热交换器计算示例【《热交换器原理与设计》课件】

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1、《热交换器计算示例》2.6管壳式热交换器[例2.2]　试对固定管板的管壳式煤油冷却器进行传热计算、结构计算和阻力计算。在该热交换器中，要求将14t/h的T-1煤油由140℃冷却到40℃，冷却水的进、出口水温为30℃和40℃，煤油的工作表压力为0.1MPa，水的工作表压力为0.3MPa。[解]　由已知条件，选用两台〈1－2〉型管壳式热交换器串联工作，水的结垢性强，工作压力也较高，故使其在管程流动，而煤油的温度、压力均不高，且较洁净，在壳程流动也是合适的，计算过程和结果列于表2.11中。表2.11例2.2计算表格项目符号单位计算公式或数据来源数值备注原始数据1煤油进

2、口温度t′1℃由题意1402煤油出口温度t″1℃由题意403冷却水进口温度t′2℃由题意304冷却水出口温度t″2℃由题意405煤油工作表压力p1MPa由题意0.16冷却水工作表压力p2MPa由题意0.37煤油流量M1kg/s由题意3.89流体的物性参数8煤油定性温度tm1℃(t′1+t″1)/2=(140+40)/2909煤油比热cp1kJ/(kg·℃)查物性表2.3310煤油密度ρ1kg/m³查物性表74411煤油黏度μ1kg/(m·s)查物性表604.5×10-612煤油导热系数λ1W/(m·℃)查物性表0.102813煤油普兰德数Pr1—13.714水的

3、定性温度tm2℃(t′2+t″2)/2=(30+40)/23515水的比热cp2kJ/(kg·℃)查物性表4.18716水的密度ρ2kg/m³查物性表100017水的黏度λ2kg/(m·s)查物性表0.62118水的导热系数μ2W/(m·℃)查物性表725×10-619水的普兰德数Pr2—4.920热损失系数ηL—取用0.98传热量及平均温差21传热量QkWQ＝M1cp1(t′1－t″1)ηL＝14000/3600×2.33×(140－40)×0.9888822冷却水量M2kg/sM2=Q/cp2(t″2－t′2)=888/4.187×(40-30)21.212

4、3逆流时对数平均温差∆t1m,c℃3924参数P及RP—0.091R—1025温差修正系数ψ—由<2-4>型公式计算0.97226有效平均温差∆tm℃∆tm=ψ∆t1m,c=0.972×3937.9估算传热面积及传热面结构27初选传热系数K′W/(m2·℃)查参考资料230外径28估算传热面积F′m2F′==888000/230×37.9101.8729管子材料及规格mm选用碳钢无缝钢管φ25×2.530管程内水流速ω2m/s选用131管程所需流通截面Atm2At==21.21/1000/10.0212132每程管数n根n==4×0.02121/π×0.0226

5、833每根管长lml=F′/nZtπdo=101.87/68×4π×0.025=4.77取标准长4.534管子排列方式选等边三角形35管中心距smm由表2.33236分程隔板槽处管中心距lEmm由表2.34437平行于流向的管距sPmmsp=scos30°=32cos30°27.738垂直于流向的管距snmmsn=ssin30°=32sin30°1639拉杆直径mm由2.1.5节1640做草图图2.4841作图结果所得数据见图2.48六边形层数a—6一台管子数nt根136一台拉杆数根由表2.7，估计壳体直径在400~700mm间4一台传热面积m2ntπdl=13

6、6π×0.025×4.548.1二台传热面积F″m22×48.196.2管束中心至最外层管中心距离m由图2.48，量得或算出0.22442管束外缘直径DLm0.224×2+2×0.01250.47343壳体内径DSmDS=DL+2b3b3=0.25d=6.25mm，且≮8mm，故DS=0.0473+2×0.008按照GB151—1999规定，取标准直径0.544长径比—l/DS=4.5/0.59合理管程计算45管程接管直径D2mmD2==165按钢管标准取值Φ180×546管程雷诺数Re2/2758647管程换热系数α2W/(m2·℃)α2=×0.023Re20

7、.8Pr20.4=0.621/0.02×0.023×275860.8×4.90.44813壳程结构及壳程计算48折流板形式选定弓形49折流板缺口高度hmh=0.25DS=0.25×0.50.12550折流板的圆心角度12051折流板间距lsm(0.2~1)Ds=(0.2~1)×0.5=0.1~0.5,取0.2552折流板数目Nb块4500/250-11753折流板上管孔数个由图2.4811654折流板上管孔直径dHm由GB151-1999规定0.025455通过折流板上管数根由图2.4811256折流板缺口处管数根由图2.482457折流板直径Dbm由GB151

8、-1999规定0.495