△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