列管换热器设计示例..docVIP

列管换热器设计示例 　　2.4 列管换热器设计举出例子 　　某生产过程中，需将6000 kg/h的油从140℃冷却至40℃，压力为0.3MPa；冷却介质接纳轮回水，轮回冷却水的压力为0.4MPa，轮回水进口温度30℃，出口温度为40℃。试设计一台列管式换热器，完成该生产任务。 　　1．确定设计方案 　　（1）选择换热器的类型 　　两流身体的温度度变化情况：热流体进口温度140℃，出口温度40℃冷流体(轮回水)进口温度30℃，出口温度40℃。该换热器用轮回冷却水冷却，冬季操作时进口温度会降低，考虑到这一因素，预计该换热器的管壁温文壳体壁温之差较大，是以初步确定选用带膨胀节的固定管板式式换热器。 　　（2）流动空间及流速简直定 　　由于轮回冷却水较易结垢，为易于水垢洗濯，应使轮回水走管程，油品走壳程。选用ф25×2.5的碳钢管，管内流速取ui=0.5m/ｓ。 　　2．确定物性数据 　　定性温度：可取流体进口温度的均等值。 　　壳程油的定性温度为 (℃) 　　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。 　　油在90℃下的有关物性数据如次： 　　密度 ρo=825 kg/m3 　　定压比热容 cpo=2.22 kJ/(kg·℃) 　　导热系数 λo=0.140 W/(m·℃) 　　粘度 μo=0.000715 Pa·s 　　轮回冷却水在35℃下的物性数据： 　　密度 ρi=994 kg/m3 　　定压比热容 cpi=4.08 kJ/(kg·℃) 　　导热系数 λi=0.626 W/(m·℃) 　　粘度 μi=0.000725 Pa·s 　　3．计较总传热系数 　　（1）热流量 　　Qo=WocpoΔto=6000×2.22×(140-40)=1.32×106kJ/h=366.7(kW) 　　（2）均等传热温差 　　 　　(℃) 　　（3）冷却水用量 　　(kg/h) 　　（4）总传热系数K 　　管程传热系数 　　 　　 　　W/(m·℃) 　　壳程传热系数 　　假定壳程的传热系数αo=290 W/(m2·℃)； 　　污痕热阻Rsi=0.000344 m2·℃/W , Rso=0.000172 m2·℃/W 　　管壁的导热系数λ=45 W/(m·℃) 　　 　　 　　=219.5 W/(m·℃) 4．计较传热平面或物体表面的大 　　(m2) 　　考虑 15％的平面或物体表面的大裕度，S=1.15×S′=1.15×42.8=49.2(m2)。 　　5．工艺结构尺寸 　　（1）管径和管内流速 　　选用ф25×2.5传热管(碳钢)，取管内流速ui=0.5m/s。 　　（2）管程数和传热管数 　　依据传热管内径和流速确订单程传热管数 　　 　　按单程管计较，所需的传热管长度为 (m) 　　按单管程设计，传热管太长，宜接纳多管程结构。现取传热管长L=6m，则该换热器管程数为 (管程) 　　传热管总根数 N=58×2=116(根) 　　（3）均等传热温差勘正及壳程数 　　均等传热温差勘正系数 　　第2章 换热器设计 　　按单壳程，双管程结构，温差勘正系数应查有关图表。但R=10的点在图上难以读出，故而相应以1/R取代R，PR取代P，查同一图线，可得φΔt=0.82 　　均等传热温差Δtm=φΔtΔ′tm=0.82×39=32(℃) 　　（4）传热管摆列和分程方法 　　接纳组合摆列法，即每程内均按正三角学形摆列，隔板两侧接纳正方摆列。取管心距t=1.25 d0，则 　　t=1.25×25=31.25≈32(mm) 　　横过管束中心线的管数 (根) 　　（5）壳体内径 　　接纳多管程结构，取管板哄骗率η＝0.7，则壳体内径为 　　(mm) 　　圆整可取D＝450mm 　　（6）折流板 　　接纳弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25％，则切去的圆缺高度为h＝0.25×450＝112.5(mm)，故可取h＝110 mm。 　　取折流板间距B＝0.3D，则B＝0.3×450＝135(mm)，可取B为150。 　　折流板数 NB=传热管长/折流板间距-1=6000/150-1=39(块) 　　折流板圆缺面水平装配。 　　（7）接受 　　壳程流体出进口接受：取接受内油品流速为 u＝1.0 m/s，则接受内径为 　　取尺度管径为50 mm。 　　管程流体出进口接受：取接受内轮回流水速 u＝1.5 m/s，则接受内径为 　　6．换热器核计 　　（1）热能核计 　　①壳程对于流传热系数 对于圆缺形折流板，可接纳凯恩公式 　　当量直径，由正三角学形摆列得