甲醇冷凝器设计计算

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1、.-1.1确定物性数据热流体进口温度：337.85K,出口温度：337.85K冷流体进口温度：300.15K,出口温度：317.15K定性温度:可取流体进口温度的平均值。壳程甲醇蒸气的定性温度为=337.85K，=337.85K，=337.85K管程冷却水的定性温度为=300.15K，=317.15，t=(300.15+317.15)/2=308.15K根据定性温度，分别查取相关文献[1]，【2】壳程和管程流体的有关物性数据甲醇蒸气在337.15K下的物性数据:密度=1.19定压比热容=1.620热导率=0.013粘度=0.011汽化潜热=1100冷却水在308.15K下的

2、有关物性数据:密度=994.06定压比热容=4.165热导率=0.623粘度=0.72451.2估算传热面积1.2.1热流量甲醇质量流量：=1.2×3600×1.19=5140.8=1.428甲醇热负荷：=5140.8×1100=5.655×=1570.81.2.2平均传热温差-.word.zl.-==其中=，=，==337.85K1.2.3冷却水用量==5.655×/[4.165×〔317.15-300.15〕]=79867.2=22.21.2.4传热面积初值估算查文献[1]取总传热系数K=800估算传热面积:==1570.8×/〔800×28.36〕=69.2351.3

3、核算总传热系数K1.3.1管径和管流速选用Φ19mm×2mm的碳钢管，取管=0.57,其径，外径1.3.2计算管程数和传热管数根据传热管径和流速确定单程传热管数==221.83221〔根〕按单管程计算，所需传热管长度为===5.25m根据传统换热器管长可取6米单程换热器，那么传热管总根数=221〔根〕1.3.3平均传热温差校正及壳程数-.word.zl.-平均传热温差校正系数R==0P==0.45查文献[4]，按单壳程温差校正系数应查有关图表。可得=1平均传热温差==1×28.36=28.36℃1.3.4传热管排列和分程方法采用组合排列法，即每程均按正三角形排列。取管心距t

4、=1.25d0，那么t=1.25×19=23.75≈25(mm)查文献[8]，对于单管程换热器，横过管束中心线的管数根管束的分程方法：采用单管程共有传热管221根，1.3.5壳体径本设计采用单管程构造正三角形排列，查文献[6]，壳体径可用下式计算：D=t〔〕+，管束中心线上最外层管的中心至壳体径的距离那么壳体径为：D==428.5mm圆整后取壳体直径为D=500mm1.3.6折流板采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体径的25%，那么切去的圆缺高为=0.25×500=125mm两相邻折流挡板的距离〔板间距〕为：h==0.8×500=400mm，故可取h=400mm,折流

5、板数目：=-1=14〔块〕折流板圆缺面水平装配。-.word.zl.-1.3.7污垢热阻和管壁热阻管程冷却水的污垢热阻=0.00034壳程纯洁甲醇气体的污垢热阻=0管壁热阻=，其中b为传热管壁厚，m；为管壁热导率，碳钢在308.15K下的热导率为51.10，所以==0.0000391.3.8管程给热系数管流通面积==××221=0.0390管流速==0.5726管雷诺系数===11784.65〔湍流〕管普朗特数===4.844对流传热系数=32451.3.9壳程给热系数查文献[4]，壳程对流传热系数式中，为比汽化热，为冷凝液的密度，-.word.zl.-为冷凝液的热导率,为

6、冷凝液的黏度,为饱和温度与外壁温度之差，n为水平管束在垂直列上的管子数，该换热器为单管程单壳程共221跟管子，管子按照三角形排列，那么有n≈10定性温度取膜温，即现假设管外壁温，那么,在该定性温度下：，，=28051.3.10壁温核算热流体在管流动，=337.15K，那么单根水平管的传热量，根据壁温公式有式中，为管外壁温，为管壁温，为管程冷却水污垢热阻，为壳程纯洁甲醇气体的污垢热阻，b为管厚度，为单根换热管的外表积，为单根换热管外外表积，为单根换热管平均外表积，为碳钢热导率。，求得-.word.zl.-=330.07K，这与假设相差不大，可以承受。1.3.11计算总传热系数

7、K式中为管子径，为管子外径，为管子平均直径，为管程传热系数，为壳程传热系数。为管程污垢热阻，壳程污垢热阻，为碳钢热导率将数据代入上式，得=818.831.3.12计算传热面积裕度传热面积实际传热面积==3.14×0.019×6×221=79.109㎡该换热器的面积裕度为传热面积裕度适宜，该换热器能够完成生产任务。1.4核算压力降1.4.1管程压降查文献[9]，式中，为结垢校正系数；壳程数；为管程数；为直管阻力压强降，;为回弯管压强降，；-.word.zl.-查文献[3]，取碳钢的管壁粗糙度为0.1mm,那么，而，于