管殼式換熱器設(shè)計設(shè)計說明書

管殼式換熱器設(shè)計2.1物性參數(shù)及定性溫度的確定煤油：t1’=65°C，t1”=45℃，定性溫度tm1=55℃·m1=10000kg/h，允許壓力損失小于0.1MPa比熱cp1=2.33kg/（kg·℃），密度ρ1=774kg/m3煤油黏度μ1=1060×10-6Kg/（m·s），

λ1=0.1028W/(m·℃)煤油普朗克數(shù)Pr1=μ1cp1/λ1=24水：t2’=20℃，t2”=25.5℃，定性溫度tm2=22.75℃M2=20000kg/h，允許壓力損失小于0.1MPa比熱cp2=4.187kg/（kg·℃），密度ρ2=1000kg/m3黏度μ2=890×10-6Kg/（m·s）水的普朗克數(shù)Pr2=4.9整體熱損失系數(shù)ηL=0.982.2傳熱量及平均溫差傳熱量Q=M1cp1（t1’-t2’）ηL=126.85KW逆流時的對數(shù)平均溫差Δt1m,c=（Δtmax-Δtmin）/ln（Δtmax/Δtmin）=11.232參數(shù)P=0.122，R=3.636溫差修正系數(shù)Ψ=1有效平均溫差Δtm=11.2322.3估算傳熱面積及傳熱面結(jié)構(gòu)2.31傳熱系數(shù)與面積估算初選傳熱系數(shù)K’=205K/（m2·℃）估算傳熱面積F’=Q/K’Δtm=55m22.32傳熱面結(jié)構(gòu)估算管子材料及規(guī)格：選用碳鋼無縫鋼管Ф25×2.5管內(nèi)水的流速w2=0.55m/s管程所需流通截面At=M2/ρ2w2=32每根管長l=F’/nZtΠd0=5.3m，取l=4.5m管子排列方式選擇等邊三角形管中心距s=32mm分程隔板槽處管中心距l(xiāng)E=44mm平行于流向的管距sp=scos30°=27.7mm垂直于流向的管距sn=ssin30°=16mm拉桿直徑16mm作草圖作圖結(jié)果所得數(shù)據(jù)：六邊形層數(shù)a=5一臺管子數(shù)64根一臺拉桿數(shù)4一臺傳熱面積ntΠdl=22..6m2二臺傳熱面積F”=2×22.6=45.2m2管束中心至最外層管中心距離0.160m管束外緣直徑DL=0.345m2.4管程計算殼體內(nèi)徑Ds=0.361m，取標準直徑Ds=0.4m長徑比4.5/0.4=11.25，合理管程接管直徑D2=1.13（M2/ρ2w2）^0.5=114mm管程雷諾數(shù)Re2=w2ρ2di/μ2=12360管程換熱系數(shù)a2=2532W/（m2·℃）2.5殼程結(jié)構(gòu)計算2.51折流板參數(shù)折流板形式：弓形折流板缺口高度h=0.25Ds=0.1m折流板圓心角120°折流板間距l(xiāng)s=（0.2~1）Ds=0.1m折流板數(shù)目Nb=17塊折流板上的管孔數(shù)=54折流板上的管孔直徑dH=0.0254m通過折流板上的管子數(shù)=48折流板缺口處的管子數(shù)=16折流板直徑Db=0.3945m折流板缺口面積Awg=（Ds2/4）[θ/2-(1-2h/Ds)sin(θ/2)]=0.02457m22.52錯流區(qū)計算錯流區(qū)內(nèi)管數(shù)占總管數(shù)的百分比Fc=1/Π{Π+2（Ds-2h）/DLsin[arccos(Ds-2h)/DL]}=0.69缺口處管子所占面積Awt=Πd02/8（1-Fc）=0.005326m2流體在缺口處的流通面積Ab=Awg-Awt=0.019244m2流體在兩折流板間的錯流流通截面積Ac=ls[Ds-DL+(DL-d0)(s-d0)/s]=0.0125m2殼程流通截面積As=（Ab·Ac）^0.5=0.0155m2殼程接管直徑D1=（4As/Π）^0.5=0.141m錯流區(qū)管排數(shù)Nc=6每一缺口內(nèi)有效錯流管排數(shù)Ncw=3旁流通道數(shù)NE=1旁通擋板數(shù)Nss=3對錯流面積中旁流所占分數(shù)Fbp=[Ds-DL+NElE/2]ls/Ac=0.616一塊折流板上管子和管孔間的面積泄露Atb=Πd0（dH-d0）0.5（1+Fc）nt=0.0019m2折流板外緣與殼體內(nèi)壁之間的泄漏面積Asb=Ds（Ds-Db）[Π-arccos(1-2h/Ds)]/2=0.001885m2殼程雷諾數(shù)Re1=M1d0/μ1Ac=5241理想管束傳熱因子jH=0.015折流板缺口校正因子jc=1.06折流板泄漏校正因子j1=0.58旁通校正因子jb=0.91殼程傳熱因子j0=0.0084殼程質(zhì)量流速Gs=M1/As=179.2Kg/(m2·s)殼側(cè)壁面溫度tw假定50℃壁溫下煤油黏度μw11348×10-6Kg/（m·s）殼側(cè)換熱系數(shù)a1=j0Gscp1Pr1-2/3（μ1/μw1）0.14=400.52.6需用傳熱面積水垢熱阻rs，2=0.00034（m2·℃）/W煤油污垢熱阻rs，1=0.00017（m2·℃）/W管壁熱阻略傳熱系數(shù)K=[1/a1+rs，1+rs，2d0/di+1/a2×d0/di]-1=279傳熱面積F=Q/KΔtm=40.5傳熱面積之比F”/F=1.12，稍大合理檢驗殼側(cè)壁溫tw1=tm1-K（rs，1+1/a1）Δtm=54.2℃2.7阻力計算管內(nèi)摩擦系數(shù)fi=0.0075管側(cè)壁溫tw2假定為30℃壁溫下水的黏度μw2=725×10-6Kg/（m·s）沿程阻力Δpi=4fiL/di×ρ2w22/2（μ2/μw2）=3968.2Pa回彎阻力Δpr=4Ztρ2w22/2=2420Pa進出口連接管阻力ΔpN=1.5ρ2w22/2=226.875Pa兩臺管程總阻力Δpt=Δpi+Δpr+ΔpN=6615Pa<0.1MPa理想管束摩擦系數(shù)fk=0.6理想管束錯流段阻力Δpbk=4fkM12Nc/2Ac2ρ1（μ1/μw1）-0.14=475.2Pa理想管束缺口處阻力Δpwk=Ms2(2+0.6Ncw)/2ρ1AbAc=315Pa旁路校正系數(shù)Rb=1折流板泄漏校正系