教学课件少数几张我拷来时候就化工原理上第六章

换热器设计计算复杂流动时的Δtm,

如：单壳程,

双管程工程上处理

Δtm

=ψΔtm逆ψ修正系数设计时ψ<0.8,可认为流型不合适

230页t2

-

t1

T1

-

t1y

=

f

(T1

-

T2

,

t2

-

t1

)

=

f

(

R,

P

)设计计算中的选择----依据：技术上可行,经济上优化评价换热器好坏的主要指标：Δp,K冷却水出口温度选择：t2选大了,易结垢,Δtm小,A↑,

设备费用大；t2选小了,qm2用量大,操作费用大。经济上权衡定t2。一般Δtm≮10℃。t1的确定,如用水,冬天t1低,夏天t1高,取哪个？选流向：逆流：Δtm大,qm2用量小,温度范围宽；并流：壁温较均匀,出口温度t2不会过高,适合于热敏性物料、高粘性液体5.

选流速：K和Δp的权衡.例：单管程改双管程管程、壳程都尽量达到湍流选结构：固定管板式—温差较小时用;温差<50℃温差大时考虑热胀冷缩:膨胀节,浮头式,U形管式选通道：易结垢的、腐蚀性的、高压的流体走管程；蒸汽冷凝走壳程，流量小粘度大的走壳程aa

'

=

20.8

,DpDp'

=

23管壳式换热器通常,换热器已有标准设计,定型产品成本低,只要适当选型即可管壳式换热器选型：已知：T1,T2,qm1,t1及介质热负荷：Q=qm1Cp1(T1-T2)2按流体种类由K值大致范围(231页)选K估Q选t,求qp

2

2

1m

2C

(t

-

t

)=QK估DtmA估=b0.8l选型号,算a=

0.023

d

Re

Pr管内Re>2000K计算，ΔP计算是否ΔP计算<ΔP允许是否1Re0.55

Pr

3edla

=

0.36壳程mQK

Dt计算A计算==

1.15

~

1.25A计算结束A换热器化工原理(上册)课程设计课题：管壳式换热器选型工艺要求：热流体：有机物T1,T2处理量qm1冷流体：水,t1流程要求：设计要求：选用一台合适的换热器合理安排管路(阀门、弯头等)选用一台合适的离心泵(用于输送冷却水)设计报告所含内容：设计任务书初选换热器的尺寸规格①选t2(参见215页)②查冷、热流体物性(附录)③选流动方式(逆、并、复杂流)④初估K值(参见231页)⑤计算热负荷Q,Δtm逆,ψ,Δtm,A估⑥按换热器标准初选型号(参见298页)查定管径、长度、排列等参数,列成表格⑦确定管、壳程通道(参见225页)3．计算管程的压降和给热系数①根据管程流通面积算流速,并对照表6-9,10(可调节管程数),计Re②计管程压降(式6-151,152)③算管程给热系数(式6-41)4．计算壳程压降和给热系数①根据壳程流通面积算流速,并对照表6-9,10(可调节折流板间距)壳程②计算壳程压降(式6-154,155,156)③算壳程给热系数(式6-146)0d0

)qVBD(1

-

lu

=mRe

=

de

u0

r0depd4

A=

阴影5．核算传热系数、传热面积①选择适当的垢层热阻R(见210页)计②计算K

值③算④换热器实际面积⑤校核管路安排管、阀件的确定,He泵,qV泵合适离心泵的选定A计=K计y

Dtm逆1

12221211a++

(

R

+

1

)d

l

dd

d

d=

(

+

R

)K

aQmA实»NTpd0

L=

1.15

~

1.25A计A实8.

设计参数一览表重要的数据，设备型号换热器设计参考：陈英南、刘玉兰编《常用化工单元设备的设计》华东理工大学出版社2005年统一报告本，12月23日交6.7

换热器操作型问题设计时，主要变动A操作时，主要变动K,Δtm1.操作调节可调节t1,qm2Cp2①qm2↑,t2

,T2

,K

,Q

。可能性分析：Q能力>Q衡算Q能力<Q衡算Q能力=Q衡算T2↓,t2↓，m1

p1

1

21↑,

Q=q

C (T

-T

)

↑a1

a

21

+

1K

=qm2调节的极限，qm2→∞，t2极限=t1②t1↓,t2

,T2

,Q

。分析：Q=qm1Cp1(T1-T’2)Q=KAΔtm

不增加KA不变，Δtm应当增加，操作线应上移

t1↓,t2↓,T2↓,Q

=qm1Cp1(T1-T’2)

↑输出与输入为线性顺变关系2.

操作型计算1

1①第一类：已知KA,T

,t,。求：T

,t2

2逆流：m2

2qm1Cp1q

Cpqm1Cp1

(T1

-

T2

)

=

qm

2Cp

2

(t2

-

t1

)11

2

2ln

T1

-

t2)

-

(T

-

t

)(T

-

tqm1Cp1

(T1

-

T2

)

=

KAT2

-

t1(T1

-

t2

)

-

(T2

-

t1

)

=

(T1

-

T2

)

-(t2

-

t1

)

=)m

2

p

2m1

p1q

Cq

C(T1

-

T2

)(1

-qm

2C

p

2qm1Cp1q

C(1

-

m1

p1

)T2

-

t1ln

T1

-

t2

=

KA并流：21

21T2

-

t2ln

T1

-

t1)

-

(T

-

t

)(T

-

tqm1Cp1

(T1

-

T2

)

=

KAqm1Cp1

(T1

-

T2

)

=

qm

2Cp

2

(t2

-

t1

)qm

2C

p

2qm1Cp1q

C(1

+

m1

p1

)=T2

-

t2ln

T1

-

t1

KA②第二类：已知：KA,T1,T2,qm1,t1求：t2,qm2要试差才能解原因：计算式的非线性逆流：1p

2

2m

2C

(t

-

t

)求出t2后q

=

qm1Cp1

(T1

-

T2

)1

2lnT2

-

t1T

-

t(T1

-

t2

)

-

(T2

-

t1

)qm1Cp1

(T1

-

T2

)

=

KA例1

原为单管程167kPa(表)T=130℃,t1=80℃,t2=100℃,管内流动为湍流,为提高t2①改为双管程,t2’=?②不改双管程，要达到同样t2’,提高T至多少？解：①改双管程，流速加倍α蒸汽>>α有机液K≈α有机液∝u0.8得t2’=109.5℃(

)0.8

=

20.8

=

1.74K

a

uK

'

»

a

'

=u'2112qm

2C

p

2

(tT

-

t2ln

T

-

t1(T

-

t

)

-

(T

-

t

)-

t

)

=

KAT

-

t2qm

2C

p

2ln

T

-

t1

=

KA

,q

C2m

2

p

2=

K

'

AT

-

t'ln

T

-

t1130

-

100ln

130

-

80ln

130

-

80K=

K

'

=

1.74130

-

t'2②仍为单管程,K值不变22m

2

p

2qm

2C

p

2T

-

tln

T

-

t1=

KA

=

q

CT

'-t'ln

T

'-t1T

'-t1

=

T

-

t1T

'-t'2

T

-

t2T

'-80

=

130

-

80T

'-109.5 130

-

100得T’=153.6℃相当于426kPa(表)例2一逆流套管换热器,热空气走管内,冷水走环隙热空气一侧传热阻力控制,冷、热流体进出口温度为t1=30℃,t2=45℃,T1=110℃,T2=80℃。求：当热空气流量qm1加倍时，T’2,t’2=?的值，求T’2,t’2。m1

p1C思路：先解旧工况的数群qqm

2C

p

2m

2

p

2C和qKAqm1Cp1qm

2C

p

2再用新工况的

和m

2

p

2q

CKA45

-

30qm1Cp1qm

2C

p

2

=

110

-

80

=

2解：qm1C

p1

(T1

-T2

)=qm

2Cp

2

(t2

-t1

)q

C(

m

2

p

2

-

1)qm

2C

p

2

qm1Cp1KAT2

-

t1ln

T1

-

t2

=(2

-

1)80

-

30qm

2Cp

2ln

110

-

45

=

KA=

0.26qm

2Cp

2新工况：qm1’=2qm1KA2=

2

=

1q'm1

Cp1

2qm1Cp1qm

2C

p

2

=

qm

2C

p

2K≈α1∝qm10.8,t2’=55.1℃T2’=84.9℃qm1K

'

=

(q'm1

)0.8

=

20.8

=

1.74=

1.74

·0.26

=

0.46qm

2Cp

2因Δtm=T1-t2’=T2’-t1Q’=qm2Cp2(t2’-t1)=K’A(T1-t2’)KK

'

A1

22

1q

Cm

2

p

2t'

-t

=

K

'

A

(T

-

t'

)t'2

-30

=

0.46

·(110

-

t'2

)(t'2

-t1

)

=

110

-

(55.1

-

30)q'

Cq

CT

'2

=

T1

-m1

p1m

2

p

26.8

非定态传热已知：G(kg),qm(kg/s),Cp,t初,t终,T,K,A,假定管道及换热器的滞留油量可忽略不计，槽内油品温度均匀