完整版换热器计算步骤Word格式文档下载.docx

1、（8） 初估传热面积，考虑安全因素和初估性质，常采用实际传热面积为计算传热面积值的1.151.25倍（9） 选取管长I。（10） 计算管数Nt（11） 校核管内流速，确定管程数（12） 画出排管图，确定壳径 Dj和壳程挡板形式及数量等（13） 校核壳程对流传热系数（14） 校核平均温度差（15） 校核传热面积（16） 计算流体流动阻力。若阻力超过允许值，则需调整设计。2.3确定物性数据2.3.1定性温度由饱和水蒸气表可知，蒸汽和水在 p=7.22MPa t295 C情况下为蒸汽，所以在不考 虑开工温度、压力不稳定的情况下，壳程物料应为蒸汽，故壳程不存在相变。对于壳程不存在相变，其定性温度可取流

2、体进出口温度的平均值。其壳程混合气体 的平均温度为：管程流体的定性温度:根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据2.3.2物性参数管程水在320C下的有关物性数据如下：【参考 物性数据 无机 表1.10.1 表2 2密度p i- =709.7kg /m3定压比热容cpi =5.495kJ/ kg.K热导率入 i =0.5507W/m.C粘度卩 i =85.49卩 Pa.s普朗特数Pr=0.853壳程蒸气在357.5下的物性数据1:【锅炉手册 饱和水蒸气表p o=28.8Cpo=3.033入 o=0.06061 o=22.451 Pa.sPr=1.1222.4估算传热面积241热流量根

3、据公式（2-1）计算：Q WCp t将已知数据代入 （2-1）得:Q WCp1 b=60000X 5.495 X 103 （330-310）/3600=1831666.67W式中：W 工艺流体的流量，kg/h ；Cp1 工艺流体的定压比热容，kJ/疥K; t1 工艺流体的温差，C；Q 热流量，W2.4.2平均传热温差根据化工原理4-45 公式（2-2）计算:按逆流计算将已知数据代入 （2-3）得: tm 逆流的对数平均温差，C；ti 热流体进出口温差，c； t2 冷流体进出口温差，c； 可按图2-1中（b）所示进行计算。图2-1列管式换热器内流型243传热面积根据所给条件选定一个较为适宜的K值

4、，假设K=400 W/m.K则估算传热面积为QK tm（化工原理式4-43）（2-4）将已知数据代入 （2-3）得:Q 1831666.67K tm 400 41.86109.39 m2S估算的传热面积，m2;k 假设传热系数，w/m c； tm 平均传热温差，C。考虑的面积裕度，则所需传热面积为：S S 1.15 112.88 1.15 125.8m2（2-5）2.4.4热流体用量根据公式（2-4）计算：由化工原理热平衡公式Cp t将已知数据代入 （2-4）得:式中Q热流量，WCp2疋压比热谷，kJ/ kgc；t2热流体的温差，W2 热流体的质量流量，kg/h2.5工艺尺寸2.5.1管数和管

5、长1.管径和管内流速根据红书表3-2换热管规格表2-4材料钢管标准外径厚度/ （mm mm外径偏差/mm壁厚偏差碳钢GB816325 2.50.2012%10%2管程数和传热管数依红书3-9式 nqv24du可根据传热管内径和流速确定单管程传热管数ns6：diUi16.677097 74.8 75（根）0.022 14（2-7）n 单程传热管数目；di 传热管内径，mm ；u管内流体流速， ms。按单管程计算，依红书3-10,所需的传热管长度为L Ap 125.8 21.3 m （2-8）dons 0.025 75式中L 按单程管计算的传热管长度，mAp 传热面积， m2 ；d。 换热管外径，

6、m。按单管程设计，传热管过长，则应采用多管程，根据本设计实际情况，采用非标准 设计，现取传热管长I 6m,则该换热器的管程数为式中 Nt 换热器的总传热管数;式 ， A 换热器的实际传热面积2.5.2平均传热温差校正及壳程数选用多管程损失部分传热温差，这种情况下平均传热温差校正系数与流体进出口温度有关，其中 按红书3-13a 3-13b将已知数据代入（2-12） 和（ 2-13）得:420 295 0.75330 310按单壳程，四管程结构，红书图3-7，查得校正系数:图2-2 温差校正系数图t 0.96 ；（2-14）平均传热温差 按式（2-9）计算：tm t t塑将已知数据代入（2-9）得

7、：tm t t塑 0.96 41.86 40.2tm 平均传热温差，C；t 校正系数；t塑一一未经校正的平均传热温差，C。由于平均传热温差校正系数大于 0.8，同时壳程流量较大，故取单壳程合适。传热管排列方式：采用正三角形排列每程各有传热管 75根，其前后官箱中隔板设置和介质的流通顺序按 化工设计3-14 选取取管心距：t 1.28do （ 2-15）则管心距：t 1.28 do 1.28 25 32mm根据标准选取为 32mm :隔板中心到离其最近一排管中心距t 32s 6 6 22 mm2 2 （ 2-16）各程相邻传热管的管心距为2s=44mm每程各有传热管75根，其前后管箱中隔板设置和

8、介质的流通顺序按图 2-4选取。图2-3组合排列法图2-4隔板形式和介质流通顺序5壳体内径采用多管程结构，壳体内径可按式计算。正三角形排列， 4管程，取管板利用率为0.6 0.8, 取 0.7，贝U壳体内径为D壳体内径,m;t 管中心距,m;Nt 横过管束中心线的管数 按卷制圆筒进级挡圆整，取为 D=700mm2.5.3折流板管壳式换热器壳程流体流通面积比管程流通截面积大，为增大壳程流体的流速，加 强其湍动程度，提高其表面传热系数，需设置折流板。单壳程的换热器仅需要设置横向 折流板。采用弓形折流板，弓形折流板圆缺高度为壳体内径的 20%25%取25%取则切去的圆缺高度为：h 0.25 700

9、175mm故可取h 180mm取折流板间距B .3D，则B 0.3 700 210 （mm）可取为B=250mm（2-18）（2-19）折流板数NB折流板圆缺面水平装配。化工设计图3-15图2-5 弓性折流板（水平圆缺）2.5.4其它附件拉杆拉杆数量与直径：由化工设计表4-7表4-8该换热器壳体内径为700mm故其拉杆 直径为 16拉杆数量为6个。2.5.5接管依据化工原理 式1-24壳程流体进出口接管：取接管内水蒸气流速为 ui 4.42m/s，则接管内径为圆整后可取内径为Di 150mm管程流体进出口接管：取接管内液体流速为 U2 1m/s，则接管内径为4 60000 （警0 709.7）

10、 0.仃3（m）圆整后取管内径为D2=180mmD接管内径，m ;u 流速，m/s ；V 热、冷流体质量流量，kg/s2.6换热器核算2.6.1热流量核算2.6.1.1壳程表面传热系数壳程表面传热系数用克恩法计算，见式 红书3-22当量直径，依式 红书3-32b计算:将已知数据代入 （2-23）得：de才d。）03224 025）do0.0250.020（m）式中 de 当量直径,m ；t 管心距，m ；d 管外径，m。壳程流通面积依红书式3-25计算S BD（1 芈）式中B 折流板间距，m ;D 壳体内径，m ; do 管径，m；S。一壳程流通面积，m2依据红书计算步骤，壳程流体流速及其雷诺

11、数分别为17393u Vo （3600 288）4.415（ m/s）o So 0.038（2-25）（2-26）pr 1.122黏度校正（）0.14 1壳程表面传热系数1o 0.36 Redec “ 0.06060.36 -0.02W%/ .0.14Pr （）w113276 0.551.12213 1682.5 （W/m 2 C）（2-27）式中 u2 壳程流体流速，s 壳程流通面积，3密度，kg/m m热流体的质量流量,m/s ；m kg/h。2.6.1.2管内表面传热系数管程流体流通截面积diNtn0.022 750.0236 （m2）（2-28）管程流体流速Ui 1（m/s）雷诺数Re

12、,idiui 709.70.02 1i 85.49 10166031.1（2-29）Pr 0.853按化工原理0.23Re0.8Pr0.40.23 Re0.80.55070.23 -0.4Pr（2-30）0.8 0.4166031.1 0.853562.5 （W/m 2 C）Re 雷诺数； de 当量直径，m ；Ui 管程流体流速，m/s ；i 密度，kg/m3;i 粘度，Pa.sPr 普朗特数；Cpi 定压比热容，kJ/ kg . C；i 粘度，Pa.s ；i热导率，W/m/C261.3污垢热阻和管壁热阻污垢热阻和管壁热阻可取：化工原理附录20管外侧污垢热阻 R。0.8598 10 4 （ m2 C /W）管内侧污垢热阻 Ro 0.8598 10 4 （ m2 C /W）管壁热阻按红书 式计算，查表可得碳钢