管壳式换热器热力计算书

符号单位1煤油进口温度t1'℃2煤油出口温度t1''℃3冷却水进口温度t2'℃4冷却水出口温度t2''℃5煤油工作表压力p1Mpa8煤油定性温度tm1℃9煤油比热cp1kJ/(kg•℃)10煤油密度ρm1kg/m311煤油粘度μm1kg/(m•s)12煤油导热系数λ1W/(m·K)13煤油普朗特数Pr1—14水的定性温度tm2℃15水的比热cp2kJ/(kg•℃)16水的密度ρm2kg/m317水的粘度μm2kg/(m•s)18水的导热系数λ2W/(m·K)19水的普朗特数Pr2—20热损失系数ηL—21传热量QkW22冷却水量M2kg/s23逆流时的对数平均温差△t1m,c℃24参数P及RPR26有效平均温差△tm℃27初选传热系数K'W/(m2•℃)28估算传热面积F'm229管子材料管子外径domm管子内径dimm30管程内水的流速ω2m/s31管程所需流通截面Atm232每程管数n根33每根管长lm温差修正系数ψ—项目原始数据流体的物性参数估算传热面积及传热面结构传热量及平均温差2534管子排列方式35管中心距smm36分程隔板槽处管中心距lEmm37平行于流向的管距spmm38垂直于流向的管距snmm39拉杆直径mm40做草图41作图结果所得数据六边形层数a一台管子数nt根一台传热面积F''m242管束外缘直径DLm44长径比45管程接管直径D2mm46管程雷诺数Re247管程换热系数α2W/(m2•℃)48折流板形式49折流板缺口高度hm50折流板的圆心角度51折流板间距lsm52折流板数目Nb块53折流板上管孔数个54折流板上管孔直径dHm55通过折流板上管子数根56折流板缺口处管数根57折流板直径Dbm估算传热面积及传热面结构一台拉杆数43壳体内经DSm管束中心至最外层管中心距离管程计算壳程结构及壳程计算m根58折流板缺口面积Awgm259错流区内管数占总管数的百分数Fc60缺口处管子所占面积Awtm261流体在缺口处的通流面积Abm262流体在两折流板间错流流通截面积Acm263壳程流通截面积Asm264壳程接管直径D1mm65错流区管排数Nc排66每一缺口内的有效错流管排数Ncw排67旁流通道数NE68旁通挡板处Nss对69错流面积中旁流面积所占分数Fbp70一块折流板上管子和管孔间泄露面积Atbm271折流板外缘与壳体内壁之间泄露面积Asbm272壳程雷诺数Re173理想管束传热因子js74折流板缺口校正因子jc75折流板泄露校正因子j176旁通校正因子jb77壳程传热因子jo78壳程质量流速Gskg/(m2•s)79壳侧壁面温度tw℃80壁温下煤油粘度μw1kg/(m•s)81壳侧换热系数α1W/(m2•℃)82水垢热阻rs,2(m2•℃)/W83煤油污垢热阻rs,1(m2•℃)/W84管壁热阻需用传热面积壳程结构及壳程计算85传热系数KW/(m2•℃)86传热面积Fm287传热面积之比F''/F88检验壳侧壁温tw1℃89管内摩擦因子fi90管侧壁温tw2℃91壁温下水的粘度μw2kg/(m•s)92沿程阻力△PiPa93回弯阻力△PrPa94进出口连接管阻力△PNPa95两台管程总阻力△PtPa96理想管束摩擦系数fk—97理想管束错流段阻力△PbkPa98理想管束缺口处阻力△PwkS99旁路校正系数RbPa100折流板泄露校正系数R1—101折流板间距不等的校正系数Rs—102壳程总阻力△Ps'Pa103两台的壳程总阻力△PsPa需用传热面积阻力计算计算公式及数据来源数值备注由题意140由题意40由题意10由题意28由题意0.1tm1=(t1'+t1'')/2=(140+40)/290查物性表2.33查物性表744查物性表0.0006045查物性表0.1028pr1=μm1cp1/λ1=604.5×10-6×2330/0.102813.7tm2=(t2'+t2'')/219查物性表4.184查物性表998.4查物性表0.001034查物性表0.597pr1=μm2cp2/λ27.25取用0.98Q=M1cp1(t1'-t1'')ηL961M2=Q/cp2(t2''-t2')12.76△t1m,c=(△tmax-△tmin)/ln(△tmax/△tmin)48(t2''-t2')/(t1'-t2')0.138(t1'-t1'')/(t2''-t2')5.556ψ△t1m,c=0.948×47.8245.3查参考资料230F'=Q/(K'△tm）92.20选用碳钢无缝钢管φ25×2.50.0250.02选用1At=M2/(ρ2ω2)0.01278n=4At/(πdi2)40.741l=F'/nZtπd04.77201894.50.948由《热交换器原理与设计》表1.11-2型公式计算选等边三角形由《热交换器原理与设计》表2.332由《热交换器原理与设计》表2.344sp=scos30°27.7sn=ssin30°1616582F''=ntπd29.00.3830.4l/Ds=11.2511128按钢管标准取值φ133×5ω2ρm2di/μm2=19311α2=λ2×0.023Re0.82Pr0.42/μ24068选定弓形取h=0.25Ds0.11202.094395102(0.2~1Ds=（0.2~1）×0.5=0.1~0.5取0.25(4500/250)-117由图69由GB151-19990.0254由图2.4865由图2.4821由GB151-19990.3955DS=DL+2b3b3=0.25d按GB151-1999规定，取标准直径l/s=4.5/0.440.179由《热交换器原理与设计》表2.7，估算壳体直径在之间Awg=Ds2/4[θ/2-(1-2h/Ds)sin(θ/2)]0.024567Fc={π+2[（Ds-2h）/DL]sin{arccos[（Ds-2h）/DL]}-2arccos[（Ds-2h）/DL]}/π0.63Awt=πdo2nt(1-Fc)/80.00738Ab=Awg-Awt0.017Ac=ls[Ds-DL+(DL-do)(s-do)/s]0.024As=（Ab×Ac）0.50.0202D1=（4As/π）0.5=As0.1605由钢管标准选相近规格φ159×6.56Ncw=0.8h/sp2.91选取3Fbp=ls[Ds-DL+0.5NElE]/Ac0.409Atb=0.5πdont(dH-do)(1+Fc)0.0021Asb=0.5Ds(Ds-Db)[π-arccos(1-2h/Ds)]0.001885Re1=M1do/μ1Ac8604《热工手册》，表10-2-130.009《热工手册》，表10-2-141.010.1674《热工手册》，表10-2-150.750.45《热工手册》，表10-2-160.94jo=jsjcj1jb0.0064Gs=M1/As208假定40物性参数表0.00108α1=joGscp1Pr1-2/3(μ1/μw1)0.14574《热工手册》，表10-2-30.00034《热工手册》，表10-2-30.00017忽略K=[1/α1+rs,2+rs,1do/di+do/α2di]-1378F=Q/K△tm56.1096.3/56.101.715稍大tw1=tm1–K(1/α1+rs,1)△tm37.22参考已有文献0.0065假定40物性参数表0.0006533△Pi=2fiLρ2ωt2(μ2/μw2)-0.14/di4497△Pr=2ρ2ωt2Zt7987△PN=0.75ρ2ωt2748.8△Pt=△Pi+△Pr+△PN13233参考已有文献0.19△Pbk=2fkMs2Nc(μ1/μw1)-0.14/Ac2ρ196.2△Pwk=Ms2(1+0.6Ncw)/AbAcρ110.1《热工手册》，表10-2-180.85《热工手册》，表10-2-190.48间距相等，不用校正1△Ps'=[(Nb-1)△PbkRb+Nb△Pwk]R1+2△PbkRb(1+Ncw/Nc)Rs7132×△Ps'1426×符号单位计算公式及数据来源数值备注1煤气进口温度t1'℃由题意3252煤气出口温度t1''℃由题意503冷却水进口温度t2'℃由题意204冷却水出口温度t2''℃由题意405煤气工作表压力p1Mpa由题意0.26冷却水工作表压力p2Mpa由题意0.37煤气流量M1t/h由题意0.58煤气定性温度tm1℃tm1=(t1'+t1'')/2187.59煤气比热cp1kJ/(m3•℃)查物性表1.46330510煤气密度ρm1kg/m3查物性表1.3969511煤气粘度μm1kg/(m•s)查物性表0.00536112煤气导热系数λ1W/(m·K)查物性表0.01955313煤气普朗特数Pr1—pr1=μm1cp1/λ114水的定性温度tm2℃tm2=(t2'+t2'')/23015水的比热cp2kJ/(m3•℃)查物性表4.17416水的密度ρm2kg/m3查物性表995.717水的粘度μm2kg/(m•s)查物性表0.000801518水的导热系数λ2W/(m·K)查物性表0.61819水的普朗特数Pr2—pr1=μm2cp2/λ220热损失系数ηL—取用0.9821传热量QkWQ=M1cp1(t1'-t1'')ηL22冷却水量M2kg/sM2=Q/cp2(t2''-t2')23逆流时的对数平均温差△t1m,c℃△t1m,c=(△tmax-△tmin)/ln(△tmax/△tmin)24参数P及RP(t2''-t2')/(t1'-t2')0.06557377R(t1'-t1'')/(t2''-t2')13.7526有效平均温差△tm℃ψ△t1m,c27初选传热系数K'W/(m2•℃)查参考资料28估算传热面积F'm2F'=Q/(K'△tm）29管子材料选用碳钢无缝钢管30管程内水的流速ω2m/s选用31管程所需流通截面Atm2At=M2/(ρ2ω2)32每程管数n根n=4At/(πdi2)33每根管长lml=F'/nZtπd0估算传热面积及传热面结构ψ—由《热交换器原理项目原始数据流体的物性参数传热量及平均温差25温差修正系数34管子排列方式选35管中心距smm由《热交换器原理与设计》表2.336分程隔板槽处管中心距lEmm由《热交换器原理与设计》表2.337平行于流向的管距spmmsp=scos30°38垂直于流向的管距snmmsn=ssin30°39拉杆直径mm40做草图41作图结果所得数据六边形层数a管子数nt根传热面积F''m2F''=ntπdl=42管束外缘直径DLm44长径比l/Ds=45管程接管直径D2mm46管程雷诺数Re2ω2ρm2di/μm2=47管程换热系数α2W/(m2•℃)48折流板形式选定49折流板缺口高度hm取h=0.25Ds50折流板的圆心角度51折流板间距lsm52折流板数目Nb块53折流板上管孔数个由图54折流板上管孔直径dHm由GB151-199955通过折流板上管子数根由图2.4856折流板缺口处管数根由图2.4857折流板直径Dbm由GB151-199958折流板缺口面积Awgm2Awg=Ds2/4[θ/2-(1-2h/Ds)sin(θ/2)]59错流区内管数占总管数的百分数Fc60缺口处管子所占面积Awtm261流体在缺口处的通流面积Abm2DS=DL+2b3b3=0.25d=管程计算壳程结构及壳程计算43壳体内经DSm估算传热面积及传热面结构拉杆数根由《热交换器原理管束中心至最外层m62流体在两折流板间错流流通截面积Acm263壳程流通截面积Asm264壳程接管直径D1mm65错流区管排数Nc排66每一缺口内的有效错流管排数Ncw排67旁流通道数NE68旁通挡板处Nss对69错流面积中旁流面积所占分数Fbp70一块折流板上管子和管孔间泄露面积Atbm271折流板外缘与壳体内壁之间泄露面积Asbm272壳程雷诺数Re173理想管束传热因子js74折流板缺口校正因子jc75折流板泄露校正因子j1