列管式换热器的计算

.word.zl.word.zl四、列管式换热器的工艺计算确定物性参数：定性温度：可取流体进口温度的平均值壳程油的定性温度为T=(140+40)/2=90℃管程流体的定性温度为t=(30+40)/2=35℃根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据煤油在定性温度下的物性数据：p=825kg/m3产7.15X10-4Pa.Sc=2.22RJ/(Kg・℃)po入=0.14W/(m・℃)循环冷却水在35℃下的物性数据：p=994kg/m3iCpi=4.08KJ/(kg.℃)入=0.626W/(m.℃)iN=0.000725Pa.si计算总传热系数：

421、热流量m=[〔15.8X104〕XIO3]/(300X24)=21944Kg/hQ=mcto=21944X2.22X(140-40)=4.87X106KJ/h=1353KW_(140-40)-(40-30)__(140-40)-(40-30)_39fC)1140-40In 40-30冷却水用量W=Q/CAt=4.87X106/(4.08X(40-30))=119362Kg/h422、总传热系数KRe=A^L=0-02xl.0xW4=27421fl-0.000725氏二0.0234(包产(泣尸0626 4_08x0_000725xlO1=0.023X002X274210^X( 0626=4759W/(m=.℃)壳程传热系数：假设壳程的传热系数ao=4<X»F/(m2.℃)污垢热阻七二0.000344«2口。町%=0.000r72fflFc/w管壁的导热系数入=45讨/（：^℃）那么总传热系数K为:*二九Q七+RJ rAj-； 1 rJt„H ^0.000172+——4000025+0.0QQ344xg^+^0.000172+——400=310JF/(m.C)计算传热面积S'=Q/(KAt)=(1353X103)/(310X39)=111.9m2考虑15%的面积裕度，S=1.15XS;=128.7m2工艺构造尺寸441、管径和管内流速选用？25义2.5传热管〔碳钢〕，取管内流速R=lm/si442、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VM_= :“不力-—d.u4=(119362/(994X3600)0.785X0.022X1=106.2-107根按单程管计算，所需的传热管长度为=128.7/(3.14X0.025X107)=15.32m按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程构造。现取传热管长L=6m,那么该换热管程数为N=-=15.32/6=2.6^3管程传热管总根数N=107X3=321根、平均传热温差校正及壳程数平均传热温差校正系数140-40 2 =1040-3040-30 … =0_091140-30按单壳程，双管程构造，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%=0.82平均传热温差N.二甲/=0.82x39=32(°C)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=1.25d,那么t=1.25X25=31.25^32(mm)横过管束中心线的管数q=L19亚=1.197321=22根采用多管程构造，取管板利用率t]=0.7,那么壳体内径为D=L05t^/:(321=1.05xj-077=723mm圆整可取D=800mm＞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%,那么切去的圆缺高度为h=0.25X800=200(mm)故可取h=200(mm)取折流板间松巨B=0.3D,那么B=0.3X800=240(mm),可取B为250mmo折流板数.\-三=三二-三不汩尸：三距一：=6000/250-1=23块折流板圆缺面水平装配。＞接收壳程流体进出口接收：取接收内油品流速为u=1.0m/s,那么接收内径为=)=0.097m取管内径为100mm管程流体进出口接收：取接收内循环水流速u=1.5m/s那么接收内径为； 119362—*.(3600乂994)d=J3,14x1.5 =0.17m取标准管径为170mm换热器核算热量核算：壳程对流传热系数对圆缺形折流板，可采用克恩公式j=0364 j

当量直径，由正三角形排列得j48,-V)4(—xQ_Q322-0.785xO.0252)2 e=皿= 3_14x0_025 =0.020[m]壳程流通截面积s0=w--)0.025、.(1 )=0.24X0,8X0.032=0,042m壳程流体及雷诺数为uo=2194i(36Qox825)三0.042-0.17bm/sReQ=0.02X0.176X825/0.000715=4062m/s普兰特准数Pr=222x1(fx715x1tf =1134Pr=CL14O粘度校正（巴产用1a0=0.36X(0.140/0.02)X4062o.55Xl1.34%X1=547W/(m2・℃)

452、管程对流传热系数管程流通截面积S=0.785X0.022X107=0.0336m2i管程体流速u=(119362/(3600X994))/0.0336=0.992m/sRe=0.02X0.992X994/0.000725=27201.3普兰特准数耳二4.0Rx10^x0.725x10^ =4.73耳二0.626a=0.023X(0.626/0.02)X27201.30.8X4.73o,4=473O.2W/(m2*℃)453、传热系数K查有关文献知管外侧污垢热阻：=0.000172m2/C/JF管内侧污垢热阻：&=制03幅触*/财管壁热阻：查有关文献知碳钢在该条件下的热导率为人=45W/(m.K)=365.3454、传热面积SS=Q/(KAt)=1353X103/(365.3X32)=115.7m2该换热器的实际传热面积SpS=?idoL(N-n)=3.14X0.025X6X(321-22)=140.8m2该换热器的面积裕度为S-SH=上一X1OO%S二(140.8-115.7)/115.7=21.69%传热面积裕度适宜，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=(M+铝*NN?Ft=1.4Ns=lNp=3防=4士红，产=2包1,d2 --2由r-27201传热管相对粗糙度0.01/20=0.0005,查莫狄图得入j0.032H/(ni2・℃)流速u=0.992m/sr=994kg/m3所以△Pl=0.032X(6/0.02)X((0.9922X994)/2)=4733PaAP2=3X994X0.9922/2=1479Pa2^=(4733+1479)X1.4X3Xl=26091Pa<10sPa管程流动阻力在允许的范围之内壳程流动阻力2%=(凶’+旗)尸凡Ns=1Fs=1.15流体流经管束的阻力F=0.5f=5.0XReo-o.228=5X4062-0.228=0.752n=22 Nb=23uo=O.176m/s2=0.5X0.752X22(23+