三段式卧式U形管换热器热力水力计算

1、三段式换热器热力水力计算(卧式U形管式).原始数据给水压力Pw(MPa)给水流量G(kg/s)给水进口始hi(kJ/kg)或给水进口温度ti(C)给水出口始h4(kJ/kg)或给水出口温度t4(C)蒸汽压力Ps(MPa)或蒸汽饱和温度Ts(C)蒸汽进口始H1(kJ/kg)蒸汽温度Ti(C)疏水冷却段的疏水出口温度T4(C)或疏水冷却段的疏水出口始H4(kJ/kg)凝结段的疏水出口始HD(kJ/kg)选用数据1 .管子直径do/di(m/m)U形管式高加一般多采用外径41619mm的管子；碳钢管壁厚1.63mm,选择管子壁厚应留有一定的冲刷、腐蚀裕量(美国HEI标准所述腐蚀裕量为零，是对强度计算

2、而言)，故中压和高压机组以上全部高压加热器的碳钢管壁厚宜在23mm左右，超高压以上机组高加的管壁宜不低于2.5mm；铝钢管壁厚通常取22.5mm；焊接的(即有缝的)或无缝的的不锈钢管，外径*1419mm,壁厚一般为1.5mm,不留腐蚀裕量。U形管式低加多采用20号低中压管，也有采用美国ASME标准SA556外国牌号，管径约1625mm,厚度1.222.5mm;在国内宜采用较厚管壁，一般不低于2mm;国外已普遍使用焊接(亦即有缝的)奥氏体不锈钢管，外径约1520mm2.管内水速w(m/s)Gw二二2di2Nw4在额定满负荷运行工况下，流经管内的给水流速按平均温度不超过下列数值，平均温度可按进口和

3、出口温度的算术平均值或按热力计算的数据取用:不锈钢、蒙乃尔合金(monel)、因科锲(inconel)管子为3m/s铜锲合金(70-30,80-20,90-10)管子为2.7m/s碳钢管子为2.4m/s在平均温度下的额定满负荷工况下的碳钢管和铜管的合适给水速度推荐为1.85m/s,或在1.852m/s之间，不得已时可略超过2m/s,但不应超过2m/s;螺旋管式高压加热器的碳钢螺旋管内给水速度推荐为2m/s三.计算1 .传热量Q(W)3Q=Gh4-h1102 .核算蒸汽量D(kg/s)卡.aHi-H4100.98A.过热蒸汽冷却段热力计算1 .过热段蒸汽出口温度T2(C)T2=Ts25-302

4、.过热段蒸汽出口给H2(kJ/kg)根据Ps、T2查汽水性质表3 .传热量Qi(W)Q1=DH1-H21034 .过热段给水进口始h3(kJ/kg)h3二h4Qi3G1035 .过热段给水进口温度t3(C)根据Pw、h3查汽水性质表6 .过热段对数平均温差Atm1(C)AtmlT1-t4-T2-t3InT1-t4T2-t37. 过热段蒸汽平均温度Tf(C)Tf=b_litmi28. 过热段蒸汽比容5(m3/kg)根据Ps、Tf查汽水性质表9. 过热段蒸汽通道截面积As(m2)隔板间最小截面减去该处管子外径所占截面10. 过热段横掠管束蒸汽流速ws(m/s)DsWs=As11. 过热段蒸汽动力粘

5、度七(Pas)根据Ps、Tf查汽水性质表12.过热段蒸汽运动粘度vs(m2/s)13. 过热段蒸汽雷诺数ReRe_WsdoVs14. 过热段蒸汽热导率%(W/(m°C)根据Ps、Tf查汽水性质表15. 过热段蒸汽定压比热容Cp(kJ/(kgoC)根据Ps、Tf查汽水性质表1000名Pr:p,s17.过热段蒸汽至壁传热分系数a1(W/(m2°C)(横掠叉排管束)s0.60.36a1=0.35RePrdo(横掠顺排管束时，4=0.27jRe0.63Pr0.36适用范围：102:二Re:二2105Pr=0.650018.过热段给水均温tf(C)tf19.过热段给水比容u1=213

6、t4f(m3/kg)根据Pw、tf查汽水性质表20.每行程内管数Nw(根)NwGf,2diw421.过热段系数A2A=119021.5tf-0.045t222.过热段壁至水传热分系数a2(W/(m2oC)a2=1.163Aw0.8diq223 .管壁厚a(m)1二二do-di224 .壁热导率九(W/(moC)材料温度(C)推荐热力计算用的参考值20100200300400500低碳钢50.748.646.142.338.949奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti等16.316.317.618.821.422.217黄铜管117117.2117铜锲管B1046.152.158.470.283.15

7、825 .管内侧污垢热阻R2(m2oC/W)查阅GB151-1999附录F7,对给水加热器的凝结段，管内给水侧的最小污垢热阻R为0.000035222m2oC/W26 .管外侧污垢热阻Ri(m2?C/W)Ri=R2&di(过热段和疏冷段的管子外表面的最小污垢热阻为0.000052833m2oC/W,此值适用于各种管材)27 .过热段总传热系数ki(W/(m2°C)28.过热段计算传热面积2、Fc1(m)Fc1k1tm1a2diR1R2名d(m2)29.过热段实际传热面积B.疏水冷却段热力计算1.凝结段疏水出口始Hd(kJ/kg)F1F1=Nw：doL1根据Ps、Ts查汽水性质

8、表2 .凝结段传热量Q2(W)3 .凝结段给水进口始h2(kJ/kg)h2=h3-Q2G1034 .凝结段给水进口温度t2(C)根据Pw、h2查汽水性质表5 .疏冷段传热量Q3(W)Q3=DHd-H41036 .疏冷段对数平均温差&m3(C),Ts-t2-T4-titm3二T一；Is一t2InT4-ti7.疏冷段疏水平均温度Td(C)Ttit2TD-:tm328 .疏冷段给水平均温度tf3(C)1tf3-tit229 .疏冷段疏水通道截面积Ad(m2)隔板间最小截面减去该处管子外径所占截面10 .疏冷段疏水比容uD(m3/kg)根据Ps、Td查汽水性质表11 .疏冷段横掠管束疏水速度W

9、d(m/s)DDWd=Ad12 .疏冷段疏水运动粘度Vd(m2/s)根据Ps、Td查汽水性质表13 .疏冷段疏水雷诺数ReRewpd。vD14 .疏冷段疏水热导率九D(W/(moC)根据Ps、Td查汽水性质表15 .疏冷段疏水普朗特数Pr根据Ps、Td查汽水性质表16 .疏冷段疏水至壁传热分系数a1(W/(m2°C)aiD0.60.36=0.35RePrdo17 .疏冷段系数A_2A=119021.5tf3-0.045t2318 .疏冷段壁至水传热分系数a2(W/(m20C)a2=1.163Aw07。219 .疏冷段理论总传热系数k3(W/(m2oC)k31(_1+£+L&

10、amp;+Ri+R2%”1a1九da2didi)20.疏冷段再热系数Rh可取0.850.921 .疏冷段总传热系数k3(W/(m2oC)k3=k3Rh22 .疏冷段计算传热面积Fc3(m2)Q3Fc3二k3；：tm323 .疏冷段实际传热面积F3(m2)C.凝结段热力计算1.凝结段对数平均温差2.凝结段给水平均温度-tm2%-t2Ts-t2InTs-t3tfs(C)tfs=Ts"'：tm23 .凝结段汽侧壁温twtw=Ts-0.4：。24 .凝结段汽液膜平均温度tM(C)5.系数B,查表tM()BtM()BtM()BtM()B0121010022002002430300210

11、0201480120230022012410320r1950401710140237024024003401740601910160240026023003601440802070180242028022106 .凝结段汽化潜热r(kJ/kg)根据Ps查汽水性质表7.凝结段汽至壁传热分系数a1(W/(m2oC)=0.5894B4ndoTsi8.凝结段系数AA=119021.5tfs-0.04总9.凝结段壁至水传热分系数a2(W/(m20c)a2=1.163Aw0.8di-210 .凝结段总传热系数k2(W/(m2oC)11、.1+a11a2dordoR1didiJ11 .凝结段计算传热面积Fc2(m2)Q2Fc2二k2tm2D.加热器总传热面积F(m2)F=EF2F3高压加热器各段总传热系数k的大致范围，推荐如表传热区段名称