D2=0.942+0.248*Xh+0.174*MD2O2+0.0841/(Xh*D2O2)-0.312*Xh/D2O2-0.556*ex p(-Xh);rou2=1000*D2;uo=Wh/(rou2*Smax);b2=log((log(1500+1.22)/log(120+1.22)))/(log((50.0+273)/(100.0+273 )));a2=log(log(1500+1.22))-b2*log(50.0+273);niu2=exp(exp(a2+b2*log(Tmh+273)))-1.22;yita2=niu2*rou2/1000000;Reo=De*uo*rou2/yita2;ramda2=0.4213*(1-0.00054*Tmh)/D2O2/3.6;Pro=Cp2*yita2/ramda2;Ho0=0.36*pow(Reo,0.55)*pow(Pro,0.33)*ramda2/De;Two0=Tmh-Qh/(Ho0*Ao);do /*管壁外壁温的迭代*/{ niuwo=exp(exp(a1+b1*log(Two0+273)))-1.22;Xwo=1+Two0/100;Dwo=0.942+0.248*Xwo+0.174*MD2O1+0.0841/(Xwo*D2O1)-0.312*Xwo/D2O1-0.556*exp(-Xwo);rouwo=1000*Dwo;yitawo=niuwo*rouwo/1000000;Ho=Ho0*(pow((yita2/yitawo),0.14));Two=Tmh-Qh/(Ho*Ao);Two0=Two;}while(fabs(Two-Two0)>=0.5)；Ko=1/((1/Hi+Ri)*Ao/Ai+1/Ho+Ro+b/ld*Do/Dm); /*以管外表面为基准，计算传热系数K*/Cmin=Wh*Cp2;Cmax=Wc*Cp1;NTU=Ko*Ao/Cmin; /*传热单元数*/F=NTU*sqrt(1+pow(Cmin/Cmax,2));E=2/((1+Cmin/Cmax)+sqrt(1+Cmin/Cmax)*(1+exp(-F))/(1-exp(-F))); /*传热效率*/Th2=Th1-E*(Th1-Tc1);Tc2=Tc1+C*(Th1-Th2);printf("Th2=%.1lf\tTc2=%.1lf\n",Th2,Tc2);printf("Rei=%.2lf\tPri=%.2lf\tHi=%.2lf\n",Rei,Pri,Hi);printf("Reo=%.2lf\tPro=%.2lf\tHo=%.2lf\n",Reo,Pro,Ho);printf("Qc=%.2lf\tQh=%.2lf\n",Qc/1000,Qh/1000);printf("Ko=%.2lf\tNTU=%.3lf\tE=%.3lf\n",Ko,NTU,E);}while( fabs(Th20-Th2) >= 0.1);return 0；}运行结果如下：。
管壳式换热器模拟计算
管壳式换热器模拟计算（课本P40 2-5题）# include <stdio.h># include <math.h>main(){double Do=0.025，Di=0.021，L=6，Wh=29.5; Th1=280，Wc=37.5， Tc1=160，Ro=0.0005,Ri=0.0001，D1,D2，D2O1=0.85，D2O2=0.919，Tc2,Th2，MD2O1，MD2O2，K=12.5,Cp1,Cp2，ramda1,ramda2，niu1,niu2，yita1,yita2,a1,b1,a2,b2,Tc20,Th20,Tmc,Tmh,C,Qc,Qh,Ho,Hi,Reo,Rei,Pro,Pri,Si,rou1,ui,Hi0,Twi0,Ai,Twi,niuwi,yitawi,Dwi,Xwi,rouwi,Ao,Smax,B=0.23,D=0.8,t=0.032,De,uo,rou2,Ho0,Two0,Two,niuwo,yitawo,Dwo,Xwo,rouwo，Ko，NTU,E,F,Cmin,Cmax，Xh,Xc，ld=44,b=0.002,Dm=0.0023，e=2.71828;int n=0;Tc2=180;Th2=260; /*给Tc2，Th2赋初值*/do{ n++;printf("n=%d\n",n);Th20=Th2;Tmh=(Th1+Th20)/2;do{Tc20=Tc2; /*Tc2的迭代*/Tmc=(Tc1+Tc20)/2;Cp1=(0.7072+(0.00147-0.00051*D2O1)*Tmc-0.318*D2O1)*(0.055*K+0.35) *4.18*1000;Cp2=(0.7072+(0.00147-0.00051*D2O2)*Tmh-0.318*D2O2)*(0.055*K+0.35) *4.18*1000;C=Wh*Cp2/(Wc*Cp1);Tc2=Tc1+C*(Th1-Th20);}while(fabs(Tc2-Tc20)>=0.1);Qh=Wh*Cp2*(Th1-Th2);Qc=Wc*Cp1*(Tc2-Tc1);Ai=3.14*Di*L*324;Si=0.25*3.14*Di*Di*324/2;Xc=1+Tmc/100.0;MD2O1=pow(D2O1,2);D1=0.942+0.248*Xc+0.174*MD2O1+0.0841/(Xc*D2O1)-0.312*Xc/D2O1-0.55 6*exp(-Xc);rou1=1000*D1;ui=Wc/(rou1*Si);b1=log((log(90.0+1.22)/log(13+1.22)))/(log((50.0+273)/(100.0+273) ));a1=log(log(90+1.22))-b1*log(50.0+273);niu1=exp(exp(a1+b1*log(Tmc+273)))-1.22;yita1=niu1*rou1/1000000;Rei=Di*ui*rou1/yita1;ramda1=0.4213*(1-0.00054*Tmc)/D2O1/3.6;Pri=Cp1*yita1/ramda1;Hi0=0.027*pow(Rei,0.8)*pow(Pri,0.33)*ramda1/Di;Twi0=Tmc+Qc/(Hi0*Ai);do /*管壁内壁温的迭代*/{ niuwi=pow(e,pow(e,a1+b1*log(Twi0+273)))-1.22;Xwi=1+Twi0/100.0;Dwi=0.942+0.248*Xwi+0.174*MD2O1+0.0841/(Xwi*D2O1)-0.312*Xwi/D2O1-0.556*exp(-Xwi);rouwi=1000*Dwi;yitawi=niuwi*rouwi/1000000;Hi=Hi0*(pow((yita1/yitawi),0.14));Twi=Tmc+Qc/(Hi*Ai);Twi0=Twi;}while(fabs(Twi-Twi0)>=0.5);Ao=3.14*Do*L*324;Smax=B*D*(1-Do/t);De=4*(t*t-0.25*3.14*Do*Do)/(3.14*Do);Xh=1+Tmh/100.0;MD2O2=pow(D2O2,2);D2=0.942+0.248*Xh+0.174*MD2O2+0.0841/(Xh*D2O2)-0.312*Xh/D2O2-0.556*ex p(-Xh);rou2=1000*D2;uo=Wh/(rou2*Smax);b2=log((log(1500+1.22)/log(120+1.22)))/(log((50.0+273)/(100.0+273 )));a2=log(log(1500+1.22))-b2*log(50.0+273);niu2=exp(exp(a2+b2*log(Tmh+273)))-1.22;yita2=niu2*rou2/1000000;Reo=De*uo*rou2/yita2;ramda2=0.4213*(1-0.00054*Tmh)/D2O2/3.6;Pro=Cp2*yita2/ramda2;Ho0=0.36*pow(Reo,0.55)*pow(Pro,0.33)*ramda2/De;Two0=Tmh-Qh/(Ho0*Ao);do /*管壁外壁温的迭代*/{ niuwo=exp(exp(a1+b1*log(Two0+273)))-1.22;Xwo=1+Two0/100;Dwo=0.942+0.248*Xwo+0.174*MD2O1+0.0841/(Xwo*D2O1)-0.312*Xwo/D2O1-0.556*exp(-Xwo);rouwo=1000*Dwo;yitawo=niuwo*rouwo/1000000;Ho=Ho0*(pow((yita2/yitawo),0.14));Two=Tmh-Qh/(Ho*Ao);Two0=Two;}while(fabs(Two-Two0)>=0.5)；Ko=1/((1/Hi+Ri)*Ao/Ai+1/Ho+Ro+b/ld*Do/Dm); /*以管外表面为基准，计算传热系数K*/Cmin=Wh*Cp2;Cmax=Wc*Cp1;NTU=Ko*Ao/Cmin; /*传热单元数*/F=NTU*sqrt(1+pow(Cmin/Cmax,2));E=2/((1+Cmin/Cmax)+sqrt(1+Cmin/Cmax)*(1+exp(-F))/(1-exp(-F))); /*传热效率*/Th2=Th1-E*(Th1-Tc1);Tc2=Tc1+C*(Th1-Th2);printf("Th2=%.1lf\tTc2=%.1lf\n",Th2,Tc2);printf("Rei=%.2lf\tPri=%.2lf\tHi=%.2lf\n",Rei,Pri,Hi);printf("Reo=%.2lf\tPro=%.2lf\tHo=%.2lf\n",Reo,Pro,Ho);printf("Qc=%.2lf\tQh=%.2lf\n",Qc/1000,Qh/1000);printf("Ko=%.2lf\tNTU=%.3lf\tE=%.3lf\n",Ko,NTU,E);}while( fabs(Th20-Th2) >= 0.1); return 0；}运行结果如下：。
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23
逆流时的对数 Δt1m,c 平均温差 P R
℃
24 参数P及R
t2 t2 t1 t2 t ' t " R 1 1 t2 " t2 P
℃ W/(m^2•℃) m^2 mm m 由<2-4>型公式计算
25 温差修正系数 26 有效平均温差 27 初选传热系数 28 估算传热面积 29 管子材料及规 格
0.224
0.473
0.5
9
合理 取标准值φ 180×5
按钢管标准
165.2548901
30404.94833
5181.647061
弓形 0.125 120 0.25 17 116 0.0254 112 24
0.4955 0.038394852
0.680316763
0.010670842 0.02772401
见表2.7，估计壳体直径在 400~700mm之间
nt dl
2nt dl
由草图量出或算出
m
42 管束外缘直径
DL
m
0.224×2+2×0.0125
Ds DL 2b3 b3 0.25d 6.25mm, 且 ≮ 8mm, 故
43 壳体内径
DS
m
Ds 0.473 2 0.008 0.489
λ2 μ2 Pr2 ηL Q M2
W/(m•s) kg/(m•℃) kw kg/s
查物性表 查物性表
2cp1 719 106 4180 Pr2 2 0.622
取用
Q M1cp1 (t1 ' t1 '')L
M 2 Q / c p 2 (t2 '' t2 ')
t1m ,c tmax tmin t ln max tmax
tw1 tm1 Ko (
1
o
rs ,1 )tm
tw1 tm1 Ko (
89 管内摩擦系数 90 管侧壁温 91 壁温下水的黏 度 fi tw2 μw2 ΔPi ΔPr ΔPN ΔPt fk ΔPbk ΔPwk Rb R1 Rs ℃ kg/(m•s) Pa Pa Pa Pa Pa Pa -
1 j Gs c p Pr 2/3 ( / w )0.14
o
查有关资料 查有关资料
K F
W/(m^2 •℃) K [ m^2
1
1
rs ,1 rs ,2
F
d o 1 d o 1 ] di 2 di
Q K tm
87 传热面积之比 F″/F 88 检验壳侧壁温 tw1 ℃
41.70323914
0.083333333 11 0.93647666 39.05411012 280 89.35101809
Φ 25 以外径为准
20
2.5 1.1 0.021387093
68.07723049
68
4.184667389
4.5
等边三角形 32 44 27.712 16 16
6 136 4 48.042 96.084
由表2.3 由表2.3
s p scos30
sn s sin 30
由2 41 作图结果所得 数据 六边形层数 一台管子数 一台拉杆数 一台传热面积 二台传热面积 管束中心至最 外层管中心距 离 F″ a nt
见草图
根 根 m^2 m^2
nt nZt
64 壳程接管面积
D1
mm
65 错流区管排数 每一缺口内的 66 有效错流管排 数 67 旁流通道数 68 旁通挡板数 错流面积中旁 69 流面积所占分 数 一块折流板上 70 管子和管孔间 泄露面积 折流板外缘与 71 壳体内壁间泄 露面积
Nc Ncw NE Nss Fbp
排 排
由图示可知
N cw 0.8
项目 1 2 3 原 始 数 据 4 5 6 7 8 9 煤油进口温度 煤油出口温度 冷却水进口温 度 冷却水出口温 度 煤油工作表压 力 冷却水工作表 压力 煤油流量 煤油定性温度 煤油比热
符号 t1′ t1″ t2′ t2″ p1 p2 M1 tm1 cp1 ρ1 μ1 λ1 Pr1 tm2 cp2 ρ2
76 旁通校正因子 77 壳程传热因子 78 壳程质量流速 79 壳侧壁面温度 80 壁温下煤油黏 度
由
N ss 及Fbp查图2.31 Nc
jo jH jc j1 jb
Gs M1 As
假定 查物性表
81 壳侧换热系数 82 水垢热阻 83 煤油污垢热阻 需 用 传 热 面 积 84 管壁热阻 85 传热系数 86 传热面积
1
o
rs ,1 )tm
查表2.35 假定 查物性表
92 沿程阻力 93 回弯阻力 进出口连接管 94 阻力 95 阻 力 计 算 96 两台管程总阻 力 理想管束摩擦 系数
L t2 Pi 4 f i ( / w 2 ) 0.14 di 2
t2 Pr 4 Zt 2
PN 1.5
h sp
对
选取
1 Fbp [ Ds DL N E lE ]ls / Ac 2
m^2
Atb
1 Atb d o (d H d o ) (1 Fc )nt 2
Asb Ds ( Ds Db ) 2h [ arccos(1 )] 2 Ds
Asb
m^2
72 壳程雷诺数 73 74 75 理想管束传热 因子 折流板缺口校 正因子 折流板泄露校 正因子
33 每根管长 l m
103.944 / 48 4 0.025
取标准长 选
34 管子排列方式 35 管中心距 36 估 算 传 热 面 积 及 传 热 面 结 构 37 38 分程隔板槽处 管中心距 平行于流向的 管距 垂直于流向的 管距 s lE sp sn mm mm mm mm mm
Ab Awg Awt
Ac ls [ Ds DL ( s d o )] DL d o s
流体在两折流 62 板间错流流通 截面积 壳 程 结 构 及 壳 程 计 算 63 壳程流通截面 积
Ac
m^2
As
m^2
As Ab Ac
按 D12 As 计算，并由钢管标准 4 选择相近规格
903.0751824
1806.150365
没有超过表 2.10规定
每根管长/折流板间距-1 由图示可知 由 GB 151-1999 由图示可知 由图示可知
57 折流板直径 折流板缺口面 58 积 错流区内管数 59 占总管数的百 分数 缺口处管子所 60 占面积 61 流体在缺口处 流通面积
Db Awg
m m^2
由 GB 151-1999 规定
Awg
Fc 1
10 煤油密度 11 煤油黏度 12 煤油导热系数 流 体 的 物 性 参 数 13 煤油普朗特数 14 水的定性温度 15 水的比热 16 水的密度
Pr1
t2 t2 = 30+40
2 2
查物性表 查物性表
1cp1 1
数
17 水的导热系数 18 水的黏度 19 水的普朗特数 20 热损失系数 21 传热量 22 冷却水量 传 热 量 及 平 均 温 差
Re1 jH jc j1 jb jo Gs tw μw1 α1 rs,2 rs,1 kg/(m^2•s) ℃ kg/(m•s) W/(m^2•℃) (m^2 •℃)/W (m^2•℃)/W
Re1
M 1d o 1 Ac
由图2.28 由图2.29
由
Asb A tb Asb 及 查图2.30 Ac Asb A tb
单位 ℃ ℃ ℃ ℃ MPa Mpa kg/s ℃ KJ/(kg•℃) kg/m^2 kg/(m•s) W/(m•℃) ℃ KJ/(kg•℃) kg/m^3
计算公式或数据来源 由题意 由题意 由题意 由题意 由题意 由题意 由题意
(t1 t1) / 2 150 40 / 2
查物性表 查物性表 查物性表 查物性表
按GB 151-1999规定，取标准 直径 44 长径比
D2 1.13 取值 M2
l / Ds
D2 mm
45 管程接管直径 管 程 计 算
1000按钢管标准
46 管程雷诺数
Re2
Re 2
W/（m^2 •℃）
2 2 d i 2
47 管程换热系数
α2
2
2 0.4 0.023Re0.8 2 Pr2 di
选定
48 折流板形式 49 50 折流板缺口高 度 折流板的圆心 角 ls Nb h m 度 m 块 个 dH m 根 根
取h=0.25Ds
51 折流板间距 52 折流板数目 53 54 55 56 折流板上管孔 数 折流板上管孔 直径 通过折流板上 管子数 折流板缺口处 管数
取(0.2 ~ 0.1) Ds (0.2 ~ 0.1) 0.5 0.1 ~ 0.5
M s2 (2 0.6 N cw ) 2 Ab Ac 1
查图2.38 查图2.37
间距相等，不需校正
P ' s
102 壳程总阻力 ΔP′s Pa
[( N b 1)Pbk Rb N b Pwk ]R1 2Pbk Rb (1 N cw ) Rs Nc
103
两台的壳程总 阻力
t2
2
Pt Pi Pr PN
查图2.36
理想管束错流 97 段阻力 理想管束缺口 98 处阻力 99 旁路校正系数 100 101 折流板泄露校 正系数 折流板间距不 等的校正系数
Pbk 4 f K