列管式換熱器的設(shè)計(jì)方案計(jì)算

2.4列管換熱器設(shè)計(jì)示例ui=0?5m/s。2ui=0?5m/s。2?確定物性數(shù)據(jù)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一衛(wèi)叫5管程流體的定性溫度為140+40-90(C)(C)某生產(chǎn)過(guò)程中，需將6000kg/h的油從140C冷卻至40C,壓力為0?3MPa;冷卻介質(zhì)采用循環(huán)水，循環(huán)冷卻水的壓力為0.4MPa，循環(huán)水入口溫度30C，出口溫度為40C。試設(shè)計(jì)一臺(tái)列管式換熱器，完成該生產(chǎn)任務(wù)。 1確定設(shè)計(jì)方案(1)選擇換熱器的類型兩流體溫度變化情況：熱流體進(jìn)口溫度140C,出口溫度40C冷流體(循環(huán)水)進(jìn)口溫度30C,出口溫度40C。該換熱器用循環(huán)冷卻水冷卻，冬季操作時(shí)進(jìn)口溫度會(huì)降低，考慮到這一因素，估計(jì)該換熱器的管壁溫和殼體壁溫之差較大，因此初步確定選用帶膨脹節(jié)的固定管板式式換熱器。(2)流動(dòng)空間及流速的確定由于循環(huán)冷卻水較易結(jié)垢，為便于水垢清洗，應(yīng)使循環(huán)水走管程，油品走殼程。選用 Q25X2?5的碳鋼管，管內(nèi)流速取下： 密度p=825kg/m3定壓比熱容cpo=2.22kJ/(kgC)導(dǎo)熱系 數(shù)20.140W/(m?C)粘八、度2=0.000715Pas循環(huán)冷卻水在35C下的物性數(shù)密度 pi=994kg/m3定壓比熱容cpi=4.08kJ/(kC)據(jù):導(dǎo)熱系 數(shù)1=0.626W/(m?C)粘度、2=0.000725Pas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)。油在 90C下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如熱流量 Qo二WocpoAto=6000>2.22>40-3?計(jì)算總傳熱系 數(shù)(1)40)=1.32W6kJ/h=366?7(kW)(2 )平均傳熱加】A/j (140-40)-(40-3?計(jì)算總傳熱系 數(shù)(1)40)=1.32W6kJ/h=366?7(kW)(2 )平均傳熱加】A/j (140-40)-(40-30)卯搭,140-40溫差I(lǐng)n 40-30(C)1320000408x00-30)32353命M002x0.5x994—二13670(4) 總傳熱系數(shù)K管程傳熱系數(shù)r\j 丄UVz1\J-0.000725冷卻水用量(kg/h)=0.023xM2&0~02門衍仃陰08xl03x0.000725?*1JuZUX 殼程傳熱系數(shù)假設(shè)殼程的傳熱系數(shù)?o=290W/(m22731W/(m?C)c);污垢熱阻Rsi=0.0003424mCm/W，2mRso=0.0001720.0250.0250.0025x0.025+0.000344x2731x0.020 0.020=219.5W/(mG)45x0.0225h0.000172+290A=丄+R主+如+R+丄吶a仇鯊4 .計(jì)算傳熱面積(m20.0250.0250.0025x0.025+0.000344x2731x0.020 0.020=219.5W/(mG)45x0.0225h0.000172+290A=丄+R主+如+R+丄吶a仇鯊4 .計(jì)算傳熱面積(m2)■■■■■-'■'考慮15%的面積裕度，S=1.15XS'=1.15X42.8=49?2)m5.工藝結(jié)構(gòu)尺寸 (1)管徑和管內(nèi)流速選用Q25X2?5傳熱管(碳鋼)，取管內(nèi)流速ui=0?5m/s。(2)管程數(shù)和傳熱管數(shù)依據(jù)傳熱32353/(994x3600)57.6対58(根)0,785x0.0x0,5管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)按單程管計(jì)算，所需的傳熱管長(zhǎng)度為按單管程設(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)數(shù)為(管程)傳熱管總根數(shù)49.23.14x0.025x58=10.8(m)L=6m，則該換熱器管程N(yùn)=58X2=116(根)(3)平均傳熱溫差校正及殼40-30140-4040-30=10?= =0091程數(shù)平均傳熱溫差校正系數(shù) 40-30 140-30第2章?lián)Q熱器設(shè)計(jì)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，查同一圖線，可得 ?At=0.82平 均 傳 熱 溫 差 △tm=<f)At△t'm=0.82X39=32(C)(4)傳熱管排列和分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?25d0,貝U t=1.25X25=31.2532(mm)橫過(guò)管束中心線的管數(shù)：「,=\ =\\(根)(5)殼體內(nèi)徑采用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率n=0.7，則殼體內(nèi)徑為 '(mm)圓整可取D=450mm(6)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=0.25X450=112.5(mm)，故可取h=110mm。取折流板間距B=0.3D，貝UB=0.3X450=135(mm)，可取B為150。折流板數(shù)NB=傳熱管長(zhǎng)/折流板間距-仁6000/150-仁39（塊）折流板圓缺面水平裝配。（7）接管殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)油品流速為u二1.0m/s，則接管內(nèi)徑為品流速為u二1.0m/s，則接管內(nèi)徑為4x6000/(3600x825)』 3.14x1.0=0051Q取標(biāo)準(zhǔn)管徑為50準(zhǔn)管徑為50mm。管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)循環(huán)水流速u=1.5m/s,則接管內(nèi)徑為4竺竺空u4竺竺空u叫）3.14x1.56?換熱器核算（1）熱量核算①殼程對(duì)流傳熱系數(shù)對(duì)圓缺形折流板，可采用凱恩公式盹丸久纟班嚴(yán)數(shù)對(duì)圓缺形折流板，可采用凱恩公式盹丸久纟班嚴(yán)P嚴(yán)（上嚴(yán)、 廠2當(dāng)量直徑，由正三角形排列得殼程流通截面積xO032-fx00252)—__ =0.0203.14x0.025&角形排列得殼程流通截面積xO032-fx00252)—__ =0.0203.14x0.025&=52)(1-気二CH5x0?45x(1-x0X20=0.01476-LL-_j.22xl0x715xl0pr =11340140皆解籍咖嚴(yán)切好476②管程對(duì)流傳熱系數(shù)￡=0785x0.02*116/2=0.0182(m)(m)—沁空竺U】37(沁)° 0.01476“ 0.02x0.0137x825)門“Re八= 0-000715 = 普蘭特準(zhǔn)數(shù)(巴嚴(yán)?1粘2W/（m-C）銬二縣R嚴(yán)P嚴(yán); 管程通截面積(m2)-艾珈（36皿9嘰佔(zhàn)皿）'0.0182管程流體流速一-廠408xiyx0725xl嚴(yán))〈》Pr廠408xiyx0725xl嚴(yán))〈》Pr=0.626=4.73=0023x—xl3628°S4.73c*=27210.022W/(mC) +0.0003442721x0.020x.0250.0200.0025x0.025+ +0.0003442721x0.020x.0250.0200.0025x0.025+00001?2+476+45x0.0225=310.2￡=I竺空」 A——l_- _」』s一…二(m2)該換熱器的實(shí)際傳熱面積(Sp-.S-SH=—xlOO%=該換熱器的面積裕度為「④傳熱面積480-369-x100%=3Q1陰..傳熱面積裕度W/(m-°C)合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。(E/Pi=(R1+AP2)FtNsNpNs=1,仔㈣仏合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。(E/Pi=(R1+AP2)FtNsNpNs=1,仔㈣仏2_ 994xf隔二:年=3x994X04972=1362?7j49=3683(Pa)2)換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力①管程流動(dòng)阻力Np=2, Ft=1.5- 二由Re=13628,傳熱管相對(duì)粗糙度0.01/20=0.005，查莫狄圖得入=0.037W/m?C，流速ui=0.497 m/s,P=994kg/m3,所以----—…山管程流動(dòng)阻力在允許范圍之內(nèi)。②殼程阻力刀夕o=(:AP'1+P2)tNsNs=l,Ft二流體流 經(jīng) 管束的阻力lI05=5x31(5「J0.7962n=\XN=29u■0.137t3fff825x0.1373A/=0.5x0.7962x13x(39+1)闊二比◎-竺