甲醇溶液冷却器设计(11)

?i?0.023?diRe0.8Prn (2-31)

液体、气体加热时n取0.4，被冷却时n取0.3[1]。因流体被冷却，故n取0.3，

??i?0.023?0.6120.015?9422.90.8?5.80.4?2864.9W/(m?C)

2?过渡流下的对流传热系数：?i其中?为校正系数：?????i??5,

?0.958?1?6?10Re1.8?6000009422.91.8

?i??i???2864.9?0.958?2744.6W/?m?C? (2-32)

2?2.6.3污垢热阻

由GB 151-1999附录F7查取 管内侧污垢热阻： R0管外侧污垢热阻： Ri?0.000172?0.000172m?C/w2?

?m?C/w2?碳钢在该条件下的导热系数为：?o?50W/(m?C)

2.6.4总传热系数K(管壁热阻忽略)

24

四川理工学院毕业设计（设计）

1doKo??idi?Ridodi?bdo?dm?Ro?1 (2-33)

?o1 ?0.0192744.6?0.015??0.000172?0.0190.015?0.002?0.01950?0.015?0.000172?11785.3

?683.9W/(m?C)

由前面的计算可知，选该型号的换热器时要求过程的总传热系数为555.9W在规定的流动条件下，计算出得总传热系数为683.9W的。安全系数为：

683.9?555.9555.9?100%?23.03%?/(m?C)，

?/(m?C)，故所选的换热器是合适

2.7面积裕度

所需传热面积为：

QK?tm7.068?105 AP??683.9?33.2?31.13m2 (2-34)

计算的传热面积为： Ac?n?d?L?146?3.14?0.019?(4.5?0.1)?38.3m2 (2-35)

面积裕度为：

AcAp38.3?31.1331.13 H??100%??100%?23.03% (2-36)

传热面积裕度合适，故该换热器能安全的完成任务。

2.8核算壁温

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。按下式计算：

25

第二章 换热器工艺设计

Tm/?c?tm/?h1/?c?1/?htw? (2-37)

冷流体的平均温度tm和热流体的平均温度Tm

tm?0.4t2?0.6t1 (2-38)

?0.4?33.5?0.6?25

?28.4?CTm?0.4T1?0.6T2 ?0.4?65?0.6?60?62?C

式中 T1—热流体进口温度，?C；

T2—热流体出口温度，?C；

t1—冷流体进口温度，?C；

t2—冷流体出口温度，?C。

?2744.6W/?m2??c??i?C?

?h??0?1785.3W/?m2??C?

传热管平均壁温： 将已知数据代入(2-27)得：

t?Tm/?c?tm/?h1/? c?1/?h ?62/2744.6?28.4/1785.31/2744.6?1/1785.3?41.64?C

式中

Tm—热流体平均温度，?C；

tm—冷流体平均温度，?C； ?c—管内表面传热系数，W/?m2??C?；

?h—管外表面传热系数, W/?m2??C?。

壳体壁温，可近似取为壳程流体的平均温度，即T?62.25?C壳体壁温和传热管壁温之差为： ?t?T?t?62.25?41.64?20.61?C?50?C 2.9设计参数及计算结果表

(2-39)

(2-40)

(2-41)

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四川理工学院毕业设计（设计） 表2-2 设计参数及计算结果表

参数 质量流量/(㎏/h) 进/出温度/℃ 设计压力/MPa 定性温度/℃ 密度/(kg/m3) 物 性 定压比热容/(kJ/( kg·℃) 黏度/(Pa·s) 热导系数/ W/(m·℃) 普朗特数 形式 设 备 结 构 参 数 壳体内径/ mm 管径/ mm 管长/ mm 管数目/根 传热面积/m2 管程数 主要计算结果 流速/(m/s) 表面传热系数/ W/(m2·℃) 污垢热阻/ m2·℃)/ W 阻力/Mpa 热流量/W 传热温差/℃ 传热系数/ W/(m2·℃) 安全系数/% 400 Ф19×2 4500 146 38.3 4 管程 0.539 2744.6 0.000172 0.00304032 7.068×105 20.61 683.9 23.03 管程 20000 25/33.5 0.2 29.25 996.3 4.180 0.855×10-3 0.621 5.8 固定管板 台数 壳程数 管心距 管子排列 折流板数/个 折流板间距/mm 材质 壳程 40000 65/60 0.25 62.5 763.1 3.534 0.586×10-3 0.172 10.8 1 1 25 △ 20 200 16Mn 壳程 0.7584 1785.3 0.000172 0.03590335 27