管壳式换热器传热计算示例(终-)---用于合并.doc

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1、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；冷却水进口温度t2′=20℃；冷却水出口温度t2〞=50℃；冷却水工作压力P2=0.3Mpa

2、（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℃；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

3、的普朗特数查物性表得Pr2；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：过冷却水流量：；4)有效平均温差逆流平均温差：根据式（3-20）计算参数p、R:参数P：参数R：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：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：m2；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

4、长度取为l=3m；管子总数：取720根管程流通截面积：m2管程流速：m/s管程雷诺数：湍流管程传热系数：（式3-33c）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：取20根；壳体内径：　m取Di=0.7m；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：折流板间距：m折流板数量：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

5、-61)中流体横过管束时流道截面积m2壳程流速：m/s；壳程质量流速：kgm2/s；壳程当量直径：m；壳程雷诺数：；切去弓形面积所占比例按h/Di=0.2查图4-32得为0.145壳程传热因子查图3-24得为js=20管外壁温度假定值tw1′=45℃壁温过冷水粘度Pa.s粘度修正系数：根据式（3-62）计算壳程换热系数：8）传热系数计算：水侧污垢热阻：r2=0.m2.℃/w管壁热阻r忽略总传热系数：传热系数比值，合理9）管壁温度计算：管外壁热流密度：Ｗ/m2.℃根据式(3-94a)计算管外壁温度：℃误差较核：　℃，误差不大；10）管程压降计算：根据式(3-94b)计

6、算管内壁温度：℃；壁温下水的粘度：　Pa·s；粘度修正系数：；查图3-30得管程摩擦系数：管程数：；管内沿程压降计算依据式（3-112）：Pa（W=w.ρ）回弯压降：Pa；取进出口管处质量流速：WN2=1750㎏/㎡·s；(依据ρw2<3300取w=1.822m/s)进出口管处压降(依据3-113)：；管程结垢校正系数：；管程压降：11）壳程压降计算：壳程当量直径：m；雷诺数：；查得壳程摩擦系数：λ1=0.08；(图3-34)管束压降（公式3-129）：Pa；取进出口质量流速：kg/m2·s；(ρw2<2200取WN2=1000㎏/㎡·s)进出口管压降：Pa；取导流

7、板阻力系数：;导流板压降：Pa壳程结垢修正系数：；(表3-12)壳程压降：Ｐa；管程允许压降：[△P2]=35000　Pa；（见表3-10）壳程允许压降：[△P1]=35000　Pa；△P2<[△P2]△P1<[△P1]即压降符合要求。（2）结构设计（以下数据根据BG150-2011）结构设计的任务是根据热力计算所决定的初步结构数据，进一步设计全部结构尺寸，选定材料并进行强度校核。最后绘成图纸，现简要综述如下：1）换热器流程设计采用壳方单程，管方两程的1-4型换热器。由于换热器尺寸不太大，可以用一台，未考虑采用多台组合使用，管程分程隔板采取上图中的丁字型结构，其