管壳式换热器设计

序号项目符号单位计算公式或数据来源数值备注1煤油进口温度℃原始数据1302煤油出口温度℃原始数据303冷却水进口温度℃原始数据204冷却水出口温度℃原始数据305煤油工作表压力p1MPa原始数据0.16冷却水工作表压力p2MPa原始数据0.37煤油流量M1kg/s原始数据(14t/h)3.898煤油定性温度℃809煤油比热cp1kJ/(kg·℃)查物性表2.3210煤油密度ρ1kg/m3查物性表77511煤油粘度μ1kg/(m·s)查物性表6.214E-0412煤油导热系数λ1W/(m·℃)查物性表0.106113煤油普朗特数Pr1——13.614水的定性温度tm2℃2515水的比热cp2kJ/(kg·℃)查物性表4.17916水的密度ρ2kg/m3查物性表996.9517水的导热系数λ2W/(m·℃)查物性表0.608518水的粘度μ2kg/(m·s)查物性表9.028E-0419水的普朗特数Pr2——6.2020热损失系数ηL——取用0.9821传热量QkW884.4322冷却水量M2kg/s21.1623逆流时的对数平均温差℃392.302585093P——0.090.909090909R——10.000.1025温差修正系数ψ——由2-4型公式计算0.98526有效平均温差℃38.527初选传热系数K，W/(m2·℃)查参考资料230以外径为准28估算传热面积F，m299.8829管子材料选用碳钢无缝钢管φ25×2.530管程内水的流速w2m/s选用131管程所需流通面积At㎡0.0212332每程管数n根6833每根管长lm4.704.534管子排列方式选等边三角形35管中心距smm由表2.33236分程隔板槽处管中心距lEmm由表2.34437平行于流向的管距spmmsp=scos30o27.738垂直于流向的管距snmmsn=ssin30o1639拉杆直径mm查资料1640做草图——见附录作图结果所得数据见附录——六边形层数a6一台管子数nt根136一台拉杆数根初步估计客体直径在400-700之间，查资料4一台传热面积㎡ntπdl=136π×0.025×4.548.07二台传热面积F,,㎡2*（一台传热面积）96.13管束中心至最外层管中心距离m由附录量取或者计算得0.21142管束外缘直径DLm2*(管束中心距最外层管中心距离)+d0.447Ds=DL+2b3b3=0.25d=12.5mm≮10mm，故Ds=0.447+2×0.0125=0.472m按照国标规定选取100mm进级档44长径比l/Ds=4.5/0.5945管程接管直径D2mm165Φ180×546管程雷诺数Re22208647管程换热系数α2W/(m2·℃)433748折流板形式选定弓形49折流板缺口高度hm取h=0.25Ds0.12550折流板的圆心角度120Dsm0.5244143参数P和R壳体直径1t1t2tt21mt2/)30130(2/tt11）（1061.02320104.621Pr6-1111pc222tt2222Prpc98.030-13032.23600140001111)(）（LpttcMQ)2030(179.4/43.884)(/2222ttcQMpcmt,1minmaxminmax,1lntttttcm2122tttt2211ttttmtcm,1t5.38230100043.884tmOKQF222twMA2id4nπtA取标准值ππ)025.0450/(38.91d/l0tnZFmm1000195.99616.2113.1w13.122MD222wRe2id4.028.02PrRe023.0di2251折流板间距lsm取用(0.1~1)Ds0.352折流板数目Nb块l/ls-11453折流板上管孔数个由附录得11654流过折流板上管子数目根由附录得11455折流板上管孔直径dHm由GB151-1999规定0.025456折流板缺口处管子数目根由附录得2457折流板直径Dbm由GB151-1999规定0.495558折流板缺口面积Awgm20.0383959错流区内管数占总管数的百分比Fc0.6560缺口处管子所占面积Awt㎡0.0120361流体在缺口处流通面积Ab㎡Ab=Awg-Awt0.02662流体在两折流板间错流流通截面积Ac㎡0.043663壳程流通截面积As㎡0.033964壳程接管直径D1mm按计算，并由钢管标准选接近规格φ219×1065错流区管排数Nc排由附录得966每一缺口内的有效错流管排数Ncw排3.667旁流通道数NE168旁通挡板数Nss对选取369错流面积中旁流面积所占分数Fbp0.51670一块折流板上管子和管孔间泄漏面积Atb㎡0.003571折流板外缘与课题内壁之间泄露面积Asb㎡0.00235672壳程雷诺数Re1359073理想管数传热因子js查参考资料图线2.280.01474折流板缺口校正因子jc查参考资料图线2.291.0475折流板泄漏校正因子j10.7276旁通校正因子jb0.9277壳程传热因子joj0=jsjcj1jb0.009678壳程质量流量GsGs=M1/As=3.89/0.033911579壳侧壁面温度tw℃假定51.6用迭代法80壁温下煤油粘度μw1kg/(m·s)查物性表9.45E-0481壳侧换热系数α1W/(m2·℃)42582水垢热阻rs,2(㎡·℃)/W查参考资料0.0003483煤油污垢热阻rs,1(㎡·℃)/W查参考资料0.0001784管壁热阻略85传热系数KW/(m2·℃)3091.25]60sin5.0125.02-1-1801205.0[45.0]2sin)21(21[4o22wg）（πsDhDsA)}447.0125.025.0arccos(2)]447.0125.025.0(sin[arccos447.0125.025.02{1)}2arccos(2)]2(sin[arccos22{1sssc）（ππ）（ππLLLDhDDhDDhDF)65.01(1368025.0)1(8d2wt2ππcoFnAt)]025.0032.0(032.0025.0447.0447.05.0[3.0)]([00cdssdDDDlALLsscbAAAssA21D4πpshN8.0cw0436.0/3.0]044.015.0447.05.0[/]21[bpcsEELsAllNDDF)]5.0125.021(arccos-[2)4955.05.0(5.0)]21arccos([2)(sbππsbssDhDDDAcAdMR1011e13665.015.0025.0-0254.0025.0)1(21)(d00tb）（）（ππtnFddAcH30.24.00035.0002356.0002356.01343.00436.0002356.00035.0sbsb查参考资料图线及由tbsbctbAAAAAA31.2516.0333.093bpss查资料图线及由FNNcsm2kg14.03201)/(Prj11wspcG10202,1,1]11[iissddddrrKmtKQF86传热面积F㎡74.3287传热面积之比F,,/F1.294偏大88检验壳侧壁温tw1℃52.0偏差0.4℃89管内摩擦因子fi查资料图线2.35得0.006590管侧壁温tw2℃假定5091壁温下水的粘度μw2kg/(m·s)查物性表5.49E-0492沿程阻力ΔPiPa10881两台93回弯阻力ΔPrPa7976两台94进出口连接管阻力ΔPNPa74895两台管程总阻力ΔPtPa19604符合标准96理想管束摩擦系数fk查资料图线2.36得0.1997理想管束错流段阻力ΔPbkPa35.498理想管束缺口处阻力ΔPwkPa35.499旁路校正系数Rb——查参考资料图线2.380.745100折流板泄漏校正系数R1——查参考资料图线2.370.52101折流板间距不等的校正系数Rs——间距相等，无需校正1102壳程总阻力ΔPs,Pa510103两台的壳程总阻力ΔPsPaΔPs,=2ΔPs1020符合规定附录10202,1,1]11[iissddddrrKmtKQFmsmtrKt)1(t1,0011w14.0-14.02i4.5498.902295.99602.05.440065.04)/(242）（wtiiwdLfP42195.996424r2ttZwP2195.9965.12w5.12tNPNiPPPrtP14.0121k)/(2422wccskbANMfP7750436.0026.02)6.36.02(89.3)6.02(221k2cwcbswNAAMPsccwbbkwkbbbkbRNNRPRPNRPNP)1(2])1[(1s