蒸汽换热器的选型计算

1、欧阳家百创编换热器结构形式的选择欧阳家百(2021.03. 07)螺旋板式操作温度在300400以下，整个换热器焊为一体， 密封性良好螺旋板换热器直径在1.5m之内，板宽2001200mm, 板厚2一4mm,两板间距5一25mm,可用普通钢板和不锈钢制造， 目前广泛用于化工、轻工.食品等行业。其具有以下特点：总传热系数高由于流体在螺旋形通道内受到惯性离心力的 作用和定距柱的干扰，低雷诺数(Re= MOO-1800)下即可达到湍 流，允许流速大(液体为2m/s,气体为20m/s),故传热系数大。不易结垢和堵塞由于流速较高且在螺旋形通道中流过，有自 行冲刷作用，故流体中的悬浮物不易沉积下来。口能利

2、用低温热源由于流道长而且两流体可达到完全逆流， 因而传热温差大，能充分利用温度较低的热源。口结构紧凑由于板薄2一4mm,单位体积的传热积可达到 150500m2/m3o 相对于螺旋板式换热器，板式换热器处理量小，受密封垫片 材料性能的限制，其操作温度一般不能高于200C,而且需要经常 逬行清洗，不适于用在蒸汽冷凝的场合。综上原因，选择螺旋板式换热器作为蒸汽冷凝设备。二大流量换热器选型参数1一次侧介质质量流量欧阳家百创编按最大质量流量14t/h进行计算2饱和蒸汽压力换热器饱和蒸汽入处的最高压力在2.0MPa左右3饱和蒸汽温度饱和蒸汽最高温度按照214进行计算饱和蒸汽密度表单位：密度一p=Kg/m

3、3；压力_P=MPa；温度一匸温度CC2468压力P密度P压力P密度P压力P密度P圧力P密度P圧力P密度P1000.10130.59770.10880.6388CM1670.69520.1250).72770.1339).77581100.14330.82650.15320.87980.1636().93590.1746).99480.18631.0571200.19851.1220.21141.190D.22501.2610.23931.3360.25431.4151300.27011.4970.28671.583D.30411.6720.32221.766034141.8641400.36

4、141.9670.38232.073D.40422.1850.42712.3010.4510? 41500.47602.5480.50212.6790.52922.8160.55772.9580.58723.1061600.61813.2600.65023.420D.68353.5860.71833.7580.75443.9371700.79204.1230.83104.316D.87164.5150.91371.7230.95734.9371801.00275.1601.04965.3911.09835.6291.14875.8771.20106.3121901.25516.3971.311

5、16.6711.36906.9551.42897.2481.49097.5512001.55487.8641.62108.1881.68928.5221.75978.8681.83269.2252101.90779.5931.98529.9742.065010.372.147410.772.23231L192202.319811.622.409812.072.502612.532.598113.002.696313.492302.797514.002.901014.523.008515.05318515.613.231616.182403.347716.763.467017.373.58971

6、7.993.715518.643.844819.304次侧（高温侧）、二次侧（低温侧）的进出温度热侧入温度T1=214C 热侧出温度T2=50C 冷侧进温度tl=40C 冷侧出温度12=60*0三总传热量（单位:kW）计算有相变传热过程计算公式为：其中 r是饱和蒸汽凝结所放出的热量；旳代込）是饱和水温度降至目标温度时所需放出的温度；是冷却 水吸收的热量。式中：2-一换热量，KW欧阳家百创编欧阳家百创编qh饱和蒸汽的质量流量，Kg/s,此处取14t/h即3.89 Kg/sr蒸汽的汽化潜热，KJ/Kg, 2.0MPa、214匕条件下饱和蒸汽的气化潜热值为890.0KJ/KgTs饱和蒸汽入侧压力下水

7、的饱和温度，在2.0MPa时，水的饱和温度为2145热流体的平均常压比热容，KJ/(Kg.C),即冷凝水在平均温度斗互时的比热容，代入0=2140,T2 =50 C ,则水在132 时的比热容为 4.258KJ/(Kg.C)T2冷凝水出温度，此处为60C办换热所需冷却水的质量流量，Kg/s o这杲一个待确定的参数5冷流体的平均常压比热容，KJ/(Kg.C),即冷却水在平均温度宇时的比热容，代入人=40, r2 =60 C ,则水在50 时的比热容为 4.178KJ/(Kg.C)冷却水的入温度,40C/2冷却水的出温度，60C代入数值，计算得总传热量为Q = qh r + ,.cA(Ts-T2)

8、=3.89Kg/s x 890AV/Kg + 3.89Kg/s x 4.25 8AV/( Kg. C) x (214C - 50C)= 6178.53 KW四冷却水质量流量计算欧阳家百创编Q = 4h r + QhCh（Ts -T2） = qc.cc（t2 t J。其中 Q =你 r + 知.5 厲-T?） = 6178.53 KW贝乞.c,（t2-tJ = 6178.53KW代入各参数的数值求得依=73.9Kg/s,即266.2t/h 五换热面积的初步计算1换热廂积的计算公式式中：A一换热面积，加2Q总换热量（传热功率），W,几-传热面平均温差，t:K总传热系数W/m2oC2传热面平均温差的

9、计算（1）当 Tx-t2T2-tx 时:（2）当 Tn-g时:（3）当石石7时：此处，T、-r2 =214-60 = 154C =50-40 = 10C3总传热系数的计算1K的物理意义物理意义：冷热流体温度差为1C时，单位廂积单位时间内导入（或导出）的热量，J。或：总传热系数在数值上等于单位温度差下的总传热通量。当A = 1C时，K=dQ/dS总传热系数是用来衡量换热器传热阻力的一个参数。传热阻力主要杲由传热板片材料和厚度、污垢和流体本身等因欧阳家百创编素构成。单位：W/m2Cor kcal/h, m2 *0。总传热系数倒数1/K代表间壁两侧流体传热的总热阻。2.K的计算方法总的传热系数用下式

10、计算:= + + + Rl+R.其中: a a1 Ak-总传热系数(W/m叱)al-一次测的换热系数(W/m2C)湍流下的传热系数计算公式注：V亥公式的使用条件为心-山5 4000且0.6 v匕-咕V160式中：人次侧流体导热系数W/m- C ,心一通道1的当量直径口, 心一一次侧流体的流速m/s, 门一一次侧流体的密度kg/rrP, “一一次侧流体的粘度PaS, 切一一次侧流体的比热J/kg 匕,a2- 一次测的换热系数(W/m2C)湍流下的传热系数计算公式 注：该公式的使用条件为=仝込 嘶 且0.6巴2=学咲 “2兄丄式中：次侧流体导热系数W/m- C ,欧阳家百创编“2通道2的当量直径m

11、,心一二次侧流体的流速m/s,Pl二次侧流体的密度kg/n?,“2二次侧流体的粘度PaS,%二次侧流体的比热J/kgV ,8传热板片的厚度(m), 4mmX-板片的导热系数(W/mC),换热器板材采 用OC18M9耐热不锈钢，其导热系数为 16.2 W/mCR1-一次侧的污垢系数(m2/W),取0.000009m 叱/WR2-二次侧的污垢系数(m2 C /W),取0.000052m2t：/W换热器中的污垢热阻值液体名称污垢热阻(m:. 5)液体名称污垢热阻(m2. C/W)软水或蒸诩水0.000009机器夹套水0.000052城市用软水0.000017润滑油水0.0000090. 000043

12、城市用硕水(加热时)0.000013植物油0.0000070. 000052处理过的冷却水0.000031有机溶剂0. 0000090. 000026沿海海水或港湾水0. 000013水蒸气0.000009大洋的海水0.000026匸艺流体、一般流体0.0000090. 000052河水、运河水0.0000133K的计算欧阳家百创编K值的计算要分两个阶段进行计算，即蒸汽冷凝阶段的冷凝水冷 却阶段。（1）蒸汽冷凝阶段人一一次侧流体导热系数W/m- C ,水的导热系数表温度C导热系数W/mC00.50100.58200.60300.62400.64500.65600.66700.67800.68蒸

13、汽0.02350.025此处取蒸汽的导热系数为0.0235 W/m-1：山一通道1的当量直径讪取螺旋板宽度 = 1500mm次侧通道间距为/? = 16mm。一一次侧流体的密度kg/m3,在214C时，蒸汽的密度为10.37 kg/m3,如一一次侧流体的流速m/s,i（H厶.p = 3.89 Kg/s 求得“一一次侧流体的粘度PaS,此处取蒸汽的粘度为1635X 10Pa. s蒸汽粘度表饱和蒸汽温度C粘度mPa. s1000. 012551500. 014452000. 016352500. 018273000.020243500. 02218欧阳家百创编|400|0.02412%次侧流体的比

14、热J/kgV ,查阅饱和蒸汽特性数据表可得，在214C时，饱和蒸汽的比 热容为 3.001 KJ/kg.C带入以上数据求得式中：人一二次侧流体导热系数W/m-C ,查表得水在40C时的导热系数为0.64W/m-1：“2通道2的当量直径m,取螺旋板宽度H = 1500mm二次侧通道间距为 = 18mmPl二次侧流体的密度kg/n?,水在40匕时的密度为992.212kg/m3心一二次侧流体的流速m/s,u2.H）2.p2 =73.9 Kg/s 求得他一二次侧流体的粘度PaS,查表可得，水在40匕时的粘度为0.6560 x 10-3 Pa-S%二次侧流体的比热卩他C ,查表得水在40时的比热容为4

15、.178KJ/kg 匕带入以上数据求得则蒸汽冷凝阶段的总传热系数计算为（2）凝结水冷却阶段欧阳家百创编人一一次侧流体导热系数W/m- C ,取水的导热系数表温度r导热系数W/rrVC00.50100.58200.60300.62400.64500.65600.66700.67800.68蒸汽0.02350.025214C冷凝水的导热系数为0.67 W/m-r通道1的当量直径讪取螺旋板宽度H = 1500mm次侧通道间距为沾16mmQ 次侧流体的密度kg/n?,在214C时，水的密度约为950 kg/m3*心一一次侧流体的流速m/s,urHbvp = 3.89 Kg/s 求得“一一次侧流体的粘度

16、PmS,此处取水的粘度为0.6560X10Pa-S讣一一次侧流体的比热J/kgc ,在214时，水的比热容为4.438KJ/kg C带入以上数据求得式中：加一二次侧流体导热系数W/mt, 查表得水在40C时的导热系数为 0.64W/m-1：妁一通道2的当量直径m,欧阳家百创编欧阳家百创编取螺旋板宽度/ = 1500mm二次侧通道间距为b严18mm4 二次侧流体的密度kg/m3,水在40时的密度为992.212kg/m3心一二次侧流体的流速m/s,“2 H.p2 = 73.9 Kg/s 求得血一二次侧流体的粘度PaS,查表可得，水在40C时的粘度为0.6560 x IO ? Pa-S%二次侧流体的比热卩/kgC ,查表得水在40时的比热容为4.178KJ/kgt带入以上数据求得则蒸汽冷凝阶段的总传热系数计算为(3)则 K =匚匸=714.X