管壳式换热器传热计算示例终-用于合并

管壳式换热器传热设计说明书 设计一列管试换热器，主要完成冷却水过冷水的热量交换设计压力为管程 1.5MPa （表压） ，壳程压力为0.75MPa（表压） ，壳程冷却水进,出口温度分别为 20℃和 50℃，管 程过冷水进，出口温度分别为90℃和 65℃管程冷水的流量为 80t/h。 2、 设计计算过程 （1）热力计算 1原始数据 过冷却水进口温度t1′145℃； 过冷却水出口温度t1〞45℃； 过冷却水工作压力P10.75Mpa（表压） 冷水流量G180000kg/h； 冷却水进口温度t2′20℃； 冷却水出口温度t2〞50℃； 冷却水工作压力P20.3 Mpa（表压） 。改为 冷却水工作压力P22.5 Mp 2定性温度及物性参数 冷却水的定性温度 t2 t1′ t1〞/22050/235℃； 3 冷却水的密度查物性表得ρ2992.9 kg/m ； 冷却水的比热查物性表得Cp24.174 kJ/kg.℃ 冷却水的导热系数查物性表得λ262.4 W/m.℃ －6 冷却水的粘度μ2727.510Pas； 冷却水的普朗特数查物性表得Pr24.865； 过冷水的定性温度t1 t1− t1′′ 77.5℃； 3 过冷水的密度查物性表得ρ1976 kg/m ； 过冷水的比热查物性表得Cp14.192kJ/kg.℃； 过冷水的导热系数查物性表得λ10.672w/m.℃； 过冷水的普朗特数查物性表得Pr2 2.312； －6 过冷水的粘度μ10.370410Pas。 过冷水的工作压力P11.5 Mpa（表压） 3传热量与水热流量 取定换热器热效率为η0.98； 设计传热量 𝒬0 𝐺1 𝐶𝑝1 t1− t1′′η 1000⁄3600 80000 4.174 50− 20 1000⁄3600 2727013W 过冷却水流量 𝐺2 𝐶𝑝2t2′′−t2′ 𝒬0 3600751333 4.187100040−30 93676𝑡/ℎ； 4有效平均温差 逆流平均温差 ∆tcount t 1′ − t2′′ − t1′′− t2′90− 50− 65 − 20 42.45℃ 90− 50t1′− t2′′ 𝑙𝑛𝑙𝑛 ′′65 − 30t1− t2′ 根据式（320 ）计算参数 p、R 参数P t2′′− t2′50 − 20 P ′ 0.429 t1− t2′90 − 20 参数R t1′− t1′′90 − 65 R ′′ 0.833 t2− t2′50 − 20 换热器按单壳程 2 管程设计，查图 38 得温差校正系数 Ψ 0.83； 有效平均温差 ∆t𝑚 𝛹∆t𝑁 0.92 42.45 40.2℃ 5管程换热系数计算 附录 10，初定传热系数K0400 W/m.℃； 初选传热面积 𝐴0 𝒬0 𝐾0∆t𝑚 751333 40040.2 169.59 m ； 2 选用φ252.5 无缝钢管作换热管； 管子外径d00.025m； 管子内径di0.025-20.00250.02 m； 管子长度取为l3 m； 管子总数 𝑛 𝜋𝑑 0 l 𝜋0.0253 720取 720 根 0 𝐴169.59 管程流通截面积 𝐴𝑡 管程流速 𝑤2 𝜌 管程雷诺数 Re2 𝜌2𝑤2d μ2 𝐺2 2 𝑎2 𝑛𝑡 2 2 4 𝑑𝑖 𝜋352 2 4 0.022 0.11309m2 𝜋 9760.113093600 0.23575m/s 3600 93676 9760.235750.02 370.410−6 12423≫ 104湍流 管程传热系数 （式 3-33c） 3605 1 0.015t2𝑤20.836051 0.015 77.5 0.235750.8 α2 100𝑑 𝑖0.2 100 0.020.2 1186𝑊/𝑚2 𝐶 6结构初步设计 布管方式见图所示 管间距s0.032m（按 GB151,取 1.25d0） ； 管束中心排管的管数按 4.3.1.1 所给的公式确定 𝑁𝑐 1.1√𝑁𝑡 1.1 √720 29 取 20 根； 壳体内径 D𝑖 𝑠𝑁𝑐− 1 4𝑑0 0.032 28 4 0.025 0.9m 取 Di0.7m； 长径比 布管示意图 l/D i3/0.93.3 ，合理 选定弓形折流板 弓形折流板弓高h 0.2D𝑖 0.2 0.9 0.18𝑚 折流板间距B D𝑖/3 0.9/3 0.3m 折流板数量𝑛𝐵 𝑙⁄𝐵 − 1 3/0.9 − 1 12 折流板上管孔直径由 GB151-2014 可确定为 0.0254mm 折流板直径由 GB151-2014 可确定为 0.6955m 7）壳程换热系数计算 壳程流通面积 根据式361 中流体横过管束时流道截面积 d o 0.025 A c1 BD i1    0.233  0.61    0.046 s0.032  m2 壳程流速 𝑤1 𝐺1/3600 𝜌1𝑓 1 12000⁄3600 992.90.046 0.0.4865 m/s； 壳程质量流速 2 𝑊 1 𝜌 1 𝑤1 992.9 0.4865 483.05kg m /s； 壳程当量直径 𝐷𝑒 𝐷𝑖2−𝑁𝑡𝑑02 𝑁𝑡𝑑0 0.92−7200.0252 7200.025 0.02m； 壳程雷诺数 Re2 𝜌2𝑤2d μ2 992.90.48650.02 370.410−6 26082； 切去弓形面积所占比例按 h/D i0.2 查图 4-32 得为 0.145 壳程传热因子查 图 3-24 得为js20 管外壁温度假定值tw1′45℃ 壁温过冷水粘度𝜇𝑤1 0.549 10−3 Pa.s 粘度修正系数 𝜇10.140.3704 0.14 𝜙1 0.9206 𝜇𝑤10.549103 根据式（362 ）计算壳程换热系数 𝜆10.624 α1 𝑝𝑟1⁄3 𝜙 js 2.3121⁄3 0.9324 20 758 𝑑𝑒0.0307 8）传热系数计算 2 水侧污垢热阻r20.000344m .℃/w 管壁热阻 r 忽略 总传热系数 𝐾 𝑗 1 1𝑑1 𝑑0 𝑟 1 𝑟 2 0 α1𝑑𝑖α2𝑑𝑖 1 10.02510.025 0.000344 0