管壳式换热器传热计算示例[终 ] _ 用于合并

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1、WORD资料整理管壳式换热器传热设计说明书设计一列管试换热器，主要完成冷却水——过冷水的热量交换设计压力为管程1.5MPa（表压），壳程压力为0.75MPa（表压），壳程冷却水进,出口温度分别为20℃和50℃，管程过冷水进，出口温度分别为90℃和65℃管程冷水的流量为80t/h。2、设计计算过程：（1）热力计算1)原始数据：过冷却水进口温度t1′=145℃；过冷却水出口温度t1〞=45℃；过冷却水工作压力P1=0.75Mpa（表压）冷水流量G1=80000kg/h；冷却水进

2、口温度t2′=20℃；冷却水出口温度t2〞=50℃；冷却水工作压力P2=0.3Mpa（表压）。改为冷却水工作压力P2=2.5Mp2)定性温度及物性参数：冷却水的定性温度t2=(t1′+t1〞)/2=(20+50)/2=35℃；冷却水的密度查物性表得ρ2=992.9kg/m3；冷却水的比热查物性表得Cp2=4.174kJ/kg.℃冷却水的导热系数查物性表得λ2=62.4W/m.℃冷却水的粘度μ2=727.5×10－6Pa·s；冷却水的普朗特数查物性表得Pr2=4.865；过冷水的定性温度t1=(t1-

3、t1'')==77.5℃；过冷水的密度查物性表得ρ1=976kg/m3；过冷水的比热查物性表得Cp1=4.192kJ/kg.℃；过冷水的导热系数查物性表得λ1=0.672w/m.℃；过冷水的普朗特数查物性表得Pr2=2.312；过冷水的粘度μ1=0.3704×10－6Pa·s。过冷水的工作压力P1=1.5Mpa（表压）3)传热量与水热流量取定换热器热效率为η=0.98；设计传热量：Q0=G1·Cp1·t1-t1''η×10003600=80000×4.174×50-20×10003600=27270

4、13W过冷却水流量：G2=Q0Cp2·t2''-t2'=3600×7513334.187×1000×(40-30)=93676t/h；4)有效平均温差逆流平均温差：∆tcount=t1'-t2''-t1''-t2'lnt1'-t2''t1''-t2'=90-50-(65-20)ln90-5065-30=42.45℃根据式（3-20）计算参数p、R:参数P：完美格式可编辑WORD资料整理P=t2''-t2't1'-t2'=50-2090-20=0.429参数R：R=t1'-t1''t2''-t2'=9

5、0-6550-20=0.833换热器按单壳程2管程设计，查图3—8得温差校正系数Ψ=0.83；有效平均温差：∆tm=Ψ∆tN=0.92×42.45=40.2℃5)管程换热系数计算：附录10，初定传热系数K0=400W/m.℃；初选传热面积：A0=Q0K0·∆tm=751333400×40.2=169.59m2；选用φ25×2.5无缝钢管作换热管；管子外径d0=0.025　m；管子内径di=0.025-2×0.0025=0.02m；管子长度取为l=3m；管子总数：n=A0π·d0·l=169.59π×

6、0.025×3=720取720根管程流通截面积：At=nt2·π4·di2=3522·π4·0.022=0.11309m2管程流速：w2=G2ρ2·a2×3600=93676976×0.11309×3600=0.23575m/s管程雷诺数：Re2=ρ2·w2·dμ2=976×0.23575×0.02370.4×10-6=12423≫104湍流管程传热系数：（式3-33c）α2=3605·(1+0.015t2)w20.8(100di)0.2=3605(1+0.015×77.5)×0.235750.8(

7、100×0.02)0.2=1186W/(m2•°C)6)结构初步设计：布管方式见图所示:管间距s=0.032m（按GB151,取1.25d0）；管束中心排管的管数按4.3.1.1所给的公式确定：Nc=1.1Nt=1.1·720=29取20根；壳体内径：Di=sNc-1+4d0=0.032×28+4×0.025=0.9　m取Di=0.7m；完美格式可编辑WORD资料整理布管示意图长径比：l/Di=3/0.9=3.3，合理选定弓形折流板弓形折流板弓高：h=0.2Di=0.2×0.9=0.18m折流板间距

8、：B=Di/3=0.9/3=0.3m折流板数量：nB=lB-1=3/0.9-1=12折流板上管孔直径由GB151-2014可确定为0.0254mm折流板直径由GB151-2014可确定为0.6955m7）壳程换热系数计算壳程流通面积：根据式(3-61)中流体横过管束时流道截面积m2壳程流速：w1=G1/3600ρ1·f1=120003600992.9×0.046=0.0.4865m/s；壳程质量流速：W1=ρ1·w1=992.9×0.4865=483.05kgm2/s