原料预热器设计
3.3.1 工艺设计计算 3.3.1.1 估算传热面积 （1）换热器的热流量 换热器的热流量是指在确定的物流进口条件下，使其达到规定的出口状态，冷流体和热流体之间所交换的热量，或是通过冷、热体的间壁所传递的热量。
在热损失可以忽略不计的条件下，对于无相变的物流，换热器的热流量由下式确定：
（4.1.1）
式中 —热流量.W; —工艺流体质量流量，kg/s —工艺流体的定压比热容 kJkg -1 k -1 —工艺流体温度变化，K 15 106.160.442333600mq
Kg/s =t 2 -t 1 =162-20=142 K 热流量 0.44233 1.93 142 121.23m pq C t KJ/s=121.23KW （2）对于有相变化的单组份饱和蒸汽冷凝过程，其热流量衡算可表示为 h hD r
式中 hD—蒸汽冷凝质量流量，kg/s
hr—饱和蒸汽冷凝热，kJ/kg 则加热水蒸气的用量121.230.06091990.6hhDr
Kg/s (3)平均传热温差 平均传热温差是换热器的传热推动力。其值不但和流体的进出口温度有关，100 0
而且还与换热器内两种流体的流型有关。对于列管式换热器，常见的流型有 3种：并流、逆流和折流。对于并流和逆流，平均传热温差均可用换热器两端流体温度的对数平均温差表示， 即 ：
1 212lnmt tttt
式中 m t ——逆流或并流的平均传热温差，K；
1 t
2 t ——根据流型计算； 折流情况下的平均传热温差可先按纯逆流情况计算，然后加以校正，即
式中
m t ——折流情况下的平均传热温差，K；
t
——温度校正系数； 由于在相同德流体进出口温度下，逆流流型具有较大的传热温差，所以在工程上，若无特殊需要，均采用逆流。则平均传热温差按逆流计算得 1 212(187.8 20) (187.8 162)187.8 20lnln187.8 162mt tttt =75.8 ℃ （4）估算传热面积 在估算传热面积时，可以根据冷热流的具体情况，参考换热器传热系数的大致范围，假设一 K 值，估算传热面积 A p 为
（4.1.5）
式中
A p ——估算传热面积，m 2 ；
K——假设传热系数系数，W/（m 2 ·k）；
m t ——平均传热温差，K 假设 k=600 wm -1 k -1 ，则估算得传热面积为 3121.23 102.67600 75.8pmAK t m 2 3.3.1.2. . 选择管径和管内流速 由于管长及管程数均和管径及管内流速有关，故应首先确定管径及管内流速。目前国家内常用的换热管规格和尺寸偏差见表 6
表 12. 常用换热管的规格 材料 钢管标准 外径×厚度/(mm×mm) Ⅰ级换热器 Ⅱ级换热器 外径偏差/mm 壁厚偏差 外径偏差/mm 壁厚偏差 碳钢 GB8163 10×1.5 0.15 +12% -10% 0.20 +15% -10% 14×2 19×2 25×2 25×2.5 0.20 0.04 32×3 38×3 45×3 0.30 0.45 57×3.5 0.8% 10% 1% +12%，-10% 不锈钢 GB2270 10×1.5 0.15 +12% -10% 0.20 15% 14×2 19×2 25×2 0.20 0.40 32×2 38×2.5 45×2.5 0.30 0.45 57×3.5 0.8% 1%
若选择较小的管径，管内表面传热系数可以提高，而且对于同样的传热面积来说可以减小壳体直径。但管径小，流动阻力大，清洗困难，设计可根据具体情况用适宜的管径。
管内流速的大小对表面传热系数及压力降的影响较大，一般要求所选的流速应使流体处于稳定的湍流状态，即雷诺指数大于 10000，对于传热热阻较大的流体后易结垢流体应选取较大的流速。另外还要考虑在所选的流速下，换热器应有适当的管长和管程数，并保证不会由于流体的动力冲击导致管子强烈振动而损坏换热器。
选用