甲醇冷凝器设计计算.docVIP

1.1 确定物性数据 热流体进口温度：337.85K,出口温度：337.85K 冷流体进口温度：300.15K,出口温度：317.15K 定性温度:可取流体进口温度的平均值。 壳程甲醇蒸气的定性温度为=337.85K，=337.85K，= 337.85K 管程冷却水的定性温度为=300.15K，=317.15 ， t=(300.15+317.15)/2=308.15K 根据定性温度，分别查取相关文献[1]，【2】壳程和管程流体的有关物性数据 甲醇蒸气在337.15K下的物性数据:密度 =1.19 定压比热容 =1.620热导率 =0.013粘度 =0.011 汽化潜热 =1100 冷却水在308.15K下的有关物性数据: 密度 =994.06 定压比热容 =4.165热导率 =0.623粘度 =0.7245 1.2 估算传热面积 1.2.1热流量 甲醇质量流量： =1.2×3600×1.19=5140.8=1.428 甲醇热负荷： =5140.8×1100=5.655×=1570.8 1.2.2平均传热温差 == 其中=，= ，==337.85K 1.2.3冷却水用量 ==5.655×/[4.165×（317.15-300.15）]=79867.2 =22.2 1.2.4传热面积初值估算 查文献[1]取总传热系数K=800 估算传热面积:==1570.8×/（800×28.36）=69.235 1.3 核算总传热系数K 1.3.1管径和管内流速 选用Φ19mm×2mm的碳钢管，取管内=0.57,其内径，外径 1.3.2计算管程数和传热管数 根据传热管内径和流速确定单程传热管数 ==221.83221（根） 按单管程计算，所需传热管长度为 ===5.25m 根据传统换热器管长可取6米单程换热器，则传热管总根数 =221（根） 1.3.3平均传热温差校正及壳程数 平均传热温差校正系数 R==0 P==0.45 查文献[4]，按单壳程温差校正系数应查有关图表。可得=1 平均传热温差 ==1×28.36=28.36℃ 1.3.4传热管排列和分程方法 采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列。取管心距t=1.25d0，则 t=1.25×19=23.75≈25(mm) 查文献[8]，对于单管程换热器，横过管束中心线的管数根 管束的分程方法：采用单管程共有传热管221根， 1.3.5壳体内径 本设计采用单管程结构正三角形排列，查文献[6]，壳体内径可用下式计算： D=t（）+， 管束中心线上最外层管的中心至壳体内径的距离 则壳体内径为： D==428.5mm 圆整后取壳体直径为D=500mm 1.3.6折流板 采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高为=0.25×500=125mm 两相邻折流挡板的距离（板间距）为： h==0.8×500=400mm，故可取h=400mm, 折流板数目：=-1=14（块） 折流板圆缺面水平装配。 1.3.7污垢热阻和管壁热阻 管程冷却水的污垢热阻 =0.00034 壳程纯净甲醇气体的污垢热阻 =0 管壁热阻 = ，其中b为传热管壁厚，m ；为管壁热导率， 碳钢在308.15K下的热导率为51.10，所以 ==0.000039 1.3.8管程给热系数 管内流通面积 ==××221=0.0390 管内流速 ==0.5726 管内雷诺系数 ===11784.65（湍流） 管内普朗特数 ===4.844 对流传热系数 =3245 1.3.9壳程给热系数 查文献[4]，壳程对流传热系数 式中，为比汽化热， 为冷凝液的密度， 为冷凝液的热导率, 为冷凝液的黏度, 为饱和温度与外壁温度之差， n为水平管束在垂直列上的管子数，该换热器为单管程单壳程共221跟管子，管子按照三角形排列，则有 n≈10 定性温度取膜温，即 现假设管外壁温，则 ,在该定性温度下： ，， =2805 1.3.10壁温核算 热流体在管内流动，=337.15K，则单根水平管的传热量，根据壁温公式有 式中，为管外壁温，为管内壁温，为管程冷却水污垢热阻， 为壳程纯净甲醇气体的污垢热阻，b为管厚度，为单根换热管的内表面积，为单根换热管外表面积，为单根换热管平均表面积，为碳钢热导率。 ，求得 =330.07K，这与假设相差不大，可以接受。 1.3.11计算总传热系数K 式中 为管子内径，为管子外径，为管子平均直径，为管程传热系