管壳式换热器设计

425 0.00034 0.00017
略
用迭代法
85 传热系数 86 传热面积 87 传热面积之比 88 检验壳侧壁温 89 管内摩擦因子 90 管侧壁温 91 壁温下水的粘度
92 沿程阻力
93 回弯阻力 94 进出口连接管阻力 95 两台管程总阻力 96 理想管束摩擦系数 97 理想管束错流段阻力
2
Ds
0.5(0.5 0.4955) [π- arccos(1 2 0.125)]
2
0.5
Re1 M 1d 0 1 Ac
查参考资料图线2.28
查参考资料图线2.29
由 Asb Atb 0.0035 0.002356 0.1343
Ac
0.0436
及 Asb 0.002356
0.4
Asb Atb 0.002356 0.0035
根
由附录得
m
由GB151-1999规定
Awg Ds2 [1 (1 2h) sin ]
42
Ds 2
m2
0.52 [0.5 120π（- 1- 2 0.125）sin60o ]
4
180
0.5
Fc
π1 {π
（2
Ds 2h DL
）sin[arc
c
os(
Ds 2h DL
)]
2 arccos(Ds 2h )} DL
六边形层数 一台管子数 一台拉杆数 一台传热面积 二台传热面积 管束中心至最外层管中心距离 42 管束外缘直径 43 壳体直径
44 长径比 45 管程接管直径
46 管程雷诺数
47 管程换热系数 48 折流板形式 49 折流板缺口高度
符号
t1 t1 t2 t2 p1 p2
M1
tm1
cp1 ρ1 μ1 λ1 Pr1 tm2 cp2 ρ2 λ2 μ2 Pr2 ηL Q M2
K [ 1 rs,1 rs,2 d 0 1 d 0 ]1
1
di 2 di
F Q
K tm
℃
℃ kg/(m·s)
Pa
Pa Pa Pa
Pa
Pa
—— —— —— Pa Pa
tw1 tm1 K 0( 1 rs,1)tm 0
查资料图线2.35得
假定
查物性表
Pi
4 fi
L
wt 2
(
/
)0.14 w2
t1m, c
P
R ψ tm K， F，
w2 At
n l
s lE sp sn
a nt
F,,
DL Ds
D2
Re2
α2
h
单位
计算公式或数据来源
℃
原始数据
℃
原始数据
℃
原始数据
℃
原始数据
MPa
原始数据
MPa
原始数据
kg/s
原始数据(14t/h)
℃
（t1 t1）/ 2 (130 30) / 2
kJ/(kg·℃) 查物性表
t min
t2 t2
t1 t2 t1 t1
t2 t2
由<2-4>型公式计算 t1m, c
查参考资料
F Q 884.431000 KOtm 23038.5
选用碳钢无缝钢管
选用 At M 2
2w2 n π4dAit2 l F / nZtπd0 91.38 /(50 4π 0.025)取标准值 选 由表2.3
选取 Fbp [Ds DL 1 NElE]ls / Ac
2 [0.5 0.447 0.51 0.044] 0.3 / 0.0436 Atb πd0(dH d 0) 1 (1 Fc)nt
2 π 0.02（5 0.0254- 0.025） 0.5（1 0.65）136
Asb Ds(Ds Db) [π arccos1( 2h )]
98 理想管束缺口处阻力
99 旁路校正系数 100 折流板泄漏校正系数 101 折流板间距不等壳程总阻力
K F F,,/F tw1 fi tw2 μw2
ΔPi
ΔPr ΔPN ΔPt fk ΔPbk
ΔPwk
Rb R1 Rs ΔPs, ΔPs
W/(m2·℃) ㎡
54 流过折流板上管子数目
55 折流板上管孔直径
dH
56 折流板缺口处管子数目
57 折流板直径
Db
58 折流板缺口面积
Awg
59 错流区内管数占总管数的百分比 Fc
60 缺口处管子所占面积
Awt
61 流体在缺口处流通面积
Ab
62 流体在两折流板间错流流通截面积 Ac
63 壳程流通截面积
As
64 壳程接管直径
Pwk
M2 s
(2 0.6Ncw)
2 AbAc1
3.892 (2 0.6 3.6)
2 0.026 0.0436 775
查参考资料图线2.38
查参考资料图线2.37
间距相等，无需校正 Ps [(Nb 1)PbkRb NbPwk]R1 2PbkRb(1 Ncw)Rs
Nc ΔPs,=2ΔPs
序 号
项目
1 煤油进口温度
2 煤油出口温度
3 冷却水进口温度
4 冷却水出口温度
5 煤油工作表压力
6 冷却水工作表压力 7 煤油流量 8 煤油定性温度 9 煤油比热
10 煤油密度
11 煤油粘度
12 煤油导热系数
13 煤油普朗特数
14 水的定性温度
15 水的比热 16 水的密度 17 水的导热系数 18 水的粘度
0.1 0.3 3.89
80 2.32
775 6.214E-04
0.1061
13.6
25
4.179 996.95 0.6085 9.028E-04
6.20
0.98 884.43
21.16
备注
39 2.302585093
0.09 0.909090909
10.00
0.985 38.5 230
99.88 φ25×2.5
由表2.3
sp=scos30o sn=ssin30o 查资料
见附录
根 根 ㎡ ㎡ m m m
mm
W/(m2·℃) m
初步估计客体直径在400-700之间，查资料
ntπdl=136π×0.025×4.5
2*（一台传热面积）
由附录量取或者计算得
2*(管束中心距最外层管中心距离)+d
Ds=DL+2b3
b3=0.25d=12.5mm≮10mm，故
m2
m/s ㎡
根 m
mm mm mm mm mm
查物性表
Pr 2 2cp2 2
取用
Q M1cp1(t1 t1)
L
14000 3600
2.32
（130
-
30）
0.98
M 2 Q / cp2(t2 t2) 884.43/ 4.179(30 20)
t1m,
c
t max t min ln t max
π1 {π
（2
0.5
2 0.125）sin[arccos( 0.447
0.5
2 0.125)] 0.447
2 arccos(0.5 2 0.125)} 0.447
Awt πdo 2 nt(1 Fc)
㎡
8
π 0.0252 136 (1 0.65)
8
㎡
Ab=Awg-Awt
Ac ls[Ds DL DL d 0 (s d 0)]
309
74.32 1.294
52.0 0.0065
50 5.49E-04
1.25
偏大 偏差0.4℃
10881
两台
7976
748 19604
0.19 35.4
两台 符合标准
35.4
0.745 0.52 1
510
1020
符合规定
附 录
1
0.02123
0.10 以外径为准
68
4.70 等边三角形
32 44
27.7
16 16 —— ——
6 136
4 48.07
96.13 0.211 0.447
4.5 见附录
0.5 9
165
22086
4337 弓形 0.125
Φ180×5
50 折流板的圆心角
51 折流板间距
ls
52 折流板数目
Nb
53 折流板上管孔数
D1
65 错流区管排数
Nc
66 每一缺口内的有效错流管排数
Ncw
67 旁流通道数
NE
68 旁通挡板数
Nss
69 错流面积中旁流面积所占分数
Fbp
70
一块折流板上管子和管孔间泄漏面 积
Atb
71
折流板外缘与课题内壁之间泄露面 积
Asb
72 壳程雷诺数
Re1
73 理想管数传热因子
js
74 折流板缺口校正因子
di 2
4 0.0065 4 4.5 996.95 （902.8）-0.14 0.02 2 549.4
Pr 4 wt2 Zt 4996.951 4
2
2
PN 1.5 wt2 1.5 996.951
2
2
Pt Pi Pr PN
查资料图线2.36得
Pbk 4 fk Ms2 Nc ( 2 / w1)0.14 2 Ac2 1
jc
75 折流板泄漏校正因子
j1
76 旁通校正因子
jb
77 壳程传热因子
jo
78 壳程质量流量
Gs
79 壳侧壁面温度
tw
80 壁温下煤油粘度
μw1
81 壳侧换热系数
α1
82 水垢热阻
rs,2
83 煤油污垢热阻
rs,1
84 管壁热阻
度
m
取用(0.1~1)Ds
块
l/ls-1
个
由附录得
根
由附录得
m
由GB151-1999规定
kg/m3
查物性表
kg/(m·s) 查物性表
W/(m·℃) —— ℃
kJ/(kg·℃)
查物性表
Pr 1 1cp1 621 .4 10 -6 2320
1
0.1061
t 2 t 2
2
查物性表
kg/m3
查物性表
W/(m·℃) 查物性表
kg/(m·s) —— —— kW kg/s
℃
——
—— —— ℃ W/(m2·℃)
s
㎡
0.447 0.025
0.3[0.5 0.447
(0.032 0.025)]
0.032
㎡
As Ab Ac
π
mm
按
D2 1
As
计算，并由钢管标准选接近规格
4
排
由附录得
h
排
Ncw 0.8
sp
对
㎡ ㎡
kg m2 s
℃ kg/(m·s) W/(m2·℃) (㎡·℃)/W (㎡·℃)/W
1
di 2 di
120 0.3
14 116 114 0.0254
24 0.4955
0.03839
0.65
0.01203
0.026 0.0436 0.0339 φ219×10
9 3.6
1 3 0.516
0.0035
0.002356
3590 0.014
1.04
0.72
0.92
0.0096 115
51.6 9.45E-04
Ds=0.447+2×0.0125=0.472m 按照国标规定选取100mm进级档 l/Ds=4.5/0.5
D2 1.13 M 2 1.13 21.16 1000mm
w
996.951
Re 2 w 2 2di 2
2
2
0.023Re
0.8 2
Pr
0.4 2
di
选定
取h=0.25Ds
数值
130 30 20 30
19 水的普朗特数
20 热损失系数 21 传热量 22 冷却水量
23 逆流时的对数平均温差
24 参数P和R
25 温差修正系数 26 有效平均温差 27 初选传热系数
28 估算传热面积
29 管子材料 30 管程内水的流速
31 管程所需流通面积
32 每程管数
33 每根管长 34 管子排列方式 35 管中心距 36 分程隔板槽处管中心距 37 平行于流向的管距 38 垂直于流向的管距 39 拉杆直径 40 做草图 41 作图结果所得数据
查参考资料图线 2.30
由 Nss 3 0.333及Fbp 0.516 Nc 9
查资料图线2.31
j0=jsjcj1jb
Gs=M1/As=3.89/0.0339
假定
查物性表
1
j0Gscp Pr
2 3
1
(1 /
w)0.14
查参考资料
查参考资料
K [ 1 rs,1 rs,2 d 0 1 d 0 ]1