换热器计算步骤.docx

第 2 章 工艺计算 设计原始数据 名称 设计压力 设计温度 表 2—1 介质 流量 容器类别 设计规范 单位 Mpa ℃ / Kg/h / / 壳侧 7.22 420/295 蒸汽、水 III GB150 管侧 28 310/330 水 60000 GB150 管壳式换热器传热设计基本步骤 了解换热流体的物理化学性质和腐蚀性能 由热平衡计算的传热量的大小，并确定第二种换热流体的用量。 确定流体进入的空间 计算流体的定性温度，确定流体的物性数据 计算有效平均温度差，一般先按逆流计算，然后再校核 选取管径和管内流速 计算传热系数，包括管程和壳程的对流传热系数，由于壳程对流传热系数与壳径、管束等结构有关，因此，一般先假定一个壳程传热系数，以计算 K，然后再校核 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 1.15~1.25 倍 选取管长 l 0 计算管数 N T 校核管内流速，确定管程数 画出排管图，确定壳径 D i 和壳程挡板形式及数量等 校核壳程对流传热系数 校核平均温度差 校核传热面积 计算流体流动阻力。若阻力超过允许值，则需调整设计。 第 2 章 工艺计算 确定物性数据 定性温度 由《饱和水蒸气表》可知，蒸汽和水在p=7.22MPa、t295℃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，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。其壳程混合气体 的平均温度为： t= 420 ? 295 ? 357.5 ℃ （2-1） 2 管程流体的定性温度： 310 ? 330 T= 2 ? 320 ℃ 根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。 物性参数 管程水在 320℃下的有关物性数据如下：【参考 物性数据 无机 表 1.10.1】 密度ρ =709.7i-㎏/m3 密度 ρ =709.7 i- ㎏/m3 定压比热容 c =5.495 pi kJ/㎏.K 热导率 λ =0.5507 i W/m.℃ 粘度 μ =85.49 i μPa.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】 表 2—3 密度 密度 ρ =28.8 o ㎏/m3 定压比热容 c =3.033 po kJ/㎏.K 热导率 λ =0.0606 o W/m.℃ 粘度 μ =22.45 o μPa.s 普朗特数 Pr=1.122 估算传热面积 热流量 根据公式（2-1）计算： Q ? Wc p ?t 【化原 4-31a】 （2-2） 将已知数据代入 （2-1）得： Q ? WC ?t 1 p1 1 =60000×5.495×10 3 (330-310)/3600=1831666.67W 式中： W ——工艺流体的流量，kg/h； 1 C ——工艺流体的定压比热容，kJ/㎏.K； p1 ?t1——工艺流体的温差，℃； Q——热流量，W。 平均传热温差 根据 化工原理 4-45 公式（2-2）计算： ?t ? m ?t ? ?t 1?tln 1 1 ?t 2 （2-3） ?t 2 按逆流计算将已知数据代入 （2-3）得： ?t ? ?t ? ?t 1 2 ?420 ? 330?? ?310 ? 295? ? ? ?  ? 41.86 ℃ 1m ln ?t 1 ?t 2 420 ? 330 ln ?310 ? 295? 第 2 章 工艺计算 式中： ?t m ——逆流的对数平均温差，℃； ?t ——热流体进出口温差，℃； 1 ?t ——冷流体进出口温差，℃； 2 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 传热面积 根据所给条件选定一个较为适宜的 K 值，假设 K =400 W/m2.K 则估算传热面积为: S ? Q （化工原理 式 4-43） （2-4） K?t m 将已知数据代入 （2-3）得： S ? 式中： S ——估算的传热面积， m 2； Q 1831666.67 K?t 400 ? 41.86 m ? 109.39 m2 K ——假设传热系数，W/m2.℃； ?t ——平均传热温差，℃。 m 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） 热流体用量 根据公式（2-4）计算：由化工原理热平衡公式 W ? Q c ?t p 将已知数据代入 （2-4）得： W ? Q ? 1831666.67 ? 17392.68 kg/h （2-6） 2 C ?t p 2 2 3.033? (420 ? 295) 式中Q ——热流量，W； ——定压比热容，kJ/㎏.℃； p2 ?t