化工原理壳管式换热器选型计算.doc

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1、.压载水，进，冷压载水，进，热热源，进，热热源，进，冷换热器题目：假定:压载水的温度为15℃，拟利用船舶的主机缸套冷却水进行热交换（取换热器进口的缸套水温度T1=75℃，出口温度T2=65℃），将压载水加热到25℃或30℃，其中，压载水的流量为800m3/h。换热器的热损失可忽略，不考虑管、壳程阻力压降。要求确定主机缸套冷却水的流量，并选择一种换热器（常用的，能耐海水腐蚀）。[取污垢热阻]选型计算步骤：压载水（海水）密度=，定压比热容。淡水密度，在10℃～90℃时，其定压比热容几乎没有变化，可取。热源水定性温度===70℃。经

2、饱和水的物性表，查得：=0.668，=406.1×。已知，压载水体积流量为：=800压载水质量流量为：压载水由初温=15℃，利用主机缸套冷却水分别加热到=25℃，30℃，由于两种情况下，冷热流体的温差均不大于50℃，故均可选用固定管板式换热器进行计算，具体如下:....【1】压载水：=15℃→=25℃海水的热导率、粘度比纯水稍低，其影响因素比较复杂，为简化计算，近似认为纯水。定性温度℃。经饱和水的物性表，查得:=0.599=1004×物性参数如下表：物性流体密度（）比热（J/kg·K）粘度（）导热系数（）1.压载水(冷源)10

3、04×0.5992.缸套水(热源)406.1×0.668注：管程流体（压载水）参数下标为1，壳程流体（缸套水）参数下标为2.(1)计算热负荷==9.333×W通过热量衡算，知==222.22kg/s即，热源体积流量==800(2)平均温差逆流:热源75℃→65℃冷源25℃←15℃温差50℃50℃由===50R===1，P==....查温度校正系数ψ图，知ψ≈1＞0.8，故采用单壳程可行。且=50℃(3)估算传热面积查表知，水-水换热的总传热系数为：1396～2838，可选总传热系数，则=(4)试选型管壳程的选择：本设计实例中，

4、与缸套冷却水不同，压载水一般未经特殊处理，所含杂质较复杂，进而压载水侧极易产生腐蚀、结垢及沉淀，为方便换热器的维护管理，故采用压载水走管程，缸套冷却水走壳程。管程流速的选择：对于壳管式换热器，一般要求管程流速达0.2～2.5ms，壳程流速达0.5～2.5ms，结合本设计实例，为防止压载水杂质沉积，管程压载水流速取。管子排列方式选择：管子在管板上的排列方法有等边三角形、正方形直列和正方形错列等，等边三角形排列的优点有:管板的强度高；流体走短路的机会少，且管外流体扰动较大，因而对流传热系数较高；相同的壳径可排列更多的管子。正方形直

5、列排列的优点是便于清洗列管的外壁，适用于壳程流体易产生污垢的场合；但其对流传热系数较正三角排列时为低。正方形错列排列则介于上述两者之间，即对流传热系数(较直列排列的)可以适当地提高。本例选择正三角形排列。传热管的选择：选传热管19mm×2mm，其径=0.017m，外径=0.019m。估算单程管子根数：==653根根据传热面积估算管子长度：=若采用单程管，则每管程的管长选用L=ι=3m。由换热器设计手册查得，可选管子总数N=607根，管中心距t=25mm,正三角形排列。壳体径D=700mm，可取折流板间距h=600mm，折流板数

6、块,传热面积可选，管程流通面积为0.1073㎡。....故，由换热器系列标准选用固定管板式换热器：BEM700--105.1--1I(5)校核总传热系数K①管程对流传热系数。管流体流速：②壳程对流传热系数。壳程流通面积：缸套水流速：正三角形排列的当量直径：....③总传热系数。由于压载水所含杂质较为复杂，在管程侧易产生结垢，而壳程侧冷却水也易产生结垢，为简化计算，可取污垢热阻，碳钢热导率λ=45。=5.0663×K=1974(6)传热面积：A=，与原估值基本相符。，即传热面积有11﹪的裕量。计算表明，所选换热器规格可用。【2】

7、压载水：定性温度t=。经饱和水的物性表，查得:=0.60375=953.375×物性参数如下表：物性流体密度（）比热（kJ/kg·K）粘度（）导热系数（）1.压载水(冷源)953.3750.603752.缸套水(热源)406.10.668注：管程流体（压载水）参数下标为1，壳程流体（缸套水）参数下标为2.....(1)计算热负荷Q=通过热量衡算，知热源体积流量(2)平均温差逆流:热源75℃→65℃冷源30℃←15℃温差45℃50℃由知，R=，P=查温度校正系数图，知≈0.98＞0.8，故采用单壳程可行。且(3)估算传热面积查表

8、知，水-水换热的总传热系数为：1396～2838，可选总传热系数，则=(4)试选型流程的选择：本设计实例中，与缸套冷却水不同，压载水一般未经特殊处理，所含杂质较复杂，进而压载水侧极易产生腐蚀、结垢及沉淀，为方便换热器的维护管理，故采用压载水走管程，缸套冷却水走壳程。流体流速的