論化工原理殼管式換熱器選型計算

1、題Equation Chapter 1 Section 1目：假定:壓載水的溫度為利用船舶的主機缸套冷卻水進(jìn)水溫度T =75，出口溫度T 25或 30，12其中，壓載水的流量為800m/h。換熱器的熱損失可忽略，不考慮管、3R R 9 m 52dd12壓 載 水 （ 海 水 ） 密 度=， 定 壓 比 熱 容31.02510 kg/m31c。=3.8910 J/kgk3p11.010 kg/m淡水密度在 1090時，其定壓比熱容幾乎332沒有變化，可取c。=4.210 J/kgk3p2T T 7565熱源水定性溫度 =2T122 =， =。w mk2 S62已知，壓載水體積流量為： =800m

2、3qhv1q1.025103800壓載水質(zhì)量流量為：q222.2kg11s360036001 =15t1t2固定管板式換熱器【1】壓載水： =15 =25tt12近似認(rèn)為純水。1525定性溫度t=0.59920。經(jīng)飽和水的物性表，查得:2w mk1=1004S10 61物性參數(shù)如下表：（w m k）（ )冷源1034.231004106 )熱源1.0103106(1)計算熱負(fù)荷Q q C（t t= 15 W36m1 p121通過熱量衡算，知Q9.333106q =222.22 kg/sC（T T） ）312q3600=m3h即，熱源體積流量q=800m2 103v2(2)平均溫差逆流:熱源 7

3、565冷源 2515溫差 50 50 50= 由21 502 5050 2=50t t 25151逆22T T 7565R=1，P=10.16712225 15T t 7515tt2111查溫度校正系數(shù)圖，知10.8，故采用單殼程可行。且 =50mm逆(3)估算傳熱面積A估查表知，水-水換熱的總傳熱系數(shù)為： 13962838w mk ，可選總傳熱系數(shù)WK 估，則m k2Q106A 估=2K 估m(xù)(4)試選型管殼程的選擇：本設(shè)計實例中，與缸套冷卻水不同，壓載水一般未經(jīng)特殊處理，所含雜質(zhì)較復(fù)雜，進(jìn)而壓載水側(cè)極易產(chǎn)生腐蝕、結(jié)垢及沉淀，為方便換熱器的維護(hù)經(jīng)管，故采用壓載水走管程，缸套冷卻水走殼程。管程

4、流速的選擇：對于殼管式換熱器，一般要求管程流速達(dá) 0.22.5ms，殼程流速達(dá)0.52.5ms，結(jié)合本設(shè)計實例，為防止壓載水雜質(zhì)沉積，管程壓載水流速取u 1.5m 。s1管子排列方式選擇：管子在管板上的排列方法有等邊三角形、正方形直列和間，即對流傳熱系數(shù)(較直列排列的)可以適當(dāng)?shù)靥岣?。本例選擇正三角形排列。傳熱管的選擇：選傳熱管 19mm2mm，其內(nèi)徑d =0.017m，外徑d =0.019m。22估算單程管子根數(shù)：q800=653 根n3.143600 d u 36000.017 1.52244根據(jù)傳熱面積估算管子長度：11A103.7L =估2.66md n3.14 0.019 6532若

5、采用單程管，則每管程的管長選用 L=3m。由換熱器設(shè)計手冊查得，可選管子總數(shù) N=607根，管中心距 t=25mm,正三角形排列。殼體內(nèi)徑 D=700mm，可取折流板間距 h=600mm，折流板數(shù)3N 114塊,傳熱面積可選A 105.10.1073。h0.6選B0.350.253故，由換熱器系列規(guī)范選用固定管板式換熱器：BEM700-105.1- -1I19(5)校核總傳熱系數(shù) K管程對流傳熱系數(shù) 。1q800管內(nèi)流體流速：u 1.6ms3.14413600 d n 36000.017 6072241d u 0.0171.61.025101 1 13Re 2.71104100410611C

6、p1 13.89 10 1004 10 36Pr 7.040.59911 1 （ ） 4 m k=w21d111殼程對流傳熱系數(shù) 。2d 殼程流通面積：S=hD(1 10t 8003600q缸套水流速：u =2.2msS0.10082正三角形排列的當(dāng)量直徑：34t d22240d03422=3.140.019=0.0173d u 3Re e2222 3Pr 20.66822 =22d0.0173222edd12dd222dd22m11 111955Wm2kQ2mA105.194.6選 A【2】壓載水：122經(jīng)飽和水的物性表，查得:=0.60375Wm1=953.37510 Pa s61物性參數(shù)

7、如下表：（Wm）)1031.01031034.23953.375106106(1)計算熱負(fù)荷t t222.223.89 3015=1.4 Wq C37m1 p121Q1.4107q 333.3kgsC（T T） 4.210 7565）3p212q333.3336001200mq v236003m2h1.0103(2)平均溫差 1 2由2 4550 247.51逆22T T t t 1122t tT t 2111 且mm逆(3)估算傳熱面積A估查表知，水-水換熱的總傳熱系數(shù)為：13962838，可選總傳熱系數(shù)WK 估m(xù) k2Q1.41072=AK 估1800 46.55m(4)試選型。 1.5m

8、u。s1。0.017md 0.019md。12q800n 653根3.1443600 d u 36000.017 1.522411AL 估d n 214.50.6 117塊N熱B h A選0.350.254.519(5)校核總傳熱系數(shù) 。1q8003.141.3mus13600 d n 36000.017 79722441d u 0.0171.31.025101 1 13Re 2.32104953.37510611C p1 13.89 10 953.375 10 36Pr 6.630.6037511 1 ） 5409.2W1d4 m k1121 。2d ) 1殼程流通面積：0t 8003600q2muSs0.1152234t d2224d e0d033.1444 0.025 0.0192223.140.019d u 0.017321.0103Re 28.52104e2406.110622C p24.2 10 406.1 10 36Pr 2.5520.66822 ） W24 m kd2222ekWR 9105R。Wmkdd121 1 R K ddR222dd d1dd22m11 110.0021945181919910 910 =5.4105541034617 5409.217K=1852Wm2k