-四、列管式换热器的工艺计算4.1、确定物性参数：定性温度：可取流体进口温度的平均值壳程油的定性温度为T=(140+40)/2=90T=(140+40)/2=90管程流体的定性温度为t=(30+40)/2=35t=(30+40)/2=35根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据煤油在定性温度下的物性数据：o=825kg/m3o=7.1510-4PaScpo=2.22KJ/(Kg)o=0.14W/(m)循环冷却水在 35下的物性数据：i=994kg/m3Cpi=4.08KJ/(kg.)i=0.626W/(m.)i4.2、计算总传热系数：.z.-、热流量m mo o= = 15.815.810104 410103 3/(300/(30024)=21944Kg/h24)=21944Kg/hQ Qo o=m=mo oc cpopot to o=21944=219442.222.22(140-40)=4.87(140-40)=4.8710106 6KJ/h=1353KWKJ/h=1353KW、平均传热温差、冷却水用量WWi i=Q=Qo o/C/Cpi pi t=t=4.874.8710106 6/(4.08/(4.08(40-30)=119362 Kg/h(40-30)=119362 Kg/h、总传热系数 K=0.023=0.023 =4759W/(=4759W/(. .壳程传热系数：假设壳程的传热系数污垢热阻管壁的导热系数 =45W/=45W/ m.m.那么总传热系数 K 为：4.3、计算传热面积S S=Q/(K=Q/(K t)= (1353t)= (135310103 3)/(310)/(31039)=111.9m39)=111.9m2 2考虑 15%的面积裕度，S=1.15S=1.15S S=128.7 m=128.7 m2 24.4、工艺构造尺寸、管径和管流速选用252.5 传热管碳钢 ，取管流速 i i=1m/s=1m/s、管程数和传热管数依据传热管径和流速确定单程传热管数.z.-=(119362/(994=(119362/(9943600)3600)0.7850.785 0.020.022 21 1=106.2=106.2 107107根根按单程管计算，所需的传热管长度为=128.7/(3.14128.7/(3.140.0250.025107)=15.32m107)=15.32m按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程构造。现取传热管长 L=6m,那么该换热管程数为=15.32/6=2.6=15.32/6=2.63 3 管程管程传热管总根数N=107N=1073=3213=321 根根、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，双管程构造，温差校正系数应查有关图表。但 R=10 的点在图上难以读出，因而相应以1/R 代替 R，PR 代替 P，查同一直线，可得、传热管排列和分程方程方法采用组合排列法，即每程均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。取管心距 t=1.25do,那么t=1.25t=1.25 25=31.2525=31.25 32(mm)32(mm)横过管束中心线的管数.z.-=1.19=1.19=22=22 根根采用多管程构造，取管板利用率=0.7，那么壳体径为=1.05=1.05=723mm=723mm圆整可取 D=800mm、折流板采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体径的 25%，那么切去的圆缺高度为 h=0.25h=0.25800=200(mm)800=200(mm)故可取 h=200(mm)h=200(mm)取折流板间距 B=0.3DB=0.3D，那么B=0.3B=0.3800=240(mm),800=240(mm),可取 B B 为为 250mm250mm。折流板数=6000/250-1=236000/250-1=23 块块折流板圆缺面水平装配。、接收壳程流体进出口接收：取接收油品流速为 u=1.0m/s，那么接收径为=)=).z.-=0.097m=0.097m取管径为 100mm100mm管程流体进出口接收：取接收循环水流速 u=1.5m/su=1.5m/s那么接收径为d d2 2= =取标准管径为 170mm=0.17m=0.17m4.5、换热器核算、热量核算：壳程对流传热系数对圆缺形折流板，可采用克恩公式当量直径，由正三角形排列得=0.0200.020m m壳程流通截面积=0.240.8=0.042m.z.-壳程流体及雷诺数为u0=m/sRe0=0.020.176825/0.000715=4062m/s普兰特准数粘度校正a a0 0=0.36=0.36(0.140/0.02)(0.140/0.02) 406240620.550.5511.3411.341=547W/(m1=547W/(m2 2) )、管程对流传热系数管程流通截面积Si=0.7850.022107=0.0336m2管程体流速ui=(119362/(3600994)/0.0336=0.992m/sRe=0.020.992994/0.000725=27201.3普兰特准数a ai i=0.023=0.023(0.626/0.02)(0.626/0.02)27201.327201.30.80.84.734.730.40.4=4730.2W/(m=4730.2W/(m2 2) )、传热系数 K查有关文献知.z.-管外侧污垢热阻：管侧污垢热阻：管 壁 热 阻 : 查 有 关 文 献 知 碳 钢 在 该 条 件 下 的 热 导 率 为 =45W/(m.K)=365.3、传热面积 SS=Q/(Kt)=1353103/(365.332)=115.7m2该换热器的实际传热面积 SpSp=d0L(N-nc)=3.140.0256(321-22)=140.8m2该换热器的面积裕度为=(140.8-115.7)/115.7=21.69传热面积裕度适宜，该换热器能够完成生产任务、换热器流体的流动阻力管程流动阻力Ft=1.4 Ns=1Np=3.z.-由 Re=27201 传热管相对粗糙度 0.01/20=0.0005，查莫狄图得f=0.032W/(mW/(m2 2 ) )流流速速 u=0.992m/su=0.992m/s =994kg/m=994kg/m3 3所以所以P1=0.032(6/0.02)(0.9922994)/2)=4733PaP2=39940.9922/2=1479PaPi=(4733+1479)1.431=26091Pa105Pa管程流动阻力在允许的围之壳程流动阻力Ns=1 Fs=1.15流体流经管束的阻力F=0.5f=5.0Re0-0.228=54062-0.228=0.752nc=22NB=23u0=0.176m/s=0.50.75222(23+1)8250.1762/2=2537Pa流体流过折流板缺口的阻力B=0.25mD=0.8m.z.-P2=23(3.5-(20.25/0.8)(8250.1762/2)=845Pa=(2537+845)11.15=5073Pa10KPa均符合要求，故所设计的换热器符合条件。.z.