化工原理课程设计换热器 西南科技大学 - 图文(2)

化工原理课程设计——列管式换热器 - 6 -

水的流速：ui? 则Rei?qv187.43?=0.982m/s Ai0.123?3600ui?di??0.021?995.7?0.982=25652.7（湍流） ?30.8007?104.174?103?0.8007?10-3 Pri===5.416

?0.6171cp2?即Rei>10000，则

??diui????i?0.023??di????0.8?cp2??????? ??0.80.40.4?4.174?103?0.8007?10-3?0.6171?0.021?0.982?995.7????=0.023?????3?? 0.021?0.8007?100.6171???=4473.39Wm2??C

??5.2壳程传热系数?0

管心距：l=

DN700==33.3﹙mm﹚=0.033m nc?120?1 流体通过管间最大截面积为 Ao=BD（1-

do?0.025?2）=0.2?0.7??1??=0.0339m l?0.033?查[5]得,定性温度T?70℃下，甘油的物性：

W0?m?k? ?0?0.7255mPa?s ?0?0.57查[6][7]得,25%甘油的密度?o=1048kgm 壳内甘油质量流速G0?3qm1342552?=706580.03kgh?m A00.04848??流速: uo=

qm134255?=0.268m/s A0?00.0339?3600?1048正方形排列，管间距为33mm时，管群的当量直径：

化工原理课程设计——列管式换热器 - 7 -

??????4?l2?d02?4??0.0332??0.0252?44????=0.03046m

de0????d0??0.025Reo?de0uo?o?0.03046?0.187?1048 = 1698.76

0.7255?10?3?o?oPro=

cp1?o3.790?103?0.7255?10?3== 4.824

0.5700.14??0?设???w?????0.95,

.550.33??0????0?0.36Re0Pr00??di??w??00.14

?0.36?0.570?8228.640.55?4.8240.33?0.95 0.021=15383.5Wm2??C

??5.3污垢系数得：

查[2]得管侧、壳侧的污垢热阻分别取

Ri=0.000352 m2·℃/W Ro=0.000172 m2·℃/W 查[1]得，管子的热导率为：?W =17.4W?m??C?

5.4总传热系数K

dd?d0?d011???R0?Ri0?W????d K?0di?W?dii?m?0.025?0.0211250.025252 = ?0.000172?0.000352??0.025?0.02115383.52117.44473.39?212=2.35?10-3 K=423.90Wm2??C

??化工原理课程设计——列管式换热器 - 8 -

5.5传热面积裕度

则计算所需传热面积为A计?该换热器的传热面积裕度

Q21637742?=123.8777m K?tm340.30?30.01H?A?A计206.6-123.8777??66.8% A计123.87775.6管壁温度tw

查[8]得,tw?T?0?t?i70?1721.631?30?2592.021?46℃ =

1721.631?2592.021?i??0

化工原理课程设计——列管式换热器 - 9 -

由上表和[1]得

46℃下甘油的黏度?w= 1.0742?10Pa.s。

?3??0?对壳侧 ??????w?0.14?0.7255?10?3????1.0742?10?3????0.14?0.95,

所以计算壳侧α时假定的

?0值是正确的。 ?w壳体壁温，可近似取为壳程流体的平均温度，即T=70℃。壳体壁温和传热管壁温之差为

?t=70-46=24℃。

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，选用浮头式换热器，是正确的。

六、压力损失的计算

6.1管程的压力损失

?ui2?L? ?pt????3?ftNp2?d?图表 3摩擦系数λ与雷诺数 及相对粗糙度ε/d的关系

设管壁粗糙度??0.15mm?di?0.15?0.00714 21化工原理课程设计——列管式换热器 - 10 -

又Re=12967.520，查图表3得，摩擦阻力系数??0.039 正方形45?排列，其中ft?1.4 Np?2

?ui2?L? ?pt????3?ftNp2?d?4.5995.7?0.73022??=?0.036? ?3??1.4?2?0.0212??=8.441kPa

管程流体阻力在允许范围之内。

6.2壳程的压力损失

'2?2B???0u0? ?ps??Ff0NTC?NB?1??NB?3.5???fsD??2??NB=21，NT=606，NTC=1.19?NT?=29.29，

0.5对正方形斜转45°，F=0.4；对液体，fs=1.15

'壳程流动面积A0=B?D?NTCd0?=0.20??1.0?29.29?0.025?=0.05353m

2u=

'0qm19.5152==0.1696ms '?0A01048?0.05353'?0dou01048?0.025?0.1696Re???6125.24?500 ?3?00.7255?10'0.24即f0=5.0Re'0?0.228=5.0?6125?0.228=0.6847

21048?0.1696?2?0.2??? ?ps??0.4?0.6847?29.29??21?1??21??3.5????1.15?1.02????=4.187kPa

壳程流体阻力在允许范围之内。

七、 辅助设备的计算及选型