列管式換熱器的計(jì)算

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=(140+40)/2=90°C管程流體的定性溫度為t=(30+40)/2=35C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)：P=825kg/m3o卩o=7.15X10-4Pa?SCp°=2.22KJ/(Kg?C)入°=0.14W/(m?°C)循環(huán)冷卻水在35C下的物性數(shù)據(jù)：Pi=994kg/m3Cpi=4.08KJ/(kg.C)入j=0.626W/(m.C)卩=0.000725Pa.si4.2、計(jì)算總傳熱系數(shù)：4.2.1、熱流量mo=[(15.8X104)X103]/(300X24)=21944Kg/hQo=moCpoto=21944X2.22X(140-40)=4.87X106KJ/h=1353KW421.2、 平均傳熱溫差TOC\o"1-5"\h\z—㈣S— 4°)—｛斗°-兀)_ 廣、3懶—1U— .1140-40 - 7hi—- hi 龜 斗°—30421.3、 冷卻水用量Wi=Qo/CpiAt=4.87X106/(4.08X(40-30))=119362Kg/h4.2.2、總傳熱系數(shù)KRe=A^L=0-02xl.0x994=27421ft0.000725國二0.023△(沁嚴(yán)(沁嚴(yán)0_?26 4_O?xO_(MMJ725xlO1M=0.023X0血X2了42?18X(=4759W/(詁?°C)殼程傳熱系數(shù)：假設(shè)殼程的傳熱系數(shù)ao=400ffV(JM“C)污垢熱阻7^=0.000344w20C/JF?a?=0.000172ffl2/C/w管壁的導(dǎo)熱系數(shù)入=45W/(m?C)則總傳熱系數(shù)K為：

0.025論心—喘+疇鬻0.025論心—喘+疇鬻,0.000172+-=310JF/(m2°C)4.3、計(jì)算傳熱面積S'=Q/(KAt)=(1353X103)/(310X39)=111?9m2考慮15%的面積裕度，S=1?15XS'=128?7m24.4、工藝結(jié)構(gòu)尺寸4.4.1、 管徑和管內(nèi)流速選用?25X2?5傳熱管(碳鋼)，取管內(nèi)流速u=1m/si4.4.2、 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)V= :“ -d：U4=(119362/(994X3600)0.785X0.02X1=106?2?10根按單程管計(jì)算，所需的傳熱管長度為二128.7/(3.14X0.025X107)=15?32m按單程管設(shè)計(jì)，傳熱管過長，宜采用多管程結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)取傳熱管長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=107X3=321根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)140-4040-301040-30140-4040-301040-30140-30=0091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，可得零&—0_82平均林竝At.=卩3二=O.K2x39=32("C)4、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?25d,則ot=1.25X25=31.25 32(mm)橫過管束中心線的管數(shù)=1.19^21=22根采用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率n=0.7，則殼體內(nèi)徑為=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=0.25X800=200(mm)故可取h=200(mm)取折流板間距B=0?3D，則B=0.3X800=240(mm),可取B為250mm。折流板數(shù)二尸壬才苣―、-=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□接管：取接管內(nèi)油品流速為u=l.Om/s，則接管內(nèi)徑為=0?097m21944=0?097m219443600X825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=1?5m/s則接管內(nèi)徑為d2= =0,17m21取標(biāo)準(zhǔn)管徑為170mm4.5、換熱器核算4.5.1、熱量核算：殼程對流傳熱系數(shù)對圓缺形折流板，可采用克恩公式%=036生 生尸4a當(dāng)量直徑，由正三角形排列得醴￥嚴(yán)_扌殆4(—x0_0322-0.785xO.0252)314x0025二0.020(m)314x0025二0.020(m)殼程流通截面積=0.24X0?殼程流通截面積=0.24X0?8廠一0.025：；m=0.042m殼程流體及雷諾數(shù)為u0=21944—⑶⑴0X8門)-0.042=0.176m/sRe=0.02X0.176X825/0?000715=4062m/s0普蘭特準(zhǔn)數(shù)Pr=222x1(?x715xltfCL14OPr=222x1(?x715xltfCL14O=11_34粘度校正a=0.36X(0?140/0?02)X40620.55X11.34X1=547W/(m2?°C)4.5.2、管程對流傳熱系數(shù)足=0.023企血^屮管程流通截面積S=0.785X0.022X107=0?0336m2i管程體流速u=(119362/(3600X994))/0.0336=0.992m/siRe=0.02X0.992X994/0.000725=27201.3普蘭特準(zhǔn)數(shù)4.08x10^x0.725x10^R= =4.730.626厲二0.023X(0.626/0.02)X27201?3。.8X4.730.4=4730?2W/(m2?°C)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：臉=0-000172M2.eC/JF管內(nèi)側(cè)污垢熱阻：兀=0_0003+1m2/C/?r管壁熱阻：查有關(guān)文獻(xiàn)知碳鋼在該條件下的熱導(dǎo)率為入=45W/(m.K)也*比並迪玨」丄彳￡哲隔少()4-1=365.34.5.4、傳熱面積SS=Q/(KAt)=1353X103/(365.3X32)=115.7m2該換熱器的實(shí)際傳熱面積SpS=ndL(N-n)=3.14X0.025X6X(321-22)=140.8m2p 0 c該換熱器的面積裕度為S-SH=丄一X100%S=(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)流體的流動阻力管程流動阻力工站二（廚+述疋N心Ft=1.4Ns=lNp=3由Re=27201傳熱管相對粗糙度0.01/20=0.0005,查莫狄圖得入=0?032W/(m2?°C)流速u=0?992m/s Pf=994kg/m3所以△P1=0.032X(6/0.02)X((0.9922X994)/2)=4733Pa△P2=3X994X0.9922/2=1479Pa工=(4733+1479)X1.4X3X1=26091Pa<105Pa△Pi管程流動阻力在允許的范圍之內(nèi)殼程流動阻力為閔=(宓+必)耳V.Ns=1Fs=1.15流體流經(jīng)管束的阻力F=0.5f=5.0XRe-0.228=5X4062-0.228=0.7520n=22n=22N=23c Bu=0.176m/s02迅=F?人?叫（Nr十=0.5X0.752X22(23+1)X825