论化工原理壳管式换热器选型计算

1、题Equation Chapter 1 Section 1目：假定:压载水的温度为利用船舶的主机缸套冷却水进水温度T =75，出口温度T 25或 30，12其中，压载水的流量为800m/h。换热器的热损失可忽略，不考虑管、3R R 9 m 52dd12压 载 水 （ 海 水 ） 密 度=， 定 压 比 热 容31.02510 kg/m31c。=3.8910 J/kgk3p11.010 kg/m淡水密度在 1090时，其定压比热容几乎332没有变化，可取c。=4.210 J/kgk3p2T T 7565热源水定性温度 =2T122 =， =。w mk2 S62已知，压载水体积流量为： =800m

2、3qhv1q1.025103800压载水质量流量为：q222.2kg11s360036001 =15t1t2固定管板式换热器【1】压载水： =15 =25tt12近似认为纯水。1525定性温度t=0.59920。经饱和水的物性表，查得:2w mk1=1004S10 61物性参数如下表：（w m k）（ )冷源1034.231004106 )热源1.0103106(1)计算热负荷Q q C（t t= 15 W36m1 p121通过热量衡算，知Q9.333106q =222.22 kg/sC（T T） ）312q3600=m3h即，热源体积流量q=800m2 103v2(2)平均温差逆流:热源 7

3、565冷源 2515温差 50 50 50= 由21 502 5050 2=50t t 25151逆22T T 7565R=1，P=10.16712225 15T t 7515tt2111查温度校正系数图，知10.8，故采用单壳程可行。且 =50mm逆(3)估算传热面积A估查表知，水-水换热的总传热系数为： 13962838w mk ，可选总传热系数WK 估，则m k2Q106A 估=2K 估m(4)试选型管壳程的选择：本设计实例中，与缸套冷却水不同，压载水一般未经特殊处理，所含杂质较复杂，进而压载水侧极易产生腐蚀、结垢及沉淀，为方便换热器的维护经管，故采用压载水走管程，缸套冷却水走壳程。管程

4、流速的选择：对于壳管式换热器，一般要求管程流速达 0.22.5ms，壳程流速达0.52.5ms，结合本设计实例，为防止压载水杂质沉积，管程压载水流速取u 1.5m 。s1管子排列方式选择：管子在管板上的排列方法有等边三角形、正方形直列和间，即对流传热系数(较直列排列的)可以适当地提高。本例选择正三角形排列。传热管的选择：选传热管 19mm2mm，其内径d =0.017m，外径d =0.019m。22估算单程管子根数：q800=653 根n3.143600 d u 36000.017 1.52244根据传热面积估算管子长度：11A103.7L =估2.66md n3.14 0.019 6532若

5、采用单程管，则每管程的管长选用 L=3m。由换热器设计手册查得，可选管子总数 N=607根，管中心距 t=25mm,正三角形排列。壳体内径 D=700mm，可取折流板间距 h=600mm，折流板数3N 114块,传热面积可选A 105.10.1073。h0.6选B0.350.253故，由换热器系列规范选用固定管板式换热器：BEM700-105.1- -1I19(5)校核总传热系数 K管程对流传热系数 。1q800管内流体流速：u 1.6ms3.14413600 d n 36000.017 6072241d u 0.0171.61.025101 1 13Re 2.71104100410611C

6、p1 13.89 10 1004 10 36Pr 7.040.59911 1 （ ） 4 m k=w21d111壳程对流传热系数 。2d 壳程流通面积：S=hD(1 10t 8003600q缸套水流速：u =2.2msS0.10082正三角形排列的当量直径：34t d22240d03422=3.140.019=0.0173d u 3Re e2222 3Pr 20.66822 =22d0.0173222edd12dd222dd22m11 111955Wm2kQ2mA105.194.6选 A【2】压载水：122经饱和水的物性表，查得:=0.60375Wm1=953.37510 Pa s61物性参数

7、如下表：（Wm）)1031.01031034.23953.375106106(1)计算热负荷t t222.223.89 3015=1.4 Wq C37m1 p121Q1.4107q 333.3kgsC（T T） 4.210 7565）3p212q333.3336001200mq v236003m2h1.0103(2)平均温差 1 2由2 4550 247.51逆22T T t t 1122t tT t 2111 且mm逆(3)估算传热面积A估查表知，水-水换热的总传热系数为：13962838，可选总传热系数WK 估m k2Q1.41072=AK 估1800 46.55m(4)试选型。 1.5m

8、u。s1。0.017md 0.019md。12q800n 653根3.1443600 d u 36000.017 1.522411AL 估d n 214.50.6 117块N热B h A选0.350.254.519(5)校核总传热系数 。1q8003.141.3mus13600 d n 36000.017 79722441d u 0.0171.31.025101 1 13Re 2.32104953.37510611C p1 13.89 10 953.375 10 36Pr 6.630.6037511 1 ） 5409.2W1d4 m k1121 。2d ) 1壳程流通面积：0t 8003600q2muSs0.1152234t d2224d e0d033.1444 0.025 0.0192223.140.019d u 0.017321.0103Re 28.52104e2406.110622C p24.2 10 406.1 10 36Pr 2.5520.66822 ） W24 m kd2222ekWR 9105R。Wmkdd121 1 R K ddR222dd d1dd22m11 110.0021945181919910 910 =5.4105541034617 5409.217K=1852Wm2k