列管式冷凝器设计.doc

题目：欲用冷水将720kg/h的EC（碳酸乙烯脂）蒸汽冷凝，温度由冷却至凝结。冷水的进出口温度分别是和。若要求换热器的管程和壳程的压强降不大于10KPa，设计合适的列管式冷凝器。（忽略管壁热阻和热损失）

定性温度下流体物性如下表：

密度，kg/m3
比热容，kJ/（kg.0C）
粘度，Pa.s
导热系数，W/（m.0C）
EC蒸汽
1410
1.88
0.155
0.05
水
994
4.2
0.727
0.626
一、 试算和初选冷凝器的规格
1、 计算热负荷和冷却水流量

=
2、 计算两流体的平均温度和平均温差。暂时按单壳程、多管程进行计算。逆流时平均温差为：
=
而 P=
R=
查得
所以
3、 初选冷凝器规格。根据流体的情况，假设K=120W/（m2.
故
由于，因此需要考虑热补偿。据此，
选定换热器规格如下：
壳径，mm
公称压强，MPa
公称面积，m2
管程数
260
-0.1
2.7
2
管子尺寸，mm
管长，m
管子总数
管子排列方法

1
35
正方形
实际传热面积
若采用此换热器，则要求过程中总传热系数为120W/（m2.0C）
二、 核算压强降
1、 管程压强降（走水）
其中，。
管程流通面积

（湍流）
设管壁粗糙度，由关系图中查得：

所以

则
2、壳程的压强降（走蒸汽）

其中，。
管子为正方形斜转450排列，F=0.4。

取折流挡板间距。

壳程流通面积

所以

计算表明，管程和壳程压强降都能满足设计要求。
三、 核算总传热系数 管程对流传热系数（走水）
=7657（湍流）

2、壳程对流传热系数（走蒸汽）

取换热器列管中心距t=35mm。
流体通过管间最大截面积为

壳程中EC蒸汽被冷凝，取。
所以
3、污垢热阻 参考附录二十，管内、外侧污垢热阻分别取为

4、总传热系数K。 管壁热阻可忽略时，总传热系数K。为

由前面计算可知，选用这种规格的冷凝器时要求过程的总传热系数为，在规定的流动条件下，计算出的K。为，故设计的换热器是合适的。安全系数为