(完整word版)换热器设计计算

1.7壳程换热系数h1计算 壳程的换热为凝结换热

?9.8?2?3r?h1?1.13??(t?t)Lw??0.25r为对应蒸汽温度t下的气化潜热

当蒸汽冲刷竖管壁，L为管长。当蒸汽横向冲刷，L为管道外径

1.8污垢热阻计算

水侧油污 r2?0.00034 油水混合物油污r1?0.00017 塑料导热系数 ??10.8 钢管导热系数 ??43.6

1.9传热系数计算

k?1

?d0?1?d0?1?r2???r1?????h2?di?h1?di?计算所得值和前面1.5设计选取进行对比，如果一致则即为所求答案，如果不一致，则把计算所得代入1.5，再次计算。

2.0 管板计算

中心管排数 N0?1.1Nt管间距 s?1.25d0

管板直径Ds?s(N0?1)?4d0

0.5

3. 管外强制对流换热

3.1温度

油水混合进口温度为t1'℃，油水混合物出口温度为t1\℃。 管外热水进口温度为t2'℃，管外热水进口温度为t2\℃， 3.2定性温度和物性参数计算

管程外为水，其定性温度为(K?1)℃

1t2?(t2'?t2\)

2管程外为油水混合物，定性温度为t2'℃

1t1?(t1'?t1\)

2

根据表1油水物性参数表，可以查得对应温度下的油水物性参数值

一般需要查出的为密度? (kg/m3),导热系数?(W/(m?K))，运动粘度(m2/s)，体积膨胀系数a(K?1)，普朗特数Pr。

表1 油水物性参数表

水

t 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

油

ρ

999.7 998.2 995.6 992.2 998 983.2 997.7 971.8 965.3 958.4

λ

0.574 0.599 0.618 0.635 0.648 0.659 0.668 0.674 0.68 0.683

v

0.000001306 0.000001006 0.000000805 0.000000659 0.000000556 0.000000478 0.000000415 0.000000365 0.000000326 0.000000295

a

0.000087 0.000209 0.000305 0.000386 0.000457 0.000522 0.000583 0.00064 0.000696 0.00075

Pr

9.52 7.02 5.42 4.31 3.54 2.99 2.55 2.21 1.95 1.75

t 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

ρ 898.8 892.7 886.6 880.6 874.6 868.8 863.1 857.4 851.8 846.2

λ 0.1441 0.1432 0.1423 0.1414 0.1405 0.1396 0.1387 0.1379 0.137 0.1361

v 0.000564 0.00028 0.000153 9.07E-05 5.74E-05 3.84E-05 0.000027 1.97E-05 1.49E-05 1.15E-05

a Pr 6591 3335 1859 1121 723 493 354 263 203 160

0.00069

3.3 设计总传热量和实际换热量计算

Q0?Cqm?t?Cqv??t??C油qv?油?t??C水qv?水?t

C为比热容j/(kg?K)，qv为总体积流量m

实际换热量Q

Q?Q0*1.1/0.9

3/s，??分别为在油水混合物中

油和水所占的百分比，?t油水混合物温差，qm为总的质量流量kg/s。

0.9为换热器效率，1.1为换热余量。

3.4 逆流平均温差计算

逆流平均温差ΔTn ℃，

?Tn??tmax??tmin ?tmaxln?tmin其中?tmax和?tmin分别为t2'?t1'和t2\?t1\中较大的差值和较小的差值

3.5 换热系数的初选

在计算中要对换热系数K进行迭代，因此现初选换热系数K’。

则初选传热面积F’

F'?Q?Tn*K'

总管数为Nt，Nt?

F'

?*do*L3.6 管程换热系数h2计算

从传热学角度，管程内部属于强制对流换热。

管程流通面积a2?管程流速w2?diNt?** 224G

a2*3600*24管程雷诺数h2?Nu?diRe?w2di?（?的数值是按照1.2中油水混合物定性温度对

应查得的数值）

根据Re的大小判断管内油水混合物的流动状态为层流还是湍流 一般Re>104，即为湍流，Re<104则为层流。

(5) 管内湍流换热

Nu?0.023Re0.8Prn

加热流体时n=0.4，冷却流体时n=0.3

(6) 管内层流换热

RePr1Nu?1.86()3

L/di

管程内换热系数h2?Nu

3.7 壳程换热系数h1计算 壳程的换热为强制对流换热

现根据总的换热量，水的温差和比热可以计算出冷却水量G1

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