三段式卧式U形管换热器热力水力计算

1、三段式换热器热力水力计算(卧式U形管式).原始数据给水压力Pw ( MPa )给水流量G (kg/s)给水进口始hi ( kJ/kg )或给水进口温度ti (C)给水出口始h4 (kJ/kg)或给水出口温度t4 (C) 蒸汽压力Ps ( MPa)或蒸汽饱和温度Ts (C)蒸汽进口始H1 (kJ/kg)蒸汽温度Ti (C)疏水冷却段的疏水出口温度T4 ( C)或疏水冷却段的疏水出口始H 4 ( kJ/kg )凝结段的疏水出口始H D (kJ/kg )选用数据1 .管子直径do/di (m/m)U形管式高加一般多采用外径41619mm的管子；碳钢管壁厚1.63mm,选择管子壁厚应留有一定的冲刷、腐

2、蚀裕量(美国 HEI标准所 述腐蚀裕量为零，是对强度计算而言)，故中压和高压机组以上全部高压加 热器的碳钢管壁厚宜在2 3mm左右，超高压以上机组高加的管壁宜不低于2.5mm；铝钢管壁厚通常取2 2.5mm；焊接的(即有缝的)或无缝的的不锈钢管，外径*14 19mm ,壁厚一般为1.5mm,不留腐蚀裕量。U形管式低加多采用20号低中压管，也有采用美国 ASME标准SA556 外国牌号，管径约16 25mm,厚度1.22 2.5mm;在国内宜采用较厚管壁， 一般不低于2mm;国外已普遍使用焊接(亦即有缝的)奥氏体不锈钢管，外 径约 1520mm2.管内水速w ( m/s)Gw 二二 2d：Nw

3、4在额定满负荷运行工况下，流经管内的给水流速按平均温度不超过下列 数值，平均温度可按进口和出口温度的算术平均值或按热力计算的数据取用:不锈钢、蒙乃尔合金(monel)、因科锲(inconel)管子为3m/s铜锲合金(70-30, 80-20, 90-10)管子为 2.7m/s碳钢管子为2.4m/s在平均温度下的额定满负荷工况下的碳钢管和铜管的合适给水速度推荐为1.85m/s,或在1.852m/s之间，不得已时可略超过 2m/s,但不应超过2 m/ s ;螺旋管式高压加热器的碳钢螺旋管内给水速度推荐为2 m/ s三.计算1 .传热量Q (W)3Q = G h4 -h1102 .核算蒸汽量D (k

4、g/s)3Hi-H4100.98A.过热蒸汽冷却段热力计算1 .过热段蒸汽出口温度T2 (C)T2 = Ts 25 302 .过热段蒸汽出口给H2 (kJ/kg)根据Ps、T2查汽水性质表3 .传热量Qi(W)Q1 =D H1 -H21034 .过热段给水进口始h3 (kJ/kg)h3 二 h4Qi3G 1035 .过热段给水进口温度t3 (C)根据Pw、h3查汽水性质表6.过热段对数平均温差Atm1 (C)T1 - t4 - T2 - t3mlInT1 - t4T2 -t37 .过热段蒸汽平均温度Tf (C)Tf =13_14tmi28 .过热段蒸汽比容5 (m3/kg)根据Ps、Tf查汽水

5、性质表9 .过热段蒸汽通道截面积As (m2)隔板间最小截面减去该处管子外径所占截面10 .过热段横掠管束蒸汽流速ws (m/s)D sWs =As11 . 过热段蒸汽动力粘度 七(Pas)根据Ps、Tf查汽水性质表12.过热段蒸汽运动粘度vs (m2/s)13.过热段蒸汽雷诺数ReRe_ WsdoVs16.过热段蒸汽普朗特数Pr14. 过热段蒸汽热导率% (W/(mC )根据Ps、Tf查汽水性质表15. 过热段蒸汽定压比热容Cp (kJ/(kgoC)根据Ps、Tf查汽水性质表1000sCpPr :p,s17.过热段蒸汽至壁传热分系数a1 (W/(m2C )(横掠叉排管束)s 0.60.36a

6、1 = 0.35 Re Pr do(横掠顺排管束时，4 = 0.27 j Re0.63 Pr0.36适用范围：102 :二 Re :二 2 105Pr = 0.6 50018.过热段给水均温tf (C)tf19.过热段给水比容u1=2 13 t4f (m3/kg)Q2 = D H2 - Hd i03根据Pw、tf查汽水性质表20.每行程内管数Nw(根)NwG f,2 di w421.过热段系数A2A = 1190 21.5tf -0.045t222.过热段壁至水传热分系数a2 (W/(m2C )a2 =1.163Aw0.8dU223 .管壁厚a (m)1二二 do -di224 .壁热导率九(

7、W/(m oC )材料温度(C)推荐热力计算用的参考值20100200300400500低碳钢50.748.646.i42.338.949奥氏体不 锈钢 iCri8Ni9Ti 等i6.3i6.3i7.6i8.82i.422.2i7黄铜管ii7ii7.2ii7铜锲管Bi046.i52.i58.470.283.i5825 .管内侧污垢热阻R2 (m2C/W)查阅GB151-1999附录F7,对给水加热器的凝结段，管内给水侧的最小污垢热阻 R为 0.000035222m2 oC/W26 .管外侧污垢热阻Ri (m2oC/W)Ri = R2&di(过热段和疏冷段的管子外表面的最小污垢热阻为0.0000

8、52833m2 oC/W ,此值适用于各种管材)27 .过热段总传热系数ki (W/(m2oC )28.过热段计算传热面积aia2diRiR2 5d2、Fci (m )Fcikit mi(m2)29.过热段实际传热面积B.疏水冷却段热力计算1.凝结段疏水出口始Hd (kJ/kg)FiFi=Nw 二doLi根据Ps、Ts查汽水性质表2 .凝结段传热量Q2 (W)3 .凝结段给水进口始h2 ( kJ/kg )根据Ps、Td查汽水性质表h2=h3 -Q2G 1034 .凝结段给水进口温度t2 (C)根据Pw、h2查汽水性质表5 .疏冷段传热量Q3 (W)Q3 = D Hd -H41036 .疏冷段对

9、数平均温差 &m3 (C),Ts 迅 - T 4 Ttm3 二t一；Ts 一 t2 In T4 -tl7.疏冷段疏水平均温度Td (C)T t1 t2T D - :tm328 .疏冷段给水平均温度tf3 (C)1tf 3 = 一 t1 . t229 .疏冷段疏水通道截面积 AD (m2) 隔板间最小截面减去该处管子外径所占截面10 .疏冷段疏水比容uD (m3/kg)根据Ps、Td查汽水性质表11 .疏冷段横掠管束疏水速度 Wd (m/s)D DWd =AD12 .疏冷段疏水运动粘度Vd (m2/s)13 .疏冷段疏水雷诺数ReF3 = Nw 二 doL3ReWDdoVD14 .疏冷段疏水热导

10、率 九D (W/(mC )根据Ps、Td查汽水性质表15 .疏冷段疏水普朗特数Pr根据Ps、Td查汽水性质表16 .疏冷段疏水至壁传热分系数a1 (W/(m2C)aiD 0.60.36= 0.35Re Prdo17 .疏冷段系数A_2A =1190 21.5tf3 -0.045t2318 .疏冷段壁至水传热分系数a2 (W/(m20O)a2 =1.163庆亚0%产219 .疏冷段理论总传热系数k3 (W/(m2C )k31(_1+L&+Ri+R2%1a1九da?didi J20.疏冷段再热系数Rh可取 0.850.921 .疏冷段总传热系数k3 (W/(m2C )k3 =k3Rh22 .疏冷段

11、计算传热面积Fc3 (m2)Q3Fc3 二c3k3；：tm323 .疏冷段实际传热面积F3 (m2)C.凝结段热力计算1.凝结段对数平均温差tm2 ()-tm2t3 - t2Ts - t2InTs -t32.凝结段给水平均温度tfs (C)tfs = Ts -tm23 .凝结段汽侧壁温twtw =Ts -0.4. ：tm24 .凝结段汽液膜平均温度tM (C)5.系数B ,查表tM ()BtM ()BtM ()BtM ()B01210100220020024303002100201480120230022012410320r 1950401710140237024024003401740601

12、910160240026023003601440802070180242028022106 .凝结段汽化潜热r (kJ/kg)根据Ps查汽水性质表7.凝结段汽至壁传热分系数a1(W/(m2 oC )ai=0.5894B4ndo Ts，8.凝结段系数AA =1190 21.5tfs-0.0 45s9.凝结段壁至水传热分系数a2(W/(m2 oC )a2 =1.163Aw0.8dio210 .凝结段总传热系数k2 (W/(m2oC)11、.1+ +a11a2do r doR1didi J11 .凝结段计算传热面积Fc2 (m2)Q2Fc2 二k2 tm2D.加热器总传热面积F (m2)F =FiF2F3高压加热器各段总传热系数k的大致范围