管壳式换热器设计课程设计

1、,eh ? /Pol皿 7te 、河南理工大学课程设计管壳式换热器设计学 院：机械与动力工程学院专 业：热能与动力工程专业班 级：11-02班学 号：姓 名：指导老师：小组成员：目录第一章设计任务书 2第二章管壳式换热器简介 3第三章设计方法及设计步骤 5第四章工艺计算 64.1 物性参数确实定 64.2 核算换热器传热面积 74.2.1 传热量及平均温差 74.2.2 估算传热面积 9第五章管壳式换热器结构计算 115.1 换热管计算及排布方式 115.2 壳体内径的估算 135.3 进出口连接管直径的计算 145.4 折流板 14第六章换热系数的计算 206.1 管程换热系数 206.2

2、壳程换热系数 20第七章需用传热面积 23第八章流动阻力计算 258.1 管程阻力计算 258.2 壳程阻力计算 26总结 28第一章设计任务书煤油冷却的管壳式换热器设计：设计用冷却水将煤油由140c冷却冷却到40c的管壳式换热器,其处理水平为 10t/h,且允许压强降不大于100kPa. 设计任务及操作条件1、设备形式：管壳式换热器2、操作条件(1)煤油：入口温度140C,出口温度40 C(2)冷却水介质：入口温度26C,出口温度40 C第二章管壳式换热器简介管壳式换热器是在石油化工行业中应用最广泛的换热器.纵然各种板式换热 器的竞争力不断上升,管壳式换热器依然在换热器市场中占主导地位.目前

3、各国 为提升这类换热器性能进行的研究主要是强化传热, 提升对苛刻的工艺条件和各 类腐蚀介质适应性材料的开发以及向着高温、 高压、大型化方向开展所作的结构 改良.强化传热的主要途径有提升传热系数、扩大传热面积和增大传热温差等方 式,其中提升传热系数是强化传热的重点, 主要是通过强化管程传热和壳程传热 两个方面得以实现.目前,管壳式换热器强化传热方法主要有： 采用改变传热元 件本身的外表形状及外表处理方法,以获得粗糙的外表和扩展外表；用添加内物 的方法以增加流体本身的绕流；将传热管外表制成多孔状,使气泡核心的数量大 幅度增加,从而提升总传热系数并增加其抗污垢水平； 改变管束支撑形式以获得 良好的流

4、动分布,充分利用传热面积.管壳式热交换器又称列管式热交换器是在一个圆筒形壳体内设置许多平 行管子称这些平行的管子为管束,让两种流体分别从管内空间或称管程 和管外空间或称壳程流过进行热量交换.在传热面比拟大的管壳式热交换器中,管子根数很多,从而壳体直径比拟大, 以致它的壳程流通截面大.这是如果流体的容积流量比拟小, 使得流速很低,因 而换热系数不高.为了提升流体的流速,可在管外空间装设与管束平行的纵向隔 板或与管束垂直的折流板,使管外流体在壳体内曲折流动屡次.因装置纵向隔板 而使流体往返流动的次数,称为程数,所以装了纵向隔板,就使热交换器的管外 空间成为多程.而当装设折流板时,那么不管流体往复交

5、错流动多少次,其管外空 间仍以单程对待.管壳式热交换器的主要优点是结构简单, 造价较低,选材范围广,处理水平 大,还能适应高温高压的要求.虽然它面临着各种新型热交换器的挑战, 但由于 它的高度可靠性和广泛的适应性,至今仍然居于优势地位.由于管内外流体的温度不同,因之换热器的壳体与管束的温度也不同. 如果 两流体温度相差较大,换热器内将产生很大的热应力,导致管子弯曲、断裂或从 管板上拉脱.因此,当管束与壳体温度差超过 50c时,需采取适当补偿举措,以消除或减少热应力.根据所采用的补偿举措,管壳式换热器可以分为以下几种： 固定管板式换热器、浮头式换热器、U形管式换热器、双重管式换热器及填料函 式换

6、热器.第三章设计方法及设计步骤在设计换热器时,如果只作简单估算,或盲目加大传热面积的平安系数就会 造成浪费.只有进行比拟详细的计算,才能使投入运行的热交换器,在平安和经 济方面得到可靠保证.换热器一般的设计方法及设计步骤如下：(1)根据设计任务搜集有关的原始资料,并选定热交换器类型等.(2)确定定性温度,并查取物性数据.(3)由热平衡计算热负荷及热流体或冷流体的流量.(4)选择壳体和管子的材料.(5)选定流动方式,确定流体的流动空间.(6)求出平均温差.(7)初选传热系数K0,并初计算传热面积F.(8)设计换热器的结构包括：选取管径和管程流体流速；确定每程管数、 管长、总管数；确定管子排列方式

7、、管间距、壳体内径和连接管直径等；确定壳 侧程数及折流板的数目、间距、尺寸等壳程结构尺寸；初确定传热面积.(9)管程换热器计算及阻力计算.当换热系数远大于初选传热系数且压降 小于允许压降时,才能进行下一步计算.(10)壳程换热计算.根据采用结构,假定壁温和计算换热系数.(11)校核传热系数和传热面积.根据管、壳程换热系数及污垢热阻、壁面 热阻等,算出传热系数K及传热面积F.(12)核算壁温.要求与假定的壁温相符.(13)计算壳程阻力,使之小于允许压降.相品用口川第四章工艺计算在换热器设计中,根据所选换热器类型和所给条件, 计算出煤油的流速 和水的流速等,然后计算出传热面积.工艺设计中包括了物性

8、数据确实定、传热 量及平均温差、初选传热系数、估算传热面积其具体运算如下所述.4.1 物性参数确实定表3-1水和煤油的操作参数冷却水煤油进口温度出口温度进口温度出口温度(C)(C)(C)(C )264018040定性温度：对于一般气体和水等低黏度流体,具定性温度可以取流体进出口 温度的平均值.煤油的定性温度为：t 1 t 1(Dtm1 2水的定性温度:t 2 t 2tm1 2得33(2)由定性温度条件下查物性表得出水与煤油的物性参数,如比热、密度、黏度导热系数.所查结果见表2-2:表3-2水与煤油的物性参数名称定性温度0c比热kj/kg求密度kg/ m3黏度Mpags导热系数W mg<水

9、334.174994.70.00074220.6623煤油1102.432758.320.00051250.10264.2 核算换热器传热面积选择热水走壳程,冷水走管程.这是由于：被冷却的流体走壳程可便于散热, 而传热系数大的流体应走管程,这样可降低管壁的温差,减少热应力.由煤油的每小时产量一天24小时连续运行可以计算出煤油流量：MiM 10000t 36002.77778 kg,. s(3)式中M表示煤油的年产量；Mi表示煤油流量；t表示时间煤油的普朗特常数:Ffi0.0005152 2.43512.16310.01026(4)式中Pr1表示煤油的普朗特常数；妆表示煤油的黏度；Cp1表示煤油

10、的比热；川表 示煤油的导热系数.水的普朗特常数:?22cp20.0007422 40176,4.677550.6623(5)式中Pr2表示煤油的普朗特常数；n凄示煤油白黏度；cp2表示煤油的比热；入2 表示煤油的导热系数.4.2.1 传热量及平均温差一般情况下,工程上常用热损失系数4c来估算损失的热量.4c通常取0.020.03.41_ 取用 0.98.由上面的计算结果和条件代入下式可以得出煤油的传热量:Q M 1cpit 1tl L(6)2.77778 2.435 180 40 0.98 928.004kW式中Q表示传热量；M1表示煤油流量；加热负荷修正系数由以上的计算结果及条件,可以计算出

11、冷却水量:m2 QCP2 t 2 t 2式中M 2代表冷却水量；928.004 15.8807 kg s 4.176 40 261(7)CP2代表水的比热；计算两种流体的平均传热温差时按单壳程,两管程计算.按逆流设计换热器：煤油 180 c 40 C水 40 C26C从而,t1 m,ctmaxtmintmaxIn t 'min'''' ''11 t 1 w w,t1 t2In 1-t2t 1180 40 40 26, 180 40In40 2654.7211oC(8)温差修正系数里取决于两个无量纲参数P及R:" ' _

12、tn to40 26P 2-20.0909091t1 t2180 26t 1 t1t2 t2180 40 s1040 26(9)(10)式9中,参数R具有两种流体热容量之比的物理意义.式10中参数P的分母表示换热器中水理论上所能到达的最大升温,因而P的值代表该换热器中水的实际升温与理论上所能到达的最大升温之比. 所以,R的值可以大于1或小于1,但P的值比小于1: 1 PR,1,1_PRR 12 P 1 R 、R2 1In2 P 1 R .R2 1,1 0.0909091. 102 110 1In1 0.0909091 1020.09090911101021In -20.090909111010

13、21(11)0.829935式中甲表示温度修正系数.tmt1mc 0.829935 54.72110 4504149IIII H,C式中Atm,c表示有效平均温差.4.2.2 估算传热面积根据题意,初选传热系数,传热系数的选择依据经验数值表3-3表3-3传热系数的选择依据经验数值表热交换器型式热交换流体传热系数K,w/(m2g°C)备注内侧外侧气气1035常压气高压气1701602030Mpa高压气气1704502030Mpa气清水20 70常压管壳式光管高压气清水2007002030Mpa清水清水10002000清水水蒸气冷凝20004000高粘度液体清水100300液体层流高温液

14、体气体30低粘度液体清水200450液体层流根据表3-3初选传热系数K0=240W/(m2. C)由以上的计算结果及条件可以估算出传热面积:928.00 1000285.1412m2K 0 tm 240 45.4149(13)- _' 一. 一式中F表小估算的传热面积；K.表小初选传热系数；Am表小有效平均温差；Q表示传热量.由于85.1412 m,面积过大,所以需要两台换热器,才能符合工业设计要求.实际的传热面积要考虑一定的裕度, 此换热器考虑的裕度为10%.那么一 台换热器面积为51 m20相品 第五章管壳式换热器结构计算5.1换热管计算及排布方式管子构成换热器的传热面,它的材料应

15、根据工作压力、温度和流体腐蚀性、 流体对材料的脆化作用及毒性等决定,可选用碳钢、合金钢、铜、石墨等.小直 径的管子可以承受更大的压力,而且管壁较薄；同时,对于相同的壳径,可排列较多的管子,因此单位体积的传热面积更大,单位传热面的金属耗量更少.所 哟,在管程结垢不很严重以及允许压力降较高的情况下,采用较小直径的管子. 如果管程走的是易结垢的流体,那么应选用较大直径管子.表4-1换热管的规格及排列方式/mm换热管外径X壁厚排列形式管心距碳素钢,低合金钢不锈耐酸钢25X2.525X2正三角形3219X219 X225在此,选用？25X2.5的碳钢管,采用无缝焊接工艺管程内水流速可以在表4-2选用：表

16、4-2热交换器内常用流速范围m/s流体流体管程壳程循环水1.02.00.51.5新鲜水0.81.50.51.5低粘度油0.81.80.41.0高粘度油0.51.50.30.8气体530215管程内水的流速选用 M=1m/s由以上计算结果可以算出管程所需流通截面A M215.88072At 0.01596m2 2996.2 114)式中At表小管程流通面积；M2表小冷却水量；但表小水的密度;Cl2表小管程内水流速.根据传热管的内径和管程所需流通截面积,可以单程管数:4A 4 0.01596 5ace n 2- 2 50.8192 51d i 3.14159 0.02(15)式中At表示管程所需流

17、通面积；di表示传热管的内径.管子在管板上的排列方式最常见的如图 4.1 a、b、c、d所示四种, 即正三角形排列排列角为30度、转角三角形排列角为60度、转角正方形 排列排列角为45度、正方形排列排列角为90度.当管程为多程时,那么需 要采取组合排列.设计的换热器的管程为2,那么应采取组合排列法,即每程均按正三角形排列, 隔板两侧采用正方形排列.(a)(b)(c)(d)图4.1管子的排列方式根据表4-1选取正三角形排列为管子的排列方式表4-3换热管中央距换热管外径19202225303235s25262832384044lE38404244505256选取管中央距s=32mm,分程隔板槽两侧

18、相邻管中央距 Le=44 mm 由管中央距可以计算出平行于流向的管距以及垂直于流向的管距.平行于流向的管距:oSp scos3032-3 27.713mm2(16)垂直于流向的管距:osD ssin 30p321 “一 16mm2(17)由管子布置图可知每程管子数为 57根；由管子布置图可以计算出管束中央 至最外层管中央距为0.161m.管束外缘直径：DL 0.161 2 2 0.0125 0.347m(18)传热管的总根数:nt nZt 51 2 104(19)因换热器是按单壳程,两管程设计的,所以按两管程计算,所需传热管的长度是:n乙d085.1412“5.88775m51 20.025(

19、20)式中d.表示管内径,d0=0.025m； Zt=2表示两管程.按标准管长 6m.5.2壳体内径的估算壳体内径可以用下述公式粗估:)Ds (b 1)s 2b(21)b (1: 1.5)d0(22)b 1.1. nt(23)当管子按正三角形排列时,可以按上述公式计算:Ds(1.1,1)s 2 1.5d01.1 (,?04 1) 0.032 1.5 0.025(24)0.4508m式中Ds表示壳体内径；nt表示传热管根数；s表示管中央距；d0传热管外径.计算得到的内径应圆整到标准尺寸,根据钢制压力容器标准可确定：壳体内径=0.5m.目前所采用的换热管长度与壳体直径比,一般在425加之间：长径比

20、=_L 丝12Ds 0.525式中1表示传热管长度；Ds表示壳体内径.所以换热器的壳体内径和管子长度符合设计要求.5.3 进出口连接管直径的计算确定连接管直径的根本公式仍可用连续性方程,经简化可以用以下公式：M 215.8807D2 1.132 1.13 ,142.78mm丫V 996.2 126将26式结果圆整到最接近的标准管径,取 ？150X5.5.4 折流板流动外,还有支撑管束、预防管束振动和弯曲的作用.它的装设不如纵向隔 板那样困难,而且装设后可使流体横向流过管束,故此获得普遍应用.折流板的常用形式有：弓形折流板、盘环形折流板两种,弓形折流板有单弓 形、双弓形和三弓形三种.在弓形折流板

21、中,流体流动中的死角较小,结构也简 单,因而用的最多.而盘环形结构比拟复杂,不便清洗,一般在压力较高和物料比拟清洗场合在此,换热器设计中,折流板形式选弓形.弓形折流板的缺口和板间距的大小是影响传热效果和压降的两个重要因素.弓形折流板缺口高度应使流体通过缺口时与横过管束时的流速接近, 缺口大小是 按切去的弓形弦高占壳体内径百分数确定的. 缺口弦高一般为壳体内径的20% 45%.为了防振并能够承受拆换管子时的扭拉作用,折流板须有一定厚度,该值在GB-1999中具体规定见表 4-4表4-4折流板和支持板的最小厚度mm公称直径换热管无支撑跨距Dn< 300>300600>600900

22、折流板或支撑板最小厚度<400345400 W 700456折流板厚度取6 mm0折流板的材料应比管子软,较硬会磨损管子,导致管子破裂.假设材料过软,那么使管子磨损折流板,将相邻管子间局部磨损,形成穿有数根管子的大孔,使这 些管子失去了这一位置的折流板支撑,引起自振频率降低,从而使管子易振进而 损坏.故此,材料取用14Cr1MoRo折流板缺口弦高度：h 0.25Ds 0.25 0.5 0.125m,沙s(27)由折流板缺口弦高度和壳体内径可以计算出折流板的圆心角：折六班圆心角=120度.公称直径管长折流板间距& 500< 30001002003004506004500600

23、0一60080015006000150200300450600表4-5折流板间距/mm折流板间距取：ls 0.25m,折流板数目：l 6“Nb - 11 23 块1s0.25(28)式中Nb表示折流板数目.折流板上的管孔数为112个,由国家标准可知,折流板上管孔直径 dH=0.0254m, 折流板直径Db=0.4955m.由管子排布图可知：通过折流板上的管子数为 99根, 这流管缺口处管子数为18根.弓形折流板的缺口高度应保证流体在缺口处的流通截面积与流体在两折流板间错流的流通面积接近,以免因流动速度变化引起压降.中选好壳程流体流速后,就可以确定保证流速所需的流通截面积.由上面的计算出的结果可

24、以由下面的方程式求得折流板的缺口面积:_ 2-A Ds12h、AWg -1 )sin g 42Ds 2_2_0.51 242320.03361m(1 35s" 0.53(29)式中Awg表小折流板缺口面积；Ds表小壳体外径；8表小折流板圆心角.错流区内管数占总管数的百分数:1Ds 2hDs 2hDs 2hFc2( )sinarccos( s ) 2arccos( -)DlDlDl1 ,0.5 20.125、.0.520.125、,八,0.520.125、一 2()sinarccos() 2arccos()0.3470.3470.3470.764553(30)式中Fc表示错流区内管数占

25、总管数的百分比；Ds表示壳体外径；Dl表示壳体内 径；h表示缺口弦高度.缺口处管子所占面积： 2_ 2d0.02Awt -nt 1 Fc 104 1 0.7645530.0068189188(31)式中d0表示传热管外径；nt表示传热管的总管子根数；Fc表示错流区内管数占总 管数的百分数.流体在缺口处流通面积： 2Ab Awq Awt 0.0312 0.00681891 0.024389m2,g(32)式中Ab表示流体在缺口处流通面积；Awg表示折流板缺口面积；Awt表示缺口处 管子所占面积.流体在两折流板间错流流通截面积：Ac lsDs Dl Dl d0 s d0 s0.2 0.5 0.34

26、7 0.347 0.0250.032 0.025 0.032 20.043567 m(33)式中Ac表示两折流板间错流流通截面积；Ds表示壳体内径；Dl表示管束外圆直径；d0表示传热管外径；s表示管中央距.壳程流通截面积：As , AbgAc9024389 0.043567 0.032597m2(34)式中As表示壳程流通面积；Ab表示流体在缺口处流通面积；Ac表示流体在两折 流板问错流流通面积.壳程接管直径:c4AS4 0.032597(35)(36)D .: ； 0.203726m式中D1表示壳程接管直径；As表示壳程流通面积.将(37)式结果圆整到最接近的标准管径,取？203X6由管子布

27、置图,可以知道错流区一排管束：Nc=12根.每一缺口内的有效错流管排数:h0.125N cw 0.80.8 3.608Sp0.0277p式中Ncw表示每一缺口内的有效错流管排数；h表示缺口弦高度；Sp表示平行于 流向的管距.在1-2管壳式换热器设计中,可使旁通流道数为1,取旁通挡板数为3对.错流面积中旁流面积所占分数：1% (Ds Dl必儿/人(0.5 0.347 0.5 1 0.044) 0.2/0.0435670.722(37)式中Fbp表示错流面积中旁流面积所占分数；Ds表示壳体内径；Dl表示管束外圆 直径；Ne表示旁流通道数；Ac表示流体在两折流板间错流流通截面积.一块折流板上管子和管

28、孔间泄面积：,1 )Abd°dHd0 1Fcn20.025 0.0254 0.025 0.2 1 0.764553 11420.0031598m(38)式中Atb表示一块折流板上管子和管孔间泄面积；d.表示传热管外径；dH表示折 流板管孔直径；Fc表示错流区内管数占总管数的百分数；nt表示传热管总根数.折流板外缘与壳体内壁间泄面积:AsbDs DsDb2arccos 12h0.5 0.5 0.4955 r彳 2 0,1127 n arccos 120.50.0024212m2(39)式中Asb表小折流板外缘与壳体内壁可泄面积；Ds表小壳体外径；Db表小折流板 直径；h表示缺口弦高度.

29、律品用口川第六章换热系数的计算6.1 管程换热系数管程的雷诺数:1 996.2 0.02 26804.09(40)0.0007422式中Re2表示管程的雷诺数；碑表示管程内水流速；伊表示水的密度；曲表示水 的黏度；di表示传热管的内径.管程换热系数:2 0.023Re2°.8 P/di0.66230.020.023 26804.09°.84.677550.4(41)4924.03W.(m2g°C)式中发表示管程换热系数；泡表示水的导热系数；di表示传热管内径；Re2表示管程的雷诺数；Pr2表示水的普朗特数.6.2 壳程换热系数壳程雷诺数:ReiMid.1Ac2.7

30、7778 0.02540.0005152 0.04356731110.1359(42)式中Re1表示壳程雷诺数；M1表示煤油流量；d0表示传热管的外径；Ac表示流体在两折流板间错流流通截面积.假定壳程流体全部错流流过管束,在此理想管束中纯错流时的柯尔本传热因子,可由?热交换器原理与设计?图 2.28查出：理想管束传热因子js=0.007o折流板缺口校正因子jc可由?热交换器原理与设计?图 2.29查出：折流板缺口校正因子jc=10.25.0.43720.00242120.0024212 0.00315979943)0.0024212 0.003159790.0435670.154644)式中A

31、sb表示折流板外缘与壳体内壁间泄面积;Atb表块折流板上管子与管孔间泄面积；Ac表示流体在两折流板之间错流流通面积.折流板泄露影响的校正因子是等式43和44的函数,可由?热交换器 原理与设计?图2.30查取折流板泄露影响的校正因子ji=0.87o管束旁通影响的校正因子jb,它是Fbp和Nss/Nc Nss为每一错流区内旁路挡 板对数,Nc为错流区内管排数的函数,可由可由?热交换器原理与设计?图 2.31 查取 jb=0.94.壳程传热因子：j0 jsjbjljc 0.007 0.94 0.87 1.1 0.00629745式中j.表示壳程传热因子；jb表示管束旁通影响的校正因子；jl折流板泄露

32、影响 的校正因子；jc表示折流板缺口校正因子；js表示理想管束传热因子.壳程质量流速：Gs M12.77778 85.21468 kg. m2gsAs 0.032597*z46式中Gs表示壳程质量流速；M1表示煤油流量；As表示壳程流通截面积.假定壳侧壁面温度tw=55C.壁温下的煤油黏度即1,查物性表pw1 =0.001203Kg/ nf * s.壳侧换热系数:j°GscpP,230.14w1相品oo0.140.006297 85.21468 2.435 12.1631 23 0.0005125 0.000779231.3831 W/m2g°C47式中因表示壳侧换热系数；

33、j.表示壳程传热因子；Gs表示壳程质量流速；cp表 示定性温度下的煤油比热；Pr表示定性温度下的煤油普朗特常数；N表示定性温 度下的煤油黏度；网1表示定性壁温下煤油的黏度.第七章需用传热面积表6-1 水的污垢热阻经验数据m2* c /W加热流体温度W 115C加热流体温度116205 c水的种类水温0 52 C水温53 C水速w 1m/s水速1m/s水速 1m/s水速1m/s干净的软水0.000170.000170.000340.00034自来水0.000170.000170.000340.00034井水0.000170.000170.000340.00034表6-2煤油油品及溶液的污垢热阻经

34、验数据itf*C/W种类污垢热阻粗煤油0.00043成品煤油0.00017 0.00026换热器设计中使用的冷却水为自来水.由表 6-1可知冷却水的污垢热阻rs2=0.00017 m2 * C /W.由表 6-2,可选成品煤油的污垢热阻 rs1=0.00025 m2 * C /W.校正传热系数:K -rs11di1£ dg2 di0.02510.0250.00025 0.00034 -231.383110.024924.030.02(48)190.451W. m2goC式中K表示校正传热系数；0d表示壳侧换热系数；rsi表示成品煤油污垢热阻;rs2表示冷却水污垢热阻；d.表示传热管外

35、径；di表示传热管内径.由以上计算结果,可以计算出传热面积:928.00K tm 190.451 45.41492107.2921m(49)式中Q表示传热量；K表示校正传热系数；Am表示有效平均温差.一 、 F 107 4424传热面积之比=1.0014(50)F 166.8752由等式50可知换热器设计面积符合设计要求.检验壳侧壁温:tm1 tw1tm1Krs11110 190.451136.65440.00017 45.4149(51)70.4567oC式中tw1表示检验壳侧壁温；tm1表示煤油定性温度；K表示校正传热系数；a1表示壳侧换热系数；rs1表示成品煤油污垢热阻；A m表示有效平

36、均温差.相品 第八章流动阻力计算换热器内流动阻力引起的压降,是衡量运行经济效益的一个重要指标. 如果 压降大,消耗的功率多,就需要配备功率较大的动力设备来补偿因压力降低所消 耗的能量.由流体力学可知,产生流动阻力的原因与影响因素可归纳为：流体具有黏性, 流动时存在着内摩擦,是产生流动阻力的根源；固定的管壁或其他形状的固体壁 面,促使流动的流体内部发生相对运动, 为流动阻力的产生提供了条件. 所以流 动阻力的大小与流体本身的物理性质、流动状况及壁面的形状等因素有关.换热器中的流动阻力可分为两局部, 即流体与壁面间的摩擦阻力；流体在流 动过程中,由于方向改变或速度忽然改变所产生的局部阻力.管壳式换

37、热器的管程阻力和壳程阻力必须分别计算,由于阻力单位可表示为 压力的单位,故一般用压降 AP表示.管壳式换热器允许的压降如表 2-10所示.表7-1管壳式换热器允许的压降范围换热器的操作压力Pa允许的压降PaP<105绝对压力A P=0.1PP=0105 表压A P=0.5PP>105 表压AP<5X 108.1管程阻力计算管壳式换热器管程阻力包括沿程阻力、回弯阻力和进出口连接阻力等三局部组成,因而Pt R Pr Pn式中AR表示管程总阻力；A R表示沿程阻力；A P表示回弯阻力；A田表示进出口连接管阻力.沿程阻力:L 20.142 / w2P 4上马di 212 4 0.00

38、65 -0.0211431.96323 Pa996.2 120.14-0.0007422. 0.0006533(53)式中fi表示管内摩擦因子;L表示管程总长；di表示传热管内径；区表示水的密亚表示管程内水流速度;2表示冷却水黏度；网2表示壁温下的水黏度.回弯阻力:Zt996.2 12 114 3978.8Pa2(54)式中能表示水的密度;心表示管程内水流速度；Zt表示传热管的总根数.进出口连接管阻力:Pn1.5 22996.2 11.5 747.15 Pa2(55)式中能表小水的密度；W2表小管程内水流速度.管程总阻力:PN 11431.96323 3978.8 747.15 16156.79Pa(56)8.2克程阻力计算对于相同的雷诺数,壳程摩擦系数大于管程摩擦系数,由于流过管束的流动有加速、方向变化等.但壳程的压降不一定大,因压降与流速、水力直径、折流板数、流体密度等有关,因此在相同的雷诺数时壳程压降有可能壁管程低.查?热交换器原理与设计?图2.36可知理想管束摩擦系数.理想管束错流段阻力:2 一P 4f M1 Nc0.14bk k 21 . w12 AC12_2.7777850.i44 0.i3 2 0.0005i25 0.0007792 0.0465672 758(57)ii.8232 Pa式中A取表示理想管束错流段