换热器计算步骤.doc

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1、第2章工艺计算2.1设计原始数据表2—1名称设计压力设计温度介质流量容器类别设计规范单位Mpa℃/Kg/h//壳侧7.22420/295蒸汽、水IIIGB150管侧28310/330水60000GB1502.2管壳式换热器传热设计基本步骤（1）了解换热流体的物理化学性质和腐蚀性能（2）由热平衡计算的传热量的大小，并确定第二种换热流体的用量。（3）确定流体进入的空间（4）计算流体的定性温度，确定流体的物性数据（5）计算有效平均温度差，一般先按逆流计算，然后再校核（6）选取管径和管内流速（7）计算传热系数，包

2、括管程和壳程的对流传热系数，由于壳程对流传热系数与壳径、管束等结构有关，因此，一般先假定一个壳程传热系数，以计算K，然后再校核（8）初估传热面积，考虑安全因素和初估性质，常采用实际传热面积为计算传热面积值的1.15~1.25倍（9）选取管长（10）计算管数（11）校核管内流速，确定管程数（12）画出排管图，确定壳径和壳程挡板形式及数量等（13）校核壳程对流传热系数（14）校核平均温度差（15）校核传热面积（16）计算流体流动阻力。若阻力超过允许值，则需调整设计。2.3确定物性数据2.3.1定性温度由《饱和

3、水蒸气表》可知，蒸汽和水在p=7.22MPa、t>295℃情况下为蒸汽，所以在不考虑开工温度、压力不稳定的情况下，壳程物料应为蒸汽，故壳程不存在相变。对于壳程不存在相变，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。其壳程混合气体的平均温度为：t=℃（2-1）管程流体的定性温度：T=℃根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。2.3.2物性参数管程水在320℃下的有关物性数据如下：【参考物性数据无机表1.10.1】表2—2密度ρi-=709.7㎏/m3定压比热容cpi=5.495kJ/㎏.K热导率λi=

4、0.5507W/m.℃粘度μi=85.49μPa.s普朗特数Pr=0.853壳程蒸气在357.5下的物性数据[1]：【锅炉手册饱和水蒸气表】表2—3密度ρo=28.8㎏/m3定压比热容cpo=3.033kJ/㎏.K热导率λo=0.0606W/m.℃粘度μo=22.45μPa.s普朗特数Pr=1.1222.4估算传热面积2.4.1热流量根据公式（2-1）计算：【化原4-31a】（2-2）将已知数据代入（2-1）得：=60000×5.495×(330-310)/3600=1831666.67W式中：——工艺流

5、体的流量，kg/h；——工艺流体的定压比热容，kJ/㎏.K；——工艺流体的温差，℃；Q——热流量，W。2.4.2平均传热温差根据化工原理4-45公式（2-2）计算：（2-3）按逆流计算将已知数据代入（2-3）得：℃式中：——逆流的对数平均温差，℃；——热流体进出口温差，℃；——冷流体进出口温差，℃；可按图2-1中（b）所示进行计算。图2-1列管式换热器内流型2.4.3传热面积根据所给条件选定一个较为适宜的值，假设=400W/m2.K则估算传热面积为:（化工原理式4-43）（2-4）将已知数据代入（2-3）

6、得：式中：——估算的传热面积，；——假设传热系数，W/m2.℃；——平均传热温差，℃。考虑的面积裕度，则所需传热面积为:（2-5）2.4.4热流体用量根据公式（2-4）计算：由化工原理热平衡公式将已知数据代入（2-4）得：（2-6）式中——热流量，W；——定压比热容，kJ/㎏.℃；——热流体的温差，℃；——热流体的质量流量，。2.5工艺尺寸2.5.1管数和管长1.管径和管内流速根据红书表3-2换热管规格表2-4材料钢管标准外径厚度/（mmmm）外径偏差/mm壁厚偏差碳钢GB8163252.5根据红书表3-

7、4取管内流速⒉管程数和传热管数依红书3-9式，可根据传热管内径和流速确定单管程传热管数（根）(2-7)式中——管程体积流量，；——单程传热管数目；——传热管内径，；——管内流体流速，。按单管程计算,依红书3-10,所需的传热管长度为(2-8)式中L——按单程管计算的传热管长度，m——传热面积，；——换热管外径，m。按单管程设计，传热管过长，则应采用多管程，根据本设计实际情况，采用非标准设计，现取传热管长,则该换热器的管程数为（管程）(2-9)传热管总根数（根）(2-10)式中，——管子外径，；——传热管总

8、根数，根；——管子外径，；3.换热器的实际传热面积，依据红书3-12，（2-11）式中，2.5.2平均传热温差校正及壳程数选用多管程损失部分传热温差，这种情况下平均传热温差校正系数与流体进出口温度有关，其中按红书3-13a3-13b（2-12）（2-13）将已知数据代入（2-12）和（2-13）得：按单壳程，四管程结构，红书图3-7，查得校正系数：图2-2温差校正系数图；平均传热温差按式（2-9）计算：（2-14）将已知数据代