列管式换热器计算

列管式换热器计算

水蒸气温度150℃，换热器面积32m 2，重油流量3.5T/h （0.97kg/s ），重油进口温度为20℃，初选20#无缝钢管规格为15×1，2管程，每管程94根管，在垂直列上管子数平均为n =16根。

1. 蒸汽侧冷凝换热表面换热系数1h

（1）定性温度21w s m t t t +=，假定壁面温度5.149=w t ℃，则2

1w s m t t t +==148.8℃ 由1m t 查水的物性参数，得

1λ=0.685W/(m·K)，=1μ 2.01×10-4N·s/m 2，1ρ=920kg/m 3，r =2113.1×103J/kg 。

（2）定型尺寸：水平管束取nd ，n = 16，d =0.017m

（3）表面换热系数1h 计算式

=-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-=-41

43

3241131211])

5.149150(1001.2017.016101.211381.9685.0920[725.0])([725.0w s t t μnd gr λρh 15451 W/(m 2·K) 2. 重油侧表面换热系数2h

（1）由重油的定性温度查重油的物性参数，得

2λ=0.175W/(m·K)，=2ν 2.0×10-6m 2/s ，2ρ=900kg/m 3，2c =1.88×10-3 J/(kg·K)，Pr =19.34。 （2）流速u

065.094015.04

14.390097.0222=⨯⨯⨯==f ρM u m/s （3）雷诺数和努谢尔特数分别为

5.48710

0.2015.0065.0622=⨯⨯==-νud R e =-=-=--22)64.15.487ln 82.1()64.1Re ln 82.1(d f 0.011

52.9)

134.19()8/011.0(27.107.134.195.487)8/011.0()1(Pr )8/(27.107.1Pr Re )8/(667.05.0667.05.0=-+⨯⨯=-+=f f N d ud （4）表面换热系数2h 为

1.111015

.0175.052.9222=⨯==d λN h ud W/(m 2·K) 3. 传热系数K

忽略管壁热阻，又因管壁很薄可按平壁计算传热系数 =+=+=1.11111545111111

21h h K 109.9W/(m 2·K)

4. 平均温差法（LMTD 法）计算重油出口温度

预先设定''2t ，试算后再校核，现设定''2t =120℃，则

=-----=-=12015020150ln )120150()20150(ΔΔln ΔΔΔ''''''t

t t t t m 68.2℃ =⨯⨯==2.682.279.109Δm t KA Φ 2.04×105W =+⨯⨯⨯=+=20)1088.197.01004.2)35'222''2t c M Φt 132℃ 设定值与校核值不一致。

再设''2t =125℃，则

=-----=-=12515020150ln )125150()20150(ΔΔln ΔΔΔ''''''t

t t t t m 63.7℃ =⨯⨯==7.632.279.109Δm t KA Φ 1.9×105 W =+⨯⨯⨯=+=20)1088.197.0(109.1)35'222''2t c M Φt 124.2℃ 设定值与校核值一致。

因此，重油出口温度可以达到125℃。

5. 换热量校核

由传热公式7.639.109Δ⨯==m t K q =7.0×103 W/m 2 由蒸汽侧换热)5.149150(15451)(11-⨯=-=w s t t h q =7.73×103 W/m 2 设计壁温合理，达到计算要求。

6. 换热面积及管长

=⨯⨯==7

.639.109109.1Δ5

m t K ΦA 27.14 按平壁计算，管面积应为按平均直径2/)(21d d d m +=计算的面积，因总管数=N 188， =⨯⨯==188016.014.314.27πN d A l m 2.87m