教學(xué)課件少數(shù)幾張我拷來(lái)時(shí)候就化工原理上第六章

換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算復(fù)雜流動(dòng)時(shí)的Δtm,

如：?jiǎn)螝こ?

雙管程工程上處理

Δtm

=ψΔtm逆ψ修正系數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)ψ<0.8,可認(rèn)為流型不合適

230頁(yè)t2

-

t1

T1

-

t1y

=

f

(T1

-

T2

,

t2

-

t1

)

=

f

(

R,

P

)設(shè)計(jì)計(jì)算中的選擇----依據(jù)：技術(shù)上可行,經(jīng)濟(jì)上優(yōu)化評(píng)價(jià)換熱器好壞的主要指標(biāo)：Δp,K冷卻水出口溫度選擇：t2選大了,易結(jié)垢,Δtm小,A↑,

設(shè)備費(fèi)用大；t2選小了,qm2用量大,操作費(fèi)用大。經(jīng)濟(jì)上權(quán)衡定t2。一般Δtm≮10℃。t1的確定,如用水,冬天t1低,夏天t1高,取哪個(gè)？選流向：逆流：Δtm大,qm2用量小,溫度范圍寬；并流：壁溫較均勻,出口溫度t2不會(huì)過(guò)高,適合于熱敏性物料、高粘性液體5.

選流速：K和Δp的權(quán)衡.例：?jiǎn)喂艹谈碾p管程管程、殼程都盡量達(dá)到湍流選結(jié)構(gòu)：固定管板式—溫差較小時(shí)用;溫差<50℃溫差大時(shí)考慮熱脹冷縮:膨脹節(jié),浮頭式,U形管式選通道：易結(jié)垢的、腐蝕性的、高壓的流體走管程；蒸汽冷凝走殼程，流量小粘度大的走殼程aa

'

=

20.8

,DpDp'

=

23管殼式換熱器通常,換熱器已有標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),定型產(chǎn)品成本低,只要適當(dāng)選型即可管殼式換熱器選型：已知：T1,T2,qm1,t1及介質(zhì)熱負(fù)荷：Q=qm1Cp1(T1-T2)2按流體種類由K值大致范圍(231頁(yè))選K估Q選t,求qp

2

2

1m

2C

(t

-

t

)=QK估DtmA估=b0.8l選型號(hào),算a=

0.023

d

Re

Pr管內(nèi)Re>2000K計(jì)算，ΔP計(jì)算是否ΔP計(jì)算<ΔP允許是否1Re0.55

Pr

3edla

=

0.36殼程mQK

Dt計(jì)算A計(jì)算==

1.15

~

1.25A計(jì)算結(jié)束A換熱器化工原理(上冊(cè))課程設(shè)計(jì)課題：管殼式換熱器選型工藝要求：熱流體：有機(jī)物T1,T2處理量qm1冷流體：水,t1流程要求：設(shè)計(jì)要求：選用一臺(tái)合適的換熱器合理安排管路(閥門、彎頭等)選用一臺(tái)合適的離心泵(用于輸送冷卻水)設(shè)計(jì)報(bào)告所含內(nèi)容：設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)初選換熱器的尺寸規(guī)格①選t2(參見(jiàn)215頁(yè))②查冷、熱流體物性(附錄)③選流動(dòng)方式(逆、并、復(fù)雜流)④初估K值(參見(jiàn)231頁(yè))⑤計(jì)算熱負(fù)荷Q,Δtm逆,ψ,Δtm,A估⑥按換熱器標(biāo)準(zhǔn)初選型號(hào)(參見(jiàn)298頁(yè))查定管徑、長(zhǎng)度、排列等參數(shù),列成表格⑦確定管、殼程通道(參見(jiàn)225頁(yè))3．計(jì)算管程的壓降和給熱系數(shù)①根據(jù)管程流通面積算流速,并對(duì)照表6-9,10(可調(diào)節(jié)管程數(shù)),計(jì)Re②計(jì)管程壓降(式6-151,152)③算管程給熱系數(shù)(式6-41)4．計(jì)算殼程壓降和給熱系數(shù)①根據(jù)殼程流通面積算流速,并對(duì)照表6-9,10(可調(diào)節(jié)折流板間距)殼程②計(jì)算殼程壓降(式6-154,155,156)③算殼程給熱系數(shù)(式6-146)0d0

)qVBD(1

-

lu

=mRe

=

de

u0

r0depd4

A=

陰影5．核算傳熱系數(shù)、傳熱面積①選擇適當(dāng)?shù)墓笇訜嶙鑂(見(jiàn)210頁(yè))計(jì)②計(jì)算K

值③算④換熱器實(shí)際面積⑤校核管路安排管、閥件的確定,He泵,qV泵合適離心泵的選定A計(jì)=K計(jì)y

Dtm逆1

12221211a++

(

R

+

1

)d

l

dd

d

d=

(

+

R

)K

aQmA實(shí)?NTpd0

L=

1.15

~

1.25A計(jì)A實(shí)8.

設(shè)計(jì)參數(shù)一覽表重要的數(shù)據(jù)，設(shè)備型號(hào)換熱器設(shè)計(jì)參考：陳英南、劉玉蘭編《常用化工單元設(shè)備的設(shè)計(jì)》華東理工大學(xué)出版社2005年統(tǒng)一報(bào)告本，12月23日交6.7

換熱器操作型問(wèn)題設(shè)計(jì)時(shí)，主要變動(dòng)A操作時(shí)，主要變動(dòng)K,Δtm1.操作調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)t1,qm2Cp2①qm2↑,t2

,T2

,K

,Q

。可能性分析：Q能力>Q衡算Q能力<Q衡算Q能力=Q衡算T2↓,t2↓，m1

p1

1

21↑,

Q=q

C (T

-T

)

↑a1

a

21

+

1K

=qm2調(diào)節(jié)的極限，qm2→∞，t2極限=t1②t1↓,t2

,T2

,Q

。分析：Q=qm1Cp1(T1-T’2)Q=KAΔtm

不增加KA不變，Δtm應(yīng)當(dāng)增加，操作線應(yīng)上移

t1↓,t2↓,T2↓,Q

=qm1Cp1(T1-T’2)

↑輸出與輸入為線性順變關(guān)系2.

操作型計(jì)算1

1①第一類：已知KA,T

,t,。求：T

,t2

2逆流：m2

2qm1Cp1q

Cpqm1Cp1

(T1

-

T2

)

=

qm

2Cp

2

(t2

-

t1

)11

2

2ln

T1

-

t2)

-

(T

-

t

)(T

-

tqm1Cp1

(T1

-

T2

)

=

KAT2

-

t1(T1

-

t2

)

-

(T2

-

t1

)

=

(T1

-

T2

)

-(t2

-

t1

)

=)m

2

p

2m1

p1q

Cq

C(T1

-

T2

)(1

-qm

2C

p

2qm1Cp1q

C(1

-

m1

p1

)T2

-

t1ln

T1

-

t2

=

KA并流：21

21T2

-

t2ln

T1

-

t1)

-

(T

-

t

)(T

-

tqm1Cp1

(T1

-

T2

)

=

KAqm1Cp1

(T1

-

T2

)

=

qm

2Cp

2

(t2

-

t1

)qm

2C

p

2qm1Cp1q

C(1

+

m1

p1

)=T2

-

t2ln

T1

-

t1

KA②第二類：已知：KA,T1,T2,qm1,t1求：t2,qm2要試差才能解原因：計(jì)算式的非線性逆流：1p

2

2m

2C

(t

-

t

)求出t2后q

=

qm1Cp1

(T1

-

T2

)1

2lnT2

-

t1T

-

t(T1

-

t2

)

-

(T2

-

t1

)qm1Cp1

(T1

-

T2

)

=

KA例1

原為單管程167kPa(表)T=130℃,t1=80℃,t2=100℃,管內(nèi)流動(dòng)為湍流,為提高t2①改為雙管程,t2’=?②不改雙管程，要達(dá)到同樣t2’,提高T至多少？解：①改雙管程，流速加倍α蒸汽>>α有機(jī)液K≈α有機(jī)液∝u0.8得t2’=109.5℃(

)0.8

=

20.8

=

1.74K

a

uK

'

?

a

'

=u'2112qm

2C

p

2

(tT

-

t2ln

T

-

t1(T

-

t

)

-

(T

-

t

)-

t

)

=

KAT

-

t2qm

2C

p

2ln

T

-

t1

=

KA

,q

C2m

2

p

2=

K

'

AT

-

t'ln

T

-

t1130

-

100ln

130

-

80ln

130

-

80K=

K

'

=

1.74130

-

t'2②仍為單管程,K值不變22m

2

p

2qm

2C

p

2T

-

tln

T

-

t1=

KA

=

q

CT

'-t'ln

T

'-t1T

'-t1

=

T

-

t1T

'-t'2

T

-

t2T

'-80

=

130

-

80T

'-109.5 130

-

100得T’=153.6℃相當(dāng)于426kPa(表)例2一逆流套管換熱器,熱空氣走管內(nèi),冷水走環(huán)隙熱空氣一側(cè)傳熱阻力控制,冷、熱流體進(jìn)出口溫度為t1=30℃,t2=45℃,T1=110℃,T2=80℃。求：當(dāng)熱空氣流量qm1加倍時(shí)，T’2,t’2=?的值，求T’2,t’2。m1

p1C思路：先解舊工況的數(shù)群qqm

2C

p

2m

2

p

2C和qKAqm1Cp1qm

2C

p

2再用新工況的

和m

2

p

2q

CKA45

-

30qm1Cp1qm

2C

p

2

=

110

-

80

=

2解：qm1C

p1

(T1

-T2

)=qm

2Cp

2

(t2

-t1

)q

C(

m

2

p

2

-

1)qm

2C

p

2

qm1Cp1KAT2

-

t1ln

T1

-

t2

=(2

-

1)80

-

30qm

2Cp

2ln

110

-

45

=

KA=

0.26qm

2Cp

2新工況：qm1’=2qm1KA2=

2

=

1q'm1

Cp1

2qm1Cp1qm

2C

p

2

=

qm

2C

p

2K≈α1∝qm10.8,t2’=55.1℃T2’=84.9℃qm1K

'

=

(q'm1

)0.8

=

20.8

=

1.74=

1.74

·0.26

=

0.46qm

2Cp

2因Δtm=T1-t2’=T2’-t1Q’=qm2Cp2(t2’-t1)=K’A(T1-t2’)KK

'

A1

22

1q

Cm

2

p

2t'

-t

=

K

'

A

(T

-

t'

)t'2

-30

=

0.46

·(110

-

t'2

)(t'2

-t1

)

=

110

-

(55.1

-

30)q'

Cq

CT

'2

=

T1

-m1

p1m

2

p

26.8

非定態(tài)傳熱已知：G(kg),qm(kg/s),Cp,t初,t終,T,K,A,假定管道及換熱器的滯留油量可忽略不計(jì)，槽內(nèi)油品溫度均勻