换热器内阻力损失计算

1换热器压力损失计算序号组成方程式说明1管程压力损失△Pi，Pa△Pi=(△Pi1+△Pi2)fiNpNs+△Pi3Ns直管压力损失△P1，Pa△Pi1=λLρυ2/2/dcλ摩擦系数；L管长m；ρ流体密度kg/m3；υ流体流速m/s；dc当量直径取管内径mμ绝对粘度Pa·s；Np管程数；Ns壳程数；fi管程结构校正系数，25×2.5钢管取1.4，19×2钢管取1.5；回弯压力损失△Pi2，Pa△Pi2=1.5ρυ2管箱进出口压力损失△Pi3，Pa△Pi3=0.75ρυ2雷诺数ReRei=ρυdc/μ摩擦系数λλi=64/Re适用于层流λi=0.0056+0.5Rei-0.32紊流、光滑管，适用于Re=3×103~3×106λi=0.3167Rei-0.25紊流、光滑管，适用于Re=3×103~3×105λi=0.014+1.56Rei-0.42紊流、粗糙管，3×103~3×1062壳程压力损失△P0，Pa△P0=(△Po1+△Po2)foNpNsfo：液体取1.15；气体或可凝蒸汽取1.0管束压力损失△Po1，Pa△Po1=FfoNTC(Nb+1)ρoυo2/2F管子排列形式对压降的校正系数，正三角形排列0.5，正方形0.3，斜转正方形0.4缺口压力损失△Po2，Pa△Po2=Nb(3.5-2B/D)ρoυo2/2Nb：折流板数量；B:折流板间距，m；中心管排处最小截面积Ao，m2Ao=B(Di-NTCdo)Di：壳体内径m；do：换热管外径，m管束中心线管排上的管子数NTC=1.1NT0.5NT：管子总数;NTC=1.19NT0.5fo=5.0Reo-0.228Reo＞5002弓形折流板相关计算壳体侧当量直径deo=4(s2-лdo2/4)/лdo正方形排列S：换热管中心距，m；do：换热管外径，m。deo=4(30.5s2/2-лdo2/4)/лdo正三角排列最大流通面积As=BDi(1-do/S)计算流量B：折流板间距；Di：壳体内径，m。NU=0.36Re0.55Pr1/3(μ/μw)0.14Re＞2000NU=0.5Re0.507Pr1/3(μ/μw)0.14Re=10~2000NU=0.23Re0.6Pr1/3(μ/μw)0.14当量直径do流速取最窄通道处流速Re=2×104~3×104α=1.72λ/do0.4[Re0.6Pr1/3(μ/μw)0.14]Re=100~6×104上式采用当量直径最小流通面积de=(Di2-NTdo2)/(Di+NTdo)Am=(ASAW)1/2AW=AS(1-βdo2/S2)β：正方形排列时取0.907正三角形排列时取0.758换热器一般按转角正方形排列33.1蒸汽冷凝传热符号含义符号水平管外传热系数方程式适用条件气化潜热，J/Kgгα=0.725(gгρ2λ3/dμ△t)1/4水平单管层流时外表面传热系数液膜两侧温差（tN-tw），℃△tα=1.13(gгρ2λ3/Lμ△t)1/4冷凝液沿垂直管或垂直板层流时饱和蒸汽温度，℃tNα=0.725(mgгρ2λ3/nd△tμ)1/4m:垂直列数壁温，℃twα=0.15(gρ2λ3/μ2)1/3（4G/μ）-1/3水平的管或管束，当Re＜2100凝液的粘度，Pa·sμα=0.0071(gρ2λ3/μ2)1/3（4G/μ）-0.4当Re＞2100凝液的密度，kg/m3ρG=W/L对水平管重力加速度，m/s2gG=W/L·ns对水平管束管外径，md管长或壁长，mL液膜的热导率，w/m2·℃λ正方形直排ns=1.288n0.48冷凝液量，kg/sG错排ns=1.370n0.518冷凝液流的股数，nsns=管束的总管数/每排的管子数三角形直排ns=1.08n0.459管子总数，n错排ns=1.0220n0.5193.2液体沸腾传热3.2.1大容积沸腾：液体的流动是仅由液体与加热面的温差所引起的，称为大容积沸腾。符号含义符号水平管外传热系数方程式适用条件饱和液体的比热容J/kg℃CpLNu=αdb/λL=3.25×10-4Pe0.6Gu0.125Kp0.7计算管内沸腾关联式气化潜热，J/Kgrα=3.25×10-4λ（qdb/raρv）0.6(gdb3ρL2/μ2)0.125(pdb/σ)0.7/db在容积沸腾也符合饱和液体的粘度，Pa·sμ饱和液体的密度，kg/m3ρL饱和蒸汽的密度，kg/m3蒸汽的定性温度取（tS+tw）/2ρv饱和液体的普朗特数PrL液体-气体之间表面张力，N/mσ重力加速度，m/s2g加热表面液体组合系数CWL经验系数，S水=1；S它=1.7S沸腾热流密度，W/m2qq=a△t壁面过热度（tw-tS），℃△t沸腾绝对压强，PaP导温系数aa=λ/CpLρL沸腾皮克列特征数PePe=（qdb/arρv）0.6伽利略特征数GuGu=(gdb3ρL2/μ2)0.125气泡直径，mdbdb=0.02θ[σ/(ρL-ρv)g]0.5反应压力影响的特征数KpKp=(pdb/σ)0.7液体导热系数，w/m℃λL沸腾表面传热系数，w/m2℃α传热面传热系数，钢铁取1.0C%气体常数R4重沸器入口管流速计算塔底流量，kg/h14132密度(ρ)，kg/m3635粘度(μ)，mPa.s0.19液位高度，m6压头，N/m2=PaP=hρg=6×635×9.807=0.037365雷诺数，Re=duρ/μ=354W/dμ=354vρ/dμRe=354W/dμ=354×14132/80/0.19=329126摩擦系数λ=0.028u=354W/ρd2=1.231△P=10-6λρLuL2L/2d=0.028×635×1.2312×10/2/0.1=0.001684摩擦系数，λi=64/Re()层流时Re≤2000λi=0.014+1.56Rei-0.42紊流、粗糙管，3×103~3×106重沸器出口管线物性或参数气相液相质量流量，kg/hW=12112/2=6056质量流量，kg/hWG=0.25W=1514WL=0.75W=4542密度，kg/m3ρG=5.288ρL=620粘度，mPa.sμG=0.0072μL=0.18临界温度，0k570特性因数12.78表面张力，N/m(TC-T)/TC=(570-273-137)/570=0.2807σL=150/12.78=11.74σk=150管道直径，mmd=100=0.1管长，mL=10管件,个10管始端压力，MPa水平管流型判定BY=7.1WG/A(ρLρG)0.5=9.04WG/d2(ρLρG)0.5=9.04×0.25W/0.12/(5.288×620)0.5=54213/23903当BY≥80000时，为气泡流或环状流BX=(2.1WL/WG)[(ρLρG)0.5/ρL0.67](μL0.33/σL)=(2.1×25/75)[(620×5.288)0.5/6200.67](0.000180.33/0.01174)=221.12当BY＜80000时，根据BXBY判定流型柱状流垂直管流型判断Fr=[(WG/ρG+WL/ρL)/3600/A]2/gd==[(WG/ρG+WL/ρL)/d2]2/212.64gd=[(1514/5.288+4542/620)/0.12]2/212.64gd=0.82在图3.2.2-2中查找流型Fv=(WG/ρG)/(WG/ρG+WL/ρL)=0.96HGT/20570.7-95中P210柱状流均相法混合密度，kg/m3ρH=1/(0.25/ρG+0.75/ρL)=20.624混合粘度，mPa.sμH=ρH(0.25μG/ρG+0.75μL/ρL)=0.0115混合平均流速，m/suH=W/3600×0.785d2.ρH=353.9W/d2.ρH=10.39雷诺数Re=duρ/μ=100×10.39×20.624/0.0115=1.86×106相对粗糙度ε=0.2ε/d=0.2/100=0.002摩擦系数查表λ=0.024λi=0.014+1.56Rei-0.42=0.0176HGT/20570.7-95中直管段摩擦压力降，MPa△P=3×10-6λρHuH2L/2d=0.01603上升管压力降，MPa△P=7×10-6ρHg=0.0014158入口管压力降，△P=0.001684P=6×10-6ρHg=0.037365上升管压力压差0.037365-0.001684-0.01603-0.0014158=0.01824uH=（2△P×10-6/ρH）=42.05