蒸汽換熱器的選型計算

1、歐陽家百創(chuàng)編換熱器結(jié)構(gòu)形式的選擇歐陽家百(2021.03. 07)螺旋板式操作溫度在300400以下，整個換熱器焊為一體， 密封性良好螺旋板換熱器直徑在1.5m之內(nèi)，板寬2001200mm, 板厚2一4mm,兩板間距5一25mm,可用普通鋼板和不銹鋼制造， 目前廣泛用于化工、輕工.食品等行業(yè)。其具有以下特點：總傳熱系數(shù)高由于流體在螺旋形通道內(nèi)受到慣性離心力的 作用和定距柱的干擾，低雷諾數(shù)(Re= MOO-1800)下即可達到湍 流，允許流速大(液體為2m/s,氣體為20m/s),故傳熱系數(shù)大。不易結(jié)垢和堵塞由于流速較高且在螺旋形通道中流過，有自 行沖刷作用，故流體中的懸浮物不易沉積下來?？谀芾?/p>

2、用低溫熱源由于流道長而且兩流體可達到完全逆流， 因而傳熱溫差大，能充分利用溫度較低的熱源。口結(jié)構(gòu)緊湊由于板薄2一4mm,單位體積的傳熱積可達到 150500m2/m3o 相對于螺旋板式換熱器，板式換熱器處理量小，受密封墊片 材料性能的限制，其操作溫度一般不能高于200C,而且需要經(jīng)常 逬行清洗，不適于用在蒸汽冷凝的場合。綜上原因，選擇螺旋板式換熱器作為蒸汽冷凝設(shè)備。二大流量換熱器選型參數(shù)1一次側(cè)介質(zhì)質(zhì)量流量歐陽家百創(chuàng)編按最大質(zhì)量流量14t/h進行計算2飽和蒸汽壓力換熱器飽和蒸汽入處的最高壓力在2.0MPa左右3飽和蒸汽溫度飽和蒸汽最高溫度按照214進行計算飽和蒸汽密度表單位：密度一p=Kg/m

3、3；壓力_P=MPa；溫度一匸溫度CC2468壓力P密度P壓力P密度P壓力P密度P圧力P密度P圧力P密度P1000.10130.59770.10880.6388CM1670.69520.1250).72770.1339).77581100.14330.82650.15320.87980.1636().93590.1746).99480.18631.0571200.19851.1220.21141.190D.22501.2610.23931.3360.25431.4151300.27011.4970.28671.583D.30411.6720.32221.766034141.8641400.36

4、141.9670.38232.073D.40422.1850.42712.3010.4510? 41500.47602.5480.50212.6790.52922.8160.55772.9580.58723.1061600.61813.2600.65023.420D.68353.5860.71833.7580.75443.9371700.79204.1230.83104.316D.87164.5150.91371.7230.95734.9371801.00275.1601.04965.3911.09835.6291.14875.8771.20106.3121901.25516.3971.311

5、16.6711.36906.9551.42897.2481.49097.5512001.55487.8641.62108.1881.68928.5221.75978.8681.83269.2252101.90779.5931.98529.9742.065010.372.147410.772.23231L192202.319811.622.409812.072.502612.532.598113.002.696313.492302.797514.002.901014.523.008515.05318515.613.231616.182403.347716.763.467017.373.58971

6、7.993.715518.643.844819.304次側(cè)（高溫側(cè)）、二次側(cè)（低溫側(cè)）的進出溫度熱側(cè)入溫度T1=214C 熱側(cè)出溫度T2=50C 冷側(cè)進溫度tl=40C 冷側(cè)出溫度12=60*0三總傳熱量（單位:kW）計算有相變傳熱過程計算公式為：其中 r是飽和蒸汽凝結(jié)所放出的熱量；旳代込）是飽和水溫度降至目標溫度時所需放出的溫度；是冷卻 水吸收的熱量。式中：2-一換熱量，KW歐陽家百創(chuàng)編歐陽家百創(chuàng)編qh飽和蒸汽的質(zhì)量流量，Kg/s,此處取14t/h即3.89 Kg/sr蒸汽的汽化潛熱，KJ/Kg, 2.0MPa、214匕條件下飽和蒸汽的氣化潛熱值為890.0KJ/KgTs飽和蒸汽入側(cè)壓力下水

7、的飽和溫度，在2.0MPa時，水的飽和溫度為2145熱流體的平均常壓比熱容，KJ/(Kg.C),即冷凝水在平均溫度斗互時的比熱容，代入0=2140,T2 =50 C ,則水在132 時的比熱容為 4.258KJ/(Kg.C)T2冷凝水出溫度，此處為60C辦換熱所需冷卻水的質(zhì)量流量，Kg/s o這杲一個待確定的參數(shù)5冷流體的平均常壓比熱容，KJ/(Kg.C),即冷卻水在平均溫度宇時的比熱容，代入人=40, r2 =60 C ,則水在50 時的比熱容為 4.178KJ/(Kg.C)冷卻水的入溫度,40C/2冷卻水的出溫度，60C代入數(shù)值，計算得總傳熱量為Q = qh r + ,.cA(Ts-T2)

8、=3.89Kg/s x 890AV/Kg + 3.89Kg/s x 4.25 8AV/( Kg. C) x (214C - 50C)= 6178.53 KW四冷卻水質(zhì)量流量計算歐陽家百創(chuàng)編Q = 4h r + QhCh（Ts -T2） = qc.cc（t2 t J。其中 Q =你 r + 知.5 厲-T?） = 6178.53 KW貝乞.c,（t2-tJ = 6178.53KW代入各參數(shù)的數(shù)值求得依=73.9Kg/s,即266.2t/h 五換熱面積的初步計算1換熱廂積的計算公式式中：A一換熱面積，加2Q總換熱量（傳熱功率），W,幾-傳熱面平均溫差，t:K總傳熱系數(shù)W/m2oC2傳熱面平均溫差的

9、計算（1）當 Tx-t2T2-tx 時:（2）當 Tn-g時:（3）當石石7時：此處，T、-r2 =214-60 = 154C =50-40 = 10C3總傳熱系數(shù)的計算1K的物理意義物理意義：冷熱流體溫度差為1C時，單位廂積單位時間內(nèi)導入（或?qū)С觯┑臒崃?，J?；颍嚎倐鳠嵯禂?shù)在數(shù)值上等于單位溫度差下的總傳熱通量。當A = 1C時，K=dQ/dS總傳熱系數(shù)是用來衡量換熱器傳熱阻力的一個參數(shù)。傳熱阻力主要杲由傳熱板片材料和厚度、污垢和流體本身等因歐陽家百創(chuàng)編素構(gòu)成。單位：W/m2Cor kcal/h, m2 *0?？倐鳠嵯禂?shù)倒數(shù)1/K代表間壁兩側(cè)流體傳熱的總熱阻。2.K的計算方法總的傳熱系數(shù)用下式

10、計算:= + + + Rl+R.其中: a a1 Ak-總傳熱系數(shù)(W/m叱)al-一次測的換熱系數(shù)(W/m2C)湍流下的傳熱系數(shù)計算公式注：V亥公式的使用條件為心-山5 4000且0.6 v匕-咕V160式中：人次側(cè)流體導熱系數(shù)W/m- C ,心一通道1的當量直徑口, 心一一次側(cè)流體的流速m/s, 門一一次側(cè)流體的密度kg/rrP, “一一次側(cè)流體的粘度PaS, 切一一次側(cè)流體的比熱J/kg 匕,a2- 一次測的換熱系數(shù)(W/m2C)湍流下的傳熱系數(shù)計算公式 注：該公式的使用條件為=仝込 嘶 且0.6巴2=學咲 “2兄丄式中：次側(cè)流體導熱系數(shù)W/m- C ,歐陽家百創(chuàng)編“2通道2的當量直徑m

11、,心一二次側(cè)流體的流速m/s,Pl二次側(cè)流體的密度kg/n?,“2二次側(cè)流體的粘度PaS,%二次側(cè)流體的比熱J/kgV ,8傳熱板片的厚度(m), 4mmX-板片的導熱系數(shù)(W/mC),換熱器板材采 用OC18M9耐熱不銹鋼，其導熱系數(shù)為 16.2 W/mCR1-一次側(cè)的污垢系數(shù)(m2/W),取0.000009m 叱/WR2-二次側(cè)的污垢系數(shù)(m2 C /W),取0.000052m2t：/W換熱器中的污垢熱阻值液體名稱污垢熱阻(m:. 5)液體名稱污垢熱阻(m2. C/W)軟水或蒸詡水0.000009機器夾套水0.000052城市用軟水0.000017潤滑油水0.0000090. 000043

12、城市用碩水(加熱時)0.000013植物油0.0000070. 000052處理過的冷卻水0.000031有機溶劑0. 0000090. 000026沿海海水或港灣水0. 000013水蒸氣0.000009大洋的海水0.000026匸藝流體、一般流體0.0000090. 000052河水、運河水0.0000133K的計算歐陽家百創(chuàng)編K值的計算要分兩個階段進行計算，即蒸汽冷凝階段的冷凝水冷 卻階段。（1）蒸汽冷凝階段人一一次側(cè)流體導熱系數(shù)W/m- C ,水的導熱系數(shù)表溫度C導熱系數(shù)W/mC00.50100.58200.60300.62400.64500.65600.66700.67800.68蒸

13、汽0.02350.025此處取蒸汽的導熱系數(shù)為0.0235 W/m-1：山一通道1的當量直徑訕取螺旋板寬度 = 1500mm次側(cè)通道間距為/? = 16mm。一一次側(cè)流體的密度kg/m3,在214C時，蒸汽的密度為10.37 kg/m3,如一一次側(cè)流體的流速m/s,i（H厶.p = 3.89 Kg/s 求得“一一次側(cè)流體的粘度PaS,此處取蒸汽的粘度為1635X 10Pa. s蒸汽粘度表飽和蒸汽溫度C粘度mPa. s1000. 012551500. 014452000. 016352500. 018273000.020243500. 02218歐陽家百創(chuàng)編|400|0.02412%次側(cè)流體的比

14、熱J/kgV ,查閱飽和蒸汽特性數(shù)據(jù)表可得，在214C時，飽和蒸汽的比 熱容為 3.001 KJ/kg.C帶入以上數(shù)據(jù)求得式中：人一二次側(cè)流體導熱系數(shù)W/m-C ,查表得水在40C時的導熱系數(shù)為0.64W/m-1：“2通道2的當量直徑m,取螺旋板寬度H = 1500mm二次側(cè)通道間距為 = 18mmPl二次側(cè)流體的密度kg/n?,水在40匕時的密度為992.212kg/m3心一二次側(cè)流體的流速m/s,u2.H）2.p2 =73.9 Kg/s 求得他一二次側(cè)流體的粘度PaS,查表可得，水在40匕時的粘度為0.6560 x 10-3 Pa-S%二次側(cè)流體的比熱卩他C ,查表得水在40時的比熱容為4

15、.178KJ/kg 匕帶入以上數(shù)據(jù)求得則蒸汽冷凝階段的總傳熱系數(shù)計算為（2）凝結(jié)水冷卻階段歐陽家百創(chuàng)編人一一次側(cè)流體導熱系數(shù)W/m- C ,取水的導熱系數(shù)表溫度r導熱系數(shù)W/rrVC00.50100.58200.60300.62400.64500.65600.66700.67800.68蒸汽0.02350.025214C冷凝水的導熱系數(shù)為0.67 W/m-r通道1的當量直徑訕取螺旋板寬度H = 1500mm次側(cè)通道間距為沾16mmQ 次側(cè)流體的密度kg/n?,在214C時，水的密度約為950 kg/m3*心一一次側(cè)流體的流速m/s,urHbvp = 3.89 Kg/s 求得“一一次側(cè)流體的粘度

16、PmS,此處取水的粘度為0.6560X10Pa-S訃一一次側(cè)流體的比熱J/kgc ,在214時，水的比熱容為4.438KJ/kg C帶入以上數(shù)據(jù)求得式中：加一二次側(cè)流體導熱系數(shù)W/mt, 查表得水在40C時的導熱系數(shù)為 0.64W/m-1：妁一通道2的當量直徑m,歐陽家百創(chuàng)編歐陽家百創(chuàng)編取螺旋板寬度/ = 1500mm二次側(cè)通道間距為b嚴18mm4 二次側(cè)流體的密度kg/m3,水在40時的密度為992.212kg/m3心一二次側(cè)流體的流速m/s,“2 H.p2 = 73.9 Kg/s 求得血一二次側(cè)流體的粘度PaS,查表可得，水在40C時的粘度為0.6560 x IO ? Pa-S%二次側(cè)流體的比熱卩/kgC ,查表得水在40時的比熱容為4.178KJ/kgt帶入以上數(shù)據(jù)求得則蒸汽冷凝階段的總傳熱系數(shù)計算為(3)則 K =匚匸=714.X