換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算步驟

1、換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算步驟1. 管外自然對流換熱2. 管外強(qiáng)制對流換熱3. 管外凝結(jié)換熱已知：管程油水混合物流量G(m3/d)，管程管道長度L(m),管子外徑do(m),管子內(nèi)徑di(m),熱水溫度t°C,油水混合物進(jìn)口溫度tj,油水混合物出口溫度t2”Co1. 管外自然對流換熱1.1壁面溫度設(shè)定首先設(shè)定壁面溫度，一般取熱水溫度和油水混合物出口溫度的平均值，twC,熱w水溫度為tC,油水混合進(jìn)口溫度為t'C,油水混合物出口溫度為t”C。111t=(t+1")w2i1.2定性溫度和物性參數(shù)計(jì)算管程外為水，其定性溫度為(K-1)C1t=(t+t)22w管程外為油水混合物，定性溫

2、度為t'C21t'=(t'+1")2211根據(jù)表1油水物性參數(shù)表,可以查得對應(yīng)溫度下的油水物性參數(shù)值一般需要查出的為密度p(kgIm3)，導(dǎo)熱系數(shù)九(W/(mK),運(yùn)動粘度(m2/s),體積膨脹系數(shù)a(K-i)，普朗特?cái)?shù)Pr。表1油水物性參數(shù)表水tP入vaPr10999.70.5740.0000013060.0000879.5220998.20.5990.0000010060.0002097.0230995.60.6180.0000008050.0003055.4240992.20.6350.0000006590.0003864.31509980.6480.0

3、000005560.0004573.5460983.20.6590.0000004780.0005222.9970997.70.6680.0000004150.0005832.5580971.80.6740.0000003650.000642.2190965.30.680.0000003260.0006961.95100958.40.6830.0000002950.000751.75油tP入vaPr10898.80.14410.000564659120892.70.14320.000280.00069333530886.60.14230.000153185940880.60.14149.07E

4、-05112150874.60.14055.74E-0572360868.80.13963.84E-0549370863.10.13870.00002735480857.40.13791.97E-0526390851.80.1371.49E-05203100846.20.13611.15E-051601.3 設(shè)計(jì)總傳熱量和實(shí)際換熱量計(jì)算Q=CqAt=CqpAt=aCqpAt+卩CqpAt0mv油v油水v水C為比熱容j/(kgK),qv為總體積流量m3/s,分別為在油水混合物中油和水所占的百分比，At油水混合物溫差，q為總的質(zhì)量流量kg/s。m實(shí)際換熱量QQ二Q*1.1/0.900.9為換熱器效

5、率，1.1為換熱余量。1.4 逆流平均溫差計(jì)算逆流平均溫差A(yù)Tn°C,Atmax一AtminnAtmaxlnAtmin其中Atmax和Atmin分別為t-1'和t-1"中較大的差值和較小的差值111.5 換熱系數(shù)的初選在計(jì)算中要對換熱系數(shù)K進(jìn)行迭代,因此現(xiàn)初選換熱系數(shù)K'。則初選傳熱面積F'總管數(shù)為N,N=tt1.6管程換熱系數(shù)h計(jì)算2從傳熱學(xué)角度，管程內(nèi)部屬于強(qiáng)制對流換熱。dN兀管程流通面積a2=-2*鄉(xiāng)*-管程流速w2Ga*3600*242管程雷諾數(shù)Re=wd(v的數(shù)值是按照1.2中油水混合物定性溫度對應(yīng)查得的2V數(shù)值)根據(jù)Re的大小判斷管內(nèi)油水

6、混合物的流動狀態(tài)為層流還是湍流一般Re>104，即為湍流,Re<104則為層流。(1) 管內(nèi)油水混合物換熱狀態(tài)為湍流換熱Nu=0.023Re0.8Prn加熱流體時(shí)n=0.4，冷卻流體時(shí)n=0.3(2) 管內(nèi)油水混合物換熱狀態(tài)為層流換熱RePriNu=1.86()3L/di管程內(nèi)換熱系數(shù)h2=Nu九d1.7殼程換熱系數(shù)件計(jì)算殼程的換熱為自然對流換熱Gr=gaAtL3相關(guān)物性參數(shù)見1.2查表計(jì)算所得，g為9.8.Nu=C(GrPr)n常數(shù)C和n的選取見表2加熱表面系數(shù)C及指數(shù)門形狀與位置流動情況示意圖流態(tài)GnOr、層流0.590.25104.-JxlO30豎平板與豎圓柱、過渡0.029

7、20.393xlO9-2xlO10湍流0.110.33>2xlO10/X層流0.480.25104-5.76xlO8橫ET柱過渡0.04450.375.76x10s-4.65xltf湍流0.100.33>4.65x10"殼程換熱系數(shù)T九h=Nu1de當(dāng)管外為縱向沖刷d為L,當(dāng)管外為橫向沖刷d為dee01.8污垢熱阻計(jì)算水側(cè)油污r二0.000342油水混合物油污r二0.000171塑料導(dǎo)熱系數(shù)九二10.8鋼管導(dǎo)熱系數(shù)九二43.61.9傳熱系數(shù)計(jì)算(d、1+h(di1ik二1+r+九+rh212計(jì)算所得值和前面1.5設(shè)計(jì)選取進(jìn)行對比，如果一致則即為所求答案，如果不一致，則把計(jì)

8、算所得代入1.5，再次計(jì)算。2.0管板計(jì)算中心管排數(shù)N0-1.1叫0.5管間距s-1.25d0管板直徑Ds-s(N-1)+4d°2. 管外凝結(jié)換熱1.1壁面溫度設(shè)定首先設(shè)定壁面溫度，一般取熱水溫度和油水混合物出口溫度的平均值，tw°C,熱w水溫度為tC,油水混合進(jìn)口溫度為t'C,油水混合物出口溫度為t"Co111t=(t+1”)w2i1.2定性溫度和物性參數(shù)計(jì)算管程外為水，其定性溫度為(K-1)C1t=(t+t)22w管程外為油水混合物，定性溫度為t'C21t'=(t'+1")2211根據(jù)表1油水物性參數(shù)表，可以查得對應(yīng)溫

9、度下的油水物性參數(shù)值一般需要查出的為密度p(kgIm3)，導(dǎo)熱系數(shù)九(Wl(mK)，運(yùn)動粘度(m2/s),體積膨脹系數(shù)a(K-1)，普朗特?cái)?shù)Pro表1油水物性參數(shù)表水tP入vaPr10999.70.5740.0000013060.0000879.5220998.20.5990.0000010060.0002097.0230995.60.6180.0000008050.0003055.4240992.20.6350.0000006590.0003864.31509980.6480.0000005560.0004573.5460983.20.6590.0000004780.0005222.9970

10、997.70.6680.0000004150.0005832.5580971.80.6740.0000003650.000642.2190965.30.680.0000003260.0006961.95100958.40.6830.0000002950.000751.75油tP入vaPr10898.80.14410.000564659120892.70.14320.000280.00069333530886.60.14230.000153185940880.60.14149.07E-05112150874.60.14055.74E-0572360868.80.13963.84E-0549370

11、863.10.13870.00002735480857.40.13791.97E-0526390851.80.1371.49E-05203100846.20.13611.15E-051601.3 設(shè)計(jì)總傳熱量和實(shí)際換熱量計(jì)算Q=CqAt=CqpAt=aCqpAt+卩CqpAt0mv油v油水v水a(chǎn)0分別為在油水混合物中為比熱容j/(kgK),qv為總體積流量m3/s,油和水所占的百分比，At油水混合物溫差，q為總的質(zhì)量流量kg/s。m實(shí)際換熱量QQ二Q*1.1/0.900.9為換熱器效率，1.1為換熱余量。1.4 逆流平均溫差計(jì)算逆流平均溫差A(yù)Tn°C,At_Atmax-AtminnA

12、tmaxlnAtmin其中Atmax和Atmin分別為t-1'和t-1"中較大的差值和較小的差值111.5 換熱系數(shù)的初選在計(jì)算中要對換熱系數(shù)K進(jìn)行迭代,因此現(xiàn)初選換熱系數(shù)K'。則初選傳熱面積F'QAT*K'總管數(shù)為N,NttF'1.6管程換熱系數(shù)h計(jì)算2從傳熱學(xué)角度，管程內(nèi)部屬于強(qiáng)制對流換熱dNn管程流通面積a2=-2*h*4管程流速w2Ga*3600*242管程雷諾數(shù)h=Nu-Re=w的數(shù)值是按照1.2中油水混合物定性溫度對2d2vi應(yīng)查得的數(shù)值)根據(jù)Re的大小判斷管內(nèi)油水混合物的流動狀態(tài)為層流還是湍流一般Re>104，即為湍流,Re

13、<104則為層流。(3) 管內(nèi)湍流換熱Nu=0.023Re0.8Prn加熱流體時(shí)n=0.4，冷卻流體時(shí)n=0.3(4) 管內(nèi)層流換熱RePriNu=1.86()3L/dih管程內(nèi)換熱系數(shù)h2=Nu1.7殼程換熱系數(shù)h計(jì)算1殼程的換熱為凝結(jié)換熱h=1.1319.8p2X3r0-25(tt)L為對應(yīng)蒸汽溫度t下的氣化潛熱當(dāng)蒸汽沖刷豎管壁，L為管長。當(dāng)蒸汽橫向沖刷，L為管道外徑1.8污垢熱阻計(jì)算水側(cè)油污r=0.000342油水混合物油污r=0.000171塑料導(dǎo)熱系數(shù)X=10.8鋼管導(dǎo)熱系數(shù)X=43.61.9傳熱系數(shù)計(jì)算k=1(d'1(dh+r+X+r21才丿+h才12ii1計(jì)算所得值

14、和前面1.5設(shè)計(jì)選取進(jìn)行對比，如果一致則即為所求答案，如果不一致，則把計(jì)算所得代入1.5，再次計(jì)算。2.0管板計(jì)算中心管排數(shù)N0=1.1Nt0.5管間距s=1.25d0管板直徑Ds=s(N1)+4d°3. 管外強(qiáng)制對流換熱3.1溫度油水混合進(jìn)口溫度為t'°C,油水混合物出口溫度為t”°C。11管外熱水進(jìn)口溫度為t'°C,管外熱水進(jìn)口溫度為t”°C,223.2定性溫度和物性參數(shù)計(jì)算管程外為水，其定性溫度為(K-1)C1t=(t'+1")2222管程外為油水混合物，定性溫度為t'C21t=(t'+1

15、")1211根據(jù)表1油水物性參數(shù)表，可以查得對應(yīng)溫度下的油水物性參數(shù)值一般需要查出的為密度p(kgIm3)，導(dǎo)熱系數(shù)九(W/(mK),運(yùn)動粘度(m2/s),體積膨脹系數(shù)a(K-1)，普朗特?cái)?shù)Pr。表1油水物性參數(shù)表水tP入vaPr10999.70.5740.0000013060.0000879.5220998.20.5990.0000010060.0002097.0230995.60.6180.0000008050.0003055.4240992.20.6350.0000006590.0003864.31509980.6480.0000005560.0004573.5460983.2

16、0.6590.0000004780.0005222.9970997.70.6680.0000004150.0005832.5580971.80.6740.0000003650.000642.2190965.30.680.0000003260.0006961.95100958.40.6830.0000002950.000751.75油tp入vaPr10898.80.14410.000564659120892.70.14320.000280.00069333530886.60.14230.000153185940880.60.14149.07E-05112150874.60.14055.74E-0

17、572360868.80.13963.84E-0549370863.10.13870.00002735480857.40.13791.97E-0526390851.80.1371.49E-05203100846.20.13611.15E-051603.3設(shè)計(jì)總傳熱量和實(shí)際換熱量計(jì)算Q=CqAt=CqpAt=aCqpAt+卩CqpAt0mv油v油水v水a(chǎn)0分別為在油水混合物中為比熱容j/(kgK),qv為總體積流量m3/s,油和水所占的百分比，At油水混合物溫差，q為總的質(zhì)量流量kg/s。m實(shí)際換熱量QQ二Q*1.1/0.900.9為換熱器效率，1.1為換熱余量。3.4 逆流平均溫差計(jì)算逆流平均

18、溫差A(yù)Tn°C,AtAtmax-AtminnAtmaxlnAtmin其中Atmax和Atmin分別為t'-1'和t"-1"中較大的差值和較小的差值21213.5 換熱系數(shù)的初選在計(jì)算中要對換熱系數(shù)K進(jìn)行迭代,因此現(xiàn)初選換熱系數(shù)K'則初選傳熱面積F'F'=QAT*K'F'總管數(shù)為N，t3.6 管程換熱系數(shù)h計(jì)算2從傳熱學(xué)角度，管程內(nèi)部屬于強(qiáng)制對流換熱d.N.n管程流通面積a2二24管程流速w2Ga*3600*242管程雷諾數(shù)h二Nu-Re=w(v的數(shù)值是按照1.2中油水混合物定性溫度對2d2Vi應(yīng)查得的數(shù)值)根據(jù)Re的大小判斷管內(nèi)油水混合物的流動狀態(tài)為層流還是湍流一般Re>104，即為湍流，Re<104則為層流。(5) 管內(nèi)湍流換熱Nu=0.023Re0.8Prn加熱流體時(shí)n=0.4，冷卻流體時(shí)n=0.3(6) 管內(nèi)層流換熱RePr、1Nu=1.86()3L/di管程內(nèi)換熱系數(shù)h2=Nu3.7殼程換熱系數(shù)h計(jì)算1殼程的換熱為強(qiáng)制對流換熱現(xiàn)根據(jù)總的換熱量，水的溫差和比熱可以計(jì)算出冷卻水量G1亓殼程流通面積a=(D2-N*d2)Ds計(jì)算見4.014St0殼程流速w-11a13殼程當(dāng)