【《甲苯U形管换热器的工艺计算过程案例》2700字】

甲苯U形管换热器的工艺计算过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u8622甲苯U形管换热器的工艺计算过程案例 18011.1甲苯U形管换热器设计方案 1186142.1.1甲苯U形管换热器类型的选定 1138502.1.2甲苯U形管换热器流体流动空间及流速的选定 2326871.2确定甲苯U形管换热器物性数据 2187211.3计算甲苯U形管换热器总的传热系数 2102201.4计算甲苯U形管换热器传热面积 343761.5甲苯U形管换热器工艺结构计算 3246051.5.1甲苯U形管换热器管径和管内流速 3168671.5.2甲苯U形管换热器传热管数和管程数 394081.5.3甲苯U形管换热器平均传热温差 3178031.5.4甲苯U形管换热器传热管排列和分程方法 485021.5.5甲苯U形管换热器壳体内径 4177891.5.6甲苯U形管换热器实际布管 4160781.5.7甲苯U形管换热器折流板 594701.5.8甲苯U形管换热器接管 54371.6甲苯U形管换热器核算 5205932.6.1甲苯U形管换热器热量核算 5157522.6.2甲苯U形管换热器内流体的流动阻力 71.1甲苯U形管换热器设计方案甲苯U形管换热器类型的选定管程流体（甲苯）：QUOTEt1t1=QUOTE86℃86℃，QUOTEt2t2=QUOTE53℃53℃；t=86−53=33℃壳程流体（循环水）：QUOTEt1t1=QUOTE26℃26℃，QUOTEt2t2=QUOTE36℃36℃；t=36−26=∆ti=33U形管式换热器的特点是：性能好；承压能力强；管束可从壳体内抽出，便于清洗和维修；管程为双管程，流程较长，流速较高；结构简单、造价便宜。因此，初步选用的类型U形管式换热器。甲苯U形管换热器流体流动空间及流速的选定循环水容易使换热器的管子结垢，为了便于管子的重复应用和往后水垢清洗，应使循环水走管程，甲苯走壳程。选用QUOTEφ25×2.5mmφ25×2.5mm的碳钢管，循环水常用的流速为：QUOTE1.0~2.0m/s1.0~2.0m/s，取管内流速为QUOTEui=1.0m/sui1.2确定甲苯U形管换热器物性数据甲苯的定性温度为：QUOTET=（86+53）/2=70℃T=循环水定性温度为：QUOTEt=（26+36）/2=31℃根据定性温度分别查取甲苯和循环水的有关物性数据，见表1：表1定性温度下壳程和管程流体的有关物性数据物料比热kJ/kg•℃密度kg/m3导热系数W/m•℃粘度Pa•s甲苯1.86817.80.1170.00036循环水4.174995.70.61710.00081.3计算甲苯U形管换热器总的传热系数（1）每小时处理甲苯的能力qmo=20000kg/h(（2）热流量Q=341.7kW(1.（3）冷却水用量qmi=Q（4）计算平均传热温差QUOTE∆tm'=∆t1-∆t2（5）总传热系数K污垢热阻RR查表2-6总传热系数的选择，K的取值范围在467QUOTE~~814QUOTEW/m2•℃W/m2•K=5001.4计算甲苯U形管换热器传热面积S'=Qo可选择换热器传热面积裕度15-20％S=1.15S'=1.15×18.47=21.24m1.5甲苯U形管换热器工艺结构计算甲苯U形管换热器管径和管内流速选用φ25×1.5mm的碳钢换热管来组装U形管换热器，管内流速QUOTEui=1m/sui甲苯U形管换热器传热管数和管程数单程传热管数为：ns=Vi传热管长度为：L=Sπdon现取换热管长QUOTEl=4.5ml=4.5m，则该换热器管程数为：Np=Ll传热管总根数：N=nsNp甲苯U形管换热器平均传热温差甲苯U形管换热器平均传热温差校正系数：

R=T1−TP=t2−t温差校正系数应QUOTEGB151-2014GB151-2014有关图表。QUOTER=3.3R=3.3的点在图上难以找到，因此以1/R代替R，PR代替P，根据图表查图对应的线，可得QUOTEφ∆t=0.96φ∆t=0.96。平均传热温差：∆tm=φ∆t甲苯U形管换热器传热管排列和分程方法按正三角形排列。管心距QUOTEa=1.25doa=1.25doa=1.25do隔板中心到最近一排管距离：QUOTES=a2+6=22mmQUOTES=32/2+6=22𝑚𝑚S=32/2+6=因此管心距为：QUOTE2S=44mm2S=横过管束中心线的管数为：nc=1.19N=1.19取管板的利用率QUOTEη=0.8QUOTEη=0.7η=0.7，则壳体的内径为甲苯U形管换热器壳体内径D=1.05aN/η=1.05×3256/0.7=339.41mm圆整可取QUOTED=400mmD=400mm甲苯U形管换热器实际布管图1实际布管图由图1可知，实际布管的根数为56根。甲苯U形管换热器折流板选用的是弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高度为h=25%×D=0.25×400=100mm(1.23)故可取QUOTEh=100mmh=100mm。折流板间距和壳体内径的比值范围一般为0.3-0.6。取折流板间距QUOTEB=0.3DB=0.3D,则QUOTEB=0.3D=0.3×400=120mmB=0.3D=0.3×400=120mm，可取B为150mm。(折流板数N取QUOTENB=30QUOTE𝑁𝐵=28NB甲苯U形管换热器接管取接管内甲苯流速为0.5m/s，则接管内径为：d=4Vπu=4×20000取壳程流体进、出口接管标准管径为DN125QUOTE∅133×6∅133×6取接管内循环水流速为1.5m/s，则接管内径为：d=4Vπu=4×29468取管程流体进、出口接管标准管径为DN80QUOTE∅89×4∅89×41.6甲苯U形管换热器核算甲苯U形管换热器热量核算壳程对流传热系数对于弓形的折流板，可以采纳凯恩公式来计算αo=0.36λdeReo0.55Pr13(μ正三角形排列可得当量直径：de=4(3甲苯U形管换热器壳程流体通过管子截面积：So=BD1−甲苯U形管换热器壳程流体在管子的流速和雷诺数分别为：uo=VoReo=do甲苯U形管换热器普兰特准数：Pro=cpo甲苯U形管换热器粘度校正QUOTE(μμw)0.14αo=0.36λde甲苯U形管换热器管程对流传热系数αi=0.023λi甲苯U形管换热器管程流体通过管子截面积Si=π4甲苯U形管换热器管程流体通过管子流速和雷诺数分别为：ui=ViRei=di甲苯U形管换热器普兰特准数：Pri=cpiαi=0.023λ甲苯U形管换热器传热系数K：K=1QUOTEH=K计-K估K估×100%=498-470470×100%=6%QUOTE甲苯U形管换热器传热面积：S=QoK∆tm甲苯U形管换热器实际传热面积QUOTESpSp：S(1.42)甲苯U形管换热器面积裕度：H=Sp−SS甲苯U形管换热器传热面积裕度＜30%,该换热器传热面积的裕度达到要求，换热器能够完成生产任务。甲苯U形管换热器内流体的流动阻力甲苯U形管换热器管程流体流动的阻力∆pi=(∆pQUOTEFt=1.5Ft=1.5、QUOTENs=1Ns=1、QUOTENp=2∆p1=λi∆p2=ξρi由QUOTERei=26137QUOTE𝑅𝑒𝑖=23399Rei=23399，传热管的相对粗糙度为0.005,查莫狄图得QUOTEλi=0.037流速QUOTEui=1.05m/sQUOTE𝑢𝑖=0.94𝑚/𝑠ui=0.94m/s,QUOTEρi=995.7kg/m3ρi∆p1=l∆p2=ξρi∆p(1.49)甲苯U形管换热器管程流体流动的阻力在允许的范围之内。甲苯U形管换热器壳程的阻力∆pO=(∆p1FN甲苯U形管换热器流体流经U形管管束的阻力：∆p1'=FF=0.5fo=5×nNu∆p(1.53)甲苯U形管换热器流体流过折流板缺口的阻力：∆p2'=NB=0.15D=0.4∆p(1.55)甲苯U形管换热器流体流过壳程的总阻力：∆p(1.56)甲苯U形管换热器在壳程流体流动阻力在允许的范围之内表1设计参数及计算结果表参数管程壳程质量流量/(kg/h)2946820000操作温度/℃26/3686/53操作压力/Pa4000001200000物性的参数定性温度/℃3170流体密度/(QUOTEkg/m3kg/m3995.7817.8定压比热容/(QUOTEkJ/kg∙℃kJ/kg∙℃)4.1741.86黏度/(QUOTEPa∙SPa∙S)0.000800.00036热导系数/(QUOTEW/m∙℃W/m∙℃)0.61710.117设备结构参数形式U形管壳程数1壳体内径/mm400换热管径/mmΦ25×2.5mm管心距/mm44换热管长/m4.5管子排列正三角形换热管/根