换热器设计计算步骤
1. 管外自然对流换热
2. 管外强制对流换热
3. 管外凝结换热
已知：管程油水混合物流量 G ( m3/d)，管程管道长度 L (m)，管子外径do (m)， 管子内径di (m)，热水温度 t ℃， 油水混合物进口温度 t1’, 油水混合物出口温度 t2” ℃。
1. 管外自然对流换热
1.1 壁面温度设定
首先设定壁面温度，一般取热水温度和油水混合物出口温度的平均值，tw ℃， 热水温度为t ℃，油水混合进口温度为 ℃，油水混合物出口温度为 ℃。
1.2 定性温度和物性参数计算
管程外为水，其定性温度为 ℃
管程外为油水混合物，定性温度为 ℃
根据表1油水物性参数表，可以查得对应温度下的油水物性参数值
一般需要查出的为密度 ( ),导热系数 ，运动粘度 ，体积膨胀系数a ，普朗特数Pr。
表1 油水物性参数表
水
t ρ λ v a Pr
10 999.7 0.574 0.000001306 0.000087 9.52
20 998.2 0.599 0.000001006 0.000209 7.02
30 995.6 0.618 0.000000805 0.000305 5.42
40 992.2 0.635 0.000000659 0.000386 4.31
50 998 0.648 0.000000556 0.000457 3.54
60 983.2 0.659 0.000000478 0.000522 2.99
70 997.7 0.668 0.000000415 0.000583 2.55
80 971.8 0.674 0.000000365 0.00064 2.21
90 965.3 0.68 0.000000326 0.000696 1.95
100 958.4 0.683 0.000000295 0.00075 1.75
油
t ρ λ v a Pr
10 898.8 0.1441 0.000564 6591
20 892.7 0.1432 0.00028 0.00069 3335
30 886.6 0.1423 0.000153 1859
40 880.6 0.1414 9.07E-05 1121
50 874.6 0.1405 5.74E-05 723
60 868.8 0.1396 3.84E-05 493
70 863.1 0.1387 0.000027 354
80 857.4 0.1379 1.97E-05 263
90 851.8 0.137 1.49E-05 203
100 846.2 0.1361 1.15E-05 160
1.3 设计总传热量和实际换热量计算
为比热容 ， 为总体积流量 ， 分别为在油水混合物中油和水所占的百分比， 油水混合物温差， 为总的质量流量 。
实际换热量Q
0.9为换热器效率，1.1为换热余量。
1.4 逆流平均温差计算
逆流平均温差ΔTn ℃，
其中 和 分别为 和 中较大的差值和较小的差值
1.5 换热系数的初选
在计算中要对换热系数K进行迭代，因此现初选换热系数K’。
则初选传热面积F’
总管数为 ，
1.6 管程换热系数 计算
从传热学角度，管程内部属于强制对流换热。
管程流通面积
管程流速
管程雷诺数 （ 的数值是按照1.2中油水混合物定性温度对应查得的数值）
根据Re的大小判断管内油水混合物的流动状态为层流还是湍流
一般Re>104，即为湍流，Re<104则为层流。
(1) 管内油水混合物换热状态为湍流换热
加热流体时n=0.4，冷却流体时n=0.3
(2) 管内油水混合物换热状态为层流换热
管程内换热系数
1.7 壳程换热系数 计算
壳程的换热为自然对流换热
相关物性参数见1.2查表计算所得，g为9.8.
常数C和n的选取见表2
壳程换热系数
当管外为纵向冲刷 为L，当管外为横向冲刷 为
1.8 污垢热阻计算
水侧油污
油水混合物油污
塑料导热系数
钢管导热系数
1.9 传热系数计算
计算所得值和前面1.5设计选取进行对比，如果一致则即为所求答案，如果不一致，则把计算所得代入1.5，再次计算。
2.0 管板计算
中心管排数
管间距
管板直径
2. 管外凝结换热
1.1 壁面温度设定
首先设定壁面温度，一般取热水温度和油水混合物出口温度的平均值，tw ℃， 热水温度为t ℃，油水混合进口温度为 ℃，油水混合物出口温度为 ℃。
1.2定性温度和物性参数计算
管程外为水，其定性温度为 ℃
管程外为油水混合物，定性温度为 ℃
根据表1油水物性参数表，可以查得对应温度下的油水物性参数值
一般需要查出的为密度 ( ),导热系数 ，运动粘度 ，体积膨胀系数a ，普朗特数Pr。
表1 油水物性参数表
水
t ρ λ v a Pr
10 999.7 0.574 0.000001306 0.000087 9.52
20 998.2 0.599 0.000001006 0.000209 7.02
30 995.6 0.618 0.000000805 0.000305 5.42
40 992.2 0.635 0.000000659 0.000386 4.31
50 998 0.648 0.000000556 0.000457 3.54
60 983.2 0.659 0.000000478 0.000522 2.99
70 997.7 0.668 0.000000415 0.000583 2.55
80 971.8 0.674 0.000000365 0.00064 2.21
90 965.3 0.68 0.000000326 0.000696 1.95
100 958.4 0.683 0.000000295 0.00075 1.75
油
t ρ λ v a Pr
10 898.8 0.1441 0.000564 6591
20 892.7 0.1432 0.00028 0.00069 3335
30 886.6 0.1423 0.000153 1859
40 880.6 0.1414 9.07E-05 1121
50 874.6 0.1405 5.74E-05 723
60 868.8 0.1396 3.84E-05 493
70 863.1 0.1387 0.000027 354
80 857.4 0.1379 1.97E-05 263
90 851.8 0.137 1.49E-05 203
100 846.2 0.1361 1.15E-05 160
1.3 设计总传热量和实际换热量计算
为比热容 ， 为总体积流量 ， 分别为在油水混合物中油和水所占的百分比， 油水混合物温差， 为总的质量流量 。
实际换热量Q
0.9为换热器效率，1.1为换热余量。
1.4逆流平均温差计算
逆流平均温差ΔTn ℃，
其中 和 分别为 和 中较大的差值和较小的差值
1.5 换热系数的初选
在计算中要对换热系数K进行迭代，因此现初选换热系数K’。
则初选传热面积F’
总管数为 ，
1.6 管程换热系数 计算
从传热学角度，管程内部属于强制对流换热。
管程流通面积
管程流速
管程雷诺数 （ 的数值是按照1.2中油水混合物定性温度对应查得的数值）
根据Re的大小判断管内油水混合物的流动状态为层流还是湍流
一般Re>104，即为湍流，Re<104则为层流。
(3) 管内湍流换热
加热流体时n=0.4，冷却流体时n=0.3
(4) 管内层流换热
管程内换热系数
1.7 壳程换热系数 计算
壳程的换热为凝结换热
r为对应蒸汽温度t下的气化潜热
当蒸汽冲刷竖管壁，L为管长。当蒸汽横向冲刷，L为管道外径
1.8 污垢热阻计算
水侧油污
油水混合物油污
塑料导热系数
钢管导热系数
1.9 传热系数计算
计算所得值和前面1.5设计选取进行对比，如果一致则即为所求答案，如果不一致，则把计算所得代入1.5，再次计算。
2.0 管板计算
中心管排数
管间距
管板直径
3. 管外强制对流换热
3.1温度
油水混合进口温度为 ℃，油水混合物出口温度为 ℃。
管外热水进口温度为 ℃，管外热水进口温度为 ℃，
3.2定性温度和物性参数计算
管程外为水，其定性温度为 ℃
管程外为油水混合物，定性温度为 ℃
根据表1油水物性参数表，可以查得对应温度下的油水物性参数值
一般需要查出的为密度 ( ),导热系数 ，运动粘度 ，体积膨胀系数a ，普朗特数Pr。
表1 油水物性参数表
水
t ρ λ v a Pr
10 999.7 0.574 0.000001306 0.000087 9.52
20 998.2 0.599 0.000001006 0.000209 7.02
30 995.6 0.618 0.000000805 0.000305 5.42
40 992.2 0.635 0.000000659 0.000386 4.31
50 998 0.648 0.000000556 0.000457 3.54
60 983.2 0.659 0.000000478 0.000522 2.99
70 997.7 0.668 0.000000415 0.000583 2.55
80 971.8 0.674 0.000000365 0.00064 2.21
90 965.3 0.68 0.000000326 0.000696 1.95
100 958.4 0.683 0.000000295 0.00075 1.75
油
t ρ λ v a Pr
10 898.8 0.1441 0.000564 6591
20 892.7 0.1432 0.00028 0.00069 3335
30 886.6 0.1423 0.000153 1859
40 880.6 0.1414 9.07E-05 1121
50 874.6 0.1405 5.74E-05 723
60 868.8 0.1396 3.84E-05 493
70 863.1 0.1387 0.000027 354
80 857.4 0.1379 1.97E-05 263
90 851.8 0.137 1.49E-05 203
100 846.2 0.1361 1.15E-05 160
3.3 设计总传热量和实际换热量计算
为比热容 ， 为总体积流量 ， 分别为在油水混合物中油和水所占的百分比， 油水混合物温差， 为总的质量流量 。
实际换热量Q
0.9为换热器效率，1.1为换热余量。
3.4 逆流平均温差计算
逆流平均温差ΔTn ℃，
其中 和 分别为 和 中较大的差值和较小的差值
3.5 换热系数的初选
在计算中要对换热系数K进行迭代，因此现初选换热系数K’。
则初选传热面积F’
总管数为 ，
3.6 管程换热系数 计算
从传热学角度，管程内部属于强制对流换热。
管程流通面积
管程流速
管程雷诺数 （ 的数值是按照1.2中油水混合物定性温度对应查得的数值）
根据Re的大小判断管内油水混合物的流动状态为层流还是湍流
一般Re>104，即为湍流，Re<104则为层流。
(5) 管内湍流换热
加热流体时n=0.4，冷却流体时n=0.3
(6) 管内层流换热
管程内换热系数
3.7 壳程换热系数 计算
壳程的换热为强制对流换热
现根据总的换热量，水的温差和比热可以计算出冷却水量
壳程流通面积 Ds计算见4.0
壳程流速
3
壳程当量直径
壳程雷诺数
3.8 污垢热阻计算
水侧油污
油水混合物油污
塑料导热系数
钢管导热系数
3.9 传热系数计算
计算所得值和前面1.5设计选取进行对比，如果一致则即为所求答案，如果不一致，则把计算所得代入1.5，再次计算。
4.0 管板计算
中心管排数
管间距
管板直径
1. 管外自然对流换热
2. 管外强制对流换热
3. 管外凝结换热
已知：管程油水混合物流量 G ( m3/d)，管程管道长度 L (m)，管子外径do (m)， 管子内径di (m)，热水温度 t ℃， 油水混合物进口温度 t1’, 油水混合物出口温度 t2” ℃。
1. 管外自然对流换热
1.1 壁面温度设定
首先设定壁面温度，一般取热水温度和油水混合物出口温度的平均值，tw ℃， 热水温度为t ℃，油水混合进口温度为 ℃，油水混合物出口温度为 ℃。
1.2 定性温度和物性参数计算
管程外为水，其定性温度为 ℃
管程外为油水混合物，定性温度为 ℃
根据表1油水物性参数表，可以查得对应温度下的油水物性参数值
一般需要查出的为密度 ( ),导热系数 ，运动粘度 ，体积膨胀系数a ，普朗特数Pr。
表1 油水物性参数表
水
t ρ λ v a Pr
10 999.7 0.574 0.000001306 0.000087 9.52
20 998.2 0.599 0.000001006 0.000209 7.02
30 995.6 0.618 0.000000805 0.000305 5.42
40 992.2 0.635 0.000000659 0.000386 4.31
50 998 0.648 0.000000556 0.000457 3.54
60 983.2 0.659 0.000000478 0.000522 2.99
70 997.7 0.668 0.000000415 0.000583 2.55
80 971.8 0.674 0.000000365 0.00064 2.21
90 965.3 0.68 0.000000326 0.000696 1.95
100 958.4 0.683 0.000000295 0.00075 1.75
油
t ρ λ v a Pr
10 898.8 0.1441 0.000564 6591
20 892.7 0.1432 0.00028 0.00069 3335
30 886.6 0.1423 0.000153 1859
40 880.6 0.1414 9.07E-05 1121
50 874.6 0.1405 5.74E-05 723
60 868.8 0.1396 3.84E-05 493
70 863.1 0.1387 0.000027 354
80 857.4 0.1379 1.97E-05 263
90 851.8 0.137 1.49E-05 203
100 846.2 0.1361 1.15E-05 160
1.3 设计总传热量和实际换热量计算
为比热容 ， 为总体积流量 ， 分别为在油水混合物中油和水所占的百分比， 油水混合物温差， 为总的质量流量 。
实际换热量Q
0.9为换热器效率，1.1为换热余量。
1.4 逆流平均温差计算
逆流平均温差ΔTn ℃，
其中 和 分别为 和 中较大的差值和较小的差值
1.5 换热系数的初选
在计算中要对换热系数K进行迭代，因此现初选换热系数K’。
则初选传热面积F’
总管数为 ，
1.6 管程换热系数 计算
从传热学角度，管程内部属于强制对流换热。
管程流通面积
管程流速
管程雷诺数 （ 的数值是按照1.2中油水混合物定性温度对应查得的数值）
根据Re的大小判断管内油水混合物的流动状态为层流还是湍流
一般Re>104，即为湍流，Re<104则为层流。
(1) 管内油水混合物换热状态为湍流换热
加热流体时n=0.4，冷却流体时n=0.3
(2) 管内油水混合物换热状态为层流换热
管程内换热系数
1.7 壳程换热系数 计算
壳程的换热为自然对流换热
相关物性参数见1.2查表计算所得，g为9.8.
常数C和n的选取见表2
壳程换热系数
当管外为纵向冲刷 为L，当管外为横向冲刷 为
1.8 污垢热阻计算
水侧油污
油水混合物油污
塑料导热系数
钢管导热系数
1.9 传热系数计算
计算所得值和前面1.5设计选取进行对比，如果一致则即为所求答案，如果不一致，则把计算所得代入1.5，再次计算。
2.0 管板计算
中心管排数
管间距
管板直径
2. 管外凝结换热
1.1 壁面温度设定
首先设定壁面温度，一般取热水温度和油水混合物出口温度的平均值，tw ℃， 热水温度为t ℃，油水混合进口温度为 ℃，油水混合物出口温度为 ℃。
1.2定性温度和物性参数计算
管程外为水，其定性温度为 ℃
管程外为油水混合物，定性温度为 ℃
根据表1油水物性参数表，可以查得对应温度下的油水物性参数值
一般需要查出的为密度 ( ),导热系数 ，运动粘度 ，体积膨胀系数a ，普朗特数Pr。
表1 油水物性参数表
水
t ρ λ v a Pr
10 999.7 0.574 0.000001306 0.000087 9.52
20 998.2 0.599 0.000001006 0.000209 7.02
30 995.6 0.618 0.000000805 0.000305 5.42
40 992.2 0.635 0.000000659 0.000386 4.31
50 998 0.648 0.000000556 0.000457 3.54
60 983.2 0.659 0.000000478 0.000522 2.99
70 997.7 0.668 0.000000415 0.000583 2.55
80 971.8 0.674 0.000000365 0.00064 2.21
90 965.3 0.68 0.000000326 0.000696 1.95
100 958.4 0.683 0.000000295 0.00075 1.75
油
t ρ λ v a Pr
10 898.8 0.1441 0.000564 6591
20 892.7 0.1432 0.00028 0.00069 3335
30 886.6 0.1423 0.000153 1859
40 880.6 0.1414 9.07E-05 1121
50 874.6 0.1405 5.74E-05 723
60 868.8 0.1396 3.84E-05 493
70 863.1 0.1387 0.000027 354
80 857.4 0.1379 1.97E-05 263
90 851.8 0.137 1.49E-05 203
100 846.2 0.1361 1.15E-05 160
1.3 设计总传热量和实际换热量计算
为比热容 ， 为总体积流量 ， 分别为在油水混合物中油和水所占的百分比， 油水混合物温差， 为总的质量流量 。
实际换热量Q
0.9为换热器效率，1.1为换热余量。
1.4逆流平均温差计算
逆流平均温差ΔTn ℃，
其中 和 分别为 和 中较大的差值和较小的差值
1.5 换热系数的初选
在计算中要对换热系数K进行迭代，因此现初选换热系数K’。
则初选传热面积F’
总管数为 ，
1.6 管程换热系数 计算
从传热学角度，管程内部属于强制对流换热。
管程流通面积
管程流速
管程雷诺数 （ 的数值是按照1.2中油水混合物定性温度对应查得的数值）
根据Re的大小判断管内油水混合物的流动状态为层流还是湍流
一般Re>104，即为湍流，Re<104则为层流。
(3) 管内湍流换热
加热流体时n=0.4，冷却流体时n=0.3
(4) 管内层流换热
管程内换热系数
1.7 壳程换热系数 计算
壳程的换热为凝结换热
r为对应蒸汽温度t下的气化潜热
当蒸汽冲刷竖管壁，L为管长。当蒸汽横向冲刷，L为管道外径
1.8 污垢热阻计算
水侧油污
油水混合物油污
塑料导热系数
钢管导热系数
1.9 传热系数计算
计算所得值和前面1.5设计选取进行对比，如果一致则即为所求答案，如果不一致，则把计算所得代入1.5，再次计算。
2.0 管板计算
中心管排数
管间距
管板直径
3. 管外强制对流换热
3.1温度
油水混合进口温度为 ℃，油水混合物出口温度为 ℃。
管外热水进口温度为 ℃，管外热水进口温度为 ℃，
3.2定性温度和物性参数计算
管程外为水，其定性温度为 ℃
管程外为油水混合物，定性温度为 ℃
根据表1油水物性参数表，可以查得对应温度下的油水物性参数值
一般需要查出的为密度 ( ),导热系数 ，运动粘度 ，体积膨胀系数a ，普朗特数Pr。
表1 油水物性参数表
水
t ρ λ v a Pr
10 999.7 0.574 0.000001306 0.000087 9.52
20 998.2 0.599 0.000001006 0.000209 7.02
30 995.6 0.618 0.000000805 0.000305 5.42
40 992.2 0.635 0.000000659 0.000386 4.31
50 998 0.648 0.000000556 0.000457 3.54
60 983.2 0.659 0.000000478 0.000522 2.99
70 997.7 0.668 0.000000415 0.000583 2.55
80 971.8 0.674 0.000000365 0.00064 2.21
90 965.3 0.68 0.000000326 0.000696 1.95
100 958.4 0.683 0.000000295 0.00075 1.75
油
t ρ λ v a Pr
10 898.8 0.1441 0.000564 6591
20 892.7 0.1432 0.00028 0.00069 3335
30 886.6 0.1423 0.000153 1859
40 880.6 0.1414 9.07E-05 1121
50 874.6 0.1405 5.74E-05 723
60 868.8 0.1396 3.84E-05 493
70 863.1 0.1387 0.000027 354
80 857.4 0.1379 1.97E-05 263
90 851.8 0.137 1.49E-05 203
100 846.2 0.1361 1.15E-05 160
3.3 设计总传热量和实际换热量计算
为比热容 ， 为总体积流量 ， 分别为在油水混合物中油和水所占的百分比， 油水混合物温差， 为总的质量流量 。
实际换热量Q
0.9为换热器效率，1.1为换热余量。
3.4 逆流平均温差计算
逆流平均温差ΔTn ℃，
其中 和 分别为 和 中较大的差值和较小的差值
3.5 换热系数的初选
在计算中要对换热系数K进行迭代，因此现初选换热系数K’。
则初选传热面积F’
总管数为 ，
3.6 管程换热系数 计算
从传热学角度，管程内部属于强制对流换热。
管程流通面积
管程流速
管程雷诺数 （ 的数值是按照1.2中油水混合物定性温度对应查得的数值）
根据Re的大小判断管内油水混合物的流动状态为层流还是湍流
一般Re>104，即为湍流，Re<104则为层流。
(5) 管内湍流换热
加热流体时n=0.4，冷却流体时n=0.3
(6) 管内层流换热
管程内换热系数
3.7 壳程换热系数 计算
壳程的换热为强制对流换热
现根据总的换热量，水的温差和比热可以计算出冷却水量
壳程流通面积 Ds计算见4.0
壳程流速
3
壳程当量直径
壳程雷诺数
3.8 污垢热阻计算
水侧油污
油水混合物油污
塑料导热系数
钢管导热系数
3.9 传热系数计算
计算所得值和前面1.5设计选取进行对比，如果一致则即为所求答案，如果不一致，则把计算所得代入1.5，再次计算。
4.0 管板计算
中心管排数
管间距
管板直径
