换热器的选择

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1、(一)确定设计方案（1）选择换热器的类型两流体的温度变化情况：热流体进口温度78.2℃，出口温度为78.2℃冷流体进口温度为20℃，出口温度为28℃该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温度和壳体温度之差较大，因此初步确定选用固定管板式换热器。（2）管程安排总体考虑，应使混合气体走壳程，循环冷却水走管程。（二）确定物性数据故壳程混合气体的定性温度为T=78.2+78.22=78.2℃管程流体的定性温度为T=20+282=24℃查得有关数据计算出混合气体在78.2℃下的有关物性数据如下：ρh=766.1Kgm3λc=0.215Wm℃

2、μ=0.599×10-3Pas查得循环水在24℃下的物性数据如下：Ρc=997.2Kgm3Cpc=4.179KJKg℃λc=0.606Wm℃μ=0.92×10-3Pas(三)估算传热面积(1)热负荷计算QT=qm,hr=254113600×1190=8400KW（2）冷却水用量qm,c=QTCpc∆t=8400×1034.179×103×(28-20)=251.26Kg/s(3)平均传热温差，先按照逆流计算得∆tm=78.2-28-(78.2-20)ln78.2-2878.2-20=54.1℃(4)初算传热面积由于壳程气体的压力较高，故可选取较大的K值。假设K=600W/(m2℃)

3、,则估算的传热面积为S估=QTK∆tm=8400×103600×54.1=258.78m2(5)初选换热器型号有固定管板式换热器的系列标准，初选换热器型号的主要参数如下：外壳直径1000mm公称压力4.0MPa公称面积258.7m2管子尺寸Φ25mm×2mm管字数749管长4500mm管程流通面积0.2594m2实际换热面积S0=nπd0(L-1)=749×3.14×0.025×(4.5-)=258.7m2采用此换热面积的换热器,要求过程的总传热系数为：K0=QTS0∆tm=8400×103258.7×54.1=600.2m2（四）核算压力将（1）管程压力降∆Pi=(∆P1+∆P2

4、)FtNsNpFt=1.4Ns=1Np=1管程流速ui=qm,cρcAi=251.26997.2×.2594=0.9713m/sRei=diuiρcμ=0.021×0.9713×997.20.92×10-3=2.2×104（湍流）由于碳钢管，取管壁粗糙度ε=0.1mεdi=0.121=0.0048由λ-Re关系图中查得λ=0.033∆P1=λLdiρcui22=0.033×4.50.021×997.2×0.971322=3317.4Pa∆P2=3ρcui22=3×997.2×0.971322=1298.4Pa∆Pi=(3317.4+1298.4)×1.4×1×1=6462.12Pa

5、（2）壳程压力降∆P0=(∆P1＇+∆P2＇)FsNsFs=1Ns=1∆P1＇=Ff0nc(NB+1)ρhu022管子为正三角形排列，F=0.5nc=1.1n=1.1749=30.1取nc=30取折流挡板间距z=0.3mD5500f0=5.0Re0-0.228=5.0×(

6、5.53×104)-0.228=0.42所以∆P1＇=0.5×0.42×30×15×766.1×0.12322=547.7Pa∆P2＇=NB3.5-2ZDρhu022=14×3.5-2×0.31×766.1×0.12322=333Pa∆P0=(547.7+333)×1.0×1=907Pa（五）核算总传热系数（1）管程对流传热系数αiRei=2.2×104>1×104Pri=cpcμcλc=0.92×10-3×4.179×1030.606=6.34αi=0.023λcdiRei0.8Pri0.4=0.0230.6060.021×2.2×1040.8×6.340.4=4137.7W/(

7、m2℃)(2)壳程对流传热系数α0ts=85.43℃tw=35℃α0=0.725γρ2ｇλ3nμd0∆t14=0.725×1182.5×766.12×9.81×0.21531×0.599×10-3×0.025×85.43-3514=1284W/(m2℃)(3)污垢热阻参考附录十三，管内﹑外侧污垢热阻分别取为Rsi=1.72×104m2℃/WRs0=1.72×104m2℃/W(4)总传质系数K管壁热阻可忽略时，总传质系数K为K=11α0+Rs0+Rsid0di+d0αi