三段式臥式U形管換熱器熱力水力計算

1、三段式換熱器熱力水力計算(臥式U形管式).原始數(shù)據(jù)給水壓力Pw ( MPa )給水流量G (kg/s)給水進口始hi ( kJ/kg )或給水進口溫度ti (C)給水出口始h4 (kJ/kg)或給水出口溫度t4 (C) 蒸汽壓力Ps ( MPa)或蒸汽飽和溫度Ts (C)蒸汽進口始H1 (kJ/kg)蒸汽溫度Ti (C)疏水冷卻段的疏水出口溫度T4 ( C)或疏水冷卻段的疏水出口始H 4 ( kJ/kg )凝結(jié)段的疏水出口始H D (kJ/kg )選用數(shù)據(jù)1 .管子直徑do/di (m/m)U形管式高加一般多采用外徑41619mm的管子；碳鋼管壁厚1.63mm,選擇管子壁厚應(yīng)留有一定的沖刷、腐

2、蝕裕量(美國 HEI標(biāo)準(zhǔn)所 述腐蝕裕量為零，是對強度計算而言)，故中壓和高壓機組以上全部高壓加 熱器的碳鋼管壁厚宜在2 3mm左右，超高壓以上機組高加的管壁宜不低于2.5mm；鋁鋼管壁厚通常取2 2.5mm；焊接的(即有縫的)或無縫的的不銹鋼管，外徑*14 19mm ,壁厚一般為1.5mm,不留腐蝕裕量。U形管式低加多采用20號低中壓管，也有采用美國 ASME標(biāo)準(zhǔn)SA556 外國牌號，管徑約16 25mm,厚度1.22 2.5mm;在國內(nèi)宜采用較厚管壁， 一般不低于2mm;國外已普遍使用焊接(亦即有縫的)奧氏體不銹鋼管，外 徑約 1520mm2.管內(nèi)水速w ( m/s)Gw 二二 2d：Nw

3、4在額定滿負荷運行工況下，流經(jīng)管內(nèi)的給水流速按平均溫度不超過下列 數(shù)值，平均溫度可按進口和出口溫度的算術(shù)平均值或按熱力計算的數(shù)據(jù)取用:不銹鋼、蒙乃爾合金(monel)、因科鍥(inconel)管子為3m/s銅鍥合金(70-30, 80-20, 90-10)管子為 2.7m/s碳鋼管子為2.4m/s在平均溫度下的額定滿負荷工況下的碳鋼管和銅管的合適給水速度推薦為1.85m/s,或在1.852m/s之間，不得已時可略超過 2m/s,但不應(yīng)超過2 m/ s ;螺旋管式高壓加熱器的碳鋼螺旋管內(nèi)給水速度推薦為2 m/ s三.計算1 .傳熱量Q (W)3Q = G h4 -h1102 .核算蒸汽量D (k

4、g/s)3Hi-H4100.98A.過熱蒸汽冷卻段熱力計算1 .過熱段蒸汽出口溫度T2 (C)T2 = Ts 25 302 .過熱段蒸汽出口給H2 (kJ/kg)根據(jù)Ps、T2查汽水性質(zhì)表3 .傳熱量Qi(W)Q1 =D H1 -H21034 .過熱段給水進口始h3 (kJ/kg)h3 二 h4Qi3G 1035 .過熱段給水進口溫度t3 (C)根據(jù)Pw、h3查汽水性質(zhì)表6.過熱段對數(shù)平均溫差A(yù)tm1 (C)T1 - t4 - T2 - t3mlInT1 - t4T2 -t37 .過熱段蒸汽平均溫度Tf (C)Tf =13_14tmi28 .過熱段蒸汽比容5 (m3/kg)根據(jù)Ps、Tf查汽水

5、性質(zhì)表9 .過熱段蒸汽通道截面積As (m2)隔板間最小截面減去該處管子外徑所占截面10 .過熱段橫掠管束蒸汽流速ws (m/s)D sWs =As11 . 過熱段蒸汽動力粘度 七(Pas)根據(jù)Ps、Tf查汽水性質(zhì)表12.過熱段蒸汽運動粘度vs (m2/s)13.過熱段蒸汽雷諾數(shù)ReRe_ WsdoVs16.過熱段蒸汽普朗特數(shù)Pr14. 過熱段蒸汽熱導(dǎo)率% (W/(mC )根據(jù)Ps、Tf查汽水性質(zhì)表15. 過熱段蒸汽定壓比熱容Cp (kJ/(kgoC)根據(jù)Ps、Tf查汽水性質(zhì)表1000sCpPr :p,s17.過熱段蒸汽至壁傳熱分系數(shù)a1 (W/(m2C )(橫掠叉排管束)s 0.60.36a

6、1 = 0.35 Re Pr do(橫掠順排管束時，4 = 0.27 j Re0.63 Pr0.36適用范圍：102 :二 Re :二 2 105Pr = 0.6 50018.過熱段給水均溫tf (C)tf19.過熱段給水比容u1=2 13 t4f (m3/kg)Q2 = D H2 - Hd i03根據(jù)Pw、tf查汽水性質(zhì)表20.每行程內(nèi)管數(shù)Nw(根)NwG f,2 di w421.過熱段系數(shù)A2A = 1190 21.5tf -0.045t222.過熱段壁至水傳熱分系數(shù)a2 (W/(m2C )a2 =1.163Aw0.8dU223 .管壁厚a (m)1二二 do -di224 .壁熱導(dǎo)率九(

7、W/(m oC )材料溫度(C)推薦熱力計算用的參考值20100200300400500低碳鋼50.748.646.i42.338.949奧氏體不 銹鋼 iCri8Ni9Ti 等i6.3i6.3i7.6i8.82i.422.2i7黃銅管ii7ii7.2ii7銅鍥管Bi046.i52.i58.470.283.i5825 .管內(nèi)側(cè)污垢熱阻R2 (m2C/W)查閱GB151-1999附錄F7,對給水加熱器的凝結(jié)段，管內(nèi)給水側(cè)的最小污垢熱阻 R為 0.000035222m2 oC/W26 .管外側(cè)污垢熱阻Ri (m2oC/W)Ri = R2&di(過熱段和疏冷段的管子外表面的最小污垢熱阻為0.0000

8、52833m2 oC/W ,此值適用于各種管材)27 .過熱段總傳熱系數(shù)ki (W/(m2oC )28.過熱段計算傳熱面積aia2diRiR2 5d2、Fci (m )Fcikit mi(m2)29.過熱段實際傳熱面積B.疏水冷卻段熱力計算1.凝結(jié)段疏水出口始Hd (kJ/kg)FiFi=Nw 二doLi根據(jù)Ps、Ts查汽水性質(zhì)表2 .凝結(jié)段傳熱量Q2 (W)3 .凝結(jié)段給水進口始h2 ( kJ/kg )根據(jù)Ps、Td查汽水性質(zhì)表h2=h3 -Q2G 1034 .凝結(jié)段給水進口溫度t2 (C)根據(jù)Pw、h2查汽水性質(zhì)表5 .疏冷段傳熱量Q3 (W)Q3 = D Hd -H41036 .疏冷段對

9、數(shù)平均溫差 &m3 (C),Ts 迅 - T 4 Ttm3 二t一；Ts 一 t2 In T4 -tl7.疏冷段疏水平均溫度Td (C)T t1 t2T D - :tm328 .疏冷段給水平均溫度tf3 (C)1tf 3 = 一 t1 . t229 .疏冷段疏水通道截面積 AD (m2) 隔板間最小截面減去該處管子外徑所占截面10 .疏冷段疏水比容uD (m3/kg)根據(jù)Ps、Td查汽水性質(zhì)表11 .疏冷段橫掠管束疏水速度 Wd (m/s)D DWd =AD12 .疏冷段疏水運動粘度Vd (m2/s)13 .疏冷段疏水雷諾數(shù)ReF3 = Nw 二 doL3ReWDdoVD14 .疏冷段疏水熱導(dǎo)

10、率 九D (W/(mC )根據(jù)Ps、Td查汽水性質(zhì)表15 .疏冷段疏水普朗特數(shù)Pr根據(jù)Ps、Td查汽水性質(zhì)表16 .疏冷段疏水至壁傳熱分系數(shù)a1 (W/(m2C)aiD 0.60.36= 0.35Re Prdo17 .疏冷段系數(shù)A_2A =1190 21.5tf3 -0.045t2318 .疏冷段壁至水傳熱分系數(shù)a2 (W/(m20O)a2 =1.163慶亞0%產(chǎn)219 .疏冷段理論總傳熱系數(shù)k3 (W/(m2C )k31(_1+L&+Ri+R2%1a1九da?didi J20.疏冷段再熱系數(shù)Rh可取 0.850.921 .疏冷段總傳熱系數(shù)k3 (W/(m2C )k3 =k3Rh22 .疏冷段

11、計算傳熱面積Fc3 (m2)Q3Fc3 二c3k3；：tm323 .疏冷段實際傳熱面積F3 (m2)C.凝結(jié)段熱力計算1.凝結(jié)段對數(shù)平均溫差tm2 ()-tm2t3 - t2Ts - t2InTs -t32.凝結(jié)段給水平均溫度tfs (C)tfs = Ts -tm23 .凝結(jié)段汽側(cè)壁溫twtw =Ts -0.4. ：tm24 .凝結(jié)段汽液膜平均溫度tM (C)5.系數(shù)B ,查表tM ()BtM ()BtM ()BtM ()B01210100220020024303002100201480120230022012410320r 1950401710140237024024003401740601

12、910160240026023003601440802070180242028022106 .凝結(jié)段汽化潛熱r (kJ/kg)根據(jù)Ps查汽水性質(zhì)表7.凝結(jié)段汽至壁傳熱分系數(shù)a1(W/(m2 oC )ai=0.5894B4ndo Ts，8.凝結(jié)段系數(shù)AA =1190 21.5tfs-0.0 45s9.凝結(jié)段壁至水傳熱分系數(shù)a2(W/(m2 oC )a2 =1.163Aw0.8dio210 .凝結(jié)段總傳熱系數(shù)k2 (W/(m2oC)11、.1+ +a11a2do r doR1didi J11 .凝結(jié)段計算傳熱面積Fc2 (m2)Q2Fc2 二k2 tm2D.加熱器總傳熱面積F (m2)F =FiF2F3高壓加熱器各段總傳熱系數(shù)k的大致范圍