标准系列化管壳式换热器的设计计算步骤(精)

1标准系列化管壳式换热器的设计计算步骤（1）了解换热流体的物理化学性质和腐蚀性能（2）计算传热量，并确定第二种流体的流量（3）确定流体进入的空间（4）计算流体的定性温度，确定流体的物性数据（5）计算有效平均温度差，一般先按逆流计算，然后再校核（6）选取经验传热系数（7）计算传热面积（8）查换热器标准系列，获取其基本参数（9）校核传热系数，包括管程、壳程对流给热系数的计算。假如核算的K与原选的经验值相差不大，就不再进行校核。若相差较大，则需重复（6）以下步骤（10）校核有效平均温度差（11）校核传热面积（12）计算流体流动阻力。若阻力超过允许值，则需调整设计。非标准系列化列管式换热器的设计计算步骤（1）了解换热流体的物理化学性质和腐蚀性能（2）计算传热量，并确定第二种流体的流量（3）确定流体进入的空间（4）计算流体的定性温度，确定流体的物性数据（5）计算有效平均温度差，一般先按逆流计算，然后再校核（6）选取管径和管内流速（7）计算传热系数，包括管程和壳程的对流传热系数，由于壳程对流传热系数与壳径、管束等结构有关，因此，一般先假定一个壳程传热系数，以计算K，然后再校核（8）初估传热面积，考虑安全因素和初估性质，常采用实际传热面积为计算传热面积值的1.15~1.25倍（9）选取管长（10）计算管数（11）校核管内流速，确定管程数（12）画出排管图，确定壳径和壳程挡板形式及数量等（13）校核壳程对流传热系数（14）校核平均温度差（15）校核传热面积（16）计算流体流动阻力。若阻力超过允许值，则需调整设计。甲苯立式管壳式冷凝器的设计（标准系列）一、设计任务1.处理能力：2.376×104t/a正戊烷；2.设备形式：立式列管式冷凝器。二、操作条件1.正戊烷：冷凝温度51.7℃，冷凝液于饱和温度下离开冷凝器；2.冷却介质：为井水，流量70000kg/h，入口温度32℃；3.允许压降：不大于105Pa；4.每天按330天，每天按24小时连续运行。三、设计要求选择适宜的列管式换热器并进行核算。附：正戊烷立式管壳式冷却器的设计——工艺计算书（标准系列）2正戊烷立式管壳式冷凝器的设计——工艺计算书（标准系列）本设计的工艺计算如下：此为一侧流体为恒温的列管式换热器的设计。1.确定流体流动空间冷却水走管程，正戊烷走壳程，有利于正戊烷的散热和冷凝。2.计算流体的定性温度，确定流体的物性数据正戊烷液体在定性温度（51.7℃）下的物性数据（查化工原理附录）。，，kJ/kgCW/mCkJ/kgsPakg/m34357130342，1081，5964.r.λ.c.μρp井水的定性温度：入口温度为C321t，出口温度为12212tcmrmtpss式中33kg/s3000kg/h802433010103762341./.msC673532174470000435730002...t井水的定性温度为C84332673532./.tm两流体的温差C50C86178433751...tTmm，故选固定管板式换热器两流体在定性温度下的物性数据如下物性流体温度℃密度kg/m3粘度mPa·s比热容kJ/(kg·℃)导热系数W/(m·℃)正戊烷51.75960.182.340.13井水35.67993.70.7174.1740.6273.计算热负荷kW7297435783301...rmQs4.计算有效平均温度差逆流温差C32-51.7ln8176735751673575132751.../...tΔ,m逆5.选取经验传热系数K值根据管程走井水，壳程走正戊烷，总传热系数CW/m2815470~K，现暂取CW/m2600K。6.估算换热面积23m17.85001024533797..tΔKQSm，逆7.初选换热器规格立式固定管板式换热器的规格如下公称直径D…………………………500mm公称换热面积S……………………40m2管程数Np…………………………..23管数n………………………………..172管长L………………………………..3.0m管子直径……………………………..mm5225.Φ管子排列方式………………………..正三角形换热器的实际换热面积2m16391030250143172100.....LdπnSo该换热器所要求的总传热系数CW/m2o142781716391072973....tΔSQKmo，逆8.核算总传热系数oK（1）计算管程对流传热系数iα/sm301960799344197993360070000../../ρ/mVisisi2m0270020078502172422...dπNnAipim/s7260027001960...AVuisii10000201230007170799372600200....μρudReiiiii（湍流）7734627010717010174433....λμcPriipii故C)W/(m23736773420123020062700230023040804080....iii....PrRedλ.α（2）计算壳程对流传热系数oα因为立式管壳式换热器，壳程为正戊烷饱和蒸汽冷凝为饱和液体后离开换热器，故可按蒸汽在垂直管外冷凝的计算公式计算oα4132131/otΔLμrλρg.α现假设管外壁温C40wt，则冷凝液膜的平均温度为C8545407515050...tt.ws，这与其饱和温度很接近，故在平均膜温45.85℃下的物性可沿用饱和温度51.7℃下的数据，在层流下：C51W/m2105075130007170104357130596819131131413324132//o......tΔLμrλρg.α（3）确定污垢热阻4（井水）（有机液体）C/WmC/Wm2244100210721.R,.Rsiso（4）总传热系数oKCW/mCW/m2242756500177000033500002500000062000017200009510202537361202500020522254500250000172010511111oioiiosimowsoooK..........ddαddRddλbRαK所选换热器的安全系数为%.%/332100427427565表明该换热器的传热面积裕度符合要求。（5）核算壁温与冷凝液流型核算壁温时，一般忽略管壁热阻，按以下近似计算公式计算0002037361673500017201051175111..t.t.RαttRαtTwwsiiwsoowC440.tw，这与假设相差不大，可以接受。核算流型冷凝负荷skg/m0617017202501438330....bmMs180034400071700617044..μMRe（符合层流假设）9.计算压强降（1）计算管程压降sptiNNFpΔpΔpΔ21（Ft结垢校正系数，Np管程数，Ns壳程数）取碳钢的管壁粗糙度为0.1mm，则0050.d/ε，而20123iRe，于是0330682010106810230230.Re..Rede.λ..Pa12962726079930200303302221....uρdLλpΔiiPa786272607993323222..uρpΔi5对mm5225.φ的管子有1241sptN,N,.F且Pa58301241786129621.NNFpΔpΔpΔspti（2）计算壳程压力降壳程为恒温恒压蒸汽冷凝，可忽略压降。由此可知，所选换热器是合适的。