管壳式换热器计算表格
管壳式换热器全自动计算表
管程流体 进口温度t1 凝液 28 进口温度T1 ℃ 160 38 出口温度T2 ℃ 80 33 定性温度℃ 120
(1)核算压力降 ①管程压强降 管程流通面积 m2 管程流速 m/s
流量W1 kg/h 比热CP1 KJ/(kg·K) 黏度Pa·s 导热系数W/(m·K) 密度kg/m3
列管式换热器自动计算书 管程流体 进口温度t1 ℃ 出口温度t2 ℃ 定性温度℃ 流量W1 kg/h 比热CP1 KJ/(kg·K) 黏度Pa·s 导热系数W/(m·K) 密度kg/m3 冷却水 壳程流体 蒸汽凝液 28 进口温度T1 ℃ 180 38 出口温度T2 ℃ 60 33 定性温度℃ 120 244341 流量W2 kg/h 20000 4.174 比热CP2 KJ/(kg·K) 4.25 0.0008 黏度Pa·s 0.00024 0.6176 导热系数W/(m·K) 0.685 995.7 密度kg/m3 943.1 (1)核算压力降 ①管程压强降 管程流通面积 m2 管程流速 m/s Re 取管壁粗糙度 mm 相对粗糙度 查图求得摩擦系数 直管中压力降 Pa 回弯管压力降 Pa 壳程总压力降 Pa
244341 流量W2 kg/h 20000 4.174 比热CP2 KJ/(kg·K) 4.25 0.0008 黏度Pa·s 0.00024 0.6176 导热系数W/(m·K) 0.685 995.7 密度kg/m3 943.1
Re 取管壁粗糙度 mm 相对粗糙度 查图求得摩擦系数 直管中压力降 Pa 回弯管压力降 Pa 壳程总压力降 Pa
热负荷KW 2832.99815 热负荷KW 1888.8889 按逆流计算的传热温差Δ T ℃ 82.084734 计算温度校正系数 ②壳程压强降 P 0.07575758 管子正三角形排列时,横过管束中心线的管 R 8 折流板数 查图求得温度校正系数Φ 0.9 壳程流通面积 m2 实际的传热温差Δ T ℃ 73.8762606 壳程流速 m/s 2 1000 Re 初选总传热系数K W/(m ·℃) 2 25.5682796 壳程流体摩擦系数 换热面积 m 参照换热面积选取列管换热器结构参数 流体横过管束的压力降 Pa 壳体直径 mm 600 流体流过折流板缺口的压强降 Pa 列管数(根) 245 壳程总压力降 Pa 列管外径 mm 25 列管内径 mm 20 (2)核算总传热系数 列管长度 mm 3000 ①管程对流传热系数 管间距 mm 32 查表得 Pr 折流板间距 mm 150 Nu 列管材质及导热系数 W/(m·K) 45 管程对流传热系数 W/(m2·℃) 2 55.8 设计的换热面积 m 结垢校正因子,对DN25管子取为1.4,对DN19管子取为1.5 1.4 ②壳程对流传热系数 管程数 1 查表得 Pr 串联的壳程数 1 Nu 管子排列方式对压降的校正因子,正三角形为0.5,正方形斜转45度为0.4,正方形为0.3 0.5 壳程对流传热系数 W/(m2·℃) 管程流体被加热取0.4,被冷却取0.3 0.4 壳程流体被加热取0.4,被冷却取0.3 0.3 ③总传热系数 2 0.0002 管壁内侧表面污垢热阻(m ·℃)/K 总传热系数k W/(m2·℃) 0.0002 管壁外侧表面污垢热阻(m2·℃)/K 换热管壁厚 mm 2.5 此换热器安全系数 % 换热管平均直径 mm 22.5 采用此传热面积下的总传热系数 458.212896 W/(m2·℃)
换热器管板设计
换热器管板设计计算管析是管壳式换热器的主要部件。
管板的设计是否合理对确保换热器的安全运行、节约金属材料,降低制造成本是至关重要的。
在此采用GB151标准中管板计算方法来设计计算管板。
(1)管板采用延长部分兼作法兰的管板形式。
结构如图2.2所示,图2-2 管板结构图结构尺寸数据列表2-6:(2)计算A ——壳程圆筒内直径横截面积,2mm ;222i 0.785800502654.84π==⨯=D A mms δ——壳程圆筒的厚度,mm ;s A ——圆筒壳壁金属横截面积,2mm ;2i () 3.148(8008)20307.3πδδ=+=⨯⨯+=s s s A D mmt δ——换热管壁厚,mm ;a ——单根换热管管壁金属横截面积,2mm ;2o () 3.14 2.5(25 2.5)176.6πδδ=-=⨯⨯-=t t a d mm2220176.638857.5=⨯=na mml A ——管板开孔后的面积,2mm ; 对于固定管板式换热器2223.1425502654.8220394662.644π⨯=-=-⨯=o l d A A n mmd A ——在布管区范围内,因设置隔板槽和拉杆结构的需要,面未能被换热管支承的面积,2mm ;对于三角形排列2'(0.866)1832(600.86632)18598=-=⨯⨯-⨯=d n A n S S S mmt A ——管板布管区的面积,2mm ; 对于多管程,三角形排列的换热管2220.8660.8662203218598213690.5=+=⨯⨯+=t d A nS A mmt D ——管板布管区当量直径,mm ;708.9===t D mmt E ——换热管材料的弹性模量,MPa ;L ——换热管有效长度(两管板内侧间距),mm ;t K ——管束模数,MPa ;对于固定式32061038877.23842.6(300060)708.9⨯⨯===-⨯t t t E na K MPa LDi ——换热管的回转半径,mm ;0.258===i mmcr l ——换热管受压失稳当量长度,mm ; 按GB151图32,确定为320=cr l mm[]σcr ——换热管稳定许用应力,MPa ;r C ——系数127.9r C ππ===因32040127.98==<=cr r l C i 故有/1140[]12451103.362222128σσ⎡⎤⎡⎤=-=⨯⨯-=⎢⎥⎢⎥⨯⎣⎦⎣⎦t cr cr s r l i MPa C λ——系数394662.60.785502654.8λ===l A A Q ——换热管束与圆筒刚度比,当壳体不带波形膨胀节时20638877.21.8920920307.3⨯===⨯t s s E na Q E A β——系数38877.20.098394662.6β===l na A s ∑——系数0.60.60.4(1)0.4(1 1.89) 2.60.785λ∑=++=++=s Q t ∑——系数110.4(1)(0.6)0.4(10.098)(0.6 1.89) 3.60.785βλ∑=+++=⨯+++=t Q t ρ——系数708.90.886800ρ===t t i D D K ——换热管加强系数12128001.318 6.0530=[[=⨯=Kk ——管板周边不布管区无量纲宽度(1) 6.05(10.886)0.69ρ=-=⨯-=t k Kυ——管板材料泊松比,取0.3υ=μ——管板强度削弱系数,一般可取0.4μ=η——管板刚度削弱系数,一般可取μ值f δ——管板延长部分的法兰(或凸缘)厚度,mm ;f δ'——壳体法兰(或凸缘)厚度,mm ; f δ''——管箱法兰(或凸缘)厚度,mm ;ω'——系数,按//s i f i D D δδ'和查GB151图26,得0.00021ω'=;ω''——系数,按//h i f i D D δδ''和查文献[3] 图4-24得0.00063ω''=; f K ——管板边缘旋转刚度参数,MPa ; 对于固定管板其延长部分兼作法兰f f K K '=f K '——壳程圆筒与法兰(或凸缘)的旋转刚度参数,MPa ;3333221[()]12122091070230[()0.0002120910]12800708004.8δω''''==++⨯⨯⨯⨯=⨯⨯+⨯⨯+=f f f f f s i f iE b K K E D b D MPaf K ''——管箱圆筒与法兰(或凸缘)的旋转刚度参数,MPa ;3333221[()]12122091070230[()0.0006320910]128007080017.7δω''''''''=++⨯⨯⨯⨯=⨯⨯+⨯⨯+=f f f f h i f iE b K E D b D MPaf K ——旋转风度无量纲参数; 对于固定式管板 33.14 4.89.810441431.2π-⨯===⨯⨯ff tK K K1m ——管板第一弯矩系数,按f K K 和查GB151图27,得10.13=m 2m ——管板第二弯矩系数,按K Q 和查GB151 图28,得2 2.14=mm ——管板总弯矩系数120.130.3 2.140.6110.3υυ++⨯===++m m m1G ——系数因0m >,所以取11e i G G 与中较大值。
管壳式换热器计算软件
原始数据G2m^3/d600进口水温度t2'℃95出口水温t2"℃75油水混合进口温度t1'℃20油水混合出口温度t1"℃45壳体内径Ds m1管子外径do m0.025管子内径di m0.017管子长度l m5定性温度和物性参数计算水定性温度t2(t2'+t2")/2℃85ρ968.55λ0.677v 3.455E-07a0.000668Pr 2.08油水定性温度t1(t1'+t1")/2℃32.5ρ939.925λ0.3821625v 6.91718E-05Pr839.82125换热器效率90%设计传热量Q0460592.4531冷却水量G219544.23422逆流平均温差ΔTn(Δtmax-Δtmin)/(ln(Δtmax/Δtmin))℃49.11105006试选传热系数K0118初选传热面积F079.47958493总管子数Nt A/(π*d0*l)202.4957578管程换热系数管程流通面积a2(Nt/2)*(π/4)*di^20.022913365管程流速w2G2/(a2*ρ*3600)0.303073968管程雷诺数Re2ρ*w2*di/u214912.4673管程换热系数h216674.05889壳程换热系数壳程流通面积a1π/4*(Ds^2-Nt*d0^2)0.154822852壳程流速w10.036204208壳程当量直径de(Ds^2-Nt*d0^2)/(Nt*d0)0.039054765壳程雷诺数Reρ*w2*di/u24092.465489 Nu42.0365279h1728.687767水侧油污r20.00034油水混合物油污r10.00017铁管43.2传热系数K117.842643N015.63393744s0.03125Ds0.56875202湍流Nu=741.7237 200<2100层流16。
管壳式换热器数据表
容器类别
修改
Pa 度 类 m3
结构材料 浮头法兰 钩圈 浮头盖封头 螺栓/螺柱—壳体
—浮头 螺母 —壳体
—浮头 接管 —壳程
—管程 接管法兰 —壳程
—管程 补强圈 —壳程
—管程 复合层/衬里—壳程
—管程 —管板 —浮头盖封头
mm
垫片—壳程侧/外头盖 —浮头 —管程侧/管箱头盖
折流板/支持板 旁路挡板 定距管 拉杆/螺母 滑板 堰板 支座/支座垫板 防腐涂料—壳程侧
MPa (g) 总传热系数:-结垢状态
MPa (g) 热虹吸式重沸器 -从塔 m2. K/W 液位到底管板的静压头
m/s
釜式换热器的最小持液量
MPa (g) 总壳体台数:
℃ 串联/并联台数:
℃ 换热器总有效面积
MPa (g) 每台换热器有效面积
MPa (g) 换热面积余量
每台换热器操作介质重
修改
单位 kW/h
44
45
46
1
47
48
49
50
51
项目文件号
专业文件号
管壳式换热器数据表
LPEC 顾客要求
30-01/D3n
管程 水平 30°
结构参数 壳程
垂直
其它
60° 90° 45°
设计阶段
第
页共
页
管子形式: 光管 翅片管 mm 折流板形式: 单弓形 双弓形 mm 折流板切口方位: 横向 竖向
折流板切口尺寸: 折流板中心间距
oC W/m2.k W/m2.k
m 液柱 m3
m2 m2 % kg
壳程流体物性数据
气相
密度 比热
粘度 导热系数 密度
管壳式换热器数据表最终版
无损 检测
-射线(RT)(比例/级别) -超声(UT)(比例/级别) -其它(比例/级别)
热处理
壳程
管程
管子与管板连接型式
检验机构
批准机构 使用语言-图纸
-铭牌
结构图
说明书
附件要求
强度焊加贴胀
环首螺栓 带阳极牺牲保护板否? 鞍座/支座 带重叠鞍座否? 带鞍座滑板否?
管壳式换热器数据表
碳四预热器(E-4001) 开口数据表
档案号 10Q-W22-艺 1/E01(1) 设计阶段:详细设计 共 3页 第3页
编号
数量
开口名称
PN DN 伸出长度 (MPa) (mm) (mm)
法兰 结构型式
密封面 接管 型式 等级
备注
a
1 碳四烯烃入口 4.0 100
200 HG/T20592-2009B FM
气体入口/出口 潜热
壳程 1.0Mpa 蒸汽
385 /385 385/ 184.1 184.1 1.0/1.2 0.12/50 0.60/ 8737.6 0.00017 2.254/822
0.016/0.145
18 2.254/5.045
0.675/0.675
管程
单位
名称
醋酸
总热负荷
11998
kg/h 有效温差
325
2 76 1 19 2.0 3000 25 正三角形
mm
管子形式:
mm
折流板形式:
折流板切口方位:
折流板切口尺寸:
折流板中心间距
mm
第一块折流板间距
mm
折流板厚度
管壳式换热器传热面积初步计算模板
有效平均传热温差 平均传热面积Am 管内壁传热面积A1 管外壁传热面积A2 总传热系数 传热面积 总传热系数 传热面积 管程基本参数
2 1340 1312 14879 486525
名
称
0.020
304 16.3 正三角形排列 0.025 0.032 0.002 管程流体物性参数 称 数 水 50 980 4186 0.0000846 0.54 ℃ kg/m³
管壳式换热器初步计算
本计算适用于两流体无相变且逆流过程的计算,熔盐走壳程,管程流体根据需要选择。 浅蓝色区域需要输入数值,其他区域不得擅自修改。 工艺参数 名 称 壳 程 管 水 2 230 0.2 Re<20000 Re>20000 1263 壳程基本参数 名 当量直径 称 数 据 单 位 m 管子材质 管材导热系数 管子排列方式 管外径 相邻两管的中心距 管子壁厚 壳程流体物性参数 名 物料名称 定性温度 密度ρ 比热Cp 粘度μ 导热系数λ 壁温粘度μ 称 数 据 单 位 ℃ 名 物料名称 定性温度 kg/m³ 密度ρ
J/kg.℃
据
单 位
二元熔盐 230 1992 1447 0.00637 0.499
pa.s pa.s
粘度μ
pa.s w/m.℃
0326
J/kg.℃ 比热Cp
程
单 位 kg/s 60 ℃ ℃ m/s W/㎡.℃
名 总热负荷
称
数
据
单 位 w ℃ ㎡ ㎡ ㎡ W/㎡.℃ ㎡ W/㎡.℃ ㎡ 单 位 w/m.℃ m m m
物料名称 流体流量 进/出口温度 进/出口压力 流体流速 对流传热系数 雷诺数Re
二元熔盐 230 40
167440 180 0.072 0.066 0.079 1133 0.8219282 1114 0.8357835 数 据
管壳式换热器模拟计算
管壳式换热器模拟计算(课本P40 2-5题)程序条文:# include <stdio.h># include <math.h>main(){double Do=0.025,Di=0.021,L=6,Wh=29.5; Th1=280,Wc=37.5, Tc1=160,Ro=0.0005,Ri=0.0001,D1,D2,D2O1=0.85,D2O2=0.919,Tc2,Th2,MD2O1,MD2O2,K=12.5,Cp1,Cp2,ramda1,ramda2,niu1,niu2,yita1,yita2,a1,b1,a2,b2,Tc20,Th20,Tmc,Tmh,C,Qc,Qh,Ho,Hi,Reo,Rei,Pro,Pri,Si,rou1,ui,Hi0,Twi0,Ai,Twi,niuwi,yitawi,Dwi,Xwi,rouwi,Ao,Smax,B=0.23,D=0.8,t=0.032,De,uo,rou2,Ho0,Two0,Two,niuwo,yitawo,Dwo,Xwo,rouwo,Ko,NTU,E,F,Cmin,Cmax,Xh,Xc,ld=44,b=0.002,Dm=0.0023,e=2.71828;int n=0;Tc2=180;Th2=260; /*给Tc2,Th2赋初值*/do{ n++;printf("n=%d\n",n);Th20=Th2;Tmh=(Th1+Th20)/2;do{Tc20=Tc2; /*Tc2的迭代*/Tmc=(Tc1+Tc20)/2;Cp1=(0.7072+(0.00147-0.00051*D2O1)*Tmc-0.318*D2O1)*(0.055*K+0.35) *4.18*1000;Cp2=(0.7072+(0.00147-0.00051*D2O2)*Tmh-0.318*D2O2)*(0.055*K+0.35) *4.18*1000;C=Wh*Cp2/(Wc*Cp1);Tc2=Tc1+C*(Th1-Th20);}while(fabs(Tc2-Tc20)>=0.1);Qh=Wh*Cp2*(Th1-Th2);Qc=Wc*Cp1*(Tc2-Tc1);Ai=3.14*Di*L*324;Si=0.25*3.14*Di*Di*324/2;Xc=1+Tmc/100.0;MD2O1=pow(D2O1,2);D1=0.942+0.248*Xc+0.174*MD2O1+0.0841/(Xc*D2O1)-0.312*Xc/D2O1-0.55 6*exp(-Xc);rou1=1000*D1;ui=Wc/(rou1*Si);b1=log((log(90.0+1.22)/log(13+1.22)))/(log((50.0+273)/(100.0+273) ));a1=log(log(90+1.22))-b1*log(50.0+273);niu1=exp(exp(a1+b1*log(Tmc+273)))-1.22;yita1=niu1*rou1/1000000;Rei=Di*ui*rou1/yita1;ramda1=0.4213*(1-0.00054*Tmc)/D2O1/3.6;Pri=Cp1*yita1/ramda1;Hi0=0.027*pow(Rei,0.8)*pow(Pri,0.33)*ramda1/Di;Twi0=Tmc+Qc/(Hi0*Ai);do /*管壁内壁温的迭代*/{ niuwi=pow(e,pow(e,a1+b1*log(Twi0+273)))-1.22;Xwi=1+Twi0/100.0;Dwi=0.942+0.248*Xwi+0.174*MD2O1+0.0841/(Xwi*D2O1)-0.312*Xwi/D2O1-0.556*exp(-Xwi);rouwi=1000*Dwi;yitawi=niuwi*rouwi/1000000;Hi=Hi0*(pow((yita1/yitawi),0.14));Twi=Tmc+Qc/(Hi*Ai);Twi0=Twi;}while(fabs(Twi-Twi0)>=0.5);Ao=3.14*Do*L*324;Smax=B*D*(1-Do/t);De=4*(t*t-0.25*3.14*Do*Do)/(3.14*Do);Xh=1+Tmh/100.0;MD2O2=pow(D2O2,2);D2=0.942+0.248*Xh+0.174*MD2O2+0.0841/(Xh*D2O2)-0.312*Xh/D2O2-0.556*ex p(-Xh);rou2=1000*D2;uo=Wh/(rou2*Smax);b2=log((log(1500+1.22)/log(120+1.22)))/(log((50.0+273)/(100.0+273 )));a2=log(log(1500+1.22))-b2*log(50.0+273);niu2=exp(exp(a2+b2*log(Tmh+273)))-1.22;yita2=niu2*rou2/1000000;Reo=De*uo*rou2/yita2;ramda2=0.4213*(1-0.00054*Tmh)/D2O2/3.6;Pro=Cp2*yita2/ramda2;Ho0=0.36*pow(Reo,0.55)*pow(Pro,0.33)*ramda2/De;Two0=Tmh-Qh/(Ho0*Ao);do /*管壁外壁温的迭代*/{ niuwo=exp(exp(a1+b1*log(Two0+273)))-1.22;Xwo=1+Two0/100;Dwo=0.942+0.248*Xwo+0.174*MD2O1+0.0841/(Xwo*D2O1)-0.312*Xwo/D2O1-0.556*exp(-Xwo);rouwo=1000*Dwo;yitawo=niuwo*rouwo/1000000;Ho=Ho0*(pow((yita2/yitawo),0.14));Two=Tmh-Qh/(Ho*Ao);Two0=Two;}while(fabs(Two-Two0)>=0.5);Ko=1/((1/Hi+Ri)*Ao/Ai+1/Ho+Ro+b/ld*Do/Dm); /*以管外表面为基准,计算传热系数K*/Cmin=Wh*Cp2;Cmax=Wc*Cp1;NTU=Ko*Ao/Cmin; /*传热单元数*/F=NTU*sqrt(1+pow(Cmin/Cmax,2));E=2/((1+Cmin/Cmax)+sqrt(1+Cmin/Cmax)*(1+exp(-F))/(1-exp(-F))); /*传热效率*/Th2=Th1-E*(Th1-Tc1);Tc2=Tc1+C*(Th1-Th2);printf("Th2=%.1lf\tTc2=%.1lf\n",Th2,Tc2);printf("Rei=%.2lf\tPri=%.2lf\tHi=%.2lf\n",Rei,Pri,Hi);printf("Reo=%.2lf\tPro=%.2lf\tHo=%.2lf\n",Reo,Pro,Ho);printf("Qc=%.2lf\tQh=%.2lf\n",Qc/1000,Qh/1000);printf("Ko=%.2lf\tNTU=%.3lf\tE=%.3lf\n",Ko,NTU,E);}while( fabs(Th20-Th2) >= 0.1);return 0;}运行结果如下:。
管壳式换热器模拟计算
管壳式换热器模拟计算(课本P40 2-5题)# include <stdio.h># include <math.h>main(){double Do=0.025,Di=0.021,L=6,Wh=29.5; Th1=280,Wc=37.5, Tc1=160,Ro=0.0005,Ri=0.0001,D1,D2,D2O1=0.85,D2O2=0.919,Tc2,Th2,MD2O1,MD2O2,K=12.5,Cp1,Cp2,ramda1,ramda2,niu1,niu2,yita1,yita2,a1,b1,a2,b2,Tc20,Th20,Tmc,Tmh,C,Qc,Qh,Ho,Hi,Reo,Rei,Pro,Pri,Si,rou1,ui,Hi0,Twi0,Ai,Twi,niuwi,yitawi,Dwi,Xwi,rouwi,Ao,Smax,B=0.23,D=0.8,t=0.032,De,uo,rou2,Ho0,Two0,Two,niuwo,yitawo,Dwo,Xwo,rouwo,Ko,NTU,E,F,Cmin,Cmax,Xh,Xc,ld=44,b=0.002,Dm=0.0023,e=2.71828;int n=0;Tc2=180;Th2=260; /*给Tc2,Th2赋初值*/do{ n++;printf("n=%d\n",n);Th20=Th2;Tmh=(Th1+Th20)/2;do{Tc20=Tc2; /*Tc2的迭代*/Tmc=(Tc1+Tc20)/2;Cp1=(0.7072+(0.00147-0.00051*D2O1)*Tmc-0.318*D2O1)*(0.055*K+0.35) *4.18*1000;Cp2=(0.7072+(0.00147-0.00051*D2O2)*Tmh-0.318*D2O2)*(0.055*K+0.35) *4.18*1000;C=Wh*Cp2/(Wc*Cp1);Tc2=Tc1+C*(Th1-Th20);}while(fabs(Tc2-Tc20)>=0.1);Qh=Wh*Cp2*(Th1-Th2);Qc=Wc*Cp1*(Tc2-Tc1);Ai=3.14*Di*L*324;Si=0.25*3.14*Di*Di*324/2;Xc=1+Tmc/100.0;MD2O1=pow(D2O1,2);D1=0.942+0.248*Xc+0.174*MD2O1+0.0841/(Xc*D2O1)-0.312*Xc/D2O1-0.55 6*exp(-Xc);rou1=1000*D1;ui=Wc/(rou1*Si);b1=log((log(90.0+1.22)/log(13+1.22)))/(log((50.0+273)/(100.0+273) ));a1=log(log(90+1.22))-b1*log(50.0+273);niu1=exp(exp(a1+b1*log(Tmc+273)))-1.22;yita1=niu1*rou1/1000000;Rei=Di*ui*rou1/yita1;ramda1=0.4213*(1-0.00054*Tmc)/D2O1/3.6;Pri=Cp1*yita1/ramda1;Hi0=0.027*pow(Rei,0.8)*pow(Pri,0.33)*ramda1/Di;Twi0=Tmc+Qc/(Hi0*Ai);do /*管壁内壁温的迭代*/{ niuwi=pow(e,pow(e,a1+b1*log(Twi0+273)))-1.22;Xwi=1+Twi0/100.0;Dwi=0.942+0.248*Xwi+0.174*MD2O1+0.0841/(Xwi*D2O1)-0.312*Xwi/D2O1-0.556*exp(-Xwi);rouwi=1000*Dwi;yitawi=niuwi*rouwi/1000000;Hi=Hi0*(pow((yita1/yitawi),0.14));Twi=Tmc+Qc/(Hi*Ai);Twi0=Twi;}while(fabs(Twi-Twi0)>=0.5);Ao=3.14*Do*L*324;Smax=B*D*(1-Do/t);De=4*(t*t-0.25*3.14*Do*Do)/(3.14*Do);Xh=1+Tmh/100.0;MD2O2=pow(D2O2,2);D2=0.942+0.248*Xh+0.174*MD2O2+0.0841/(Xh*D2O2)-0.312*Xh/D2O2-0.556*ex p(-Xh);rou2=1000*D2;uo=Wh/(rou2*Smax);b2=log((log(1500+1.22)/log(120+1.22)))/(log((50.0+273)/(100.0+273 )));a2=log(log(1500+1.22))-b2*log(50.0+273);niu2=exp(exp(a2+b2*log(Tmh+273)))-1.22;yita2=niu2*rou2/1000000;Reo=De*uo*rou2/yita2;ramda2=0.4213*(1-0.00054*Tmh)/D2O2/3.6;Pro=Cp2*yita2/ramda2;Ho0=0.36*pow(Reo,0.55)*pow(Pro,0.33)*ramda2/De;Two0=Tmh-Qh/(Ho0*Ao);do /*管壁外壁温的迭代*/{ niuwo=exp(exp(a1+b1*log(Two0+273)))-1.22;Xwo=1+Two0/100;Dwo=0.942+0.248*Xwo+0.174*MD2O1+0.0841/(Xwo*D2O1)-0.312*Xwo/D2O1-0.556*exp(-Xwo);rouwo=1000*Dwo;yitawo=niuwo*rouwo/1000000;Ho=Ho0*(pow((yita2/yitawo),0.14));Two=Tmh-Qh/(Ho*Ao);Two0=Two;}while(fabs(Two-Two0)>=0.5);Ko=1/((1/Hi+Ri)*Ao/Ai+1/Ho+Ro+b/ld*Do/Dm); /*以管外表面为基准,计算传热系数K*/Cmin=Wh*Cp2;Cmax=Wc*Cp1;NTU=Ko*Ao/Cmin; /*传热单元数*/F=NTU*sqrt(1+pow(Cmin/Cmax,2));E=2/((1+Cmin/Cmax)+sqrt(1+Cmin/Cmax)*(1+exp(-F))/(1-exp(-F))); /*传热效率*/Th2=Th1-E*(Th1-Tc1);Tc2=Tc1+C*(Th1-Th2);printf("Th2=%.1lf\tTc2=%.1lf\n",Th2,Tc2);printf("Rei=%.2lf\tPri=%.2lf\tHi=%.2lf\n",Rei,Pri,Hi);printf("Reo=%.2lf\tPro=%.2lf\tHo=%.2lf\n",Reo,Pro,Ho);printf("Qc=%.2lf\tQh=%.2lf\n",Qc/1000,Qh/1000);printf("Ko=%.2lf\tNTU=%.3lf\tE=%.3lf\n",Ko,NTU,E);}while( fabs(Th20-Th2) >= 0.1); return 0;}运行结果如下:。
管壳式换热器计算表格
M
2 s
2 Ab Ac1
(2 0.6Ncw)
99 旁路校正系数 Rb
-
查图2.38
100
折流板泄露校 正系数
R1
-
101
折流板间距不 等的校正系数
Rs
-
102 壳程总阻力 ΔP′s
Pa
103
两台的壳程总 阻力
ΔPs
Pa
查图2.37
间距相等,不需校正
P's
[(Nb 1)Pbk Rb NbPwk ]R1
折流板缺口处 管数
根
由图示可知 由 GB 151-1999
由图示可知 由图示可知
57 折流板直径
Db
58
折流板缺口面 积
Awg
错流区内管数 59 占总管数的百 Fc
分数
60
缺口处管子所 占面积
Awt
61
流体在缺口处 流通面积
Ab
流体在两折流 62 板间错流流通 Ac
截面积
壳
63
壳程流通截面 积
As
4 fi
L di
t2 2
(
/ w2 )0.14
Pr
4
t2 2
Zt
PN
1.5 t2 2
Pt Pi Pr PN
阻 力
96
理想管束摩擦 系数
fk
计 算
97
理想管束错流 段阻力
ΔPbk
98
理想管束缺口 处阻力
ΔPwk
-
查图2.36
Pa
Pbk
4 fK
M
2 s
N
c
2 Ac21
(
/
)0.14 w1
管壳式换热器热力计算(最全版)PTT文档
传热系数和导热系数的区别
1.传热系数以往称总传热系数。国家现行标准规范统一定 名为传热系数。传热系数K值,是指在稳定传热条件下, 围护结构两侧空气温差为1度(K,℃),1小时内通过1 平方米面积传递的热量,单位是瓦/平方米·度(W/㎡·K, 对于低粘度流体(μi<2μa, μa为常温下水的粘度),可用
(1)算术平均温度差
Δtm1= (Δt1+ Δt2)/2 (2)对数平均温度差
Δtm2= (Δt2- Δt1)/ln (Δt2 / Δt1) 式中 Δtm2——较大的温度差;
Δtm1——较小的温度差。 当Δtm1/ Δtm2<2时,采用算术平均温度差,否则采用对数 平均温度差。在计算平均温度差时,对无相变的对流传热, 逆流的平均温度差大于并流的平均温度差,因而在工业设 计中在工业设计中,在满足工艺条件的情况下,通常选用 逆流。
若考虑换热器对外界环境的散热损失Qc,则热流体放 出的热量Q1将大于冷流体所吸收的热量Q2 : Q1=Q2+Qc
Q2=ηcQ1 热损失系数ηc通常取; 不管师傅考虑热损失,在管壳式换热器的设计计算中, 热负荷Q一般取管内流体放出或吸收的热量。
总传热系数K
1/K=1/αo+1/αi(Ao/ Ai)+ro+ ri( Ao/ Ai)+ δAo/ λw Am 式中 αo——管外流体传热膜系数,W/(m2 · ℃);
雷诺数Re
Re=ρvd/μ ,其中v、ρ、μ分别为流体的流速、密度与黏 度,d为一特征长度。例如流体流过圆形管道,则d为管 道直径。利用雷诺数可区分流体的流动是层流或湍流,也 可用来确定物体在流体中流动所受到的阻力。
管壳式换热器计算书
总传热系 数K Rsi Rso K K/K' 换热器的 实际传热 面积 依Qi= Si△tm
2100<Re< 6069.676358 6000不用 校正 38.08486237 1 0.907006351 μ w按照7.5℃取 2300<Re< 10000
hi
1051.45766
壳程压降
压强校核
计算公式来自 管壁温度 续表5-19《换 热器原理及计 管外壁热 流密度q1 (W/m/ ℃)
气相 3.145 1676.316 43647.75
P
0.162790698
580
管 管径d (m) 内径di (m) 单程管数 Ns 管长l(m)
R 总换热量 Q(J/s) 海水流量 qsw(Kg/ s) 热端温差 deltaT1 冷端温差 deltaT2 对数平均 温差 deltaTm (℃) 平均传热 温度差 (℃) 管程对流 传热系数 hi 管程流通 截面积 (m2) 海水流速 ui(m/s) Rei Pri (μ /μ w)^(0.14) 校正系数 Φ
0.03125 13.56171 0.05 0.50625 12 4~25横放 0.5 14 三角形排列
1.621714105
2
0.1
144
152
0.166667 12.33333
0.45 13
《换热器原理 0.000086 及计算》附录 13-2 0.00017197 673.5481592 1.16128993 1.1~1.25 71.62831128 47.38133084 Φ 计算公式来自 续表5-19《换 热器原理及计 算》 0.339 足够大
F
0.5
管程允许 压降 (pa) 壳程允许 压降 (pa)
管壳式换热器传热计算示例(终)
管壳式换热器传热设计说明书设计一列管试换热器,主要完成冷却水——过冷水的热量交换设计压力为管程1.5MPa (表压),壳程压力为0.75MPa(表压),壳程冷却水进,出口温度分别为20℃和50℃,管程过冷水进,出口温度分别为90℃和65℃管程冷水的流量为80t/h。
2、设计计算过程:(1)热力计算1)原始数据:过冷却水进口温度t1′=145℃;过冷却水出口温度t1〞=45℃;过冷却水工作压力P1=0.75Mp a(表压)冷水流量G1=80000kg/h;冷却水进口温度t2′=20℃;冷却水出口温度t2〞=50℃;冷却水工作压力P2=0.3 Mp a(表压)。
改为冷却水工作压力P2=2.5 Mp2)定性温度及物性参数:冷却水的定性温度t2=( t1′+ t1〞)/2=(20+50)/2=35℃;冷却水的密度查物性表得ρ2=992.9 kg/m3;冷却水的比热查物性表得C p2=4.174 kJ/kg.℃冷却水的导热系数查物性表得λ2=62.4 W/m.℃冷却水的粘度μ2=727.5×10-6 Pa·s;冷却水的普朗特数查物性表得P r2=4.865;过冷水的定性温度℃;过冷水的密度查物性表得ρ1=976 kg/m3;过冷水的比热查物性表得C p1=4.192kJ/kg.℃;过冷水的导热系数查物性表得λ1=0.672w/m.℃;过冷水的普朗特数查物性表得P r2;过冷水的粘度μ1=0.3704×10-6 Pa·s。
过冷水的工作压力P1=1.5 Mp a(表压)3)传热量与水热流量取定换热器热效率为η=0.98;设计传热量:过冷却水流量:;4)有效平均温差逆流平均温差:根据式(3-20)计算参数p、R:参数P:参数R:换热器按单壳程2管程设计,查图3—8得温差校正系数Ψ=0.83;有效平均温差:5)管程换热系数计算:附录10,初定传热系数K0=400 W/m.℃;初选传热面积:m2;选用φ25×2.5无缝钢管作换热管;管子外径d0=0.025 m;管子径d i=0.025-2×0.0025=0.02 m;管子长度取为l=3 m;管子总数:取720根管程流通截面积:m2管程流速:m/s管程雷诺数:湍流管程传热系数:(式3-33c)6)结构初步设计:布管方式见图所示:管间距s=0.032m(按GB151,取1.25d0);管束中心排管的管数按4.3.1.1所给的公式确定:取20根;壳体径:m 取Di=0.7m;长径比:布管示意图l/D i=3/0.9=3.3 ,合理选定弓形折流板弓形折流板弓高:折流板间距:m折流板数量:折流板上管孔直径由GB151-2014可确定为 0.0254mm折流板直径由GB151-2014可确定为 0.6955m 7)壳程换热系数计算壳程流通面积:根据式(3-61)中流体横过管束时流道截面积046.0032.0025.016.0233.01o i c1=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=s d BD A m 2壳程流速:m/s ;壳程质量流速:kg m 2/s ;壳程当量直径:m ;壳程雷诺数:; 切去弓形面积所占比例按 h/D i =0.2查图4-32得为0.145壳程传热因子查 图3-24得为j s =20 管外壁温度假定值 t w1′=45℃ 壁温过冷水粘度 Pa.s粘度修正系数:根据式(3-62)计算壳程换热系数:8)传热系数计算:水侧污垢热阻:r 2=0.000344m 2.℃/w 管壁热阻r 忽略 总传热系数:传热系数比值,合理9)管壁温度计算:管外壁热流密度:W/m2.℃根据式(3-94a)计算管外壁温度:℃误差较核:℃,误差不大;10)管程压降计算:根据式(3-94b)计算管壁温度:℃;壁温下水的粘度:Pa·s;粘度修正系数:;查图3-30得管程摩擦系数:管程数:;管沿程压降计算依据式(3-112):Pa (W=w.ρ)回弯压降:Pa;取进出口管处质量流速:W N2=1750 ㎏/㎡·s; (依据ρw2<3300取 w=1.822m/s) 进出口管处压降(依据 3-113):;管程结垢校正系数:;管程压降:11)壳程压降计算:壳程当量直径:m;雷诺数:;查得壳程摩擦系数:λ1=0.08;(图 3-34)管束压降(公式3-129):Pa;取进出口质量流速: kg/m2·s;( ρw2<2200 取W N2=1000 ㎏/㎡·s) 进出口管压降:Pa;取导流板阻力系数:;导流板压降:Pa壳程结垢修正系数:;(表3-12)壳程压降:Pa;管程允许压降:[△P2]=35000 Pa;(见表3-10)壳程允许压降:[△P1]=35000 Pa;△P2<[△P2]△P1<[△P1]即压降符合要求。
管壳式换热器的设计计算
管壳式换热器的设计计算1.流体流径的选择哪一种流体流经换热器的管程,哪一种流体流经壳程,下列各点可供选择时参考(以固定管板式换热器为例)(1) 不洁净和易结垢的流体宜走管内,以便于清洗管子。
(2) 腐蚀性的流体宜走管内,以免壳体和管子同时受腐蚀,而且管子也便于清洗和检修。
(3) 压强高的流体宜走管内,以免壳体受压。
(4) 饱和蒸气宜走管间,以便于及时排除冷凝液,且蒸气较洁净,冷凝传热系数与流速关系不大。
(5) 被冷却的流体宜走管间,可利用外壳向外的散热作用,以增强冷却效果。
(6) 需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内,因管程流通面积常小于壳程,且可采用多管程以增大流速。
(7) 粘度大的液体或流量较小的流体,宜走管间,因流体在有折流挡板的壳程流动时,由于流速和流向的不断改变,在低Re(Re>100)下即可达到湍流,以提高对流传热系数。
在选择流体流径时,上述各点常不能同时兼顾,应视具体情况抓住主要矛盾,例如首先考虑流体的压强、防腐蚀及清洗等要求,然后再校核对流传热系数和压强降,以便作出较恰当的选择。
2. 流体流速的选择增加流体在换热器中的流速,将加大对流传热系数,减少污垢在管子表面上沉积的可能性,即降低了污垢热阻,使总传热系数增大,从而可减小换热器的传热面积。
但是流速增加,又使流体阻力增大,动力消耗就增多。
所以适宜的流速要通过经济衡算才能定出。
此外,在选择流速时,还需考虑结构上的要求。
例如,选择高的流速,使管子的数目减少,对一定的传热面积,不得不采用较长的管子或增加程数。
管子太长不易清洗,且一般管长都有一定的标准;单程变为多程使平均温度差下降。
这些也是选择流速时应予考虑的问题。
3. 流体两端温度的确定若换热器中冷、热流体的温度都由工艺条件所规定,就不存在确定流体两端温度的问题。
若其中一个流体仅已知进口温度,则出口温度应由设计者来确定。
例如用冷水冷却某热流体,冷水的进口温度可以根据当地的气温条件作出估计,而换热器出口的冷水温度,便需要根据经济衡算来决定。
管壳式换热器数据表
设备名 称
改
1 形式
2
换热面 积
A=
3
制造 厂:
4
5
6
介质名 称
7 总流量
8 气体 9 液体 10 水蒸气
11 不凝气
12
13 密度 14 粘度 15 比热
16 潜热
17
导热系 数
18
气体分 子量
19
操作温 服
20
操作压 力
21 压力降
22 流速
23
污垢系 数
冷凝/
24 蒸发温
度
管壳 式换 热器
工程号 文件号 第页
K
℃
入口
出口
入口
管子规格:
管子数: 管间距: 壳体: 折流板/支撑
板
出口 型式:
数量:
纵向隔板:
外径 mm
内径
单弓形 □
间距 mm
双程□
壁厚 mm 管子长度: 管子排列方式
双弓形□ 环盘型 □
切口 % 分流□
换热管与管 板连接形式
焊接□
套管:
胀接□
外观规 格
结构设 计参数
焊接+胀接 内管规格
Mpa
设计压力 Mpa
共页
位号
用户
规格
尺
寸:
m2
安装 方式
单台设 备性能
壳程
台数
立式 □
容器 类别
2 mm 卧式□
厂址
装置名 称
设备净 水压重试 验时重 量
管 程 设计规范:
单台设备设计数 据表
管子种类: 光管□ 翅片管□
kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h
管壳式换热器换热面积-换热器设计手册(精品文档)
式中:T 1=98℃T 2=74℃Cp,h =0.3J/(kg ℃)m h =100834kg/sWd=0.01905m αo =40W/(m 2.℃)r o =0.0005(m 2.℃)/W A o /A i =1.0112λw =48W/(m .℃)本计算表格是基于《换热器设计手册》(钱颂文主编)中相关公式进行的计算Q=KAΔt mQ-热负荷,WK-总传热系数,W/(m 2.℃)热负荷Q的计算热流体进口温度冷流体进A-换热器传热面积,m 2Δt m -进行换热的两流体之间的平均温度差,其中总传热系数K的计算公式如下:热流体质量流量冷流体质热负荷Q=20832000热流体出口温度冷流体出热流体比热冷流体管外流体污垢热阻管内流体换热管的外表传热面积与内表传热面积之比换热管的外表与换热器管内和管外的平均传热面积之比总传热系数K的计算换热管外径管壁管外流体传热膜系数管内流体传管壁材料的导热系数17.05W/(m 2.℃)Δt 2=51℃Δt 1=47℃0.922Δt 2=71℃Δt 1=27℃0.38Δt m =49Δt m =49Δt m =48.97277702Δt m =45.5089394P=0.2816901411、当换热器冷热流体逆向流动时较大端温差较小端温差Δt 1/Δt 2=总传热系数K=3、确定平均温度差(1)当Δt 1/Δt 2 <2 时且逆向流动时(2)当Δt 1/Δt 2 <2 时且并向流动时(3)当Δt 1/Δt 2 >2 时且逆向流动时2、当换热器冷热流体并向流动时较大端温差较小端温差Δt 1/Δt 2=(4)当Δt 1/Δt 2 >2 时且并向流动时4、确定温度修正系数(1)对于单壳程、双管程或者2n管程的管壳式换热器R=1.20.9825462m 2温度修正系数换热面积A=5、根据P、R值查图,确定对应温度修正系物料摩尔比比热容t 1=27℃H2O 27.42.02H243.6114.2t 2=47℃CH40.253.72N215.51.12Cp,c =2100J/(kg ℃)Ar 0.2 1.2CO210.861.1m c =496kg/s CO 2.181.12混合气体7.075276δ=0.000211m αi =45W/(m 2.℃)r i =0.0005(m 2.℃)/W A o /A m =1.005569计算定性温度在292℃流体进口温度混合气体粘度、比热计算公式流体质量流量流体出口温度冷流体比热内流体污垢热阻的外表传热面积与换热器管内和管外的平均传热面积之比管壁厚度流体传热膜系数的计算292℃时的物性数据粘度密度导热系数0.01920.01420.08990.1630.01810.7170.030.0282 1.2510.02280.0363 1.7820.01730.0272 1.9760.01370.0278 1.250.02260.0225。
管壳式换热器换热面积-
式中:T 1=406.8℃T 2=263.2℃Cp,h=2823.617J/(kg ℃)m h =0.1466kg/sWd=0.025m αo =40W/(m 2.℃)r o =0.0005(m 2.℃)/W A o /A i =1.010101λw =48W/(m .℃)换热管的外表传热面积与内表传热面积之比换热管的外表与换热器管内和管外的平均传热面积之比管壁材料的导热系数总传热系数K的计算换热管外径管壁管外流体传热膜系数管内流体传管外流体污垢热阻管内流体热流体比热冷流体热流体质量流量冷流体质热负荷Q=55727.77564其中总传热系数K的计算公式如下:热负荷Q的计算热流体进口温度冷流体进热流体出口温度冷流体出本计算表格是基于《换热器设计手册》(钱颂文主编)中相关公式进行的计算Q=KA Δt mQ-热负荷,WK-总传热系数,W/(m 2.℃)A-换热器传热面积,m 2Δt m -进行换热的两流体之间的平均温度差,℃26.62W/(m 2.℃)Δt 2=156.8℃Δt 1=153.5℃0.979Δt 2=297.1℃Δt 1=13.2℃0.044Δt m =155.15Δt m =155.15Δt m =155.1441506Δt m =91.17324918(4)当Δt 1/Δt 2 >2 时且并向流动时4、确定温度修正系数(1)对于单壳程、双管程或者2n管程的管壳式换热器较小端温差Δt 1/Δt 2=3、确定平均温度差(1)当Δt 1/Δt 2 <2 时且逆向流动时(2)当Δt 1/Δt 2 <2 时且并向流动时(3)当Δt 1/Δt 2 >2 时且逆向流动时1、当换热器冷热流体逆向流动时较大端温差较小端温差Δt 1/Δt 2=2、当换热器冷热流体并向流动时较大端温差总传热系数K=P=0.472231572R=1.0235210260.9813.77m 2换热面积A=5、根据P、R值查图,确定对应温度修正系数温度修正系数 F T =t 1=109.7℃t 2=250℃Cp,c =1943.27J/(kg ℃)m c =0.2044kg/s δ=0.00025m αi =45W/(m 2.℃)r i =0.0005(m 2.℃)/W A o /A m =1.005025的外表传热面积与换热器管内和管外的平均传热面积之比管壁厚度流体传热膜系数内流体污垢热阻冷流体比热流体质量流量流体进口温度流体出口温度算的计算。
管壳式换热器数据表
设 管程
不设 壳程
开口说明 编号 1 2 3 4 5 名 管程入口 管程出口 壳程入口 壳程出口 称 数量 压力 PN(Mpa) 公称直径 DN(mm) 接管等级 开口外伸高度 (mm) 法兰型式 备注
2
3
6000
1
φ1600
4
格式编号:LF-Ch-30D.1-04-2004
项目文件号
专业文件号
管壳式换热器数据表
备注:
格式编号:LF-Ch-30D.1-04-20换热器数据表
LPEC 顾客要求 设计阶段 第
光管 单弓形 横向
页 共
翅片管 双弓形 竖向
页
1 2 热流体位置 3 壳体内径 4 管束布管限定圆直径 5 管程数/壳程数 6 壳体方位 7 管子数/台 8 管子外径(光管) 9 管壁厚度 10 管子长度(直管段) 11 管间距 12 管子排列形式 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51
22 外头盖—壳体
25 固定管板 26 浮头管板 27 换热管 28 膨胀节 29 30 31 32 无损 33 检测 34 36 37 38 39 环首螺栓 40 带阳极牺牲保护板否? 41 鞍座/支座 42 带重叠鞍座否? 43 带鞍座滑板否? 44 45 设备总质量(单台重) 46 47 备注: 备注: 48 49 50 51
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设备名称 设备规格 工艺操作数据 单 位 kg/h 进口/出口
o
名 总热负荷 有效传热温差
列管式-管壳式换热器换热面积计算软件-表格大全
T2= 35
℃
T= 67.5
℃
热流体质量流量
mh= 0.13125 kg/s
热负荷Q= 8660
W
冷流体进口温度 t1= 冷流体出口温度 t2= 冷流体定性温度 t= 冷流体质量流量 mc=
平均温差与温度修正系数Δtm的计算
1、当换热器冷热流体逆向流动时
较大端温差 较小端温差
Δt2= 70
℃
Δt1= 10
23.20097945
(5~30) 7.007680946 m/s
0.031 77.34445778 Pa
壳程压降核算
正方形斜转45度排列时
F=
0.4
折流挡板间距
h= 0.3
m
(5`15) 0.009121986 m/s
0.005789793 Pa
1.3kpa)
热容[kj/kg`℃]
2.1 14.7 3.065 1.12 20.8 1.13 1.12 4.1740
1.15~1.25 0.9280392
物料
H2O H2 CH4 N2 Ar CO2 CO 水
高变气在定性温度430℃时的物性数据(101.3kpa)
粘度 Pa`s 4.88E-06
导热系数[w/(m2· 密度 kg/m3 ℃)]
0.0085
4.08E-06 3.45E-08
0.0887 0.0001
0.0071
2.08
H2
3.68E-06
CH4
3.16E-08
0.0797 0.0001
14.5 3.25
N2
2.94E-06
Ar
4.81E-08
CO2
2.11E-07
单壳程双管程管壳式换热器设计
本科生通用题目:单壳程双管程管壳式换热器设计(立式)专业:应用化学班级:0703班姓名:肖黎鸿成绩:导师签字:2010年7月11日题目:单壳程双管程管壳式换热器设计(立式)参数:要求要求每位学生在设计的过程中,充分发挥自己的独立工作能力及创造能力,在设计过程中必须做到:(1)及时了解有关资料,做好准备工作,充分发挥自己的主观能动性和创造性。
(2)认真计算和制图,保证计算正确和图纸质量。
(3)按预定计划循序完成任务。
日程安排:1.准备阶段(1天)2.设计计算阶段(3天)3.绘图阶段(4天)4.编写设计说明书(2天)目录1.绪论 (1)2.设计计算 (2)2.1管子数n的计算 (2)2.2管子排列方式,管间距的确定 (2)2.3壳体直径的确定 (2)2.4壳体厚度的计算 (2)2.5壳体液压试验应力校核 (3)2.6分程隔板的选择 (3)2.7封头的选择 (3)2.8法兰,管板的选择 (4)2.9垫片尺寸的确定 (5)2.10管子拉脱力的计算 (5)2.11是否安装膨胀节的计算 (6)2.12折流板设计 (7)2.13拉杆设计 (8)2.14开孔补强 (8)2.15支座 (9)3.设计评述 (10)4.参考文献 (11)附:设计结果一览表 (12)1.绪论热交换器,通常又称作换热器,是化工﹑炼油和食品及其他工业部门的通用设备,在生产中占有重要作用。
化工生产中,换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等,应用甚为广泛。
换热器种类很多,但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可以分为三大类,及间壁式、混合式和蓄热式。
三类换热器中,间壁式换热器应用最多。
本次设计的管壳式换热器就属于间壁式换热器的一种。
立式固定管板式换热器示意图2.设计计算2.1管子数n 的计算选25 ×2.5的无缝钢管,材质20号钢,管长1.5m 。
因为F =πd 均Ln ,所以根均1045.10225.011=⨯⨯==ππL d F n2.2管子排列方式,管间距的确定本设计物料:管程氮气,壳程水,循环水工作温度90℃较高,不易结垢。
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23
逆流时的对数 Δt1m,c 平均温差 P R
℃
24 参数P及R
t2 t2 t1 t2 t ' t " R 1 1 t2 " t2 P
℃ W/(m^2•℃) m^2 mm m 由<2-4>型公式计算
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 管子材料及规 格
0.224
0.473
0.5
9
合理 取标准值φ 180×5
按钢管标准
165.2548901
30404.94833
5181.647061
弓形 0.125 120 0.25 17 116 0.0254 112 24
0.4955 0.038394852
0.680316763
0.010670842 0.02772401
见表2.7,估计壳体直径在 400~700mm之间
nt dl
2nt dl
由草图量出或算出
m
42 管束外缘直径
DL
m
0.224×2+2×0.0125
Ds DL 2b3 b3 0.25d 6.25mm, 且 ≮ 8mm, 故
43 壳体内径
DS
m
Ds 0.473 2 0.008 0.489
λ2 μ2 Pr2 ηL Q M2
W/(m•s) kg/(m•℃) kw kg/s
查物性表 查物性表
2cp1 719 106 4180 Pr2 2 0.622
取用
Q M1cp1 (t1 ' t1 '')L
M 2 Q / c p 2 (t2 '' t2 ')
t1m ,c tmax tmin t ln max tmax
tw1 tm1 Ko (
1
o
rs ,1 )tm
tw1 tm1 Ko (
89 管内摩擦系数 90 管侧壁温 91 壁温下水的黏 度 fi tw2 μw2 ΔPi ΔPr ΔPN ΔPt fk ΔPbk ΔPwk Rb R1 Rs ℃ kg/(m•s) Pa Pa Pa Pa Pa Pa -
1 j Gs c p Pr 2/3 ( / w )0.14
o
查有关资料 查有关资料
K F
W/(m^2 •℃) K [ m^2
1
1
rs ,1 rs ,2
F
d o 1 d o 1 ] di 2 di
Q K tm
87 传热面积之比 F″/F 88 检验壳侧壁温 tw1 ℃
41.70323914
0.083333333 11 0.93647666 39.05411012 280 89.35101809
Φ 25 以外径为准
20
2.5 1.1 0.021387093
68.07723049
68
4.184667389
4.5
等边三角形 32 44 27.712 16 16
6 136 4 48.042 96.084
由表2.3 由表2.3
s p scos30
sn s sin 30
由2 41 作图结果所得 数据 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 F″ a nt
见草图
根 根 m^2 m^2
nt nZt
64 壳程接管面积
D1
mm
65 错流区管排数 每一缺口内的 66 有效错流管排 数 67 旁流通道数 68 旁通挡板数 错流面积中旁 69 流面积所占分 数 一块折流板上 70 管子和管孔间 泄露面积 折流板外缘与 71 壳体内壁间泄 露面积
Nc Ncw NE Nss Fbp
排 排
由图示可知
N cw 0.8
项目 1 2 3 原 始 数 据 4 5 6 7 8 9 煤油进口温度 煤油出口温度 冷却水进口温 度 冷却水出口温 度 煤油工作表压 力 冷却水工作表 压力 煤油流量 煤油定性温度 煤油比热
符号 t1′ t1″ t2′ t2″ p1 p2 M1 tm1 cp1 ρ1 μ1 λ1 Pr1 tm2 cp2 ρ2
76 旁通校正因子 77 壳程传热因子 78 壳程质量流速 79 壳侧壁面温度 80 壁温下煤油黏 度
由
N ss 及Fbp查图2.31 Nc
jo jH jc j1 jb
Gs M1 As
假定 查物性表
81 壳侧换热系数 82 水垢热阻 83 煤油污垢热阻 需 用 传 热 面 积 84 管壁热阻 85 传热系数 86 传热面积
1
o
rs ,1 )tm
查表2.35 假定 查物性表
92 沿程阻力 93 回弯阻力 进出口连接管 94 阻力 95 阻 力 计 算 96 两台管程总阻 力 理想管束摩擦 系数
L t2 Pi 4 f i ( / w 2 ) 0.14 di 2
t2 Pr 4 Zt 2
PN 1.5
h sp
对
选取
1 Fbp [ Ds DL N E lE ]ls / Ac 2
m^2
Atb
1 Atb d o (d H d o ) (1 Fc )nt 2
Asb Ds ( Ds Db ) 2h [ arccos(1 )] 2 Ds
Asb
m^2
72 壳程雷诺数 73 74 75 理想管束传热 因子 折流板缺口校 正因子 折流板泄露校 正因子
33 每根管长 l m
103.944 / 48 4 0.025
取标准长 选
34 管子排列方式 35 管中心距 36 估 算 传 热 面 积 及 传 热 面 结 构 37 38 分程隔板槽处 管中心距 平行于流向的 管距 垂直于流向的 管距 s lE sp sn mm mm mm mm mm
Ab Awg Awt
Ac ls [ Ds DL ( s d o )] DL d o s
流体在两折流 62 板间错流流通 截面积 壳 程 结 构 及 壳 程 计 算 63 壳程流通截面 积
Ac
m^2
As
m^2
As Ab Ac
按 D12 As 计算,并由钢管标准 4 选择相近规格
903.0751824
1806.150365
没有超过表 2.10规定
每根管长/折流板间距-1 由图示可知 由 GB 151-1999 由图示可知 由图示可知
57 折流板直径 折流板缺口面 58 积 错流区内管数 59 占总管数的百 分数 缺口处管子所 60 占面积 61 流体在缺口处 流通面积
Db Awg
m m^2
由 GB 151-1999 规定
Awg
Fc 1
10 煤油密度 11 煤油黏度 12 煤油导热系数 流 体 的 物 性 参 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
Pr1
t2 t2 = 30+40
2 2
查物性表 查物性表
1cp1 1
数
17 水的导热系数 18 水的黏度 19 水的普朗特数 20 热损失系数 21 传热量 22 冷却水量 传 热 量 及 平 均 温 差
Re1 jH jc j1 jb jo Gs tw μw1 α1 rs,2 rs,1 kg/(m^2•s) ℃ kg/(m•s) W/(m^2•℃) (m^2 •℃)/W (m^2•℃)/W
Re1
M 1d o 1 Ac
由图2.28 由图2.29
由
Asb A tb Asb 及 查图2.30 Ac Asb A tb
单位 ℃ ℃ ℃ ℃ MPa Mpa kg/s ℃ KJ/(kg•℃) kg/m^2 kg/(m•s) W/(m•℃) ℃ KJ/(kg•℃) kg/m^3
计算公式或数据来源 由题意 由题意 由题意 由题意 由题意 由题意 由题意
(t1 t1) / 2 150 40 / 2
查物性表 查物性表 查物性表 查物性表
按GB 151-1999规定,取标准 直径 44 长径比
D2 1.13 取值 M2
l / Ds
D2 mm
45 管程接管直径 管 程 计 算
1000按钢管标准
46 管程雷诺数
Re2
Re 2
W/(m^2 •℃)
2 2 d i 2
47 管程换热系数
α2
2
2 0.4 0.023Re0.8 2 Pr2 di
选定
48 折流板形式 49 50 折流板缺口高 度 折流板的圆心 角 ls Nb h m 度 m 块 个 dH m 根 根
取h=0.25Ds
51 折流板间距 52 折流板数目 53 54 55 56 折流板上管孔 数 折流板上管孔 直径 通过折流板上 管子数 折流板缺口处 管数
取(0.2 ~ 0.1) Ds (0.2 ~ 0.1) 0.5 0.1 ~ 0.5
M s2 (2 0.6 N cw ) 2 Ab Ac 1
查图2.38 查图2.37
间距相等,不需校正
P ' s
102 壳程总阻力 ΔP′s Pa
[( N b 1)Pbk Rb N b Pwk ]R1 2Pbk Rb (1 N cw ) Rs Nc
103
两台的壳程总 阻力
t2
2
Pt Pi Pr PN
查图2.36
理想管束错流 97 段阻力 理想管束缺口 98 处阻力 99 旁路校正系数 100 101 折流板泄露校 正系数 折流板间距不 等的校正系数
Pbk 4 f K