换热器传热能力计算
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换热器传热能力计算
1．计算依据
一级换热器和二级换热器的设计图纸； 文献1《煤气设计手册》
文献2《燃气工程便携手册》 文献3《化工原理》
2．设计参数列表
一级换热器天然气进口温度t 1=23℃，出口温度t 2=60℃，定性温度t c =（23+60）/2=41.5℃。
二级换热器天然气进口温度t 1=20℃，出口温度t 2=35℃，定性温度t c =（20+35）/2=27.5℃。
一级换热器和二级换热器的加热用水进口温度T 1=90℃，出口温度T 2=70℃，定性温度t c =（90+70）/2=80℃。
天然气的物性参数密度，导热系数和定压热容查自《燃气工程便携手册》P7表1-2和表1-3，动力粘度查自《煤气设计手册》P 25图1-1-15。
水查自《化工原理》P325附录5）。
3. 热平衡计算
1）一级换热器工况流量
h m T T P P Q Q /32.1915
.2935
.4115.273201.036003000
=+⨯⨯==
质量流速m==ρQ 3600
7
.14832.19⨯=s kg /798.0
总传热量
=-=)12(t t mCp q kW 97.45)2360(557.1798.0=-⨯⨯
加热水的质量流量m w =
=
-)21(T T Cp q
w ()
7090195.497.45-⨯=s kg /548.0 加热水的体积流量Q w =
=
w
w
m ρ8
.9713600
548.0⨯=h m /03.23
2）二级换热器的工况流量
h m T T P P Q Q /49.10515
.2935
.2715.2735.31.036003000
=+⨯⨯== 质量流速m==ρQ 3600
02
.2649.105⨯=s kg /762.0
总传热量
=-=)12(t t mCp q kW 81.17)2035(557.1762.0=-⨯⨯
加热水的质量流量m w =
=
-)21(T T Cp q
w ()
7090195.481.17-⨯=s kg /212.0 加热水的体积流量Q w ==
w
w
m ρ8
.9713600
212.0⨯=h m /786.03
4. 传热计算
1）一级换热器工况流量 对数传热温差为K t T t T t T t T t m 9.37609023
70ln )
6090()2370(ln
)()(2
1122112=-----=-----=
∆
取管子规格为φ14×2mm ，材料为20号钢，导热系数λ=45 W/mK ，
单管流通截面积为S=5221085.701.04
4-⨯=⨯=π
πi d m 2
管子根数N=135根
单位长度管束外表面积为S=N πd o =135×π×0.014=5.938m 2 换热管长度1.808m ，换热面积1.808×5.938＝10.74 m 2
单程流动截面积为S 1=0106.013501.04
1354
22=⨯⨯=
⨯π
π
i d m 2
工质的流速为u=
506.03600
0106.032.191=⨯=S Q m/s ●计算管内传热膜系数i α
4426010
017.07
.148506.001.0Re 3
=⨯⨯⨯=
=
-μ
ρ
u d i 875.003024
.010017.010557.1Pr 3
3=⨯⨯⨯==-λμ
Cp
管内传热膜系数i α
K
m W d i 24
.08
.04.08.0/5.343875.04426001
.003024.0023.0Pr Re 023.0=⨯⨯⨯==λα
●计算管外传热膜系数o α
当Re=2×103～106时，可采用以下关联式
()
14
.03/155.0/Pr Re 36.0w Nu μμ=
粘度随温度变化不大()
1/14
.0≈w μμ
采用正三角形排列，外径为14mm 的常用管心距t=19mm 。 当量直径
m
d d t d
e o
o 0144.0014
.0014.04019.023442342
222=⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯=⎪⎪⎭⎫
⎝
⎛-=ππππ
折流板间距B ＝0.19m ，筒体内径D ＝0.281m ，管外的流速按流体通过的最大截面积S 计算
201405
.0019.0014.01281.019.01m t d BD S o =⎪⎭⎫
⎝⎛-⨯⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛-= 水流速s m S Q u w w /04.03600
01405.003
.2=⨯==
8.157610355.08
.97104.00144.0Re 3
=⨯⨯⨯=
=
-μ
ρ
deu