(整理)臥式列管式換熱器的設(shè)計(jì).

1、精品文檔煤油臥式列管式冷卻器的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)1 .處理能力：19.8 x I05t/a煤油；2 .設(shè)備形式：臥式列管式換熱器。二、操作條件1 .煤油：入口溫度140C,出口溫度40C；2 .冷卻介質(zhì)：為循環(huán)水，入口溫度30 C,出口溫度40 C;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)p=825kg/m3, - 7.15x10Pa s, cp =2.22kJ/kg p 入=0.14W/m 尸C。5 .每天按330天，每天按24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。三、設(shè)計(jì)要求選擇適宜的列管式換熱器并進(jìn)行核算。附：煤油列管式冷卻器的設(shè)計(jì)一一工藝計(jì)算書煤油臥式列管式冷卻器的設(shè)計(jì)一一工藝計(jì)算書

2、兩流體均為無相變，本設(shè)計(jì)按非標(biāo)準(zhǔn)系列換熱器的一般設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)。一、確定設(shè)計(jì)方案（一）選定換熱器類型兩流體溫度變化情況：熱流體（煤油）入口溫度為 140 C,出口溫度為40C;冷流體（冷卻水）入口 溫度為30C,出口溫度為 40Co兩流體的定性溫度如下：煤油的定性溫度Tm = 140 40 / 2 = 90 C冷卻水定性溫度tm = 30 40 /2 = 35 C兩流體的溫差 Tm tm =90 35 =55 二C , （50C, 10000 ,故米用下式計(jì)算 的0.4醫(yī) 0.000728du pi = 0.023-LJ-21 di l曲0.80.40.62610.020 x 0.59941

3、4174 父 0.000728、= 0.0230.020 、_0.000728） 00.626）= 0.023 31.3 2033.3 1.8812 = 2753.7W/m 2 C2 .殼程給熱系數(shù)假設(shè)殼程給熱系數(shù) ao = 290W/m 2 93 .污垢熱阻Rsi = 0.00042m2 C/W2Rso =0.000172mC/W4 .管壁的導(dǎo)熱系數(shù)碳鋼的導(dǎo)熱系數(shù) 入=45W/m 七。5 .總傳熱系數(shù)doa diRsidodiRso0.0252753.7 0.0200.000420.0250.0200.0025 0.02545 0.02250.00017212900.000454 0.000

4、525 0.000062 0.000172 0.003448_2_= 214.5W/m C四、估算傳熱面積QK&m,逆1.54 106214.5 39.092二 183.7m考慮 15% 的面積裕度，S =1.15Sr = 1.15 183.7 = 211.2m2五、工藝結(jié)構(gòu)尺寸1 .管徑和管內(nèi)流速選用25 M2.5的碳鋼換熱管，管內(nèi)流速 ui =0.5m/s2 .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)nsV2 di u 436.93/9940.785 0.022 0.5= 236.6 球 237 （根）精品文檔L =211.2237 3.14 0.025按單管程計(jì)算所需換熱管的

5、長(zhǎng)度=11.4m按單管程設(shè)計(jì)，傳熱管過長(zhǎng)，現(xiàn)取傳熱管長(zhǎng)l =6m,則該換熱器的管程數(shù)為L(zhǎng) 11 4Np =L= 定2 （管程） l 6傳熱管的總根數(shù) N =237父2 = 474 （根）3 .平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)t2 -t140 -30P 210.091Ti -t1140 -30140-4040-30二10按單殼程雙管程結(jié)構(gòu)，查單殼程小-P-R圖，因R=10, P= 0.091在圖上難以讀取，因而相應(yīng)以1/R代替R, PR代替P,查同一圖線得 小=0.82。于是 及= 0.82父39.09 = 32.05 =C。單殼程雙管程屬于1-2折流，現(xiàn)用1-2折流的公式計(jì)算平均溫度差& _ 、吊2+

6、1也-_、；102 +1（40-3p _322cm , 2-P1R-,R21, 2 -0.091110- .1021ln ln2 -P1 R 、R212 -0.0911101021現(xiàn)對(duì)上述查圖方法進(jìn)行說明。對(duì)于1-2折流有：-R2 1 , 1 -P , 2 - P 1 R - R2 1j 二ln/ lnR -11 - PR 2 - P1 R % R2 1令 R=1/R, P = PR,則 R=1/R，P = PR。將 R、P 以 P、R代入上式得1/R2 1ln*/ln1/R -11 -P2-PR1 +(1/Rd(1/R。+12 PR j+(1/ R)+J(1/R5 +1.R 21R -11

7、-Pln-/ In1 -PR2 Pl。+RjR 5 +1 2 Pl1 +R =，(R ) +1 Atm =32.2 Cot =1.25d。,則顯然，用P 、R對(duì)小作圖應(yīng)為同一圖線。本設(shè)計(jì)取有效對(duì)數(shù)平均溫度差為4 .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t =1.25 25 ： 32mm橫過管束中心線的管數(shù) nc =1.19jN =1.197474 = 26 （根）5 .殼體內(nèi)徑采用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率刀=0.7,則殼體內(nèi)徑D =1.05t ,N/ 4=1.05 32 474/0.7 = 874.3mm圓整取D = 900mm。6 .折流板采

8、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h = 0.25 父 900 = 225mm，取 h = 225mm。取折流板間距為 B=0.3D ,則B =0.3父900 = 270mm,取B = 300mm。+匚、太如將傳熱官長(zhǎng)折流板數(shù) N B =、二 折流板間距( 6000-1 =-1 =19 (塊)300折流板圓缺水平面安裝。7 .接管殼程流體（煤油）進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)煤油流速為 1.0m/s,則接管內(nèi)徑4M19.83107 /330父2413600M825，3.14 1.04 M 0.008418，3.14 1.0=0.104m取標(biāo)準(zhǔn)管徑為100mm。管程流

9、體（循環(huán)水）進(jìn)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200mm)d =廬=J436.93/4 = 0.178m (取標(biāo)準(zhǔn)管徑為 加 V 3.141.5六、換熱器核算（一）熱量核算1.殼程對(duì)流給熱系數(shù)對(duì)于圓缺形折流板，可采用克恩公式當(dāng)量直徑由正三角形排列得de殼程流通截面積4 二乂 0.0322 -M 0.025224,=0.020m3.14 0.025So =BD 1 -三)=0.3父0.9 1 -00251= 0.059m2k t J、0.032)殼程流體流速、雷諾數(shù)及普蘭德數(shù)分別為uo0.0084180.059= 0.143m/s0.020 0.143 825Reo =二

10、 33000.000715Pro2220 0.000715 =11.340.140.140 551/32 一& =0.36330011.341 3 1 =487.7W/m C0.0202 .管程對(duì)流給熱系數(shù)oti= 0.023 di0i 出管程流通截面積_2_ _ _2Si =0.785 0.0202 474/2 =0.07442 m管程流體流速、雷諾數(shù)及普蘭德數(shù)分別為ui36.93/ 9940.07442= 0.499m/sRei0.020 0.499 9940.000728二13633Pri4174 0.0007280.6265-0.023 di= 4.854, diui fl0.6260

11、.80.4= 0.023136334.8540.020= 0.023 31.3 2030.8 1.8812 = 2750W/m2 C3 .傳熱系數(shù)KRso-%dodobdo-Rsio0偽didi乃m0.0252750 0.0200.000420.0250.0200.0025 0.025+45 0.02250.0001721487.72_二 306.4W/m 2 - C 0.000455 0.000525 0.000062 0.000172 0.0020504 .傳熱面積S -K%1.54 106306.4 32.22-156.1m2該換熱器的實(shí)際換熱面積Sp = MoL(N -nc )=3.1

12、4父0.025父(6-0.060*474-26)= 208.9m2面積裕度為Sp -S100%208.9 -156.1156.1100% =33.8%換熱面積裕度合適，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。（二）換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力1.管程流動(dòng)阻力Z 即i =（a1 +即2 FtNpNs （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e/d =0.005,而Re =13633 ,查圖得 木=0.037L pu26一-=0.037 di 20.022994 0.499 =1373.7Pa2川2 =3 L2一 一 一 2994 0.4992-=3371.3Pa對(duì) HSMZbmm

13、 的管子有 Ft =1.4,且N =2 , Ns =1ps5 .工 曲=（用+通 FtNpNs =（1373.7+371.3產(chǎn)1.4父 2父 1 = 4886Pa 500時(shí)，fo = 5.0 Re/.228 = 5.0父（3300嚴(yán)28 = 0.7884兒為橫過管束中心線的管數(shù)，nc =26。折流板間距B=0.3m,折流板數(shù)Nb =1931:0.5 0.7884 26 19 1825 0.1432二 1729.1Pa流體流經(jīng)折流板缺口的阻力中2 =19 3.5 2 0.3825 0.14320.9=454.1Pa5Z 即。=（1729.1 +454.1產(chǎn)1.15父1 =2511Pa105Pa該換熱器的管程與殼程壓降均滿足要求，故所設(shè)計(jì)的換熱器合適。換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸及計(jì)算結(jié)構(gòu)換熱器型式：帶熱補(bǔ)償非標(biāo)準(zhǔn)的固定管板式管子規(guī)格小 25X2.5管數(shù)474根管長(zhǎng)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(hào)尺寸用途連接型式操作溫度，C30/40140/401Dn200循環(huán)水入口平面流量，k