三段式臥式U形管換熱器熱力水力計(jì)算

1、三段式換熱器熱力水力計(jì)算(臥式U形管式).原始數(shù)據(jù)給水壓力Pw(MPa)給水流量G(kg/s)給水進(jìn)口始hi(kJ/kg)或給水進(jìn)口溫度ti(C)給水出口始h4(kJ/kg)或給水出口溫度t4(C)蒸汽壓力Ps(MPa)或蒸汽飽和溫度Ts(C)蒸汽進(jìn)口始H1(kJ/kg)蒸汽溫度Ti(C)疏水冷卻段的疏水出口溫度T4(C)或疏水冷卻段的疏水出口始H4(kJ/kg)凝結(jié)段的疏水出口始HD(kJ/kg)選用數(shù)據(jù)1 .管子直徑do/di(m/m)U形管式高加一般多采用外徑41619mm的管子；碳鋼管壁厚1.63mm,選擇管子壁厚應(yīng)留有一定的沖刷、腐蝕裕量(美國HEI標(biāo)準(zhǔn)所述腐蝕裕量為零，是對(duì)強(qiáng)度計(jì)算

2、而言)，故中壓和高壓機(jī)組以上全部高壓加熱器的碳鋼管壁厚宜在23mm左右，超高壓以上機(jī)組高加的管壁宜不低于2.5mm；鋁鋼管壁厚通常取22.5mm；焊接的(即有縫的)或無縫的的不銹鋼管，外徑*1419mm,壁厚一般為1.5mm,不留腐蝕裕量。U形管式低加多采用20號(hào)低中壓管，也有采用美國ASME標(biāo)準(zhǔn)SA556外國牌號(hào)，管徑約1625mm,厚度1.222.5mm;在國內(nèi)宜采用較厚管壁，一般不低于2mm;國外已普遍使用焊接(亦即有縫的)奧氏體不銹鋼管，外徑約1520mm2.管內(nèi)水速w(m/s)Gw二二2di2Nw4在額定滿負(fù)荷運(yùn)行工況下，流經(jīng)管內(nèi)的給水流速按平均溫度不超過下列數(shù)值，平均溫度可按進(jìn)口和

3、出口溫度的算術(shù)平均值或按熱力計(jì)算的數(shù)據(jù)取用:不銹鋼、蒙乃爾合金(monel)、因科鍥(inconel)管子為3m/s銅鍥合金(70-30,80-20,90-10)管子為2.7m/s碳鋼管子為2.4m/s在平均溫度下的額定滿負(fù)荷工況下的碳鋼管和銅管的合適給水速度推薦為1.85m/s,或在1.852m/s之間，不得已時(shí)可略超過2m/s,但不應(yīng)超過2m/s;螺旋管式高壓加熱器的碳鋼螺旋管內(nèi)給水速度推薦為2m/s三.計(jì)算1 .傳熱量Q(W)3Q=Gh4-h1102 .核算蒸汽量D(kg/s)卡.aHi-H4100.98A.過熱蒸汽冷卻段熱力計(jì)算1 .過熱段蒸汽出口溫度T2(C)T2=Ts25-302

4、.過熱段蒸汽出口給H2(kJ/kg)根據(jù)Ps、T2查汽水性質(zhì)表3 .傳熱量Qi(W)Q1=DH1-H21034 .過熱段給水進(jìn)口始h3(kJ/kg)h3二h4Qi3G1035 .過熱段給水進(jìn)口溫度t3(C)根據(jù)Pw、h3查汽水性質(zhì)表6 .過熱段對(duì)數(shù)平均溫差A(yù)tm1(C)AtmlT1-t4-T2-t3InT1-t4T2-t37. 過熱段蒸汽平均溫度Tf(C)Tf=b_litmi28. 過熱段蒸汽比容5(m3/kg)根據(jù)Ps、Tf查汽水性質(zhì)表9. 過熱段蒸汽通道截面積As(m2)隔板間最小截面減去該處管子外徑所占截面10. 過熱段橫掠管束蒸汽流速ws(m/s)DsWs=As11. 過熱段蒸汽動(dòng)力粘

5、度七(Pas)根據(jù)Ps、Tf查汽水性質(zhì)表12.過熱段蒸汽運(yùn)動(dòng)粘度vs(m2/s)13. 過熱段蒸汽雷諾數(shù)ReRe_WsdoVs14. 過熱段蒸汽熱導(dǎo)率%(W/(m°C)根據(jù)Ps、Tf查汽水性質(zhì)表15. 過熱段蒸汽定壓比熱容Cp(kJ/(kgoC)根據(jù)Ps、Tf查汽水性質(zhì)表1000名Pr:p,s17.過熱段蒸汽至壁傳熱分系數(shù)a1(W/(m2°C)(橫掠叉排管束)s0.60.36a1=0.35RePrdo(橫掠順排管束時(shí)，4=0.27jRe0.63Pr0.36適用范圍：102:二Re:二2105Pr=0.650018.過熱段給水均溫tf(C)tf19.過熱段給水比容u1=213

6、t4f(m3/kg)根據(jù)Pw、tf查汽水性質(zhì)表20.每行程內(nèi)管數(shù)Nw(根)NwGf,2diw421.過熱段系數(shù)A2A=119021.5tf-0.045t222.過熱段壁至水傳熱分系數(shù)a2(W/(m2oC)a2=1.163Aw0.8diq223 .管壁厚a(m)1二二do-di224 .壁熱導(dǎo)率九(W/(moC)材料溫度(C)推薦熱力計(jì)算用的參考值20100200300400500低碳鋼50.748.646.142.338.949奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti等16.316.317.618.821.422.217黃銅管117117.2117銅鍥管B1046.152.158.470.283.15

7、825 .管內(nèi)側(cè)污垢熱阻R2(m2oC/W)查閱GB151-1999附錄F7,對(duì)給水加熱器的凝結(jié)段，管內(nèi)給水側(cè)的最小污垢熱阻R為0.000035222m2oC/W26 .管外側(cè)污垢熱阻Ri(m2?C/W)Ri=R2&di(過熱段和疏冷段的管子外表面的最小污垢熱阻為0.000052833m2oC/W,此值適用于各種管材)27 .過熱段總傳熱系數(shù)ki(W/(m2°C)28.過熱段計(jì)算傳熱面積2、Fc1(m)Fc1k1tm1a2diR1R2名d(m2)29.過熱段實(shí)際傳熱面積B.疏水冷卻段熱力計(jì)算1.凝結(jié)段疏水出口始Hd(kJ/kg)F1F1=Nw：doL1根據(jù)Ps、Ts查汽水性質(zhì)

8、表2 .凝結(jié)段傳熱量Q2(W)3 .凝結(jié)段給水進(jìn)口始h2(kJ/kg)h2=h3-Q2G1034 .凝結(jié)段給水進(jìn)口溫度t2(C)根據(jù)Pw、h2查汽水性質(zhì)表5 .疏冷段傳熱量Q3(W)Q3=DHd-H41036 .疏冷段對(duì)數(shù)平均溫差&m3(C),Ts-t2-T4-titm3二T一；Is一t2InT4-ti7.疏冷段疏水平均溫度Td(C)Ttit2TD-:tm328 .疏冷段給水平均溫度tf3(C)1tf3-tit229 .疏冷段疏水通道截面積Ad(m2)隔板間最小截面減去該處管子外徑所占截面10 .疏冷段疏水比容uD(m3/kg)根據(jù)Ps、Td查汽水性質(zhì)表11 .疏冷段橫掠管束疏水速度W

9、d(m/s)DDWd=Ad12 .疏冷段疏水運(yùn)動(dòng)粘度Vd(m2/s)根據(jù)Ps、Td查汽水性質(zhì)表13 .疏冷段疏水雷諾數(shù)ReRewpd。vD14 .疏冷段疏水熱導(dǎo)率九D(W/(moC)根據(jù)Ps、Td查汽水性質(zhì)表15 .疏冷段疏水普朗特?cái)?shù)Pr根據(jù)Ps、Td查汽水性質(zhì)表16 .疏冷段疏水至壁傳熱分系數(shù)a1(W/(m2°C)aiD0.60.36=0.35RePrdo17 .疏冷段系數(shù)A_2A=119021.5tf3-0.045t2318 .疏冷段壁至水傳熱分系數(shù)a2(W/(m20C)a2=1.163Aw07。219 .疏冷段理論總傳熱系數(shù)k3(W/(m2oC)k31(_1+£+L&

10、amp;+Ri+R2%”1a1九da2didi)20.疏冷段再熱系數(shù)Rh可取0.850.921 .疏冷段總傳熱系數(shù)k3(W/(m2oC)k3=k3Rh22 .疏冷段計(jì)算傳熱面積Fc3(m2)Q3Fc3二k3；：tm323 .疏冷段實(shí)際傳熱面積F3(m2)C.凝結(jié)段熱力計(jì)算1.凝結(jié)段對(duì)數(shù)平均溫差2.凝結(jié)段給水平均溫度-tm2%-t2Ts-t2InTs-t3tfs(C)tfs=Ts"'：tm23 .凝結(jié)段汽側(cè)壁溫twtw=Ts-0.4：。24 .凝結(jié)段汽液膜平均溫度tM(C)5.系數(shù)B,查表tM()BtM()BtM()BtM()B0121010022002002430300210

11、0201480120230022012410320r1950401710140237024024003401740601910160240026023003601440802070180242028022106 .凝結(jié)段汽化潛熱r(kJ/kg)根據(jù)Ps查汽水性質(zhì)表7.凝結(jié)段汽至壁傳熱分系數(shù)a1(W/(m2oC)=0.5894B4ndoTsi8.凝結(jié)段系數(shù)AA=119021.5tfs-0.04總9.凝結(jié)段壁至水傳熱分系數(shù)a2(W/(m20c)a2=1.163Aw0.8di-210 .凝結(jié)段總傳熱系數(shù)k2(W/(m2oC)11、.1+a11a2dordoR1didiJ11 .凝結(jié)段計(jì)算傳熱面積Fc2(m2)Q2Fc2二k2tm2D.加熱器總傳熱面積F(m2)F=EF2F3高壓加熱器各段總傳熱系數(shù)k的大致范圍，推薦如表傳熱區(qū)段名稱