聚酯厂EG蒸汽冷凝器设计计算书

聚酯厂EG蒸汽冷凝器设计计算,,,,,,,,,

序号,计算项目,符号表示,参数来源,计算公式,国际单位,计算结果,参数说明,规范依据,其他说明

一、基本设计参数,,,,,,,,,

1,处理能力,Q,设计值,Q=10.0,t/h,10.00,EG蒸汽处理能力,工艺设计,满足生产需求

2,操作温度,T_EG,设计值,T_EG=120,℃,120.00,EG蒸汽温度,工艺要求,饱和蒸汽温度

3,操作压力,P,设计值,P=0.1,MPa,0.10,操作压力,工艺要求,微正压

4,冷凝温度,T_cond,设计值,T_cond=40,℃,40.00,EG冷凝温度,工艺设计,冷却后温度

5,冷却水进口温度,T_w_in,设计值,T_w_in=30,℃,30.00,冷却水进口温度,工艺设计,循环水温度

6,冷却水出口温度,T_w_out,设计值,T_w_out=35,℃,35.00,冷却水出口温度,工艺设计,温升5℃

7,设计换热面积,A,计算值,A=200,m²,200.00,总换热面积,传热计算,满足传热要求

8,壳体直径,D_s,设计值,D_s=0.8,m,0.80,壳体公称直径,结构设计,标准尺寸

9,换热管外径,d_o,选用值,d_o=0.025,m,0.03,换热管外径,材料规格,Φ25×2.5

10,换热管内径,d_i,计算值,d_i=d_o-2×δ,m,0.02,换热管内径,几何计算,壁厚2.5mm

11,换热管长度,L,设计值,L=6.0,m,6.00,换热管长度,结构设计,标准长度

二、热量衡算,,,,,,,,,

1,EG汽化潜热,r,查表值,r=846,kJ/kg,846.00,EG汽化潜热,热力学数据,120℃

2,EG比热容,c_EG,查表值,c_EG=2.35,kJ/kg·℃,2.35,EG比热容,热力学数据,液态

3,水比热容,c_w,查表值,c_w=4.18,kJ/kg·℃,4.18,水比热容,热力学数据,30-35℃

4,显热负荷,Q_sensible,计算值,Q_sensible=Q×c_EG×(T_EG-T_cond),kJ/h,1880000.00,显热负荷,热量衡算,Q=mcΔT

5,潜热负荷,Q_latent,计算值,Q_latent=Q×r,kJ/h,8460000.00,潜热负荷,热量衡算,Q=mr

6,总热负荷,Q_total,计算值,Q_total=Q_sensible+Q_latent,kJ/h,10340000.00,总热负荷,热量衡算,Q_total=Q_sensible+Q_latent

7,热负荷功率,P,计算值,P=Q_total/3600,kW,2872.22,热负荷功率,单位转换,P=Q/3600

8,冷却水量,m_w,计算值,m_w=Q_total/(c_w×ΔT),kg/h,494736.84,冷却水量,热量衡算,m=Q/(cΔT)

9,冷却水量,V_w,计算值,V_w=m_w/1000,m³/h,494.74,冷却水量,单位转换,V=m/1000

三、传热计算,,,,,,,,,

1,热端温差,Δt1,计算值,Δt1=T_EG-T_w_out,℃,85.00,热端温差,传热计算,Δt1=T_EG-T_w_out

2,冷端温差,Δt2,计算值,Δt2=T_cond-T_w_in,℃,10.00,冷端温差,传热计算,Δt2=T_cond-T_w_in

3,对数平均温差,ΔTLM,计算值,ΔTLM=(Δt1-Δt2)/ln(Δt1/Δt2),℃,35.05,对数平均温差,传热学,ΔTLM=(Δt1-Δt2)/ln(Δt1/Δt2)

4,总传热系数,K,计算值,K=Q/(A×ΔTLM),W/m²·K,0.41,总传热系数,传热学,K=Q/(A×ΔTLM)

5,单管流通面积,A_tube,计算值,A_tube=π×(d_i/2)²,m²,0.00,单管流通面积,几何计算,A=πr²

6,换热管根数,n_tubes,计算值,n_tubes=A/(π×d_o×L),,424.41,换热管根数,几何计算,n=A/(πdL)

7,总流通面积,A_flow,计算值,A_flow=n_tubes×A_tube,m²,0.13,总流通面积,几何计算,A_total=n×A_tube

8,冷却水流速,v_w,计算值,v_w=V_w/(3600×A_flow),m/s,1.03,冷却水流速,流体力学,v=V/(3600×A)

9,水密度,ρ_w,查表值,ρ_w=995,kg/m³,995.00,水密度,物性数据,30℃

10,水黏度,μ_w,查表值,μ_w=0.00072,Pa·s,0.00,水黏度,物性数据,30℃

11,水导热系数,λ_w,查表值,λ_w=0.62,W/m·K,0.62,水导热系数,物性数据,30℃

12,水普朗特数,Pr,查表值,Pr=4.8,,4.80,水普朗特数,物性数据,30℃

13,雷诺数,Re,计算值,Re=ρ_w×v_w×d_i/μ_w,,28487.45,管程雷诺数,流体力学,Re=ρvd/μ

14,流态判断,J_Re,判断值,"J_Re=IF(Re>2300,""湍流"",""层流"")",,湍流,管程流态,流体力学,Re>2300为湍流

15,努塞尔数,Nu,计算值,Nu=0.023×Re^0.8×Pr^0.4,,157.74,努塞尔数,传热学,Nu=0.023Re^0.8Pr^0.4

16,管程换热系数,α_i,计算值,α_i=Nu×λ_w/d_i,W/m²·K,4890.00,管程换热系数,传热学,α=Nuλ/d

四、压力损失计算,,,,,,,,,

1,摩擦系数,f,计算值,f=0.3164/Re^0.25,,0.02,管程摩擦系数,流体力学,f=0.3164/Re^0.25

2,管程数,n_passes,设计值,n_passes=2,,2.00,管程数,结构设计,双管程

3,沿程压降,ΔP_f,计算值,ΔP_f=f×(n_passes×L/d_i)×(ρv²/2),Pa,7722.95,沿程压降,流体力学,ΔP=f(L/d)(ρv²/2)

4,回弯压降,ΔP_b,计算值,ΔP_b=n_passes×3×(ρv²/2),Pa,3171.10,回弯压降,流体力学,ΔP_b=3n(ρv²/2)

5,总压降,ΔP_total,计算值,ΔP_total=ΔP_f+ΔP_b,Pa,10894.06,管程总压降,流体力学,ΔP_total=ΔP_f+ΔP_b

6,总压降,ΔP_total,计算值,ΔP_total=ΔP_total/1000,kPa,10.89,管程总压降,单位转换,kPa=Pa/1000

7,允许压降,ΔP_allow,设计值,ΔP_allow=50,kPa,50.00,允许最大压降,设计规范,≤50kPa

15,压降判断,J_P,判断值,"J_P=IF(ΔP_total≤ΔP_allow,""满足"",""不满足"")",,满足,压降是否满足,设计规范,≤50kPa

五、结构设计计算,,,,,,,,,

1,材料许用应力,[σ],查表值,[σ]=189,MPa,189.00,Q345R许用应力,GB150-2011,120℃

2,壳体理论壁厚,δ_calc,计算值,δ_calc=PD/(2[σ]φ-P),mm,2.25,壳体理论壁厚,GB150-2011,δ=PD/(2[σ]φ-P)

3,壳体设计壁厚,δ,选用值,δ=4,mm,4.00,壳体实际壁厚,材料规格,圆整到2mm

4,管板厚度,δ_tp,设计值,δ_tp=50,mm,50.00,管板厚度,GB/T151-2014,满足强度要求

5,折流板间距,S,设计值,S=0.4,m,0.40,折流板间距,GB/T151-2014,0.5D_s

6,折流板切口,h_cut,设计值,h_cut=0.25,,0.25,折流板切口高度,GB/T151-2014,25%壳内径

六、综合判断,,,,,,,,,

1,传热系数要求,J_K,判断值,,,不满足,传热系数是否满足,设计要求,≥800W/m²·K

2,压降