4.列管式換熱器的計(jì)算

...8/8四、列管式換熱器的工藝計(jì)算4.1、確定物性參數(shù)：定性溫度：可取流體進(jìn)口溫度的平均值殼程油的定性溫度為T(mén)=<140+40>/2=90℃管程流體的定性溫度為t=<30+40>/2=35℃根據(jù)定性溫度,分別查取殼程和管程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)煤油在定性溫度下的物性數(shù)據(jù)：ρo=825kg/m3μo=7.15×10-4Pa?Scpo=2.22KJ/<Kg?℃>λo=0.14W/<m?℃>循環(huán)冷卻水在35℃下的物性數(shù)據(jù)：ρi=994kg/m3Cpi=4.08KJ/<kg.℃>λi=0.626W/<m.℃>μi4.2、計(jì)算總傳熱系數(shù)：4.2.1、熱流量mo=［〔15.8×104×103］/<300×24>=21944Kg/hQo=mocpoto=21944×2.22×<140-40>=4.87×106KJ/h=1353KW4.2.1.2、平均傳熱溫差4.2.1.3、冷卻水用量 Wi=Qo/CpiΔt=4.87×106/<4.08×<40-30>>=119362Kg/h4.2.2、總傳熱系數(shù)K=0.023×××=4759W/<.℃﹚殼程傳熱系數(shù)：假設(shè)殼程的傳熱系數(shù)污垢熱阻管壁的導(dǎo)熱系數(shù)λ=45W/﹙m.℃﹚則總傳熱系數(shù)K為：4.3、計(jì)算傳熱面積S’=Q/<KΔt>=<1353×103>/<310×39>=111.9m2考慮15%的面積裕度,S=1.15×S’=128.7m24.4、工藝結(jié)構(gòu)尺寸4.4.1、管徑和管內(nèi)流速選用φ25×2.5傳熱管〔碳鋼,取管內(nèi)流速μi=1m/s4.4.2、管程數(shù)和傳熱管數(shù)依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)=<119362/<994×3600>按單程管計(jì)算,所需的傳熱管長(zhǎng)度為=128.7/<3.14×0.025×107>=15.32m按單程管設(shè)計(jì),傳熱管過(guò)長(zhǎng),宜采用多管程結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)取傳熱管長(zhǎng)L=6m,則該換熱管程數(shù)為=15.32/6=2.6≈3管程傳熱管總根數(shù)N=107×3=321根4.4.3、平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)平均傳熱溫差校正系數(shù)按單殼程,雙管程結(jié)構(gòu),溫差校正系數(shù)應(yīng)查有關(guān)圖表。但R=10的點(diǎn)在圖上難以讀出,因而相應(yīng)以1/R代替R,PR代替P,查同一直線(xiàn),可得、傳熱管排列和分程方程方法采用組合排列法,即每程內(nèi)均按正三角形排列,隔板兩側(cè)采用正方形排列。取管心距t=1.25do,則t=1.25×25=31.25≈32<mm>橫過(guò)管束中心線(xiàn)的管數(shù)=1.19321=22根采用多管程結(jié)構(gòu),取管板利用率η=0.7,則殼體內(nèi)徑為=1.05×√(=723mm圓整可取D=800mm4.4.5、折流板采用弓形折流板,取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%,則切去的圓缺高度為h=0.25×800=200<mm>故可取h=200<mm>取折流板間距B=0.3D,則B=0.3×800=240<mm>,可取B為250mm。折流板數(shù)=6000/250-1=23塊折流板圓缺面水平裝配。4.4.6、接管殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)油品流速為u=1.0m/s,則接管內(nèi)徑為=√（（=0.097m取管內(nèi)徑為100mm管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)循環(huán)水流速u(mài)=1.5m/s則接管內(nèi)徑為d2=√(4×取標(biāo)準(zhǔn)管徑為170mm4.5、換熱器核算4.5.1、熱量核算：殼程對(duì)流傳熱系數(shù)對(duì)圓缺形折流板,可采用克恩公式當(dāng)量直徑,由正三角形排列得===0.020〔m殼程流通截面積=0.24×0.8×=0.042m殼程流體及雷諾數(shù)為u0=21944÷3600Re0=0.02×0.176×825/0.000715=4062m/s普蘭特準(zhǔn)數(shù)粘度校正a0=0.36×<0.140/0.02>×40620.55×11.34?×1=547W/<m2?℃>4.5.2、管程對(duì)流傳熱系數(shù)管程流通截面積Si=0.785×0.022×107=0.0336m2管程體流速u(mài)i=<119362/<3600×994>>/0.0336=0.992m/sRe=0.02×0.992×994/0.000725=27201.3普蘭特準(zhǔn)數(shù)ai=0.023×<0.626/0.02>×27201.30.8×4.730.4=4730.2W/<m2?℃>4.5.3、傳熱系數(shù)K查有關(guān)文獻(xiàn)知管外側(cè)污垢熱阻：管內(nèi)側(cè)污垢熱阻：管壁熱阻:查有關(guān)文獻(xiàn)知碳鋼在該條件下的熱導(dǎo)率為λ=45W/<m.K>=365.34.5.4、傳熱面積SS=Q/<KΔt>=1353×103/<365.3×32>=115.7m2該換熱器的實(shí)際傳熱面積SpSp=πd0L<N-nc>=3.14×0.025×6×<321-22>=140.8m2該換熱器的面積裕度為=<140.8-115.7>/115.7=21.69％傳熱面積裕度合適,該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)4.5.5、換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力管程流動(dòng)阻力Ft=1.4Ns=1Np=3由Re=27201傳熱管相對(duì)粗糙度0.01/20=0.0005,查莫狄圖得λf=0.032W/<m2?℃>流速u(mài)=0.992m/sρ=994kg/m3所以△P1=0.032×<6/0.02>×<<0.9922×994>/2>=4733Pa△P2=3×994×0.9922/2=1479PaΣΔPi=<4733+1479>×1.4×3×1=26091Pa﹤105Pa管程流動(dòng)阻力在允許的范圍之內(nèi)殼程流動(dòng)阻力Ns=1Fs=1.15流體流經(jīng)管束的阻力F=0.5f=5.0×Re0-0.228=5×4062-0.228=0.752nc=22NB=23u0=0.176m/s=0.5×0.752×22<23+1>×825×0.1762/2=2537Pa流體流過(guò)折流板缺口的阻力