换热器选型计算

1、换热器选型计算【例2-6】某化工厂需要将50m3/h液体苯从80c冷却到35C,拟用水作冷却剂，当地冬季水温为5C,夏季水温为30Co要求通过管程和壳程的压力降均不大于10kPa,试选用合适型号的换热器。解(1)基本数据的查取苯的定f温度80435=57.5C2冷却水进口温度取夏季水温30C,根据设计经验，选择冷却水温升为8C,则其出口温度为38C水的定性温度30+38=34C2查得苯在定性温度下的物性数据：p=879kg/m3;科=0.41mPa-s；Cp=1.84kJ/(kgK);入=0.152W/(m-K)查得水在定性温度下的物性数据：p=995kg/m3;科=0.743mPas；Cp=

2、1.174kJ/(kgK);入=0.625W/(m-K);Pr=4.98(2)流径的选择为了利用壳体散热，增强冷却效果，选择苯走壳程，水走管程。(3)热负荷的计算根据题意，热负荷应取苯的传热量；又换热的目的是将热流体冷却，所以确定冷却水用量时，可不考虑热损失。Qh=Whcph(T1-T2)=(50X879/3600)X1.84X(80-35)3=1.01X10kW冷却水用量QWC二-Cpc(t2工)1.01103=30.25kg/s4.174(38-35)暂按单壳程、偶数管程考虑,先求逆流时的平均温度差Atm，国1-12,d1ln-寸2(80-38)-(35-30):174c(8038)ln(

3、35-30)计算P和Rt2-ti80-35;P=1=5.63T1T38-30r=TT2=38-30=0.1612T80-30由P和R查图得，甲&=0.82>0.8,故选用单壳程、偶数管程可行。Atm=%Atmz=0.82X17.4=14.3C(5)选K值，估算传热面积参照表2-4,取K=450W/(m2K).33Q1.0110102A计=157mK."：tm45014.3(6)初选换热器型号由于两流体温差小于50C,可选用固定管板式换热器，由固定管G1000W-1.6170。主要参数如下外壳直径1000mm公称压力1.6MPa公称面积170m2实际面积173m2管子规格

4、425mmx2.5mm管长3000mm管子数758管程数4管子排列方式正三角形管程流通面积0.0595m板式换热器的标准系列,初选换热器型号为:2管间距32mm采用此换热器,则要求过程的总传热系数为K需=A%331.01101017314.3=408.3W/(m2-K)(7)核算压降管程压降汇Api=(Ap+AP2)FtNsNpFt=1.4Ns=1Np=4管程流速30.25Ui0.51m/s0.0595995dU：Re尸0.020.51995_30.7310=1.366104对于钢管，取管壁粗糙度S=0.1mm£/di=0.1/20=0.005查图得，入=0.037di20.02Ap

5、2=3fun”2995(。51)=388.2Pa12Api=(Ap1+Ap2)FtNsNp=(718.2+388.2)X1.4X4=6196Pa2_2L：u23995(0.51)2Ap=九=0.037Xm=718.2Pa二u。22管子为正三角形排列F=0.5,nc2.1=t康-30取折流挡板间距h=0.2m,Nb=Lh-1=3-1=140.2壳程压降汇Apo=(Ap/+AP2OFsNsFs=1.15,Ns=1Api/=Ff0nc(Nb+1)2Ao=h(Dncdo)=0.2x(130X0.025)=0.05m壳程流速uo=0=0.278m/s0.05Reo=dcUo：0.0250.278879J

6、30.4110=1.49X104879(0.278)2-=4272Pafo=5.0Reo0.228=5.0X(1.49X104)0.228=0.559Ap/=5.0X0.559X30X(1+14)XAp2/=Nb(3.5-)0D220.2=14X(3.5)X1一一一一2879(0.278)=1474Pa汇Apo=(4272+1474)X1.15X1=6608Pav10kPa压力降满足要求。(8)核算传热系数管程对流传热系数0.80.4八0.6254、0.80.4叼=0.023RePr=0.023x父(1.366父10)m(4.98)di0.02=2778.6W/(m2.K)壳程对流传热系数查阅相关资料，采用凯恩法计算：。=0.367(平/Pr1,31d0口f-32：:.2d4?丁。)de=二d0由于换热管采用正三角形排列32二24(一0.0320.025)24=0.02m二0.025deU0.020.2788790.41104=1.192X10Prq1.841030.4110二0.152=4.963壳程苯被冷却，w=0.950.152二。=0.36(1.192104)0(4.963)1/30.950.02=814.7W/(m2.K)污垢热阻管内外污垢热阻分别取为Rsi=2.1X104(m2.K)/W,Rso=1.72x104(m2.K)/W总传热系数忽略管壁热阻，则K计