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换热器热力计算

设计说明书

一、热力计算

1、原始数据:

甲醇进口温度t1’=64.4℃

甲醇出口温度t1”=38℃

甲醇工作压力P1=0.04MPa

甲醇流量G1=1.3×1.986×103kg/h

冷却水进口温度t2’=32℃

冷却水出口温度t2”=42℃

冷却水工作压力P2=0.36MPa

2、定性温度及物性参数

水的定性温度t2=(t2’+t2”)/2=(32+42)=37℃

水的密度查物性表得ρ2=993.25kg/m3

水的比热查物性表得Cp2=4.174KJ/kg.℃

水的导热系数查物性表得λ2=0.629W/m.℃

水的粘度μ2=697.76×10-6Pa.s

水的普朗特数查物性表得Pr2=4.64

甲醇的定性温度，甲醇在0.04MP下的沸点温度ti=64.34℃冷凝

段t1=(t1’+ti)/2=(64.4+64.34)/2=64.4℃

冷却段t1c=(t1”+ti)/2=(64.34+38)/2=51.2℃

甲醇在冷凝段温度下的物性常数：

密度ρ1=2.31kg/m3

比热Cp1=1.42KJ/kg.℃

导热系数λ1=0.0169W/m.℃

粘度μ1=10.5×10-6Pa.s

普朗特数Pr1=0.88

甲醇在冷却段温度下的物性常数：

密度ρ1ｃ＝777.87kg/m3

比热Cp1C=2.75KJ/kg.℃

导热系数λ1ｃ＝0.1600W/m.℃

粘度μ1c=0.3351Pa.s

普朗特数Pr1c=5.76

3、传热量与水热流量

取定换热器热效率为η=0.98

冷凝段传热量：

Q1=G1·γ·η/3600

=1.3×1.986×103×825.6×0.98/3600

=580.25094KW

=580250.94W

冷却段传热量：

Q1C=G1·Cp1C·(t3-t1”)·η/3600

=1.3×1.986×103×2.75×(64.34-38)×0.98/3600

=50.90900KW

=50909.00W

总传热量Q0Q1+Q1C

=580250.94+50909.00=631159.94KW冷却水的流量：G2

)(

2

2

20

ttCQP-?=631159.944.174×(42-32)

=54436.4Kg/h设定冷凝段和冷却段分界处水的温度为t3G2

)

(3

221ttCQPc

-?=54436.4Kg/h

解得t3=41.2℃4、有效平均温差冷凝段温差：N

t?

)

()(ln

)

()(312

1

3

121tttttttt

32

4.64424.64ln

)

324.64()424.64(=27.1℃

对于冷凝，冷凝温度基本一定，故温差校正系数为1，所以有效平

均温差mt?=27.1℃冷却段温差：Nc

t?

)

()(ln

)

()(2

1

31

2131tttttttt

32

382.414.64ln

)

3238()2.414.64(=12.7℃

换热器按单壳程2管程设计。

由于热流体出口温度t1”=38℃小于冷流体出口温度t2”=42℃，

出现了温度交叉现象，为避免出现温度交叉现象，