化工原理课程设计-列管式换热器的设计(3)

化工原理课程设计任务书—列管式换热器

B=0.6?400=240 mm 折流挡板数为

NB=

6000传热管长?1?39 块 -1=150折流挡板间距折流挡板圆缺面水平装配。 2.5.7 接管

壳程流体进出口接管：取接管内油品流速为u1=1.0m/s，则接管内径为

d1=

4?20000?10004V==0.035 m 300?24?3600?825?3.14?1.0?u1圆整后可取内径为45 mm。

管程流体进出口接管：取接管内循环水流速u2=0.5 m/s，则接管内径为 d2=

4?3693.50/(3600?995)=0.052 m

3.14?0.5圆整后取管内径为 65mm。

2.6换热器核算

2.6.1 热量核算

（1）壳程对流传热系数

对圆缺形折流挡板，可采用克恩公式

?o?0.036?ode.55Re0Pr1/3(o?o0.14) ?w由正三角形排列得当量直径

4?( de=

32?23t?do)4(?0.0322?0.785?0.0252)242??0.020 m ?do3.14?0.025壳程流通截面积

So=BD(1?do0.025)?0.15?0.25?(1?)?0.021 m t0.032壳程流体流速及雷诺数分别为

20000?1000/(300?24?3600?825)?0.0446 m/s uo=

0.0210.020?0.0446?825?1029.24 Re=

0.000715 8

化工原理课程设计任务书—列管式换热器

普兰特数

Pr=

2.22?1000?7.15?0.00010.14?11.34

粘度校正 （mm）0.14 =1 wαo=0.36×

0.140.02×(1029.24)0.55×(11.34)1/3=w/(m2·oC) （3） 管程对流传热系数

αli=0.023idRe0.8Pr0.4

i管程流通截面积 S2i=0.785×0.02×

198-172=0.028m2 管程流体流速及雷诺数分别为： ui=

37745.103600创9940.028=0.520m/s

Re=

0.02创0.5209944

7.25′10-4=1.43×10 普兰特数Pr=4080?0.0006250.626=4.73

α0.626i=0.023×(

0.02)×(1.43×103)0.8×4.730.4=2822.49w/(m2·oC) （3）传热系数

Pr?Cpi??i4.17?0.801?10?3??i0.618?5.41

0.618 ?i?0.023?0.02?106580.8??5.41?0.4 ?3240W/(m2.?C)1) 传热系数

9

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Ke?1dRdRd1(o?io?wo?Rso?)?ididi?di?o1

0.0250.000344?0.0250.0025?0.0251(???0.000172?)3240?0.0200.02045?0.0225376.4?270W/(m2??C)?2) 传热面积 S?Q342.59*1000??27.6m2 K?tm270?46该换热器的实际传热面积为

SP??d0LNT?3.14?0.025??75?11???6-0.06??30m2

该换热器的面积裕度为：

?100%S30?27.6 ??100%

27.6?8.7%该换热器能够完成生产任务。

H?Sp?S

2.6.2换热器内流体的流动阻力

管程流动阻力

??pi?(?p1??p2)FtNsNp Ns?1,Np?2,Ft?1.4

l?u2?u2?p1??i,?p??

d22,传热管相对粗糙度由Re?900.13330.01?0.0005，查莫迪图得?i?0.0311W(m??C),203流速u?0.429ms，??995.7kgm，所以

?0.429??995.7?854.9Pa 6?p1?0.0311??0.0222 10

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?p??2995.7??0.429?22??2?3?2?263.8Pa

??pi??854.9?263.8??1.4?2?3132.36Pa?10kPa

管程流动阻力在允许范围之内。

壳程流动阻力

??p'0?(?p'1??p2)FtNs

Ns?1,Fs?1

流动流经管束的阻力

2?p'?Ff?u01onc(NB?1)2

F?0.5

fo?5??Re??0.288?5??2061??0.288?0.878

nc?11

NB?24

p'1?0.5?0.878?11??24?1??825?0.08932?2?397Pa

流体流过折流挡板缺口阻力

2?p'2?N2B?u0B(3.5?D)2 B=0.18m,D=0.3m

2?p'2?24???2?0.24?825?0.0893?3.5?0.3???2?150.Pa 总阻力

??p0?397?150?0.547kPa

壳程流动阻力在合理压力降范围之内。

11

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第三章 设计结果汇总 3.1换热器主要结构尺寸和计算结果

设备名称 形式 设备位号 煤油冷却器 固定管板式换热器 工艺参数 换热面积：24m2 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 名称 物料名称 设计压力 设计温度 操作压力 操作温度 流量 密度 比热容 热负荷 平均温差 传热系数 程数 材质 直径 长度 压降 管子规格 折流挡板规格 单位 MPa(G) 壳程 煤油 0.7 管程 循环冷却水 0.4 80 oC MPa(G) 120 0.5 140进/40出 5555.6 825 2.22 0.2 25进/65出 kg/h kg/m3 14774 995.7 4.174 616666.6 37.3 2998.9 kJ/(kg·oC) kJ/h oC w/(m·oC) 2 mm mm kPa 1 C.S 2 C.S Φ25×2.5 6000 400 0.4 51根，管间距32mm,Δ排列 0.547 说明：参照标准《固定管板式换热器型式与基本参数》JBT4715?92 39块，单弓形，立式，间距240 12

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