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1、四、列管式换热器得工艺计算4、1、确定物性参数 :定性温度 :可取流体进口温度得平均值壳程油得定性温度为T=(140+40)/2=90管程流体得定性温度为t=(30+40)/2=35根据定性温度 ,分别查取壳程与管程流体得有关物性数据煤油在定性温度下得物性数据:o=825kg/m3o= 7、15×10-4 Pa?Scpo =2 、 22KJ/(Kg?)o=0 、14W/(m ?)循环冷却水在 35下得物性数据 :i=994kg/m3Cpi =4 、08KJ/(kg、 )i=0 、626W/(m 、 )i=0 、000725Pa、s4、2、计算总传热系数:4、 2、 1、热流量m o=
2、 (15 、 8×10 4)×10 3 /(300 ×24)=21944Kg/hQo=m ocpo t o =21944 × 2 、 22 × (140-40)=4、87×10 6 KJ/h=1353KW4、 2、 1、2、平均传热温差4、 2、 1、3、冷却水用量Wi=Q o /C pi t= 4、 87×10 6/(4 、 08 ×(40-30)=119362 Kg/h4、 2、 2、总传热系数K=0 、 023 ×××=4759W/(、 壳程传热系数:假设壳程得传热系数污垢热阻管
3、 壁 得 导 热 系 数 =45W/ m 、 则总传热系数 K 为:4、 3、计算传热面积S=Q/(K t)= (1353 ×10 3 )/(310 ×39)=111 、 9m 2 考虑 15%得面积裕度 ,S=1 、 15 ×S=128 、7 m 24、 4、工艺结构尺寸4、 4、 1、管径与管内流速选用25×2、 5 传热管 (碳钢 ),取管内流速 i=1m/s4、 4、 2、管程数与传热管数依据传热管内径与流速确定单程传热管数=(119362/(994×3600)0、785×0、022×1=106 、2107 根按单程
4、管计算 ,所需得传热管长度为= 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 、 63 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 得点在图上难以读出,因而相应以1/R 代替 R,PR 代替 P,查同一直线,可得4、 4、 4、传热管排列与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
5、侧 采 用 正 方 形 排 列 。 取 管 心 距 t=1 、 25d o ,则t=1 、 25 ×25=31、 25 32(mm)横过管束中心线得管数=1 、 19=22 根采用多管程结构,取管板利用率 =0 、 7,则壳体内径为=1 、05×=723mm圆整可取 D=800mm4、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得25%,则切去得圆缺高度为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
6、/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170mm4、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/sRe0=0 、02 ×0、 176 ×825/0
7、 、 000715=4062m/s普兰特准数粘度校正a0 =0 、36 ×(0 、140/0 、02) ×4062 0、 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/sRe=0、02×0、992×994/0 、000725=27201 、3普兰特准数ai=0 、 023 ×(0 、 626/0 、 0
8、2) ×27201 、 30 、 8×4 、73 0 、 4=4730 、 2W/(m 2?)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得热导率为=45W/(m 、K)=365 、34、5、4、传热面积 S32S=Q/(Kt)=1353 ×10 /(365 、3×32)=115 、 7m该换热器得实际传热面积SpSp =d0L(N-n c )=3 、 14×0、 025×6×(321-22)=140 、 8m 2该换热器得面积裕度为=(140 、 8-115
9、 、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、换热器内流体得流动阻力管程流动阻力Ft=1 、4 Ns=1Np=3由 Re=27201 传热管相对粗糙度 0、 01/20=0 、 0005, 查莫狄图得f=0 、032 W/(m 2?) 流速 u=0 、992m/s =994kg/m 3 所以2 P1=0 、032×(6/0 、02)×(0、992 ×994)/2)=4733Pa P2=3 ×994×0、992 2/2=1479PaPi=(4733+1479)×1、4×3×
10、1=26091Pa 105Pa管程流动阻力在允许得范围之内壳程流动阻力Ns=1 Fs=1 、15流体流经管束得阻力F=0、 5f=5 、 0×Re0-0 、 228=5 ×4062-0 、 228=0 、 752nc=22NB=23u0=0 、176m/s2=0 、5×0、752 ×22(23+1) ×825 ×0、176 /2=2537Pa流体流过折流板缺口得阻力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均符合要求 ,故所设计得换热器符合条件。