列管式换热器设计说明书 - 图文(5)

10.02790.55 ?o?0.36??600000?1.7733?915.7w/m2?K

0.027.1.2 管内表面传热系数{ TC \（2）管内表面传热系数\}：

?i?0.023 管程流体流通截面积：

Si?0.785?0.022??idiRe0.8Pr0.4

1248?0.1959 2 管程流体流速：

ui? 雷诺数： 普朗特数：

4.174?103?0.742?103Pr??4.96

0.624910681/(3600?994.3)?1.3m/s

0.1959 Re?0.02?1.3?994.3/(0.742?10?3)?34841 ?i?0.023?0.624?348410.8?4.960.4?585w8/m2?K 0.02

7.1.3污垢热阻和管壁热阻：{ TC \（3）污垢热阻和管壁热阻\} 表7-1（见文献[1]）取：

表7-1

管外侧污垢热阻 Ro?0.0004m2?k/w

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管内侧污垢热阻Ri?0.0006m2?k/w

管壁热阻按图7-1（见文献[1]）查得碳钢在该条

0.0025 件下的热导率为50w/(m·K)。所以Rw??0.00005m2?k/w

50

图7-1

7.1.4 传热系数{ TC \（4） 传热系数\}Ke：

Ke?1(doRdRd1?io?wo?Ro?)?idididm?o ?1

250.0006?250.00005?251?????0.0004???2022.5915.7??5858?20?398w/m2?K

7.1.5传热面积裕度{ TC \（5）传热面积裕度\}： 计算传热面积Ac：

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Q110558.840?103Ac???549.3m2

Ke?tm398?48.3该换热器的实际传热面积为

Ap：

Ap??dolNT?3.14?0.025?7?1248?685.8m2

该换热器的面积裕度为

H?Ap?AcAc?685.8?549.3?25%

549.3传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。

7.2壁温计算

因为管壁很薄，而且壁热阻很小，故管壁温度可按下式计算。由于该换热器用循环水冷却，冬季操作时，循环水的进口温度将会降低。为确保可靠，取循环冷却水进口温度为15℃，出口温度为39℃计算传热管壁温。另外，由于传热管内侧污垢热阻较大，会使传热管壁温升高，降低了壳体和传热管壁温之差。但在操作初期，污垢热阻较小，壳体和传热管间壁温差可能较大。计算中，应该按最不利的操作条件考虑，因此，取两侧污垢热阻为零计算传热管壁温。于是有：

Tw tw??c?c?tm?n1?1

?n式中液体的平均温度tm和气体的平均温度分别计算为 tm?0.4×39+0.6×15=24.6℃ Tm?(110+60)/2=85℃ ?c??i?5858w/㎡·K ?h??o?915.7w/㎡·K 传热管平均壁温

tw?32.3℃

壳体壁温，可近似取为壳程流体的平均温度，即T=85℃。壳体壁温和传热管壁温之差为 ?t?85?32.3?52.7℃。

该温差较大，故需要设温度补偿装置。由于换热器壳程压力较大，因此，需选用浮头式换热器较为适宜。

7.3换热器内流体的流动阻力{ TC \换热器内流体的流动阻力\\\f C \\l

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\}

7.3.1管程流体阻力{ TC \（1）管程流体阻力\}

?pt?(?pi??pr)NsNpFs

l?u2 Ns?1 , Np?2 , ?pi??idi2由Re=34841，传热管对粗糙度0.01，查莫狄图（见文献[1]）得?i?0.04，流速ui=1.3m/s,

??994.3kg/m3, 所以：

71.32?994.3 ?pi?0.04???11762.57Pa

0.022994.3?1.32?pr???3??2520.55Pa

22?u2?p1?(11762.57?2520.55)?2?1.5?42849.4Pa

管程流体阻力在允许范围之内。

7.3.2壳程阻力：{ TC \（2）壳程阻力\} 按式计算

?ps?(?po??pi)FsNs , Ns?1, Fs?1

流体流经管束的阻力

?po?FfoNTC(NB?1)?uo22

F=0.5

?0.228 fo?5?588000?0.2419

NTC?1.1NT0.50.5?1.1?1248?39

NB?14 u0?5.2m/s

90?5.22 ?po?0.5×0.2419×39×(14+1)×=86095.6Pa

2 流体流过折流板缺口的阻力

2B?uo) ?pi?NB(3.5? , B=0.45m , D=1.4m D2

20

2

2?0.4590?5.22?pi?14?(3.5?)??48672Pa

1.42 总阻力

?ps?86095.6+48672=1.35×105Pa

由于该换热器壳程流体的操作压力较高，所以壳程流体的阻力也比较适

宜。

7.3.3换热器主要结构尺寸和计算结果{ TC \（3）换热器主要结构尺寸和计算结果\}见下表：

参数 管程 壳程 流率 910681.222400 0 进/出口温度/℃ 29/39 110/60 压力/MPa 0.4 6.9 定性温度/℃ 34 85 密度/（kg/m3） 994.3 90 物定压比热容/[kj/（kg4.174 3.297 性?K）] 粘度/（Pa?s） 0.742×1.5×10?5 10?3 热导率（W/m?K） 普朗特数 形式 壳体内径/㎜ 管径/㎜ 2.5 管长/㎜ 7000 列 管数目/根 传热面积/㎡ 管程数

设备结构参数0.624 4.96 浮头式 1400 Φ25×㎜ 0.0279 1.773 壳程数 台数 管心距/管子排1 1 32 正三角形排列 14 1248 685,8 2 21 折流板数/个 折流板450 间距/㎜ 材质 碳钢