化工原理壳管式换热器选型计算Word文档下载推荐.docx

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物性参数如下表:

物性

流体

密度

（kg/m3）

比热

（J/kg•K）

粘度

（PaS）

导热系数

（Wmk）

1.压载水（冷源）

1.025103

3.89103

1004X106

0.599

2.缸套水（热源）

M10

4.2103

406.1X10

0.668

注：

管程流体（压载水）参数下标为1，壳程流体（缸套水）参数下标为2.

（1）计算热负荷

Qqm1CP1（t2t1）=222.23.89103（2515）=9.333X106W

9.333106

通过热量衡算，知

qm2

3=222.22kg/s

Cp2（T1T2）4.2103（7565）

33600=800m7h

（2）平均温差

逆流：

热源75C-65C

冷源25Cj15C

温差50C50C

且VtmWtm逆=50C

（3）估算传热面积A估

查表知，水-水换热的总传热系数为：

1396〜2838w/mk，可选总传热系数

K估1800%2k，则

亠=9^3^103.7m2

K估Vtm180050

（4）试选型

管壳程的选择：

本设计实例中，与缸套冷却水不同，压载水一般未经特殊处理，所含杂质较复杂，进而压载水侧极易产生腐蚀、结垢及沉淀，为方便换热器的维护管理，故采用压载水走管程，缸套冷却水走壳程。

管程流速的选择：

对于壳管式换热器，一般要求管程流速达0.2〜2.5m?

s,壳程流速达0.5〜2.5m?

s，结合本设计实例，为防止压载水杂质沉积，管程压载水流速取u11.5mSo

管子排列方式选择：

管子在管板上的排列方法有等边三角形、正方形直列和正方形错列等,等边三角形排列的优点有：

管板的强度高；

流体走短路的机会少，且管外流体扰动较大，因而对流传热系数较高；

相同的壳内径可排列更多的管子。

正方形直列排列的优点是便于清洗列管的外壁，适用于壳程流体易产生污垢的场合；

但其对流传热系数较正三角排列时为低。

正方形错列排列则介于上述两者之间，即对流传热系数（较直列排列的）可以适当地提高。

本例选择正三角形排列。

传热管的选择：

选传热管19mM2mm其内径d2=0.017m,外径d2=0.019mo

估算单程管子根数:

qv1=

3600nd12u13600

800

3.14

~4~

=653根

0.01721.5

根据传热面积估算管子长度:

「二=—103.7

0.019653

2.66m

若采用单程管，则每管程的管长选用由换热器设计手册查得，可选管子总数

L==3m

N=607根,

管中心距t=25mm,正三角形排列。

壳体内径D=700mm,可取折流板间距h=600mm,折流板数

1—14块,传热面积可选A选105.1「管程流通面积为0.1073讥

0.6

Nbh1

故,

由换热器系列标准选用固定管板式换热器:

BEM700

0.25

陛-105.1-丄1I

19

（5）校核总传热系数K

①管程对流传热系数1。

管内流体流速:

Ui

qv1

n2

3600—Bn

4

3142

36000.0172607

Re1

diUip

0.0171.6

1004106

1.0251032.71104

Pri

Cpi凶

3.8910310041067.04

a0.023Ar®

0.8pf."

=0.023

d1

（2.71104）0.8

0.017

7.040.4=6224.6Wm2k

②壳程对流传热系数a。

壳程流通面积：

S=hD（1y）=0.60.7

——0.1008

25

qz=800a600=2.2m//S0.1008/s

正三角形排列的当量直径：

4更t2-

2

缸套水流速:

U2

de

0.019

逅0.0252-空

24

=0.0173mm

入=45wmk

K=1974Wm2

（6）传热面积:

A选d1.11，即传热面积有11%的裕量。

A94.6

计算表明，所选换热器规格可用。

【2】压载水：

t115Ct230C

定性温度t=冒

22.5C。

经饱和水的物性表，查得：

入=0.60375%C

*=953.375X106Pas

流体、

（kg/m3）

（kJ/kg

•K）

（wmc）

1.02510

3.89

103

953.37510

0.60375

1.010

4.2

406.110

管程流体（压载水）

参数下标为1，壳程流体（缸套水）参数下标为2.

Q=

qmiCpi（t2ti）222.223.89103（3015）=1.4107W

通过热量衡算,

1.4107

3333.3

Cp2（「T2）4.2103（7565）

热源体积流量

qv2q”%3600彳33.%。

10336001200口%

热源

冷源

温差

75Ct65C

30Cj15C

45C50C

由生452知,

Vt250

Vtm逆

Vt1Vt2

75—0.667,P=E

15T1

30

查温度校正系数

且VtmWtm逆

沁0.25

7515

©

图，知0.98>

0.8，故米用单壳程可行。

46.55C

1396〜2838阳可选总传热系数

A估二亠

K估Vtm

j410一167.1m2

180046.55

流程的选择：

本设计实例中，与缸套冷却水不同，压载水一般未经特殊处理，所含杂质较复杂，进而压载水侧极易产生腐蚀、结垢及沉淀，为方便换热器的维护管理，故采用压载

水走管程，缸套冷却水走壳程。

流体流速的选择：

对于壳管式换热器，一般要求管程流速达

0.5〜2.5m?

s，结合本设计实例，为防止压载水杂质沉积,

0.2〜2.5m?

s，壳程流速达

U11.5mS。

管程压载水流速取

正方形直列和正方形错列且管外流体扰动较大，相同的壳内径可排列更多的管子。

正方形直列排列的优点是便于清

管子在管板上的排列方法有等边三角形、等，等边三角形排列的优点有：

流体走短路的机会少,因而对流传热系数较高；

洗列管的外壁，适用于壳程流体易产生污垢的场合；

正方形错列排列则介于上述两者之间，这里选择正三角形排列。

即对流传热系数（较直列排列的）可以适当地提高。

在

选传热管19mm<

2mm其内径d10.017m，外径d2

0.019m。

n—3^1

3600—d12U1

411

——3M00y653根

3600To.。

1721.5

LA估

nd2n

167.1

3.140.019653

L==4.5m。

若采用i程管，则每管程的管长选用

由换热器设计手册查得，可选管子总数N=797根，管中心距

体内径D=800mm,可取折流板间距h=600mm,折流板数Nb

t=25mm,正三角形排列。

壳

|45

-1竺17块，传热

h0.6

面积可选A选209.3m，管程流通面积为0.1408m。

故，由换热器系列标准选用固定管板式换热器:

BEM800-035-209.3-

45-1I

（5）校核总传热系数

①管程对流传热系数

qvi

3600ndi2n

800

36003140.0172797

1.3叹

Rei

O.。

171.31.0251032.32104

953.375106

3.89103953.3751066.63

a0.023“Rer8Pr/4

di

0.023

驚（2.32104）0.8E5409.2%k

②壳程对流传热系数

壳程流通面积:

S=hD（i

q%

4亟t2-de2

4—0.0252-314

0.ii52

¥

）0.6

0.019=0.0173

80g600

0.1152

Re2^UP

1732「O1038.52104

406.1106

Pr2

Cp2由

4.2103彳06*11062.55

a0.023匹Re20.8Pr20.3

牆（8.52m。

82.550.310346

2k

③总传热系数。

由于压载水所含杂质较为复杂,

在管程易产生结垢，而壳程侧冷却水也易产生结垢，为

简化计算，可取污垢热阻

Rd1Rd29

105%，碳钢热导率入=45Wmk。

Rd2

0（2

bd2

心m

Rd1

d2

ad1

1

10346

10

50.002

45

18

9105需

19——=5.4X104

5409.217

心1852%2

④传热面积:

A选20931.29，即传热面积有29%的裕量。

A162.4

计算表明，所选换热器规格可用

一!

>

<

口参考书目：

1.王志魁主编《化工原理》化学工业出版社。

2.任晓光主编《化工原理课程设计指导》化学工业出版社。