列管式换热器的设计(3)

2020-02-21 17:46

△P2’——流体流过折流挡板缺口的压力降,Pa;

Ft——结垢校正系数,无因次,对液体Ft=1.15;对气体Ft=1.0;

△ P1’=

△P2’=

式中 F——管子排列方式对压力降的校正系数:三角形排列F=0.5,正方形直列F=0.3,正方形错列F=0.4;

——壳程流体的摩擦系数, ;

——横过管束中心线的管数;

——折流板间距,m;

——壳体直径,m;

——折流板数目;

——按壳程流通截面积计算的流速,m/s。 四、列管式换热器设计示例 设计示例:列管式换热器设计

设计条件:将5600kg/h的煤油从180℃冷却到50℃,压力为0.3MPa,循环冷却水压力为0.4MPa,循环水入口温度为25℃,出口温度为35℃。煤油定性温度下的物性数据:

\\* MERGEFORMAT ; \\* MERGEFORMAT =0.000715Pa·s

\\* MERGEFORMAT =2.22kJ/(kg·℃); 1、确定设计方案 (1)选择换热器的类型

\\* MERGEFORMAT =0.140W/(m·℃)

两流体温度变化情况:热流体进口温度180℃,出口温度50℃;冷流体(循环水)进口温度25℃,出口温度35℃。该换热器用循环冷却水冷却,冬季操作时进口温度会降低,考虑到这一因素,估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较大,因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式换热器。

(2)流动空间及流速的确定

由于循环冷却水较易结垢,为便于水垢清洗,应使循环水走管程,油品走壳程。选用Φ25x2.5的碳钢管,管内流速去ui=0.5m/s.

2、确定物性数据 TC \确定物性数据\\\f C \\l \

定性温度:对于一般气体和水等低黏度流体,其定性温度可取流体进出口温度的平均值。

壳程混和气体的定性温度为

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。

煤油在115℃下的有关物性数据如下(来自生产中的实测值):

密度 \\* MERGEFORMAT

定压比热容 \\* MERGEFORMAT =2.22kJ/(kg·℃)

导热系数 \\* MERGEFORMAT =0.140W/(m·℃)

粘度

\\* MERGEFORMAT =0.000715Pa·s

循环水在30℃ 下的物性数据:

密度

\\* MERGEFORMAT =996㎏/m3

定压比热容 \\* MERGEFORMAT =4.17kJ/(kg·℃)

导热系数 \\* MERGEFORMAT =0.618W/(m·℃)

粘度

\\* MERGEFORMAT =0.000801Pa·s

3、计算总传热系数 (1)热流量

(2)平均传热温差 TC \平均传热温差\\\f C \\l \

先按照纯逆流计算,得

(3)冷却水用量

TC \冷却水用量\\\f C \\l \=

(4)总传热系数K

管程传热系数

=

=2632W/ (m2·℃)

壳程传热系数

假设壳程的传热系

= 290 W/(m2·℃)

污垢热阻

= 0.000344 m2·℃/W

=0.000172 m2·℃/W

管壁的导热系数 = 45W/(m·℃)

K =

= 218.0W/(m2·℃)

4、计算传热面积

=

= 43.8m2

考虑15%的面积裕度,S = 1.15×

=1.15×43.8 = 50.4m2

5、工艺结构尺寸 (1)管径和管内流速

选用Φ25×2.5较高级冷拔传热管(碳钢),取管内流速 =0.5m/s。

(2)管程数和传热管数 TC \管程数和传热管数\\\f C \\l \

可依据传热管内径和流速确定单程传热管数

按单程管计算,所需的传热管长度为


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