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时间:2021-02-05
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1、列管换热器设计示例 2.4列管换热器设计举出例子 某生产过程中,需将6000kg/h的油从140℃冷却至40℃,压力为0.3MPa;冷却介质接纳轮回水,轮回冷却水的压力为0.4MPa,轮回水进口温度30℃,出口温度为40℃。试设计一台列管式换热器,完成该生产任务。 1.确定设计方案 (1)选择换热器的类型 两流身体的温度度变化情况:热流体进口温度140℃,出口温度40℃冷流体(轮回水)进口温度30℃,出口温度40℃。该换热器用轮回冷却水冷却,冬季操作时进口温度会降低,考虑到这一因素,预计该换热器的管壁温文壳体壁温之差较大,是以初步确定选用带膨
2、胀节的固定管板式式换热器。 (2)流动空间及流速简直定 由于轮回冷却水较易结垢,为易于水垢洗濯,应使轮回水走管程,油品走壳程。选用ф25×2.5的碳钢管,管内流速取ui=0.5m/s。 2.确定物性数据 定性温度:可取流体进口温度的均等值。 壳程油的定性温度为(℃) 管程流体的定性温度为(℃) 根据定性温度,分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。 油在90℃下的有关物性数据如次: 密度ρo=825kg/m3 定压比热容cpo=2.22kJ/(kg·℃) 导热系数λo=0.140W/(m·℃) 粘度μo=0.Pa·s 轮回冷却水
3、在35℃下的物性数据: 密度ρi=994kg/m3 定压比热容cpi=4.08kJ/(kg·℃) 导热系数λi=0.626W/(m·℃) 粘度μi=0.Pa·s 3.计较总传热系数 (1)热流量 Qo=WocpoΔto=6000×2.22×(140-40)=1.32×106kJ/h=366.7(kW) (2)均等传热温差 (℃) (3)冷却水用量 (kg/h) (4)总传热系数K 管程传热系数 W/(m·℃) 壳程传热系数 假定壳程的传热系数αo=290W/(m2·℃); 污痕热阻Rsi=0.m2·℃/W,
4、Rso=0.m2·℃/W 管壁的导热系数λ=45W/(m·℃) =219.5W/(m·℃)4.计较传热平面或物体表面的大 (m2) 考虑15%的平面或物体表面的大裕度,S=1.15×S′=1.15×42.8=49.2(m2)。 5.工艺结构尺寸 (1)管径和管内流速 选用ф25×2.5传热管(碳钢),取管内流速ui=0.5m/s。 (2)管程数和传热管数 依据传热管内径和流速确订单程传热管数 按单程管计较,所需的传热管长度为(m) 按单管程设计,传热管太长,宜接纳多管程结构。现取传热管长L=6m,则该换热器管程数为(管
5、程) 传热管总根数N=58×2=116(根) (3)均等传热温差勘正及壳程数 均等传热温差勘正系数 第2章换热器设计 按单壳程,双管程结构,温差勘正系数应查有关图表。但R=10的点在图上难以读出,故而相应以1/R取代R,PR取代P,查同一图线,可得φΔt=0.82 均等传热温差Δtm=φΔtΔ′tm=0.82×39=32(℃) (4)传热管摆列和分程方法 接纳组合摆列法,即每程内均按正三角学形摆列,隔板两侧接纳正方摆列。取管心距t=1.25d0,则 t=1.25×25=31.25≈32(mm) 横过管束中心线的管数(根) (5)壳
6、体内径 接纳多管程结构,取管板哄骗率η=0.7,则壳体内径为 (mm) 圆整可取D=450mm (6)折流板 接纳弓形折流板,取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%,则切去的圆缺高度为h=0.25×450=112.5(mm),故可取h=110mm。 取折流板间距B=0.3D,则B=0.3×450=135(mm),可取B为150。 折流板数NB=传热管长/折流板间距-1=6000/150-1=39(块) 折流板圆缺面水平装配。 (7)接受 壳程流体出进口接受:取接受内油品流速为u=1.0m/s,则接受内径为 取尺度管径为50mm。
7、 管程流体出进口接受:取接受内轮回流水速u=1.5m/s,则接受内径为 6.换热器核计 (1)热能核计 ①壳程对于流传热系数对于圆缺形折流板,可接纳凯恩公式 当量直径,由正三角学形摆列得 (m) 壳程流通剖平面或物体表面的大 (m) 壳程流体流速及其雷诺数分别为 普兰特准数 粘度勘正 W/(m2·℃) ②管程对于流传热系数 管程流通剖平面或物体表面的大(m2) 管程流体流速 普兰特准数 W/(m2·℃) ③传热系数K =310.2W/(m·℃) ④传热平面或物体表面的大S (m2) 该换热器
8、的现实传热平面或物体表面的大Sp (m2) 该换热器的平面或物体表面的大裕度为 传热平面
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