列管式換熱器的設(shè)計計算
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2.4 列管換熱器設(shè)計示例某生產(chǎn)過程中,需將6000 kg/h的油從140冷卻至40,壓力為0.3MPa;冷卻介質(zhì)采用循環(huán)水,循環(huán)冷卻水的壓力為0.4MPa,循環(huán)水入口溫度30,出口溫度為40。試設(shè)計一臺列管式換熱器,完成該生產(chǎn)任務(wù)。1確定設(shè)計方案(1)選擇換熱器的類型兩流體溫度變化情況:熱流體進口溫度140,出口溫度40冷流體(循環(huán)水)進口溫度30,出口溫度40。該換熱器用循環(huán)冷卻水冷卻,冬季操作時進口溫度會降低,考慮到這一因素,估計該換熱器的管壁溫和殼體壁溫之差較大,因此初步確定選用帶膨脹節(jié)的固定管板式式換熱器。(2)流動空間及流速的確定由于循環(huán)冷卻水較易結(jié)垢,為便于水垢清洗,應(yīng)使循環(huán)水走管程,油品走殼程。選用252.5的碳鋼管,管內(nèi)流速取ui=0.5m/。2確定物性數(shù)據(jù)定性溫度:可取流體進口溫度的平均值。殼程油的定性溫度為()管程流體的定性溫度為()根據(jù)定性溫度,分別查取殼程和管程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)。油在90下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下:密度 o=825 kg/m3定壓比熱容 cpo=2.22 kJ/(kg)導(dǎo)熱系數(shù) o=0.140 W/(m)粘度 o=0.000715 Pas循環(huán)冷卻水在35下的物性數(shù)據(jù):密度 i=994 kg/m3定壓比熱容 cpi=4.08 kJ/(kg)導(dǎo)熱系數(shù) i=0.626 W/(m)粘度 i=0.000725 Pas3計算總傳熱系數(shù)(1)熱流量Qo=Wocpoto=60002.22(140-40)=1.32106kJ/h=366.7(kW)(2)平均傳熱溫差()(3)冷卻水用量(kg/h)(4)總傳熱系數(shù)K管程傳熱系數(shù)W/(m)殼程傳熱系數(shù)假設(shè)殼程的傳熱系數(shù)o=290 W/(m2);污垢熱阻Rsi=0.000344 m2/W , Rso=0.000172 m2/W管壁的導(dǎo)熱系數(shù)=45 W/(m)=219.5 W/(m)4計算傳熱面積(m2)考慮 15的面積裕度,S=1.15S=1.1542.8=49.2(m2)。5工藝結(jié)構(gòu)尺寸(1)管徑和管內(nèi)流速選用252.5傳熱管(碳鋼),取管內(nèi)流速ui=0.5m/s。(2)管程數(shù)和傳熱管數(shù)依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)按單程管計算,所需的傳熱管長度為(m)按單管程設(shè)計,傳熱管過長,宜采用多管程結(jié)構(gòu)?,F(xiàn)取傳熱管長L=6m,則該換熱器管程數(shù)為(管程)傳熱管總根數(shù) N=582=116(根)(3)平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)平均傳熱溫差校正系數(shù)第2章 換熱器設(shè)計按單殼程,雙管程結(jié)構(gòu),溫差校正系數(shù)應(yīng)查有關(guān)圖表。但R=10的點在圖上難以讀出,因而相應(yīng)以1/R代替R,PR代替P,查同一圖線,可得t=0.82平均傳熱溫差tm=ttm=0.8239=32()(4)傳熱管排列和分程方法采用組合排列法,即每程內(nèi)均按正三角形排列,隔板兩側(cè)采用正方形排列。取管心距t=1.25 d0,則t=1.2525=31.2532(mm)橫過管束中心線的管數(shù)(根)(5)殼體內(nèi)徑采用多管程結(jié)構(gòu),取管板利用率0.7,則殼體內(nèi)徑為(mm)圓整可取D450mm(6)折流板采用弓形折流板,取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25,則切去的圓缺高度為h0.25450112.5(mm),故可取h110 mm。取折流板間距B0.3D,則B0.3450135(mm),可取B為150。折流板數(shù) NB=傳熱管長/折流板間距-1=6000/150-1=39(塊)折流板圓缺面水平裝配。(7)接管殼程流體進出口接管:取接管內(nèi)油品流速為 u1.0 m/s,則接管內(nèi)徑為取標準管徑為50 mm。管程流體進出口接管:取接管內(nèi)循環(huán)水流速 u1.5 m/s,則接管內(nèi)徑為6換熱器核算(1)熱量核算殼程對流傳熱系數(shù) 對圓缺形折流板,可采用凱恩公式當量直徑,由正三角形排列得(m)殼程流通截面積(m)殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為普蘭特準數(shù)粘度校正 W/(m2)管程對流傳熱系數(shù)管程流通截面積(m2)管程流體流速普蘭特準數(shù)W/(m2)傳熱系數(shù)K=310.2 W/(m)傳熱面積S(m2)該換熱器的實際傳熱面積Sp( m2)該換熱器的面積裕度為傳熱面積裕度合適,該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。(2)換熱器內(nèi)流體的流動阻力管程流動阻力Pi=(P1+P2)FtNsNpNs=1, Np=2, Ft=1.5由Re13628,傳熱管相對粗糙度0.01/200.005,查莫狄圖得i0.037 W/m,流速ui0.497 m/s,994 kg/m3,所以管程流動阻力在允許范圍之內(nèi)。殼程阻力Po=(P1+P2)FtNsNsl,F(xiàn)tl流體流經(jīng)管束的阻力流體流過折流板缺口的阻力總阻力Po1202636.21838.2(Pa)10 kPa殼程流動阻力也比較適宜。換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計算結(jié)果 換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計算結(jié)果見表2-13。- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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