?3?π2232?2??4??0.032??0.0254(t?d0)?2?4???0.02m 24=de?π?0.025?d0壳程流通面积
π?0.025?π2222S0?0.25?0.761?1????0.9?0.761??0.1?0.215m
4?0.032?4??壳程流体的质量流量为： G原?100001?9.7??20141.20kgm2?h 22.40.215??壳程流体雷诺数及其普兰特数分别为
Re0?Pr0?d0G原?0?0?0.02?20141.20?6286.27?317.8?10?3.62.95?10?17.8?10127.6?10?33?6CP??0
??0.412???0.14
?≈1 ???w?因温度对气体粘度影响不大，故可取粘度校正 ????0???0?0.36Re0.55Pr3???de??w?1?00.14
1127.6?10?3?0?0.36??6286.270.55?0.4123?209.83wm2?℃
0.02??5.1.4.1.2 管程对流传热系数
?i?0.023?idiRe0.8Pr0.4
前面已算出?i?269.41w?m2?℃? 5.1.4.1.3 总传热系数K
K?1d0dbd1?Rsi0?0?Rso??ididiλdi?0 ?1
0.0250.0250.0025?0.0251?0.000344???0.000172?269.41?0.020.0245?0.02209.83?99.24wm2?℃?? 33
5.1.4.1.4 传热面积
Q2725629?1033600 S???43.60m2
K?tm99.24?175.03'该换热器的实际传热面积Sp SP?π?0.025?2?359?56.36m2 该换热器的面积裕度为 H?Sp?SS?100%=
56.36?43.6?100％?29.3％ 43.6传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。 5.1.4.2换热器主要结构尺寸和计算结果
表5.1 换热器主要结构尺寸和计算结果
换热器型式:固定管板式
壳体内径（mm）：900 换热面积(m2)：40.12 工 艺 参 数 名 称 物料名称 操作压力,MPa 操作温度,℃ 流量,Nm3/h 流体密度, kg/m3 传热量,KJ 总传热系数,w/m2.K 对流传热系数, w/m2.K 污垢系数, m2.k/w 程数 管子规格 管间矩,mm 排列方式 管长,mm 管数，根
管 程 产物 13 270/127.9 14579.43 10.3 272569 99.24 269.41 0.000344 1 Φ25×2.5 32 正三角形 2000 359
34
壳 程 原料气 13 50/263.4 10000 9.7 209.83 0.000172 1
5.2三套管换热器设计[4][16] 5.2.1相关数据
假设需要冷管45根，热电偶，2根
冷管规格为： 外冷管Φ38×2mm，内衬管Φ26×2mm， 内管Φ32×2.5mm 热电偶规格为：Φ32×2.5mm 中心管规格为：Φ200×12mm 5.2.2 催化床与外冷管之间的总传热系数 5.2.2.1 外冷管外壁给热系数
外冷管外壁给热系数可由以下公式算得：
?k?Dt???k?2.17???Dt?Dp??0.8?DgGk????k????0.52
式中 λk——催化剂床气体导热系数，kJ/(m·h·℃) Dt——催化剂床当量直径，m
DF——催化剂颗粒当量等表面积直径，m Gk——催化剂床气体的质量流量，kJ/(m2·h) μk——气体粘度，kg/(m·h)
催化床层的平均温度为280℃，查得物性数据：
?k?0.5638KJ?m?h?℃?
?k?0.0814Kg?m?h?催化床层的流通截面积为
Fkc?π?0.92?0.22?2?0.0322?45?0.0382?0.604m32 4?? 35
4Fkc?0.877mπDp?0.005mDt?Gk?14579.43?10.3?11093.72kgm2?h22.4?0.6043
??0.520.5638?0.877?.72??0.005?11093?k?2.17??????0.877?0.005?0.0814??0.8?2589.34kJm2?h?℃
??5.2.2.2 外冷管内壁，内冷管外壁给热系数
.80.4 ?0?0.0230Re00Pr0
?d0式中 λ0——外冷管气体导热系数，kJ/(m·h·℃）
deo——外冷管当量直径，m
物性数据：
?0?0.5562kJ?m?h?℃? ?0?0.0731kg?m?h?
Cp?2.98kJ?kg?℃?外冷管内气体的流通截面积为：
F0?0.785??0.0342?0.0262??3.768?10?4m2
4F0?0.02191mπ 15431.82?9.72G0??394110.0kgm?h?422.4?3.768?10?45de0???Re0?de0G0
Pr0??0?0?0.02191?394110.0?118125.170.07312.98?0.0731?0.3920.5562CP??0
??0?0.023?0.55620.8??118125.17??0.3920.4?4586.75kJm2?h?℃ 0.02191??
36