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U型管换热器毕业论文(刘改过).
2.2换热器的设计任务和设计条件
2.2.1换热器的设计任务
BIU-600-2.5/1.0-(90)-6/19-2/2型换热器设计
2.2.2换热器的设计条件
冷热流体的设计参数见表2-1和2-2:
表2-1冷却流体参数
被冷却流体 热空气 进气温度 150℃ 出气温度 40℃ 设计温度 150℃ 设计压力 2.5Mpa
表2-2 冷却介质参数
冷却介质类型 循环水H20 进口温度 30℃ 出口温度 40℃ 设计压力 1.0MPa 2.3换热器的设计步骤
2.3.1确定设计方案
(1)选择换热器的类型 设计任务中已经给出了换热器的类型,就是U型管式换热器。
(2)流程安排 在列管式换热器设计中,冷、热流的流程,需进行合理安排,一般应考虑以下原则:
易结垢流体应走易于清洗的一侧。对于固定管板式、浮头式换热器一般应使易结垢的流体流经管程,而对于U型管换热器,易结垢流体应走壳侧。依据这个原则我们可以确定流程为:混合气体走管程,循环冷却水走壳程。
2.3.2确定物性数据
定性温度:对于一般气体和水等低粘度流体,其定性温度可取流体进出口温度的平均值。故壳程循环冷却水的定性温度为
t=0.5*(40+30)=35(℃)
根据定性温度,查取壳程流体的有关物性数据。循环冷却水在35℃下的物理数据:
密度 ρi=994.3kg/m3
定压比热容 Cpi=4.174 X103 J/(kg.K)
热导率 i=0.624W/(m.K)
粘度 =0.742X10-3N.S/m2
2.4换热器的设计计算过程
2.4.1平均传热温差
先按逆流计算,得
2.4.2由给定的换热面积估算热流量
在估算传热面积时,可根据冷热流具体情况,参考换热器传热系数的大致范围,假设一K值,利用传热速率方程,估算传热面积为
(2-1)
现取 K=414W/
所以热流量
2.4.3冷却水用量
(Kg/h)
2.4.4被冷却气体
进气温度 T1=150°
出口温度 T2=40℃
进气压力 P1=0.257 Mpa
进气全量 G1=kg/h=27.78kg/s
冷却液:
进口温度 t1=30℃
出口温度 t2=40℃
冷媒压力 P2=1.0Mpa
气体的定性温度 T=0.5*(T1+ T2)=95℃
气体的密度 ,ρ1=2.545kg/m3
气体的比热容
气体的导热系数
因为 (2-2)
所以 1=0.0408W/m℃
气体的粘度因为 μm= (2-3)
所以 =1.9235X10-5N.S/m2
气体的普朗特数 Prs==0.6666
液体的定性温度 t=0.5 *(t1+ t2)=35℃
液体的密度 ρ2=994.3kg/m3
液体的比热 CPi=4.174 X103 J/(kg.K)
液体的导热系数 i=0.624W/m℃
液体的粘度 =0.742X10-3N.S/m2
液体的普朗特数 Prs==4.96
从计算可得冷却液各项参数如表2-3:
表2-3冷却液各项参数
气体的定性温度T 95℃ 密度ρ1 2.545kg/m3 比热Cp1 1414J/kg.K 导热系数1 0.0408W/m℃ 粘度 1.9235X10-5 N.S/m2 普朗特数Pr1 0.6666 液体的定性温度t2m 35℃ 密度ρ2 994.53kg/m3 比热Cp2 4174 J/kg.K 导热系数2 0.624W/m℃ 粘度 0.742X10-3N.S/m2 普朗特数Pr2 4.96 2.4.5工艺结构尺寸
(1)管径和管内流速
选用φ19×2较高级冷拔传热管,取管内流速 m/s。
(2)管程数和传热管数
因为管程数 Np= 所以L= Np =2×6=12(m)
因为 所以根,可取为207根
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t=1.25d0=1.25×19=23.75mm, 取标准t=0.025m
隔板中心到离其最近一排管中心距离为
各程相邻管的
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