甲醇冷凝器設(shè)計(jì)計(jì)算范本模板

1、1.1確定物性數(shù)據(jù)熱流體進(jìn)口溫度：337.85K,出口溫度：337.85K冷流體進(jìn)口溫度:300.15K，出口溫度：317。15K定性溫度：可取流體進(jìn)口溫度的平均值。殼程甲醇蒸氣的定性溫度為T=337。85K,T2=337.85K，T1=337。85K管程冷卻水的定性溫度為t1=300。15K，t2=317.15，t=(300.15+317.15）/2=308。15K依照定性溫度，分別查取相關(guān)文件1，【2】殼程和管程流體的相關(guān)物性數(shù)據(jù)甲醇蒸氣在337.15K下的物性數(shù)據(jù)：密度1=1。19Kg/m3定壓比熱容cp1=1.620KJ/(KgK)熱導(dǎo)率1=0.013KJ/(KgK)粘度1=0.011

2、mPas汽化潛熱=1100KJ/Kg冷卻水在308.15K下的相關(guān)物性數(shù)據(jù)：密度0=994.06Kg/m3定壓比熱容cp0=4.165KJ/(KgK)熱導(dǎo)率0=0.623KJ/(KgK)粘度0=0.7245mPas1。2估計(jì)傳熱面積1。2。1熱流量甲醇質(zhì)量流量：Ws1=1。236001.19=5140。8Kg/h=1.428Kg/s甲醇熱負(fù)荷：Q1=5140。81100=5。655106KJ/h=1570。8KW1。2.2平均傳熱溫差tm=t1-t2（）（-）lnt1=28.36Kt2ln其中t1=T1-t1,t2=T2-t2，T1=T2=337.85K1。2。3冷卻水用量Ws0=Q0（Cp0

3、0=5.655106/4.165（）=79867.2Kg/ht）=22.2Kg/s1。2.4傳熱面積初值估計(jì)查文件1取總傳熱系數(shù)K=8002K)W/(m估計(jì)傳熱面積:估=（tm）=1570.8103/（80028。36)=69。235m2AQK1.3核算總傳熱系數(shù)K1。3.1管徑和管內(nèi)流速采用19mm2mm的碳鋼管，取管內(nèi)ui=0.57m/s,其內(nèi)徑di0.015m，外徑do0.019m1.3。2計(jì)算管程數(shù)和傳熱管數(shù)依照傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)neV。83221(根）2=0.0152=2210.7850.57ii4按單管程計(jì)算，所需傳熱管長度為L=A估69.235=5。25m=3.14

4、0.019done221依照傳統(tǒng)換熱器管長可取6米單程換熱器，則傳熱管總根數(shù)NT=221(根）1。3.3平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)平均傳熱溫差校正系數(shù)R=0。45P=0查文件4,按單殼程溫差校正系數(shù)應(yīng)查相關(guān)圖表。可得t=1平均傳熱溫差tm=ttm=128.36=28.361.3。4傳熱管排列和分程方法采用組合排列法，即每程內(nèi)均按正三角形排列。取管心距t=1。25d0,則t=1.2519=23。7525(mm)查文件8,對于單管程換熱器,橫過管束中心線的管數(shù)nc根管束的分程方法:采用單管程共有傳熱管221根，殼體內(nèi)徑本設(shè)計(jì)采用單管程結(jié)構(gòu)正三角形排列，查文件6,殼體內(nèi)徑可用下式計(jì)算：D=t（nc-1

5、）+2b，管束中心線上最外層管的中心至殼體內(nèi)徑的距離b1.5do則殼體內(nèi)徑為：D=25（17-1）1.519=428。5mm圓整后取殼體直徑為D=500mm1.3。6折流板采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25，則切去的圓缺高為h=0.25500=125mm兩相鄰折流擋板的距離（板間距)為：h=0.8D=0。8500=400mm，故可取h=400mm，折流板數(shù)目：NB傳熱管長-1=60001=14(塊）折流板間距400折流板圓缺面水平裝置。1。3。7污垢熱阻和管壁熱阻管程冷卻水的污垢熱阻Rdi=0。00034m2KW殼程純凈甲醇?xì)怏w的污垢熱阻Rdo=0管壁熱阻Rw=b,其中b為傳

6、熱管壁厚，m；w為管壁熱導(dǎo)率,W/(mK)w碳鋼在308.15K下的熱導(dǎo)率為51.10W/(mK),所以w=0.002=0。0000392KW51.101.3。8管程給熱系數(shù)管內(nèi)流通面積=2=2221=0。03902idinemA440.015管內(nèi)流速uiWs0=22.2=0.5726m/si994.060.03900Aiui0.015管內(nèi)雷諾系數(shù)Rei（湍流)=d=0.7245-3=11784.65100p041650.7245-3c10管內(nèi)普朗特?cái)?shù)Pri=0=0.623=4。844對流傳熱系數(shù)00.80.40.6230.80.4i0.0230.023iidiRePr0.01511784.6

7、54.844=3245W/(m2K)殼程給熱系數(shù)查文件4，殼程對流傳熱系數(shù)2314go0.725()n23dot式中,為比汽化熱，JKg為冷凝液的密度，Kg/m3為冷凝液的熱導(dǎo)率，W/(mK)為冷凝液的黏度,mPast為飽和溫度Ts與外壁溫度Tw之差，n為水平管束在垂直列上的管子數(shù),該換熱器為單管程單殼程共221跟管子，管子依照三角形排列，則有n10定性溫度取膜溫，即T定TsTw2現(xiàn)假設(shè)管外壁溫Tw330K，則tTs-Tw337.15-3307.15KT定TsTw337.15330在該定性溫度下：22333.575K,760.6kgm3，0.342mPas，197.8mW(mK)2314233

8、g9.81110014760.60.197810o0.725()0.725（）230.34210-30.0197.15n23dot10=2805W/(m2K)1。3。10壁溫核算熱流體在管內(nèi)流動，Ts=337。15K,則單根水平管的傳熱量Q單Q11570.8103W7107.69W，依照壁溫公式有221221Q單T-TwTw-twtw-t1Rdo)1b(1Rdi)1(AAAoowmii式中,Tw為管外壁溫，tw為管內(nèi)壁溫,Rdi為管程冷卻水污垢熱阻,Rdo為殼程純凈甲醇?xì)怏w的污垢熱阻,b為管厚度,i為單根換熱管的內(nèi)表面積，o為單根換AA熱管表面面積，Am為單根換熱管平均表面積,w為碳鋼熱導(dǎo)率。

9、Q單337.15-Tw，求得Tw=330。07K,這與假設(shè)相差不大，可以1128053.140.0196接受.1。3.11計(jì)算總傳熱系數(shù)KK11dobdodido1dooRwmRiiiddd式中di為管子內(nèi)徑，do為管子外徑，dm為管子平均直徑，i為管程傳熱系數(shù)，o為殼程傳熱系數(shù).di為管程污垢熱阻,Rdo殼程污垢熱阻，w為碳鋼熱R導(dǎo)率將已知數(shù)據(jù)代入上式，得K10.0020.0190.01910.0191280500.0170.0003432450.01551.100.015=818。83W/(m2K)1.3。12計(jì)算傳熱面積裕度Q11570.831067.643傳熱面積Ac818.8328.

10、36Ktm實(shí)質(zhì)傳熱面積Ap=dolNT=3。140.0196221=79。109該換熱器的面積裕度為Ap-AcH16.95%Ac67.643傳熱面積裕度合適,該換熱器可以完成生產(chǎn)任務(wù)。1。4核算壓力降管程壓降Pi查文件9，Pi(P1P2)FtNsNp式中，F(xiàn)t為結(jié)垢校正系數(shù)；Ns殼程數(shù)；Np為管程數(shù)；P1為直管阻力壓強(qiáng)降,Pa；P2為回彎管壓強(qiáng)降，Pa;查文件3，取碳鋼的管壁粗糙度為0。1mm，則e0.10.00667,而di15Rei11784.65,于是e680.23680.23()i0.10.1)0.03646Reidi11784.65Pli20.036466994.060.57262i

11、0u2376.63pa20.0152di2994.062i0.5726P230u3488.88pa22對正三角形排列Ft=1.4,且Ns=1，Np=1，則i(P1P2)FtNsNp(2376.63488.88)1.4114011.714paP1。4。2殼程壓降殼體流通面積oh(Dco)=0。4(0。5-170.019）=0。0708m2Snd因?yàn)椋琖s1=1。2Kg/s，所以:殼程流速oWs1=1.2=14。24m/su1So1.190.0708當(dāng)量直徑（32-2）4（32-2）4td20.02540.019240.01729mdeo0.019d雷諾系數(shù)eo0.0172914.241.1926635.40（湍流)Reo0.011-3101殼程普朗特?cái)?shù)cp11.62030371Pro0.0131殼程壓降Po(PP2)FNs1t其中Ns1,Ft1流體流經(jīng)管束的阻力2Ffonc(NB1)1uoP12摩擦系數(shù)fo-0.2285.