.×吨年正戊烷冷凝器设计.docVIP

2.8×104吨年正戊烷冷凝器设计 5.2计算流体的定性温度，确定流体的物性数据 正戊烷液体在定性温度（51.7℃）下的物性数据（查化工原理附录）：ρ=596kg/m3，μ＝1.8×10-3Pa·s，Cp=2.34 kJ/（kg·℃），λ=0.13 W/（m·℃），r=357.4KJ/kg，该冷凝温度对应的压强为174.8775kPa。 因为冷却剂出口温度自定，而该温度直接影响冷却剂的耗量和换热器的大小，所以此温升为6℃、8℃、10℃,进行设计计算，最后取相对较优方案。 5.2.1温升为6℃时，即t2=31℃,井水的定性温度tm=t1+t2/2=28℃。两流体的温度差Tm-tm=51.7-28=23.7℃lt;50℃,故选固定管板式换热器。 1、计算热负荷： ms1=3.8×104×103/330×24=4798kg/h=1.333kg/s Q=ms1r=1.333×357.4=476.4kW 476.4由热量守恒，m2==18.968kg/s 4.186?6 2、计算有效平均温度差 逆流平均推动力?tm逆=(T1?T2)?(t2?t1)(51.7?25)?(51.7?31)==23.6℃ T1?T2lnlnt2?t151.7?31 表5.1 冷热流体定性温度下的物性数据 3、选取经验传热系数K=590W/?m2??C? 476.4?103Q估算换热面积A= ==34.21m2 ?tm?K590?23.6 1 4、初选换热管规格 查管壳式热交换器系列标准（JB/T4715-92），立式固定管板式换热器规格如下： 公称直径D：500mm 管长L：3.0m 实际换热面积A：37.73m2 管子直径：φ25mm×2.5mm 管程数Np:2 管数NT:164 管子排列方式：正三角形 则该换热器所要求的传热系数至少为 476.4?103QK===535W/?m2C? ?tm?A37.73?23.6 5、核算总传热系数K0 （1）计算管程传热系数αi 18.968Vsi=msi/ρsi==.0190m3/s 996 ?NT???2??164?22?==0.0257m ?0.785?0.02Ai??d?????N?4i??2??P?? 管内水流速ui=0.0190=0.74m/s 0.0257 Rei=diui?i ?i=996?0.02?0.74=17633gt;10000(湍流) ?30.836?10 Pri??iCpi0.836?4.186??5.709 ?i0.613 ?i di?Re0.8?Pri=0.023?0.4故?i=0.023?0.6130.8??17633??5.7090.4=3531W/?m2C? 0.02 （2）计算壳程对流传热系数α0 因为立式管壳式换热器，壳程为正戊烷饱和蒸汽冷凝为饱和液体后离开换热器，故可按蒸汽在垂直管外冷凝的计算公式计算α0，在湍流下 1 3??g???4L??t???0.0077?????? 2??????? 现假设管外壁温tw=36.4℃, ?t=15.3℃湍流下物性用饱和温度51.7℃下的数据， 230.4 2 ?0.60.4?23?596?9.81?0.134?3?15.3?????0.0077??23?3? ??0.18?10?3????10?357.4?0.18?10???13 ?0.0077?6182.3?1.52 =72.36 故α0=1257W/?m2C? （3）确定污垢热阻Rso=1.72×10-4m2C/?W? (有机液体) Rsi=2.0×10-4m2C/?W? （井水） （4）总传热系数 K0=1 100?Rso?Rsi0???0di?idi?dm1= 1 ?1.72?10?4?2.0?10?4?????1257203531204522.5 =612W/?m2C? 所选换热器的安全系数为（612-440）/440×100%=39.1% 表明该换热器的传热面积裕度符合要求 6、校核壁温和冷凝液流型 核算壁温时，一般忽略管壁热阻，按以下近似公式计算 T?twt?tw? ?Rso?Ri?0?i tw?28= 11?0.000172?0.000212573531 tw=35.9℃，这与假设基本一致，可以接受 m1.