列管换热器设计示例.doc

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1、列管换热器设计示例　　2.4列管换热器设计举出例子　　某生产过程中，需将6000kg/h的油从140℃冷却至40℃，压力为0.3MPa；冷却介质接纳轮回水，轮回冷却水的压力为0.4MPa，轮回水进口温度30℃，出口温度为40℃。试设计一台列管式换热器，完成该生产任务。　　1．确定设计方案　　（1）选择换热器的类型　　两流身体的温度度变化情况：热流体进口温度140℃，出口温度40℃冷流体(轮回水)进口温度30℃，出口温度40℃。该换热器用轮回冷却水冷却，冬季操作时进口温度会降低，考虑到这一因素，预计该换热器的管壁温文壳体壁温之差较大，是以初步确定选用带膨

2、胀节的固定管板式式换热器。　　（2）流动空间及流速简直定　　由于轮回冷却水较易结垢，为易于水垢洗濯，应使轮回水走管程，油品走壳程。选用ф25×2.5的碳钢管，管内流速取ui=0.5m/ｓ。　　2．确定物性数据　　定性温度：可取流体进口温度的均等值。　　壳程油的定性温度为(℃)　　管程流体的定性温度为(℃)　　根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。　　油在90℃下的有关物性数据如次：　　密度ρo=825kg/m3　　定压比热容cpo=2.22kJ/(kg·℃)　　导热系数λo=0.140W/(m·℃)　　粘度μo=0.Pa·s　　轮回冷却水

3、在35℃下的物性数据：　　密度ρi=994kg/m3　　定压比热容cpi=4.08kJ/(kg·℃)　　导热系数λi=0.626W/(m·℃)　　粘度μi=0.Pa·s　　3．计较总传热系数　　（1）热流量　　Qo=WocpoΔto=6000×2.22×(140-40)=1.32×106kJ/h=366.7(kW)　　（2）均等传热温差　　　　(℃)　　（3）冷却水用量　　(kg/h)　　（4）总传热系数K　　管程传热系数　　　　　　W/(m·℃)　　壳程传热系数　　假定壳程的传热系数αo=290W/(m2·℃)；　　污痕热阻Rsi=0.m2·℃/W,

4、Rso=0.m2·℃/W　　管壁的导热系数λ=45W/(m·℃)　　　　　　=219.5W/(m·℃)4．计较传热平面或物体表面的大　　(m2)　　考虑15％的平面或物体表面的大裕度，S=1.15×S′=1.15×42.8=49.2(m2)。　　5．工艺结构尺寸　　（1）管径和管内流速　　选用ф25×2.5传热管(碳钢)，取管内流速ui=0.5m/s。　　（2）管程数和传热管数　　依据传热管内径和流速确订单程传热管数　　　　按单程管计较，所需的传热管长度为(m)　　按单管程设计，传热管太长，宜接纳多管程结构。现取传热管长L=6m，则该换热器管程数为(管

5、程)　　传热管总根数N=58×2=116(根)　　（3）均等传热温差勘正及壳程数　　均等传热温差勘正系数　　第2章换热器设计　　按单壳程，双管程结构，温差勘正系数应查有关图表。但R=10的点在图上难以读出，故而相应以1/R取代R，PR取代P，查同一图线，可得φΔt=0.82　　均等传热温差Δtm=φΔtΔ′tm=0.82×39=32(℃)　　（4）传热管摆列和分程方法　　接纳组合摆列法，即每程内均按正三角学形摆列，隔板两侧接纳正方摆列。取管心距t=1.25d0，则　　t=1.25×25=31.25≈32(mm)　　横过管束中心线的管数(根)　　（5）壳

6、体内径　　接纳多管程结构，取管板哄骗率η＝0.7，则壳体内径为　　(mm)　　圆整可取D＝450mm　　（6）折流板　　接纳弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25％，则切去的圆缺高度为h＝0.25×450＝112.5(mm)，故可取h＝110mm。　　取折流板间距B＝0.3D，则B＝0.3×450＝135(mm)，可取B为150。　　折流板数NB=传热管长/折流板间距-1=6000/150-1=39(块)　　折流板圆缺面水平装配。　　（7）接受　　壳程流体出进口接受：取接受内油品流速为u＝1.0m/s，则接受内径为　　取尺度管径为50mm。　

7、　管程流体出进口接受：取接受内轮回流水速u＝1.5m/s，则接受内径为　　6．换热器核计　　（1）热能核计　　①壳程对于流传热系数对于圆缺形折流板，可接纳凯恩公式　　当量直径，由正三角学形摆列得　　　　(m)　　壳程流通剖平面或物体表面的大　　(m)　　壳程流体流速及其雷诺数分别为　　　　普兰特准数　　粘度勘正　　W/(m2·℃)　　②管程对于流传热系数　　管程流通剖平面或物体表面的大(m2)　　管程流体流速　　　　普兰特准数　　W/(m2·℃)　　③传热系数K　　　　　　=310.2W/(m·℃)　　④传热平面或物体表面的大S　　(m2)　　该换热器

8、的现实传热平面或物体表面的大Sp　　(m2)　　该换热器的平面或物体表面的大裕度为　　传热平面