Si?0.785?0.022?管程流体流速: ui?雷诺准数为: Re?普朗特准数:
114?0.0179(m2) 28.88?0.218m/s
0.0141?993.950.02?0.218?99.95?5977
0.725?10-34174?7.27?10-4?4.89 Pr?0.62 ?i?0.023?idiRe0.8Pr0.4?0.023?0.62?59770.8?4.890.4 0.02 ?1399.96W/(m2?℃)
4.1.3传热系数K
根据冷热流体的性质及温度,在(GB151-99P140-141)选取污垢热阻:
污垢热阻: Rsi=0.000344m2℃/W
Rso=0.000172 m2℃/W
还有,管壁的导热系数: ?=45 m2℃/W 管壁厚度: b=0.0025 内外平均厚度: dm=0.0225 在下面的公式中,代入以上数据,可得
K?1
dodobdo1?Rsi??Rso??ididi?di?o ?
) ?319.49W/(m2?℃ 10.0250.0250.0025?0.0251?0.000344???0.00017?1399.96?0.0200.02045?0.0225630.86
4.1.4传热面积S
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由K计算传热面积S'
Q4.45?105??34.35m2 S?K△tm319.49?40.55该换热器的实际传热面积Sp
SP??doL(N?nc)?3.14?0.025?6?(114?13)?47.57(m2) 该换热器的面积裕度为: H?SP?S847.57?34.35?100%??100%?38.5% S34.35传热面积裕度合适,该换热器能完成生产任务。
4.2流动阻力的计算
因为壳程和管程都有压力降的要求,所以要对壳程和管程的压力降分别进行核算。
4.2.1管程流动阻力
管程压力降的计算公式为:
?△pi?(?p1??p2)FtNsNp 其中Ns=1 , Np=2 , Ft=1.4 Re=5977,为湍流,传热管相对粗糙度为
0.1?0.005 20查??Re关联图,可得摩擦因数:?i?0.03W/(m2?℃) 流速ui?0.497m/s,??993.95Kg/m3,所以
l?u26993.95?0.2182?P1??i?0.03???212.6(Pa)
d20.022993.95?0.2182?P2???3??68.2(Pa)
22??Pi?(?P1??P2)FtNsNP?(212.6?368.2)?1.4?2
?u2 ?786.24(Pa)?105Pa 管程流动阻力在允许范围之内。
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4.2.2壳程流动阻力
壳程压力降埃索法公式为: ??P0?(?P1'??P2')FtNs
式中 ?P1'——流体横过管束的压力降,Pa;
?P2'——流体通过折流挡板缺口的压力降,Pa; Ft——壳程压力降的垢层校正系数,对液体Ft=1.15; Ns——壳程数; (1)流体流经管束的阻力
2 其中 F?0.5,fo?5(Reo)?0.228?0.7,nc?17,NB?29,u0?0.2315m/s
?P1'?Ff0nc(NB?1)?u02 F——管子排列方法对压力降的校正系数,对正三角形排列,F=0.5,对正方形斜转45o排列,F=0.4,正方形排列,F=0.3;
fo——壳程流体的摩擦系数,当Re﹥500时,fo?5(Reo)?0.228 nc——横过管束中心线的管子数,对正三角形排列nc NB——折流挡板数 代入数值得:
825?0.23152?4023(Pa) ?P1'?0.5?0.7?13?(39?1)?2(2)流体流经折流板缺口的阻力
2B?u0 ?P2'?NB(3.5? )D2 其中 B?0.20m,D?0.45m,u0?0.2315m/s
D——壳径,m B——折流挡板间距,m 代入数值得:
2?0.15825?0.23152)??2414Pa ?P2'?39?(3.5?0.452
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2
(3)总阻力
5 ??P0?(?P1'??P2')FtNs?7402.6?10Pa
经过以上的核算,我们发现,管程压力降和壳程压力降都符合要求。
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第五章 辅助设备的计算和选型
1)储罐的选择
换热器每小时冷却的煤油量为65000×103/(300×24)=9028kg 而储罐只需储存半小时的冷却量即9028/2=4514kg 故储罐应选取能容纳4514kg煤油的规格
2)油泵的选择
140℃的煤油:ρ=800㎏/m3 μ=2.0×10-4 Pa?S
qv=65000×103/800×300×24=11.28 m3/h
dqv3600??4?u11.28?4?0.089m
3600???0.5选用?114?4.00mm的管子 则管内流速u?qv3600d24Re?du???0.50m/s
??1.78?104
钢管绝对粗糙度取ε=0.1mm 相对粗糙度ε/d=0.1/89=0.0012 查得λ=0.021
闸阀(全开): le/d=9 (5个) 单向阀(球式):le/d=3500(2个) 弯管: le/d=35(4个) 三通:le/d=50(2个)
20