管殼式換熱器熱力計(jì)算書

1、項(xiàng)目符號(hào)單位原始數(shù)據(jù)1煤油進(jìn)口溫度t1 2煤油出口溫度t1 3冷卻水進(jìn)口溫度t2 4冷卻水出口溫度t2 5煤油工作表壓力p1Mpa流體的物性參數(shù)8煤油定性溫度tm1 9煤油比熱cp1kJ/(kg)10煤油密度m1kg/m311煤油粘度m1kg/(ms)12煤油導(dǎo)熱系數(shù)1W/(mK)13煤油普朗特?cái)?shù)Pr114水的定性溫度tm2 15水的比熱cp2kJ/(kg)16水的密度m2kg/m317水的粘度m2kg/(ms)18水的導(dǎo)熱系數(shù)2W/(mK)19水的普朗特?cái)?shù)Pr2傳熱量及平均溫差20熱損失系數(shù)L21傳熱量QkW22冷卻水量M2kg/s23逆流時(shí)的對數(shù)平均溫差t1m,c 24參數(shù)P及RP R 2

2、5溫差修正系數(shù)26有效平均溫差tm 估算傳熱面積及傳熱面結(jié)構(gòu)27初選傳熱系數(shù)KW/(m2)28估算傳熱面積Fm229管子材料管子外徑domm管子內(nèi)徑dimm30管程內(nèi)水的流速2m/s31管程所需流通截面At m232每程管數(shù)n根33每根管長lm34管子排列方式 35管中心距smm36分程隔板槽處管中心距l(xiāng)Emm37平行于流向的管距spmm38垂直于流向的管距snmm39拉桿直徑mm40做草圖41作圖結(jié)果所得數(shù)據(jù)六邊形層數(shù)a一臺(tái)管子數(shù)nt根一臺(tái)拉桿數(shù)根一臺(tái)傳熱面積Fm2管束中心至最外層管中心距離m42管束外緣直徑DLm43殼體內(nèi)經(jīng)DSm44長徑比管程計(jì)算45管程接管直徑D2mm46管程雷諾數(shù)Re

3、247管程換熱系數(shù)2W/(m2)殼程結(jié)構(gòu)及殼程計(jì)算48折流板形式49折流板缺口高度hm50折流板的圓心角度51折流板間距l(xiāng)sm52折流板數(shù)目Nb塊53折流板上管孔數(shù)個(gè)54折流板上管孔直徑dHm55通過折流板上管子數(shù)根56折流板缺口處管數(shù)根57折流板直徑Dbm58折流板缺口面積Awgm2估算傳熱面積及傳熱面結(jié)構(gòu)59錯(cuò)流區(qū)內(nèi)管數(shù)占總管數(shù)的百分?jǐn)?shù)Fc60缺口處管子所占面積Awtm261流體在缺口處的通流面積Abm262流體在兩折流板間錯(cuò)流流通截面積Acm263殼程流通截面積Asm264殼程接管直徑D1mm65錯(cuò)流區(qū)管排數(shù)Nc排66每一缺口內(nèi)的有效錯(cuò)流管排數(shù)Ncw排67旁流通道數(shù)NE68旁通擋板處Ns

4、s對69錯(cuò)流面積中旁流面積所占分?jǐn)?shù)Fbp70一塊折流板上管子和管孔間泄露面積 Atbm271折流板外緣與殼體內(nèi)壁之間泄露面積 Asbm272殼程雷諾數(shù)Re173理想管束傳熱因子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殼程傳熱因子jo78殼程質(zhì)量流速Gskg/(m2s)79殼側(cè)壁面溫度tw 80壁溫下煤油粘度w1kg/(ms)81殼側(cè)換熱系數(shù)1W/(m2)需用傳熱面積82水垢熱阻rs,2(m2)/W83煤油污垢熱阻rs,1(m2)/W84管壁熱阻85傳熱系數(shù)KW/(m2)殼程結(jié)構(gòu)及殼程計(jì)算86傳熱面積F m287傳熱面積之比F/F88檢驗(yàn)殼側(cè)壁溫tw1 阻

5、力計(jì)算89管內(nèi)摩擦因子fi90管側(cè)壁溫tw2 91壁溫下水的粘度w2kg/(ms)92沿程阻力PiPa93回彎阻力PrPa94進(jìn)出口連接管阻力PNPa95兩臺(tái)管程總阻力PtPa96理想管束摩擦系數(shù)fk97理想管束錯(cuò)流段阻力PbkPa98理想管束缺口處阻力PwkS99旁路校正系數(shù)RbPa100折流板泄露校正系數(shù)R1101折流板間距不等的校正系數(shù)Rs102殼程總阻力PsPa103兩臺(tái)的殼程總阻力PsPa需用傳熱面積計(jì)算公式及數(shù)據(jù)來源數(shù)值備注由題意140由題意40由題意10由題意28由題意0.1 tm1=(t1+t1)/2=(140+40)/290查物性表2.33查物性表744查物性表0.00060

6、45查物性表0.1028pr1=m1cp1/1=604.510-62330/0.102813.7 tm2=(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=m2cp2/27.25取用0.98Q=M1cp1(t1-t1)L961 M2=Q/cp2(t2-t2)12.76t1m,c=(tmax-tmin)/ln(tmax/tmin)48(t2-t2) / (t1-t2)0.138(t1-t1) / (t2-t2)5.556由熱交換器原理與設(shè)計(jì)表1.1型公式計(jì)算0.948t1m,c=0.94847.8245.3查參考資料230F=Q / (K

7、tm）92.20選用碳鋼無縫鋼管252.50.0250.02選用1At=M2 / (22)0.01278n=4At / (di2)40.741l=F/nZtd04.77201894.5選等邊三角形由熱交換器原理與設(shè)計(jì)表2.332由熱交換器原理與設(shè)計(jì)表2.344sp=scos3027.7sn=ssin301616582由熱交換器原理與設(shè)計(jì)表2.7，估算殼體直徑在 之間4F=ntd29.00.1790.383DS=DL+2b3b3=0.25d按GB151-1999規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)直徑l/s=4.5/0.40.4l/Ds=11.2511128按鋼管標(biāo)準(zhǔn)取值13352m2di/m2=193112=20.0

8、23Re0.82Pr0.42/24068選定弓形取h=0.25Ds0.11202.094395102(0.21Ds=（0.21）0.5=0.10.5取0.25(4500/250)-117由圖69由GB151-19990.0254由圖2.4865由圖2.4821由GB151-19990.3955Awg=Ds2/4/2-(1-2h/Ds)sin(/2)0.024567Fc = +2（Ds- 2h）/DL sinarccos（Ds- 2h）/DL -2 arccos（Ds- 2h）/DL / 0.63Awt = do2nt(1- Fc)/80.00738Ab = Awg -Awt0.017Ac =

9、ls Ds-DL+ ( DL- do) ( s-do)/ s0.024As =（ AbAc ） 0.50.0202D1 =（4 As /）0.5=As0.1605由鋼管標(biāo)準(zhǔn)選相近規(guī)格1596.56Ncw = 0.8 h/ sp2.91選取3Fbp = ls Ds-DL+0.5 NE lE / Ac0.409Atb = 0.5dont(dH-do)(1+ Fc)0.0021Asb = 0.5Ds(Ds- Db)-arccos (1-2h/ Ds)0.001885Re1 = M1do/1 Ac8604熱工手冊，表10-2-130.009熱工手冊，表10-2-141.010.1674熱工手冊，表10

10、-2-150.750.45熱工手冊，表10-2-160.94jo = js jc j1 jb0.0064Gs = M1/As208假定40物性參數(shù)表0.001081 = joGscp1Pr1-2/3(1/w1)0.14574熱工手冊，表10-2-30.00034熱工手冊，表10-2-30.00017忽略K = 1/1+rs,2+rs,1 do/di+ do/2di-1378F = Q/Ktm56.1096.3/56.101.715稍大tw1 = tm1K(1/1+ rs,1)tm37.22參考已有文獻(xiàn)0.0065假定40物性參數(shù)表0.0006533Pi = 2 fi L2t2(2/w2)-0.

11、14/di4497Pr = 22t2Zt 7987PN = 0.752t2748.8Pt = Pi +Pr+ PN13233參考已有文獻(xiàn)0.19Pbk = 2fk Ms2Nc(1/ w1)-0.14 / Ac2196.2Pwk = Ms2(1+0.6 Ncw)/ AbAc110.1熱工手冊，表10-2-180.85熱工手冊，表10-2-190.48間距相等，不用校正1Ps = (Nb-1)PbkRb+NbPwk R1+2PbkRb(1+ Ncw/ Nc) Rs7132Ps1426 項(xiàng)目符號(hào)單位計(jì)算公式及數(shù)據(jù)來源數(shù)值備注原始數(shù)據(jù)1煤氣進(jìn)口溫度t1 由題意3252煤氣出口溫度t1 由題意503冷卻

12、水進(jìn)口溫度t2 由題意204冷卻水出口溫度t2 由題意405煤氣工作表壓力p1Mpa由題意0.26冷卻水工作表壓力p2Mpa由題意0.37煤氣流量 M1t/h由題意0.5流體的物性參數(shù)8煤氣定性溫度tm1 tm1=(t1+t1)/2187.59煤氣比熱 cp1kJ/(m3) 查物性表1.46330510煤氣密度 m1kg/m3查物性表1.3969511煤氣粘度 m1kg/(ms)查物性表0.00536112煤氣導(dǎo)熱系數(shù)1W/(mK)查物性表0.01955313煤氣普朗特?cái)?shù)Pr1pr1=m1cp1/1 14水的定性溫度tm2 tm2=(t2+t2)/23015水的比熱 cp2kJ/(m3) 查物

13、性表4.17416水的密度 m2kg/m3查物性表995.717水的粘度 m2kg/(ms)查物性表0.000801518水的導(dǎo)熱系數(shù)2W/(mK)查物性表0.61819水的普朗特?cái)?shù)Pr2pr1=m2cp2/2傳熱量及平均溫差20熱損失系數(shù) L取用0.9821傳熱量QkWQ=M1cp1(t1-t1)L22冷卻水量 M2kg/sM2=Q/cp2(t2-t2)23逆流時(shí)的對數(shù)平均溫差t1m,c t1m,c=(tmax-tmin)/ln(tmax/tmin) 24參數(shù)P及R P(t2-t2) / (t1-t2)0.06557377 R (t1-t1) / (t2-t2)13.7525溫差修正系數(shù)由熱

14、交換器原理與設(shè)計(jì)表1.1型公式計(jì)算26有效平均溫差tm t1m,c估算傳熱面積及傳熱面結(jié)構(gòu)27初選傳熱系數(shù)KW/(m2) 查參考資料28估算傳熱面積Fm2F=Q / (Ktm）29管子材料選用碳鋼無縫鋼管30管程內(nèi)水的流速2m/s選用31管程所需流通截面At m2At=M2 / (22)32每程管數(shù) n根n=4At / (di2)33每根管長 lml=F/nZtd034管子排列方式 選35管中心距 smm由熱交換器原理與設(shè)計(jì)表2.336分程隔板槽處管中心距l(xiāng)Emm由熱交換器原理與設(shè)計(jì)表2.337平行于流向的管距spmmsp=scos3038垂直于流向的管距snmmsn=ssin3039拉桿直徑

15、mm40做草圖41作圖結(jié)果所得數(shù)據(jù)六邊形層數(shù) a管子數(shù)nt根拉桿數(shù)根由熱交換器原理與設(shè)計(jì)表2.7，估算殼體直徑在之間傳熱面積 Fm2F=ntdl=管束中心至最外層管中心距離m42管束外緣直徑DLm43殼體內(nèi)經(jīng) DSmDS=DL+2b3b3=0.25d=44長徑比l/Ds=管程計(jì)算45管程接管直徑D2mm46管程雷諾數(shù) Re22m2di/m2=47管程換熱系數(shù)2W/(m2)殼程結(jié)構(gòu)及殼程計(jì)算48折流板形式選定49折流板缺口高度hm取h=0.25Ds50折流板的圓心角度51折流板間距 lsm52折流板數(shù)目 Nb塊53折流板上管孔數(shù)個(gè)由圖54折流板上管孔直徑dHm由GB151-199955通過折流板

16、上管子數(shù)根由圖2.4856折流板缺口處管數(shù)根由圖2.4857折流板直徑 Dbm由GB151-199958折流板缺口面積Awgm2Awg=Ds2/4/2-(1-2h/Ds)sin(/2)59錯(cuò)流區(qū)內(nèi)管數(shù)占總管數(shù)的百分?jǐn)?shù)Fc60缺口處管子所占面積Awtm261流體在缺口處的通流面積Abm262流體在兩折流板間錯(cuò)流流通截面積Acm263殼程流通截面積Asm2估算傳熱面積及傳熱面結(jié)構(gòu)64殼程接管直徑D1mm65錯(cuò)流區(qū)管排數(shù)Nc排66每一缺口內(nèi)的有效錯(cuò)流管排數(shù)Ncw排67旁流通道數(shù) NE68旁通擋板處 Nss對69錯(cuò)流面積中旁流面積所占分?jǐn)?shù)Fbp70一塊折流板上管子和管孔間泄露面積Atbm271折流板外

17、緣與殼體內(nèi)壁之間泄露面積Asbm272殼程雷諾數(shù) Re173理想管束傳熱因子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殼程傳熱因子jo78殼程質(zhì)量流速Gskg/(m2s)79殼側(cè)壁面溫度tw 80壁溫下煤油粘度w1kg/(ms)81殼側(cè)換熱系數(shù)1W/(m2)需用傳熱面積82水垢熱阻 rs,2(m2)/W83煤油污垢熱阻rs,1(m2)/W84管壁熱阻85傳熱系數(shù) KW/(m2)86傳熱面積 F m287傳熱面積之比F/F88檢驗(yàn)殼側(cè)壁溫tw1 阻力計(jì)算89管內(nèi)摩擦因子fi90管側(cè)壁溫 tw2 91壁溫下水的粘度w2kg/(ms)92沿程阻力 PiPa93回

18、彎阻力 PrPa94進(jìn)出口連接管阻力PNPa95兩臺(tái)管程總阻力PtPa96理想管束摩擦系數(shù)fk97理想管束錯(cuò)流段阻力PbkPa98理想管束缺口處阻力PwkS99旁路校正系數(shù)RbPa100折流板泄露校正系數(shù)R1殼程結(jié)構(gòu)及殼程計(jì)算101折流板間距不等的校正系數(shù)Rs102殼程總阻力 PsPa103兩臺(tái)的殼程總阻力PsPa阻力計(jì)算 項(xiàng)目符號(hào)單位原始數(shù)據(jù)1煤油進(jìn)口溫度t1 2煤油出口溫度t1 3冷卻水進(jìn)口溫度t2 4冷卻水出口溫度t2 5煤油工作表壓力p1Mpa6冷卻水工作表壓力p2Mpa7煤油流量M1kg/s流體的物性參數(shù)8煤油定性溫度tm1 9煤油比熱cp1kJ/(kg)10煤油密度1kg/m311

19、煤油粘度1kg/(ms)12煤油導(dǎo)熱系數(shù)1W/(mK)13煤油普朗特?cái)?shù)Pr114水的定性溫度tm2 15水的比熱cp2kJ/(kg)16水的密度2kg/m317水的粘度2kg/(ms)18水的導(dǎo)熱系數(shù)2W/(mK)19水的普朗特?cái)?shù)Pr2傳熱量及平均溫差20熱損失系數(shù)L21傳熱量QkW22冷卻水量M2kg/s23逆流時(shí)的對數(shù)平均溫差t1m,c 24參數(shù)P及RP R 25溫差修正系數(shù)26有效平均溫差tm 估算傳熱面積及傳熱面結(jié)構(gòu)27初選傳熱系數(shù)KW/(m2)28估算傳熱面積Fm229管子材料管子外徑dom管子內(nèi)徑dim30管程內(nèi)水的流速2m/s31管程所需流通截面At m232每程管數(shù)n根33每根

20、管長lm34管子排列方式 35管中心距smm36分程隔板槽處管中心距l(xiāng)Emm37平行于流向的管距spmm38垂直于流向的管距snmm39拉桿直徑mm40做草圖41作圖結(jié)果所得數(shù)據(jù)六邊形層數(shù)a一臺(tái)管子數(shù)nt根一臺(tái)拉桿數(shù)根一臺(tái)傳熱面積Fm2管束中心至最外層管中心距離m42管束外緣直徑DLm43殼體內(nèi)經(jīng)DSm44長徑比管程計(jì)算45管程接管直徑D2mm46管程雷諾數(shù)Re247管程換熱系數(shù)2W/(m2)殼程結(jié)構(gòu)及殼程計(jì)算48折流板形式49折流板缺口高度hm50折流板的圓心角度51折流板間距l(xiāng)sm52折流板數(shù)目Nb塊53折流板上管孔數(shù)個(gè)54折流板上管孔直徑dHm55通過折流板上管子數(shù)根56折流板缺口處管數(shù)

21、根57折流板直徑Dbm估算傳熱面積及傳熱面結(jié)構(gòu)58折流板缺口面積Awgm259錯(cuò)流區(qū)內(nèi)管數(shù)占總管數(shù)的百分?jǐn)?shù)Fc60缺口處管子所占面積Awtm261流體在缺口處的通流面積Abm262流體在兩折流板間錯(cuò)流流通截面積Acm263殼程流通截面積Asm264殼程接管直徑D1mm65錯(cuò)流區(qū)管排數(shù)Nc排66每一缺口內(nèi)的有效錯(cuò)流管排數(shù)Ncw排67旁流通道數(shù)NE68旁通擋板處Nss對69錯(cuò)流面積中旁流面積所占分?jǐn)?shù)Fbp70一塊折流板上管子和管孔間泄露面積Atbm271折流板外緣與殼體內(nèi)壁之間泄露面積Asbm272殼程雷諾數(shù)Re173理想管束傳熱因子js74折流板缺口校正因子jc75折流板泄露校正因子j176旁通

22、校正因子jb77殼程傳熱因子jo78殼程質(zhì)量流速Gskg/(m2s)79殼側(cè)壁面溫度tw1 80壁溫下煤油粘度w1kg/(ms)81殼側(cè)換熱系數(shù)1W/(m2)需用傳熱面積82水垢熱阻rs,2(m2)/W83煤油污垢熱阻rs,1(m2)/W84管壁熱阻85傳熱系數(shù)KW/(m2)86傳熱面積F m2殼程結(jié)構(gòu)及殼程計(jì)算87傳熱面積之比F/F88檢驗(yàn)殼側(cè)壁溫tw1 阻力計(jì)算89管內(nèi)摩擦因子fi90管側(cè)壁溫tw2 91壁溫下水的粘度w2kg/(ms)92沿程阻力PiPa93回彎阻力PrPa94進(jìn)出口連接管阻力PNPa95兩臺(tái)管程總阻力PtPa96理想管束摩擦系數(shù)fk97理想管束錯(cuò)流段阻力PbkPa98理

23、想管束缺口處阻力PwkS99旁路校正系數(shù)RbPa100折流板泄露校正系數(shù)R1101折流板間距不等的校正系數(shù) Rs102殼程總阻力PsPa103兩臺(tái)的殼程總阻力PsPa104 殼程流速1m/s需用傳熱面積計(jì)算公式及數(shù)據(jù)來源數(shù)值備注由題意140由題意40由題意10由題意24由題意0.1 由題意0.3由題意4.01 14.4t/htm1=(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=m1cp1/1=604.510-62330/0.102813.7 tm2=(t2+t2)/217查物性表4.185查物性表998.65查物

24、性表0.001095查物性表0.592pr1=m2cp2/27.75取用0.98Q=M1cp1(t1-t1)L916 M2=Q/cp2(t2-t2)15.63t1m,c=(tmax-tmin)/ln(tmax/tmin)44(t2-t2) / (t1-t2)0.108(t1-t1) / (t2-t2)7.143由熱交換器原理與設(shè)計(jì)表1.1型公式計(jì)算0.948t1m,c=0.94847.8241.5查參考資料315F=Q / (Ktm）70.10選用碳鋼無縫鋼管252.50.0250.02選用1At=M2 / (22)0.01565n=4At / (di2)49.850l=F/nZtd04.46

25、4.5Zt為管程數(shù)選等邊三角形由熱交換器原理與設(shè)計(jì)表2.332由熱交換器原理與設(shè)計(jì)表2.344sp=scos3027.7sn=ssin3016165100由熱交換器原理與設(shè)計(jì)表2.7，估算殼體直徑在400700之間4F=ntdl35.30.1790.383DS=DL+2b3b3=0.25d按GB151-1999規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)直徑0.3990.0080.4l/Ds=4.5/0.411.25 合理D2=1.13(M2/)0.5141按鋼管標(biāo)準(zhǔn)取值1406來源給水排水設(shè)計(jì)手冊材料設(shè)備表1.112m2di/m2182472=(2/di)0.023Re0.82Pr0.423956Re=11041.2105,l/d60，Pr=0.7120,管道光滑，溫差不大湍流公式Nu=0.023Re0.8Pr0.4選定弓形取h=0.25Ds0.11202.094395102(0.21)Ds=（0.21）0.4=0.080.4取0.25(4500/250)-117由圖85由GB151-19990.0257由圖2.4881由圖2.4821由GB151-19990.3965Awg=Ds2/4/2-(1-2h/Ds)sin(/2)0.024567Fc = +2（D