化工系统工程大作业.doc

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1、第一题一管壳式换热器，单壳程、双管程，用渣油预热原油。渣油的质量流量是，入口温度为，原油的质量流量是入口温度为，求原油的出口温度，换热器的总传热系数，传热效率。换热器的结构参数如下：传热面积A=130m2壳体直径D=0.7m管子规格Φ25×2.5mm管中心距P=32mm，正方形排列管长L=6m管程通道截面积AT=0.0459m2壳程通道截面积AS=0.0525m2渣油侧的污垢热阻R渣油＝0.0005m2·K/W原油侧的污垢热阻R原油＝0.0001m2·K/W解：1初设出口温度Th2或Tc2。1）设定热容流率较小一侧流体的出口温度。∵Wh=682

2、50㎏/hWc=㎏/h显然：Wh〈WcWhCph〈WcCpc即：热流体一侧热容流率较小，所以设热流体一侧出口温度。2）进一步估算冷流体出口温度Tc2=Tc1+Wh/Wc（Th1-Th2）=275+68250/（382-328.5）=295.9(℃)故初设：Th2=328.5(℃)Tc2=295.9(℃)2.计算物性参数及传热系数；1）定性温度：Tmc=（Tc2+Tc1)/2=（295.9+275)/2=285.5(℃)Tmh=(Th2+Th1)/2=(382+328.5)/2=355.25(℃)2)计算物性参数:密度、比热、导热系数、粘度。相对

3、密度D式中X=1+t/100;t－定性温度；A密度：D20－20℃时油品相对密度，D20渣油＝0.919，D20原油＝0.850Dh=0.6866同理Dc=0.6227。比热Cp式中，K为油品特性因数，可查取或实测对渣油，K渣油＝12.5对原油，K原油＝12.5Cph=0.7857Cpc=0.7499导热系数λ单位粘度υ(单位为cSt1cSt=10-6m2/s)注意区别动力粘度和运动粘度，运动粘度单位:cSt式中：z－渣油;y－原油SI单位为:㎡/s3、据换热器的结构尺寸求a、安排流程：管程：I，h，渣油—热流体，易结垢，粘度大，管内易清洗，热

4、损失少。壳程：O，C原油—冷流体。b、分别计算管程和壳程的流速。注意单位：由（㎏/h）换算为u的单位（m/s）单位是：m/sc、计算Re，Pr准数。其中：di=0.025-2×0.0025=0.02d、计算a0，ai；e、进行壁温校正：Qc=WcCpc（Tc2-Tc1）Qh=WhCph（Th1-Th2）据：冷侧：Twc＞TmcTwc=（Tc1+Tc2）/2+Qc/（a0×A0）热侧：Twh＜TmhTwh=（Th1+Th2）/2－Qh/（ai×Ai）Qc=WcCpc(Tc2–Tc1)=3.18×10^6J/sQH=WhCph(Th1–Th2)=3

5、.3×10^6J/s只估算一侧壁温，认为Twc=Twhf、求K0：1K0=R0+1/a0+(d0/di)Ri+(d0/di)1/a0=215.41g、求e=0.37464、计算TH2：TH2’=TH1-e（TH1–TC1）=382-0.3746(382-275)=341.90CTH2’-TH2>0.1所以重新计算TC2、Tmc、Tmh、物性参数等等。第一次计算数据：Th1Th2TmhD20hXhDhCph382328.5355.250.9194.55250.0.Tc1Tc2TmcD20cXcDcCpc275295.9285.450.853.85

6、450.0.λhazbzυhυhAtWh0.18.917-2.92961.616731.6167*10^-60.045968250λcaybyυcυcAsWc0.22.81-3.68710.0.6013*10^-60.0525UidiReiPriαiCmax0.0.027441.29841.19797435.0817.2U0de0Re0Pr0α0KCmin1.0.027267256.3911.721811352.365215.271653623.08NTUτεTh2’0.0.0.341.9386第一次迭代过程及结果：Th1Th2TmhD20hX

7、hDhCph382341.9386361.96930.9194.0.0.Tc1Tc2TmcD20cXcDcCpc275290.624282.8120.853.828120.0.λhazbzυhυhAtWh0.18.917-2.92961.1.5275*10^-60.045968250λcaybyυcυcAsWc0.22.81-3.68710.0.6207*10-60.0525UidiReiPriαiCmax0.0.027946.59739.08365448.6338.4U0de0Re0Pr0α0KCmin1.0.027264848.612.09

8、2231367.653220.13854081.57NTUτεTh2'0.0.0.341.5912第二次迭代及结果：Th1Th2TmhD20hXhDh