油水換熱器程設計

煤油—水換熱器的設計任務書1.1設計任務與條件針對某廠家要求設計一臺換熱器，具體要求：把流量為10t/h的煤油工作壓力為0.1Mpa；冷卻水進出口溫度分別為25度和55度，冷卻水工作壓力為0.3Mpa。，130度冷卻到50度。煤油換熱器允許壓降為0.1Mpa。1.2設計計算1.2.1確定設計方案（1）選擇熱交換器的類型兩流體的變化情況：熱流體進口溫度130C，出口溫度50C冷流體進口溫度25C,出口溫度55C。該交換器為煤油—水換熱器，估計熱交換器的管壁溫度和殼體溫度之差不是較大，因此初步確定選用帶有“膨脹節(jié)”的固定管板式熱交換器。（2）流程的選擇由于煤油粘度大并且泄露后危險性大，再者水的體積小，所以煤油走殼程，水走管程。1.2.2確定物性數(shù)據(jù)定性溫度：對于水和煤油等低粘度流體，其定性溫度可取流體的進出口溫度平均值。管程冷卻水的定性溫度為t255540C2240C查的水在的有關物性2參數(shù)為:992.2kg/m3;0.635W/(mK);0.0006533Pas;22Pr4.31;C4174J/(kgK)2p2t1305090C殼程煤油的定性溫度為2190C的有物關性參數(shù)為:查的煤油在774kg/m3;0.1099W/(mK);0.0006045Pas;111Pr12.82;C2330J/(kgK)1p11.2.3估算傳熱面積（1）熱流量10qcm1tt2330(13050)517.8Kw'''3.6p111（2）平均傳熱溫差先按純逆流計算，由公式得t(13050)(5525)45.512C1213050mln12ln5555（1）初算傳熱面積K450W/(m2K),則估算的傳熱面積為由于水—水換熱，由表2-2，初選傳熱系數(shù)為517.8103A=Kt45045.51225.281m2估m(xù)1.2.4工藝結構尺寸（1）管徑和管內(nèi)流速192mm1/ms。選用的碳鋼傳熱管，由表2-1，取管內(nèi)流速u1（2）管程數(shù)和傳熱管數(shù)根據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)4.167103423.59取24根3.140.01521qvNs4d2uii按單管程計算，所需傳熱管長度為25.28AL估=17.656mdN3.140.019240s按單管程設計，傳熱管過長，宜采用多管程結構。根據(jù)換熱管規(guī)格標準，選取換熱管長L17.656l為Np29m，則該熱交換器的管程數(shù)為l9則傳熱管總根數(shù)n=242=48根（3）平均傳熱溫差和殼程數(shù)Pt"t't't"1t"t'255250.286R130502.672'1tt1130255525'2按單殼程雙管程結構，查圖2-6，得溫差修正系數(shù)為=0.85（大于0.8），則平均傳熱溫差為22t0.8545.512C38.68Cm（4）傳熱管排列和分程方法采用組合排列法，即在每程內(nèi)按正三角形排列，隔板兩側按正方形排列。由表2-3，管間距P25mm，Z19mmt（2）殼體直徑取管板利用率為=0.75，由式（2-10），殼體內(nèi)徑為D1.05Pt1.0525480.75210mmn由表2-4圓整到標準可卻D=400mm。（6）折流板采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%，則切去的圓缺高度為h=0.25×400=100mm。取折流板間距B=0.3D=0.3×400=120mm，根據(jù)標準可取200mm。Nl19000200144折流板數(shù)目BB（7）接管u1ms，則接管內(nèi)徑為管程流體進出口接管：取接管內(nèi)流體的流速為144.1671030.0728m4qD1uv113.141圓整后可取管內(nèi)徑D=100mm1u1ms，則接管內(nèi)徑為體進出口接管：取接管內(nèi)流體的流速為2殼程流4104qD23.63.1477410.0676muV22圓整后可取管內(nèi)徑為D=100mm21.2.5熱交換器校核（1）傳熱面積校核①管程對流傳熱系數(shù)流通截面積A=0.7850.0152240.00424m2iuv4.1671030.983m/sq流體流速A0.00424iiudReii992.20.9830.01522393ii0.0006533i流動屬于湍流，由公式h0.023Re0.8Prn計算管程對流傳熱系數(shù)dii0.6350.015h0.023Re0.8Prn0.023i223930.84.310.45275.832w/(m2k)di②殼程對流傳熱系數(shù)管子按正三角形排列，傳熱當量直徑為34P2d30.025224(0.0192)24to243.140.019d0.017mdeo殼程流通截面積0.20.4(10.0190.025)0.0192m2dABD1ooPt流體流速uq19A3.67740.01920.187m/sv0ooudReoo7740.1870.0194549.25oo0.0006045o0.14h0.36RePro1可用0.55計算殼程對流傳熱系數(shù)，其中經(jīng)過計算粘度校正3wde0.141.05w0.1413h0.36Re0.55Prowde0.360.10990.0174549.250.5512.82131.051072.85w/(m2k)③污垢熱阻和管壁導熱。mk/W和由設計指導書表2-6，可取管內(nèi)側和管外側的熱阻分別為0.000092mk/W。換熱器管壁厚0.002m。碳鋼在該條件下熱導率為W/(m2K)。0.00035250④總傳熱系數(shù)經(jīng)過以上計算，指導書公式2-15，可得總傳熱系數(shù)10.0190.00270.0190.00035K0.01915275.8320.0150.000090.015500.0171072.85594.9W/(m2K)⑤傳熱面積校核517800594.938.6822.5由指導書2-5計算所得熱交換器需要的傳熱面積AAndl483.140.019925.77熱交換器實際傳熱面積oA25.771.145面積裕度,大小合適，該熱交換器能滿足換熱要求。A22.5（2）壓降校核①管程阻力每程直管中因摩擦阻力引起的壓力損失0.3164Re140.316422393140.02586W/(mK);ii29992.20.983plu20.0258627439.37Pa0.01521di每程回彎中因摩擦阻力引起的壓力損失up3(2)3992.20.98321438.13Paii222管程總壓力F1.5,N1,N2tspp(pp)FNN(7439.371438.13)1.52126632.49Pai12tsp②殼程阻力殼程阻力由指導書公式2-12~2-14計算。其中F=0.5，f5Re0.228o54549.250.2280.7328n1.1n0.51.1408.58c流體橫向流過管束的壓降pFfnN120.50.73288(441)7740.18721785.5Pauoo221ocB流體流過折流板缺口的壓降2B20.2)7740.187u244(3.521488.6Pa0.42pN3.5oo22BDF1.15降計算，其中t殼程總壓p(p'p')F(1