完整版换热器计算步骤

第2章工艺计算

2.1设计原始数据

2.2管壳式换热器传热设计基本步骤

（1）了解换热流体的物理化学性质和腐蚀性能

（2）由热平衡计算的传热量的大小，并确定第二种换热流体的用量。

（3）确定流体进入的空间

（4）计算流体的定性温度，确定流体的物性数据

（5）计算有效平均温度差，一般先按逆流计算，然后再校核

（6）选取管径和管内流速

（7）计算传热系数，包括管程和壳程的对流传热系数，由于壳程对流传热系数与壳径、管束等结构有关，因此，一般先假定一个壳程传热系数，以计算K,然后再校核

（8）初估传热面积，考虑安全因素和初估性质，常采用实际传热面积为计算传热面积值的1.15~1.25倍

（9）选取管长I。

（10）计算管数N T

（11）校核管内流速，确定管程数

（12）画出排管图，确定壳径D j和壳程挡板形式及数量等

（13）校核壳程对流传热系数

（14）校核平均温度差

（15）校核传热面积

第2章工艺计算

（16）计算流体流动阻力。若阻力超过允许值，则需调整设计。

2.3确定物性数据 2.

3.1定性温度

由《饱和水蒸气表》可知，蒸汽和水在 p=7.22MPa t>295 C 情况下为蒸汽，所以在不考 虑开工温度、压力不稳定的情况下，壳程物料应为蒸汽，故壳程不存在相变。

对于壳程不存在相变，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。其壳程混合气体 的平均温度为：

管程流体的定性温度:

根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据

2.3.2物性参数

管程水在320C 下的有关物性数据如下：【参考 物性数据 无机 表1.10.1 ]

表2 — 2

壳程蒸气在357.5下的物性数据[1]:【锅炉手册 饱和水蒸气表]

t=

420 295

2

357.5 °C

(2-1 )

T=

310 330

2

320 C

第2章工艺计算

2.4估算传热面积 241热流量

根据公式（2-1）计算：

Q WC p t

将已知数据代入 （2-1）得:

Q WC p1 b=60000X 5.495 X 103 (330-310)/3600=1831666.67W

式中：

W 工艺流体的流量，kg/h ；

C p1 ――工艺流体的定压比热容，kJ/疥K ; t 1 ――工艺流体的温差，C ；

Q

――热流量，W

2.4.2平均传热温差

根据化工原理4-45 公式（2-2）计算:

按逆流计算将已知数据代入 （2-3）得:

【化原 4-31a 】

(2-2)

t m

t 1 t

2

t 1

(2-3)

In

t

2

t m

t1 t2

t1

ln

420 330 310 295 ‘

41.86

C ,420 330

In

310 295

第2章工艺计算

式中： t m ――逆流的对数平均温差，C ；

t i ――热流体进出口温差，c ； t 2 ――冷流体进出口温差，c ； 可按图

2-1中（b ）所示进行计算。

243传热面积

根据所给条件选定一个较为适宜的 K 值，假设K=400 W/m.K 则估算传热面积为

Q K t

m

（化工原理式4-43） (2-4)

将已知数据代入 （2-3）得: Q 1831666.67 K t m 400 41.86

109.39 m 2

式中：S

――估算的传热面积，m 2;

K ――假设传热系数，w/m c ；

t m ――平均传热温差，°C 。

考虑的面积裕度，则所需传热面积为：

S' S 1.15 112.88 1.15 125.8m 2

(2-5)

2.4.4热流体用量

根据公式（2-4）计算：由化工原理热平衡公式

图2-1列管式换热器内流型

将已知数据代入（2-4）得:

式中Q 热流量，W

C

p2疋压比热谷，kJ/

kg c；

t2热流体的温差，°c；

W2 —热流体的质量流量，kg/h 2.5工艺尺寸

2.5.1管数和管长

1.管径和管内流速

根据红书表3-2换热管规格

表2-4

材料钢管标准外径厚度

/ （mm mm 外径偏差

/mm

壁厚偏差

碳钢GB816325 2.50.2012% 10%

2•管程数和传热管数

C p t

依红书3-9式n

q v

2

4d u

可根据传热管内径和流速确定单管程传热管数

n s

6

2

：

d i U i

16.67

709774.8 75(根)

—0.0221

4

(2-7)

Q

C p2

t

2

1831666.67

17392.68 kg/h

3.033 (420 295)

(2-6)

根据红书表3-4取管内流速u i1m/ s

式中qv――管程体积流量, 7