油水換熱器程設計

煤油一水換熱器的設計任務書1.1設計任務與條件針對某廠家要求設計一臺換熱器，具體要求：把流量為10t/h的煤油，130度冷卻到50度。煤油工作壓力為0.1Mpa；冷卻水進出口溫度分別為25度和55度，冷卻水工作壓力為0.3Mpa。換熱器允許壓降為0.1Mpa。1.2設計計算1.2.1確定設計方案(1)選擇熱交換器的類型兩流體的變化情況：熱流體進口溫度130。C，出口溫度50。C冷流體進口溫度25。C,出口溫度55。C。該交換器為煤油一水換熱器，估計熱交換器的管壁溫度和殼體溫度之差不是較大，因此初步確定選用帶有“膨脹節(jié)”的固定管板式熱交換器。(2)流程的選擇由于煤油粘度大并且泄露后危險性大，再者水的體積小，所以煤油走殼程，水走管程。1.2.2確定物性數(shù)據(jù)定性溫度：對于水和煤油等低粘度流體，其定性溫度可取流體的進出口溫度平均值。管程冷卻水的定性溫度為t=25:55=40°C22查的水在40。。的有關物性參數(shù)為：p=992.2kg/m3;X=0.635W/(m-K);日=0.0006533Pa-s;\o"CurrentDocument"Pr2=4.31;C=4174J/(kg-K)2P2130+50殼程煤油的定性溫度為t==90°C12查的煤油在90°C的有關物性參數(shù)為：p=774kg/m3;X=0.1099W/(m-K);RP\=12.82;C=23301.2.3估算傳熱面積(1)熱流量中=qc(t'-t")m1p111J/(kg-K)￥x2330x(1300.0006045-50)517.8Kw(2)平均傳熱溫差先按純逆流計算，由公式得9-9In廣2(130—50)—(55；~~130—50ln55-55-25)45.512N=-^v-s兀7—d2u4ii按單管程計算所需傳熱管長度為初算傳熱面積由于水一水換熱，由表2-2，初選傳熱系數(shù)為K=450W/(m2-K)，則估算的傳熱面積為517.8N=-^v-s兀7—d2u4ii按單管程計算所需傳熱管長度為估KAt450x45.5121.2.4工藝結(jié)構(gòu)尺寸（1）管徑和管內(nèi)流速選用419x2mm的碳鋼傳熱管，由表2-1，取管內(nèi)流速%=1m/s。管程數(shù)和傳熱管數(shù)根據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)4.167x10-3x43.14x0.0152x1=方9取24根25.28t'25.28t'-1"130-50/R=t^=55-25=2'722得溫差修正系數(shù)為W=0.85(大于0.8)，則平均傳熱溫差為=17.656m3.14x0.019x24按單管程設計，傳熱管過長，宜采用多管程結(jié)構(gòu)。根據(jù)換熱管規(guī)格標準，選取換熱管長i為，一一，:一vL17.656仁9m，則該熱交換器的管程數(shù)為N=-=R2pl9則傳熱管總根數(shù)n=24x2=48根平均傳熱溫差和殼程數(shù)t"―t'55-25P=-r^2==0.286t'-1'130-2512按單殼程雙管程結(jié)構(gòu)，查圖2-6,At=0.85x45.512°C=38.68°C傳熱管排列和分程方法采用組合排列法，即在每程內(nèi)按正三角形排列，隔板兩側(cè)按正方形排列。由表2-3，管間距P=25mm，Z=19mmt(2)殼體直徑取管板利用率為門=0.75，由式(2-10)，殼體內(nèi)徑為D=1.05^^^=1.05x25j4%75=210mm由表2-4圓整到標準可卻D=400mm。(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%，則切去的圓缺高度為h=0.25X400=100mm。

取折流板間距B=0.3D=0.3X400=120mm，根據(jù)標準可取200mm。折流板數(shù)目N=――1=9°°°—1=44折流板數(shù)目bb200（7）接管管程流體進出口接管：取接管內(nèi)流體的流速為"]=1mjs，則接管內(nèi)徑為D4x4啟7、10-3=0.0728^1x3.14圓整后可取管內(nèi)徑十10蛔殼程流體進出口接管：取接管內(nèi)流體的流速為"=1mis，則接管內(nèi)徑為D24x103.6x3.14x774x12=0.0676mD24x103.6x3.14x774x1①管程對流傳熱系數(shù)流通截面積A=0.785x0.0152x24=0.00424m2q流體流速uq流體流速u=了=i4.167x10-30.00424=0.983m/sRe=M=992.2x°.983x°.015=22393iR0.0006533力流動屬于湍流，由公式七二0.023-Re0.8Prn計算管程對流傳熱系數(shù)ih=0.023—Re0.8Prn=0.023x0635x223930.8x4.310.4=5275.832w/(m2id0.015i②殼程對流傳熱系數(shù)管子按正三角形排列，傳熱當量直徑為‘乎i—do殼程流通截面積rd)A=BD1—節(jié)It)x0.0252——x0.0192)4=0.017m3.14x0.0190.019=0.2x0.4(1——)=0.0192m20.025流體流速q…=%==0.187m/sA3.6x774x0.0192o19ReoM=774x0.187x0.019=4549.25日0.0006045可用ho=0.364R?55Ph

de0.14計算殼程對流傳熱系數(shù)，其中經(jīng)過計算粘度校正0.14=1.050.14h=0.36品Re0.55Pr13e0.1099,=0.36x—x4549.250.55x12.82。x1.05=1072.85w/(m2?k)0.017③污垢熱阻和管壁導熱。由設計指導書表2-6，可取管內(nèi)側(cè)和管外側(cè)的熱阻分別為0.00009■?k）/W和0.00035^m2?k）/W。換熱器管壁厚0.002m。碳鋼在該條件下熱導率為50W/（m2-K）。④總傳熱系數(shù)經(jīng)過以上計算，指導書公式2-15，可得總傳熱系數(shù)0.0190.0027x0.019+0.00009x++0.00035+5275.832x0.0150.01550x0.017=594.9W/(m2-K)0.01911072.85⑤傳熱面積校核心517800由指導書2-5計算所得熱交換器需要的傳熱面積A'=和由=22.5熱交換器實際傳熱面積A=mdl=48x3.14x0.019x9=25.77面積裕度￡=蘭77=1.145，大小合適，該熱交換器能滿足換熱要求。A22.5（2）壓降校核①管程阻力每程直管中因摩擦阻力引起的壓力損失人=0.3164Re-14=0.3164x22393-14=0.02586W/(m?K);詢—x絲=0.02586x—x992.2x0'832=7439.37Pa1d20.015每程回彎中因摩擦阻力引起的壓力損失叫=3(號)=3x些2爵832=1438.13兒管程總壓力F=1.5,N=1,N=2￡詢=(Ap1+Ap^)FNN=(7439.37+1438.13)x1.5x2x1=26632.49Pa②殼程阻力殼程阻力由指導書公式2-12?2-14計算。TOC\o"1-5"\h\z其中F=0.5，f)=5Re-0.228=5x4549.25-0.228=0.7328n=1.n0.5=1.x140&58流體橫向流過管束的壓降Ap'=Ffn(N+1)^2=0.5x0.7328x8x(44+1)x774x0」872=1785.5PaocB22流體流過折流板缺口的壓降Ap'=Nf3.5-竺］^2=44x(3.5-^^0^)x774x0」872=1488.6PabID)20.42殼程總壓降計算，其中「二1.15￡ap0=(Ap;+Ap2)F=(1785.5+1488.6)x1.15=3765.2Pa<0.1MPa以上計算表明，設