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列管式换热器设计文档
设计题目:换热器设计1、处理能力19.8×104 t/a 煤油
2、设备型式列管式换热器
3、操作条件
(1) 煤油:入口温度140°C,出口温度40°C;
(2) 冷却介质:水,入口温度30°C,出口温度40°C
(3) 允许压降:不大于1×105Pa
(4) 煤油定性温度下的物性数据:
ρ =825kg?m-3 μ = 7.15×10-4P啊
Cp =2.22kJ?kg-1?K-1 λ =0.14W?m-1?K-1
(5)每年按330 天计,每天24 小时运行
(6)建厂地址:兰州地区
一、确定设计方案
1.选择换热器的类型
两流体温度变化情况:热流体进口温度140,出口温度40;冷流体(循环水)进口温度30,出口温度40。该换热器用循环冷却水冷却,冬天操作时进口温度会降低,考虑到这一因素,估计该换热器的管壁温度和壳体壁温之差较大,因此初步确定选择带膨胀节的固定管板式换热器。
2.流动空间及流速确定
由于循环冷却水较易结垢,为便于水垢清洗,应使循环水走管程,煤油走壳程。选用Ф25*2.5mm的碳钢管,管内流速ui=0.5m/s。
二 确定物性数据
煤油的定性温度:T=(140+40)/2=90℃ ???? 密度????????? ρ=kg/m3 定压比热容??? Cp=kJ/kg℃ 热导率??????? λ=0.1W/m℃ 粘度????????? μ=0.mPa﹒s 水的定性温度:T=(30+40)/2=35 ℃ 密度????????? ρ=9kg/m3? 定压比热容??? Cp=4.kJ/kg℃ 热导率??????? λ=0.6W/ m℃ 粘度???????? μ=0.m Pa﹒s
三计算总传热系数
1热流量
2. 平均传热温差
3冷却水用量
4.总传热系数K
管程传热系数
壳程传热系数:
假设壳程传热系数
污垢热阻 Rsi=0.000516 (兰州水的硬度大)
Rso=0.000172
管壁的导热系数
四 计算传热面积
考虑15%的面积裕度
五 工艺结构尺寸
1.管径和管内流速
选用Ф25*2.5mm的碳钢管,取管内流速
2.管程数和传热管数
依据传热管内径和流速确定单程传热管数
(根)
按单程管计算所需的传热长度为
按单管程设计传热管过长,所以采取多管程结构。现取传热管长l=6m则该换热器的管程数为
管程
传热管总根数N=243×2=486根
3.平均传热温差校正及壳程数
平均传热温差校正系数
按单壳程,双管程结构,温差校正系数查有关图表,可得
平均传热温差
℃
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,隔板两侧采用正方形排列。取管心距,(焊接法),则
横过管束中心线的管数
根
5.壳体内经
采用多管程结构,取管板利用率η=0.7,则壳体内径为
mm
圆整可取D=900mm
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经的25%,则切去的圆缺高度为
故取h=225mm
取折流板间距B=0.3D则
可取B为300mm
折流板数 块
折流板圆缺面水平装配
7接管
壳程流体进出口接管:取接管内煤油流速为u=1.0m/s,则接管内径为
取标准管径为100mm
管程流体进出口接管:取管内循环水流速为u=0.5m/s则
取标准管径为310mm
六 换热器核算
1.热量核算
壳程对流传热系数
对于圆缺形折流板
当量直径,由正三角形排列得
壳程流通截面积
㎡
壳程流体流速及其雷诺数分别为
普兰特准数
粘度校正
管程对流传热系数
管程流通截面积
管程流体流速及其雷诺数分别为
普兰特准数
传热系数K
传热面积S
该换热器的实际传热面积Sp
=
该换热器的面积裕度为
传热器面积裕度合适,该换热器能够完成生产任务。
2.换热器内流体流动阻力
管程流动阻力
Ns=1 Np=2 Ft=1.4
由Re=13729 传热管相对粗糙度
查的
流速ui=0.499m/s ρ=993.95kg/m^3
所以
﹤10kpa
管程流动阻力在允许的范围内
壳程阻力
Ns=1 Ft=1
流体流经管束的阻力
F=0.5 = Nc=26 =19 =0.143
流体流过折流板缺口的阻力
B=0.3 D=0.9
总阻力﹤10kpa
壳程流动阻力也比较适宜
(四)换热器主要结构尺寸和计算结果
换热器型式:固定管板式 换热器面积(㎡):208.9 工艺参数 名称 管程 壳程 物料名称 循环水 煤油 操作压力,MPa 0.1 0.1 操作温度,℃ 30/40 40/140 流量,kg/h 132966 25000 流体密度,kg/
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