换热器工艺计算

校核氮气密度kg/m30.938管内实际流速14.423521体积流量m3/h1500管程实际给热系数53.635994质量流量kg/h1407氮气比热容kJ/(kg.℃)1.0467壳程水给热系数氮气进口温度℃200壳程当量直径0.037963氮气出口温度℃40流体横过管束的流通面积0.021875热流量kW65.45364折流板切除高度H=Di*sin2(θ/4)=C58*Di100θ=4*ARCSIN(SQRT(C58))120冷却水比热容kJ/(kg.℃)4.08折流板弦长b=Disin(θ/2)0.3464102水进口温度℃25弓形面积0.0245674水出口温度℃30管子截面积与壳体截面积之比0.5535889冷却水流量kg/s3.2085118圆缺内的流通面积0.0109672几何平均流通面积0.0154889流体的平均温度单位面积的质量流量kg/(m2.s)207.14886热流体Tm℃120雷诺数7451.3979冷流体tm℃27.5普兰特准数4.6032468壳称给热系数2056.8094平均温度下的物性参数传热系数1/k00.0243966水在27.5℃下的物性数据K040.989261粘度Pa.s0.000695密度kg/m3996校核有效平均温差R32导热系数W/(m.℃)0.616P0.0285714定压热比容kJ/(kg.℃)4.08ε0.85有效平均温差54.268395Tm=120℃,氮气的物性数据粘度0.0000185校核传热面积F129.425018密度0.938导热系数0.0228定压热比容kJ/(kg.℃)1.0467平均有效温差℃63.84517管程给热系数换热管内径m0.02假定管内流速m/s14Re14196.757管程给热系数52.37231假定壳程给热系数2000污垢绝热系数ri1.72E-04ro3.44E-04壁管导热系数W/(m.℃)601/k00.0249728传热系数k040.043611传热面积30.722303换热器选型公称直径400管程数2管子数92管长4500管程流通面积0.028888计算换热面积32.499折流板间距mm250折流板数9折流板切除部分0.25进口温度出口温度平均温度体积流量质量流量密度定压比热容粘度导热系数物料名称TiToTmVWρcpμ℃℃Tm,℃m3/skg/skg/m3kJ/(kg.℃)Pa.sW/(m.℃)热流体,h氮气200401200.420.390.9381.04671.85E-050.0228冷流体,c水253027.59964.080.0006950.6161.热流量计算，Q，kW=65.45364kW设计复核52.372353.6359942.冷流体流量，Wc22002188.3539=3.2085118kg/sKo40.1164741.038258管程流速1414.4235213.平均有效温差换热面积32.5154826.18438＝63.84517℃换热器裕量20%换热管外径25mm4.换热管选用换热管厚度2.5mm外径，do25mm管内流速14m/s壁厚，t2.5mm换热管长度4.5m内径，di20mm换热管根数92导热系数60（查资料）筒体内径400mm管内流体流速14m/s（假定）折流板间距250mm折流板切口25%5.计算传热系数K系数0.9071）管程流体雷诺数系数n0.3初选壳程传热系数2200＝14196.757管程数，m22)管程对流传热系数2.1)低粘度流体，2倍常温水粘度52.37233）假定壳程的对流传热系数2200（假定）4)污垢热阻1.72E-04（查资料）3.44E-04（查资料）平均温度下的物性参数（查资料）)(oiphhTTcWQ)(/iopccttcQWmt)ln()()(iooiiooimtTtTtTtTt℃mW/hvhhhivdRenphhhhiiicvdd)/()/)(/(023.08.0i℃2/mWo℃2/mWio/W.2℃m/W.2℃mio℃2/mW5)=0.0249274Ko=40.1164736.计算传热面积＝25.555419取裕量：20%F=30.77.初选换热器参数管心距t＝1.28do=32mm管长l=4.5m筒体内径Di=400mm管子数n=92根折流板间距h=250mm折流板切口百分比c=25%管程流通面积S=0.028888m2计算换热面积Fc=32.515484m28.复核传热系数1)管程对流传热系数管程实际流速：vh=14.423521m/s管程对流传热系数=53.6359942)壳程对流传热系数壳程的当量直径：0.037963m流体横过管束时的流通面积：0.021875m2折流板切除高度：0.1m2.0943951弧度折流板弦长：0.3464102m/W.2℃m)dd(1)dd()dd(t1K1ioiioimowooo℃2/mWmotKQF2m2m0.8h)v(选用实际hiiv℃2/mWoioiendDndDd22)/1(1tdhDFoiiicDDH)4(sin2)2sin(iDb弓形面积：0.0245674m2管子截面积与壳体截面积之比：0.5535889注意：正三角形排列：正方形排列：圆缺内的流通面积：0.0109672m2几何平均流通面积：0.0154889m2单位面积的质量流量：207.14886雷诺数：7451.3979普兰特准数：4.6032468假定1.05壳程对流传热系数：=2188.35393)复核总传热系数=0.0243675Ko=41.0382589.校核有效平均温度320.0285714查得：0.95460.9119632)2/()2(212HDbDFiis2)(tdo907.0785.0)1(2sFF21FFFmmcmFWG)./(2smkgcmoemGdR/ccpcrcP/14.0)/(w14.0333.0606.0)/()()(72.1wremeocoPRdd。℃2/mW)dd(1)dd()dd(t1K1ioiioimowooo℃2/mWiooittTTRiiiotTttPtlmtmtt10.校核传热面积26.18438m211.计算流体阻力1）管程压力降由管内雷诺数14196.8查得管内摩擦系数fi:0.01直管沿程阻力引起的压力降：=1756.2564Pa管程回弯压力降：780.55839lmtmttmotKQF14.02)/)(2/)((4whiilvdmlfp2)4(2hrvmp管程壳程24.2%进口温度出口温度平均温度体积流量质量流量密度定压比热容粘度导热系数物料名称TiToTmVWρcpμ℃℃Tm,℃m3/skg/skg/m3kJ/(kg.℃)Pa.sW/(m.℃)热流体,h氮气4103303702.1315.467.252.761.60E-050.142管程冷流体,c水1020150.167493.3820.182.952.30E-050.066壳程1.热流量计算，Q，kW=3413.568kW设计复核2268.632290.68252.冷流体流量，Wc5584678.9316=115.71417kg/sKo336.0618732.16609管程流速2424.291983.平均有效温差换热面积88.9981815.501181474.1＝353.84677℃换热器裕量10%换热管外径19mm4.换热管选用换热管厚度2mm外径，do19mm管内流速24m/s壁厚，t2mm换热管长度3m内径，di15mm换热管根数497导热系数60（查资料）筒体内径600mm管内流体流速24m/s（假定）折流板间距250mm折流板切口25%5.计算传热系数K系数0.9071）管程流体雷诺数系数n0.3初选壳程传热系数550＝163125管程数，m22)管程对流传热系数2.1)低粘度流体，2倍常温水粘度2268.633）假定壳程的对流传热系数550（假定）4)污垢热阻1.72E-04（查资料）3.44E-04（查资料）平均温度下的物性参数（查资料）)(oiphhTTcWQ)(/iopccttcQWmt)ln()()(iooiiooimtTtTtTtTt℃mW/hvhhhivdRenphhhhiiicvdd)/()/)(/(023.08.0i℃2/mWo℃2/mWio/W.2℃m/W.2℃mio℃2/mW5)=0.0029756Ko=336.061776.计算传热面积＝28.706101取裕量：10%F=31.67.初选换热器参数管心距t＝1.28do=24.32mm管长l=3m筒体内径Di=600mm管子数n=497根折流板间距h=250mm折流板切口百分比c=25%管程流通面积S=0.0877826m2计算换热面积Fc=88.998178m28.复核传热系数1)管程对流传热系数管程实际流速：vh=24.29198m/s管程对流传热系数=2290.68252)壳程对流传热系数壳程的当量直径：0.017981m流体横过管束时的流通面积：0.0328125m2折流板切除高度：0.15m2.0943951弧度折流板弦长：0.5196152m/W.2℃m)dd(1)dd()dd(t1K1ioiioimowooo℃2/mWmotKQF2m2m0.8h)v(选用实际hiiv℃2/mWoioiendDndDd22)/1(1tdhDFoiiicDDH)4(sin2)2sin(iDb弓形面积：0.0552766m2管子截面积与壳体截面积之比：0.5535889注意：正三角形排列：正方形排列：圆缺内的流通面积：0.0246761m2几何平均流通面积：0.028455m2单位面积的质量流量：4066.573雷诺数：3359342.9普兰特准数：1.0280303假定1.05壳程对流传热系数：=4678.93163)复核总传热系数=0.0013658Ko=732.166099.校核有效平均温度80.025查得：0.850300.769752)2/()2(212HDbDFiis2)(tdo907.0785.0)1(2sFF21FFFmmcmFWG)./(2smkgcmoemGdR/ccpcrcP/14.0)/(w14.0333.0606.0)/()()(72.1wremeocoPRdd。℃2/mW)dd(1)dd()dd(t1K1ioiioimowooo℃2/mWiooittTTRiiiotTttPtlmtmtt10.校核传热面积15.501181m211.计算流体阻力1）管程压力降由管内雷诺数163125查得管内摩擦系数fi:0.01直管沿程阻力引起的压力降：=34225.818Pa管程回弯压力降：17112.909lmtmttmotKQF14.02)/)(2/)((4whiilvdmlfp2)4(2hrvmp%