列管式换热器的计算Word格式文档下载.docx
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μi=0.000725Pa.s
4.2、计算总传热系数:
4.2.1、热流量
mo=[(15.8×
104)×
103]/(300×
24)=21944Kg/h
Qo=mocpoto=21944×
2.22×
(140-40)=4.87×
106KJ/h=1353KW
4.2.1.2、平均传热温差
4.2.1.3、冷却水用量
Wi=Qo/CpiΔt=4.87×
106/(4.08×
(40-30))=119362Kg/h
4.2.2、总传热系数K
=0.023×
×
=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.℃﹚
则总传热系数K为:
4.3、计算传热面积
S'
=Q/(KΔt)=(1353×
103)/(310×
39)=111.9m考虑15%的面积裕度,S=1.15×
S'
=128.7m2
4.4、工艺结构尺寸
4.4.1、管径和管内流速
选用φ25×
2.5传热管(碳钢),取管内流速μi=1m/s
4.4.2、管程数和传热管数依据传热管内径和流速确定单程传热管数
=(119362/(994×
3600)
0.785×
0.022×
1
=106.2≈107根
按单程管计算,所需的传热管长度为
=128.7/(3.14×
0.025×
107)=15.32m
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,则该换热管程数为
=15.32/6=2.6≈3管程
传热管总根数
N=107×
3=321根
4.4.3、平均传热温差校正及壳程数
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
4.4.4、传热管排列和分程方程方法
采用组合排列法,即每程内均按正三角形排列,隔板
两侧采用正方形排列。
取管心距t=1.25do,则
t=1.25×
25=31.25≈32(mm)
横过管束中心线的管数
=1.19=22根
采用多管程结构,取管板利用率η=0.7,则壳体内径为
=1.05×
=723mm
圆整可取D=800mm
4.4.5、折流板
采用弓形折流板,取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%,
则切去的圆缺高度为h=0.25×
800=200(mm)
故可取h=200(mm)
取折流板间距B=0.3D,则
B=0.3×
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。
4.4.6、接管
壳程流体进出口接管:
取接管内油品流速为
u=1.0m/s,则接管内径为
=)
=0.097m
取管内径为100mm
管程流体进出口接管:
取接管内循环水流速u=1.5m/s则接管内径为
d2==0.17m
取标准管径为170mm
4.5、换热器核算
4.5.1、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
=0.020(m)
壳程流通截面积
=0.24×
0.8×
=0.042m
壳程流体及雷诺数为
u0=m/s
Re0=0.02×
0.176×
825/0.000715=4062m/s
普兰特准数
粘度校正
a0=0.36×
(0.140/0.02)×
40620.55×
11.34?
×
1=547W/(m2?
4.5.2、管程对流传热系数
管程流通截面积
Si=0.785×
0.022×
107=0.0336m2
管程体流速
ui=(119362/(3600×
994))/0.0336=0.992m/s
Re=0.02×
0.992×
994/0.000725=27201.3
27201.30.8×
ai=0.023×
(0.626/0.02)
4.730.4=4730.2W/(m2?
℃)
4.5.3、传热系数K
查有关文献知
管外侧污垢热阻:
管内侧污垢热阻:
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)
=365.3
4.5.4、传热面积S
32
S=Q/(KΔt)=1353×
103/(365.3×
32)=115.7m2该换热器的实际传热面积Sp
Sp=πd0L(N-nc)=3.14×
6×
(321-22)=140.8m该换热器的面积裕度为
=(140.8-115.7)/115.7
=21.69%传热面积裕度合适,该换热器能够完成生产任务
4.5.5、换热器内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0.01/20=0.0005,查莫狄图得λf=0.032W/(m2?
℃)流速u=0.992m/sρ=994kg/m3所以
2
△P1=0.032×
(6/0.02)×
((0.9922×
994)/2)=4733Pa
△P2=3×
994×
0.9922/2=1479Pa
ΣΔPi=(4733+1479)×
1.4×
3×
1=26091Pa﹤105Pa
管程流动阻力在允许的范围之内
壳程流动阻力
Ns=1Fs=1.15
流体流经管束的阻力
F=0.5
f=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
流体流过折流板缺口的阻力
B=0.25mD=0.8m
'
△P2'
=23×
(3.5-(2×
0.25/0.8))×
(825×
0.1762/2)
=845Pa
=(2537+845)×
1×
1.15
=5073Pa﹤10KPa
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均符合要求,故所设计的换热器符合条件。
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- 列管 换热器 计算
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