換熱器設(shè)計實例ppt課件

1、2021-10-30;. ;.1/42 1.處理能力：19.8105 t / a 煤油； 2.設(shè)備形式：臥式列管式換熱器。 1.煤油：入口溫度140，出口溫度40； 2.冷卻介質(zhì)：為循環(huán)水，入口溫度30，出口溫度自選； 3.允許壓降：不大于105Pa； 4.煤油在定性溫度下的物性數(shù)據(jù) 5.每天按330天，每天按24小時連續(xù)運行。 選擇或設(shè)計適宜的列管式換熱器并進行核算。，CW/m14. 0CkJ/kg22. 2sPa1015. 7kg/m82543 pc，2021-10-30;. ;.2/42兩流體均為無相變，本設(shè)計按非標準系列換熱器的一般設(shè)計步驟進行設(shè)計。兩流體溫度變化情況：熱流體（煤油）入

2、口溫度為140，出口溫度為40；冷流體（冷卻水）入口溫度為30，出口溫度選為40兩流體的定性溫度如下：煤油的定性溫度冷卻水定性溫度兩流體的溫度差 （50，70）因該換熱器用循環(huán)冷卻水冷卻，冬季操作時冷卻水進口溫度會降低，因此殼體壁溫和管壁溫相差較大，故選用帶膨脹節(jié)的列管式換熱器。 C902/40140m T C352/4030m tC553590mm tT（一）選定換熱器類型2021-10-30;. ;.3/42因循環(huán)冷卻水較易結(jié)垢，為便于污垢清洗，故選定冷卻水走管程，煤油走殼程。同時選用 的碳鋼管，管內(nèi)流速取m/s（若按常用流速1.5m/s計算，可以得出所需管程數(shù)為6，換熱器小而管程數(shù)過多使

3、換熱器結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，而且動力消耗增大，設(shè)計時不能照教科書按部就班）。查化工原理附錄，兩流體在定性溫度下的物性數(shù)據(jù)如下表：5 . 225 5 . 0i u流體物性定性溫度密度kg/m3粘度 mPa s比熱容 kJ/(kg)導(dǎo)熱系數(shù) W/(m )煤油90825825825825冷卻水350.7150.7150.7150.715（二）選定流體流動空間及流速2021-10-30;. ;.4/42按管間煤油計算，即忽略熱損失，則水的用量為逆流溫差 W1054. 1401401022. 2360024330/108 .19637211p1 TTcWQ kg/s93.36304010174. 41054.

4、136122 ttcQWp C09.393040/40-140ln304040140, 逆mt（一）計算熱負荷（熱流量）（二）計算冷卻用水量（三）計算逆流平均溫度差2021-10-30;. ;.5/421.管程給熱系數(shù)故采用下式計算1000013654000728. 09945 . 002. 0Re iiiiud i CW/m7 .27538812. 13 .20333 .31023. 0626. 0000728. 04174000728. 09945 . 0020. 0020. 0626. 0023. 0023. 024 . 08 . 04 . 08 . 0 piiiiiiicudd（四）總

5、傳熱系數(shù)Ki 2021-10-30;. ;.6/422.殼程給熱系數(shù)假設(shè)殼程給熱系數(shù)3.污垢熱阻4.管壁的導(dǎo)熱系數(shù)碳鋼的導(dǎo)熱系數(shù)5.總傳熱系數(shù)CW/m2 290o C/WmC/Wm22 0001720000420.R.RsosiCW/m 45 CW/m2 5214003448000017200000620000525000045401290100017200225045025000250020002500004200200727530250111.RdbdddRddKosomoiosiiio 2021-10-30;. ;.7/42考慮15%的面積裕度，1.1.管徑和管內(nèi)流速管徑和管內(nèi)流速選用的

6、碳鋼換熱管 ，管內(nèi)流速2.2.管程數(shù)和傳熱管數(shù)管程數(shù)和傳熱管數(shù)根據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù) （根）26,m7 .18309.395 .2141054. 1逆mtKQS 2m22117183151151.S.S5225. m/s50.ui23762365002078509949336422./.ud/Vniis 按單管程計算所需換熱管的長度m41102501432372211.dnSLos 2021-10-30;. ;.8/42按單管程設(shè)計，傳熱管過長，現(xiàn)取傳熱管長 ，則該換熱器的管程數(shù)為傳熱管的總根數(shù) （根）3.3.平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)按單殼程雙管程結(jié)構(gòu)查單

7、殼程 圖，因在圖上難以讀取，因而相應(yīng)以 代替R，PR代替P，查同一圖線得 ，于是 。單殼程雙管程屬于1-2折流，現(xiàn)用1-2折流的公式計算平均溫度差m6l（管程）26411.lLNp4742237N01304040140091030140304012211112ttTTR.tTttPRP 091010.PR，820. C05320939820.t R/123211010109102110101091023040110112112122222122.lnRRPRRPlnttRtm 2021-10-30;. ;.9/42現(xiàn)對上述查圖方法進行說明。對于1-2折流有：令 ， ，則 ， 。將 R、P 以代

8、入上式得 )11(2)11(2ln11ln11222RRPRRP/PRPRR R/R1PRP R/R1RPPRP、112112ln/11ln111/1/1121/1/112ln/11ln1/11/1222222RRPRRPRPPRRRRRPRRRPPRPRR 顯然，用 對 作圖應(yīng)為同一圖線。本設(shè)計取有效對數(shù)平均溫度差為 。RP、 2 .32mt 2021-10-30;. ;.10/424.4.傳熱管排列和分程方法傳熱管排列和分程方法采用組合排列，即每層內(nèi)按正三角形排列，隔板兩側(cè)按正方形排列。取管心距 ，則橫過管束中心線的管數(shù) （根）5.5.殼體內(nèi)徑殼體內(nèi)徑采用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率 ，則殼體

9、內(nèi)徑圓整取6.6.折流板折流板采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%，則切去的圓缺高度為 ，取取折流板間距為 ，則 取折流板數(shù)od.t251mm3225251 .t26474191191.N.nc70. mm38747047432051051././Nt.D mm900Dmm225900250 .hmm225hD.B30mm27090030 .Bmm300B（塊）折流板間距傳熱管長19130060001BN2021-10-30;. ;.11/42折流板圓缺水平面安裝。7.7.接管接管殼程流體（煤油）進出口接管：取接管內(nèi)煤油流速為1.0m/s，則接管內(nèi)徑取標準管徑為100mm。管

10、程流體（循環(huán)水）進出口接管，取接管內(nèi)循環(huán)水的流速為1.5m/s，則接管內(nèi)徑（取標準管徑為200mm）1.1.殼程對流給熱系數(shù)殼程對流給熱系數(shù)m104001143008418040114382536002433010819447./.uVd m178. 05 . 114. 3994/93.3644uVd （一）熱量核算2021-10-30;. ;.12/42對于圓缺形折流板，可采用克恩公式當量直徑由正三角形排列得殼程流通截面積殼程流體流速、雷諾數(shù)及普蘭德數(shù)分別為14. 0wo3/1oopo55. 0oooeeoo36. 0 cuddm020. 0025. 014. 3025. 04032. 02

11、34423422o2o2e ddtd2oom059. 0032. 0025. 019 . 03 . 01tdBDSm/s143. 0059. 0008418. 0ou2021-10-30;. ;.13/4234111400007150222033000.0007158250.1430.020oo.PrReCW/m74871341133000200140360231550o ./. 2.2.管程對流給熱系數(shù)管程對流給熱系數(shù)管程流通截面積管程流體流速、雷諾數(shù)及普蘭德數(shù)分別為40iipi80iiiiiii0230.cudd. 22im074420247402007850./.S85446260000

12、72804174136330.0007289940.4990.020m/s49900744209949336iii.PrRe./.u2021-10-30;. ;.14/42CW/m27508812182030331023085441363302006260023002302408040iipi80iiiiiii .cudd. 3. 3.傳熱系數(shù)傳熱系數(shù)K KCW/m43060020500000172000006200005250000455017487100017200225045025000250020002500004200200275002501112osomoiosiiio .Rdbd

13、ddRddK 2021-10-30;. ;.15/424.4.傳熱面積傳熱面積該換熱器的實際換熱面積面積裕度為換熱面積裕度合適，能夠滿足設(shè)計要求。1.1.管程流動阻力管程流動阻力（Ft 結(jié)垢校正系數(shù)，Np 管程數(shù)，Ns 殼程數(shù)）取換熱管的管壁粗糙度為0.01mm，則 ，而查圖得 。26mm1156232430610541.tKQS 2copm920826474060060250143.nNLdS %.%.%SSSH833100115611569208100pspt21iNNFppp 0050.d/ 13633iRe0370i. （二）換熱器內(nèi)流體的流動阻力2021-10-30;. ;.16/4

14、2Pa337124990994323Pa713732499099402060370222i222iii1.up.udLp 對 的管子有管程阻力在允許的范圍之內(nèi)。mm5225. 1241sptNN.F，且，Pa10Pa488612413371713735spt21i.NNFppp 2.2.殼程流動阻力殼程流動阻力對殼程有折流擋板時，計算殼程阻力的方法有Bell法、Kern法和Esso法等。Bell法計算結(jié)果與實際數(shù)據(jù)的一致性較好，但計算比較麻煩，而且對換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸要求較詳細。工程計算中常采用Esso法，該法的計算公式如下：2021-10-30;. ;.17/42（Fs 為結(jié)垢校正系數(shù)，對液體

15、 Fs=1.15，Ns 為殼程數(shù)）流體流經(jīng)管束的阻力F為管子排列方式對壓強降的校正系數(shù)，正三角形排列F=0.5，正方形直列 ，正方形錯列時， 。 為殼程流體的摩擦系數(shù)，當 為橫過管束中心線的管數(shù)， 。折流板間距 ，折流板數(shù)ssoNFppp21 2121oBcouNnFfp 30.F 40.F of788403300050550022802280.Re.fRe.ooo時，cn26cnm30.B 19BNPa117292143082511926788405021.p 流體流經(jīng)折流板缺口的阻力2021-10-30;. ;.18/42Pa10PaPa52511115114541172914542143082590302531922532222.p.puDB.NpooB 該換熱器的管程與殼程壓降均滿足要求，故所設(shè)計的換熱器合適。流體輸送泵型號和規(guī)格選型計算此處略。現(xiàn)將本換熱器的設(shè)計計算結(jié)果列于下表：2021-10-30;. ;.19/42換熱器型式：帶熱補償非標準的固定管板式管子規(guī)格252.5管數(shù)474根管長6m換熱面積：208.9m2管間距,mm32排列方式正三角形工藝參數(shù)折流板型式上下間距，300mm切口25%設(shè)備名稱管程殼程殼體內(nèi)徑900mm保溫層厚度無需保溫物料名稱循環(huán)水煤油接管表操作壓力，MPa0.40.3序號尺寸用途