列管式换热器的计算.docx

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列管式换热器的计算

四、列管式换热器的工艺计算

、确定物性参数：

定性温度：

可取流体进口温度的平均值

壳程油的定性温度为

T=（140+40）/2=90℃

管程流体的定性温度为

t=（30+40）/2=35℃

根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据

煤油在定性温度下的物性数据：

ρo=825kg/m3

μo=×10-4Pa•S

cpo=2.22KJ/（Kg•℃）

λo=0.14W/（m•℃）

循环冷却水在35℃下的物性数据：

ρi=994kg/m3

Cpi=4.08KJ/（kg.℃）

λiW/（m.℃）

μi

、计算总传热系数：

、热流量

mo=［〔×104〕×103］/（300×24）=21944Kg/h

Qo=mocpoto=21944×××106KJ/h=1353KW

、平均传热温差

、冷却水用量

Wi=Qo/CpiΔt=×106×（40-30））=119362Kg/h

、总传热系数K

=0.×

×

×

=4759W/（

.℃﹚

壳程传热系数：

假设壳程的传热系数

污垢热阻

管壁的导热系数λ=45W/﹙m.℃﹚

如此总传热系数K为：

、计算传热面积

S’=Q/（KΔt）=（1353×103）/（310×2

考虑15%的面积裕度，S×S’=128.7m2

、工艺结构尺寸

、管径和管流速

选用φ25×传热管〔碳钢〕，取管流速μi=1m/s

、管程数和传热管数

依据传热管径和流速确定单程传热管数

=（119362/（994×3600）

×0.×1

≈107根

按单程管计算，所需的传热管长度为

=××

按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。

现取传热管长L=6m,如此该换热管程数为

≈3管程

传热管总根数

N=107×3=321根

、平均传热温差校正与壳程数

平均传热温差校正系数

按单壳程，双管程结构，温差校正系数应查有关图表。

但R=10的点在图上难以读出，因而相应以1/R代替R，PR代替P，查同一直线，可得

、传热管排列和分程方程方法

采用组合排列法，即每程均按正三角形排列，隔板两侧采用形排列。

取管心距do,如此

×≈32（mm）

横过管束中心线的管数

=22根

采用多管程结构，取管板利用率η，如此壳体径为

×

=723mm

圆整可取D=800mm

、折流板

采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体径的25%，如此切去的圆缺高度为×800=200（mm）

故可取h=200（mm）

取折流板间距，如此

×800=240（mm）,可取B为250mm。

折流板数

=6000/250-1=23块

折流板圆缺面水平装配。

、接收

壳程流体进出口接收：

取接收油品流速为，如此接收径为

=）

取管径为100mm

管程流体进出口接收：

取接收循环水流速

如此接收径为

d2=

取标准管径为170mm

、换热器核算

.1、热量核算：

壳程对流传热系数对圆缺形折流板，可采用克恩公式

当量直径，由正三角形排列得

=

=

=〔m〕

壳程流通截面积

××

壳程流体与雷诺数为

u0=

m/s

Re0××825/0.000715=4062m/s

普兰特准数

粘度校正

a0×（0.140/0.02）×4062×11.34⅓×1=547W/（m2•℃）

、管程对流传热系数

管程流通截面积

Si×0.×2

管程体流速

ui=（119362/（3600×994））/

××

普兰特准数

ai=0.×（0.626/0.02）××=4730.2W/（m2•℃）

、传热系数K

查有关文献知

管外侧污垢热阻：

管侧污垢热阻：

管壁热阻:

查有关文献知碳钢在该条件下的热导率为λ=45W/（m.K）

、传热面积S

S=Q/（KΔt）=1353×103×2

该换热器的实际传热面积Sp

Sp=πd0L（N-nc××6×2

该换热器的面积裕度为

％

传热面积裕度适宜，该换热器能够完成生产任务

、换热器流体的流动阻力

管程流动阻力

Ft=1.4Ns=1Np=3

由Re=27201传热管相对粗糙度，查莫狄图得λfW/（m2•℃）流速ρ=994kg/m3所以

△×（6/0.02）×（（2×994）/2）=4733Pa

△P2=3×994×2/2=1479Pa

ΣΔPi=（4733+1479）××3×1=26091Pa﹤105Pa

管程流动阻力在允许的围之

壳程流动阻力

Ns=1Fs=1.15

流体流经管束的阻力

×Re0=5×4062

nc=22NB=23u0

××22（23+1）×825×2/2

=2537Pa

流体流过折流板缺口的阻力

△P2’=23×（3.5-（2×0.25/0.8））×（825×2/2）

=845Pa

=（2537+845）×1×

=5073Pa﹤10KPa

均符合要求，故所设计的换热器符合条件。