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1、列管式换热器的设计和选用的计算步骤设有流量为mh的热流体，需从温度Ti冷却至T2,可用的冷却介质入口温度n，出口温度选定为也。由此已知条件可算出换热器的热流量Q和逆流操作的平均推动力依照传热速度大体方程：当Q和加/已知时，要求取传热面积A必需知K和/工那么是由传热而积A的大小和换热器结构决定的。可见，在冷、热流体的流量及进、出口温度皆已知的条件下，选用或设计换热器必需通过试差计算，按以下步骤进行。初选换热器的规格尺寸初步选定换热器的流动方式，保证温差修正系数心大于，不然应改变流动方式，从头计算。计算热流量Q及平均传热温差,依照体会估量总传热系数K估，初估传热面积A估。选取管程适宜流速，估算管程
2、数，并根据A估的数值，确信换热管直径、长度及排歹L计算管、壳程阻力在选择管程流体与壳程流体以及初步确定了换热器主要尺寸的基础上，就可以计算管、壳程流速和阻力，看是否合理。或者先选定流速以确定管程数Np和折流板间距B再计算压力降是不是合理。这时“与B是能够调整的参数，如仍不能知足要求，可另选壳径再进行计算，直到合理为止。核算总传热系数分别计算管、壳程表而传热系数，确定污垢热阻，求出总传系数K计，并与估算时所取用的传热系数K估进行比较。若是相差较多，应从头估算。计算传热面积并求裕度根据计算的K计值、热流量Q及平均温度差”,由总传热速度方程计算传热面积Ao,一样应使所选用或设计的实际传热面积加大于A
3、o20%左右为宜。即裕度为20$左右，裕度的计算式为：*100%某有机合成厂的乙醇车间在节能改造中，为回收系统内第一萃取塔釜液的热量，用其釜液将原料液从95预热至128,原料液及釜液均为乙醇，水溶液，其操作条件列表如下：表4-18设计条件数据物料流量kg/h组成（含乙醇量）mol%温度操作压力MPa进口出口釜液109779145原料液102680795128试设计选择适宜的列管换热器。解：(1)传热量Q及釜液出口温度芍a.传热量Q以原料液为基准亦计入洲的热损失，按以下步骤求得传热量Q。平均温度/二。5+128)/2=111.5分别查得乙醇、水的物性为：粘度u(cp)热导率X(W/mc)密度P(
4、kg/m3)比热容Cp(kJ/kgD乙醇700水混合物以上表中混合物的各物性别离由下式求得：混合物4:/3=占产+%产Cp混合物热导率却：&二%+为明)W/(m*C)混合物密度斌：I，=跖，仍+%/仍kg/m3混合物比热容与：,2二尸所十C”为kj/(kg)式中看为组成为i的摩尔分率，%为组分i的质量分率。其他符号意义同前。所需传递的热流量：。=1.05吸力,应-幻=1.05x102680x4.067x(128-95)=1.447x10%我二4019H7b.确信釜液出口温度假设四=113,那么定性温度为：卷二(看+7)/2=(145+113)/2=129r.由与可查得乙醉、水物性，亦由以上推荐
5、公式别离求得釜液的物性为:粘度P(cp)热导率X(W/mc)密度P(kg/m5)比热容Cp(kJ/kgC)乙醇水釜液由热流量衡算得：=145-1.447x107/(109779x4.1?5)=113rc(2)换热器壳程数及流程a.换热器的课程数州关于无相变的多管程的换热器壳程数此的确信，是由工艺条件，即冷、热物流进出口温度，按逆流流动给出传热温差散布图如图4-71所示，采纳图解方式确信壳程数州。图解壳程数Ns如图4-71可见，所用水平线数为2,应选取该换热器的壳程此为2。其处置方法，或在一壳体内加隔板或选用两个单壳程的换热器，显然后者比较方便。应选用两台相同的换热器。b.流程规定冷、热流体的物
6、性及流量均相近。为减少热损失，先选择热流体（釜液）走管程，冷流体（原料液）走壳程如图4-72所示。绘凝流程示用意（3）估算传热面积Aa.传热温差前面已提供了釜液及原料液进出口温度，于是可得:17145-128、113-95 0=依-切-幻/山=(145-128)-(113-95)/ln=17.5在列管式换热器中由于加折流板或多管程，冷、热两流体并非纯逆流，以上加,应加以校正，其校正系数相，按以下步骤求得:128-95145-95= 0.66由R、P及壳程数查图4-8（2）得：加二4,于是得传热温差校正值为:独押=.Az=0.84x17.5=14.7；b.传热面积A根据冷、热流体在换热器中有无相
7、变化及其物性等，选取传热系数玄=800印/羽于是可求所需传热面积A为:=342,5加21.45x1Qtx103200x3600x14.7（4）换热器选型根据传热温差的大小，传热介质的性质以及结垢、清洗要求等条件选择适宜的换热器,为保证传热时流体适宜流动状态，还需估算管程数。管程热流体（釜液）体积流量：1097793600x908.03= 0.03338/5选用25*2,5规格钢管，设管内的流速二05加s,那么:单管程所需管子根数n：酉=4匕t向:出=4*0.3358（一。.02限0.5）=214根设单台换热器的传热面积为工，那么单台传热而枳为：j4=A/2=n72：dQLL=川（2/位0）=3
8、425/（2乂214乂/0.025）=10.1周选取管制长l=6m,那么管程数“歹为%二二二10.1/6.0=1.7故应选取管程数。为2。依照以上确信的条件，按列管换热器标准系列，初步选取型号为G800-IIT6-225固定管板式换热器两台，其要紧性能参数如下：壳体内径800mm公称直径800mm公称压力公称面积22511f计算面积227m管程数2管长6000mm管子规格放25x2.5排列方式管间距32mm管数488根折流板数18壳程数（5）换热器的核算按以上数据可分别求出管程和壳程流体流速及雷诺数管程：流通截而积号二楙乂%或二处xx0.022=0.0766224式中n为总管数。u管内流速10
9、97793600-3600x0,0766x902.03=0.438耀式中%一管程流速m/s：叫一釜液流速kg/h：外一釜液平均密度纭/刑R%=%回A_0,02x0.438x908.030.224x10-3管内雷诺数=35510式中4一管内直径，m：.一釜液平均粘度，S.壳程:选折流板间距B=300nmi壳程流通截面枳25=0.3x0,8x(1-)=0.05252式中。一壳体内径,m；”。一管外径，m；t一管间距，mo流速1026803600x0,0525x897.9=0.605阿/s式中附一壳程流速皿上；%原料液平均密度无刑2沈。一原料液流率kg/hc当量直径&e=0.02 切-xO.0322
10、-0.785x0.025笈为0.025雷诺数R%出0.02x0.605x897.9“公。.=414680.262x10”式中用一原料液平均粘度&s从以上计算结果可知，两流体在换热器中流动均能达到湍流，有利于传热。a.管、壳程压力降管程压力降“与取管壁绝对粗糙度：E=0.2mm相对粗糙度:= 0.2/20 = 0.01由前面计算已得R%=35510,故可查得直管壁摩擦系数尤=0,04,于是得单管程压力降为：M=在乩=03乂工乂空必连=1。45台420.022回弯压降：0.4光21。40.578Pr：=C汽J%普兰特数管长与管内径比：4二6000/0.02=3.0x10550式中，%一釜液平均热容
11、：为一釜液平均导热系数配/（加9）：%=0.023X、4r0303=0.023xx35510-xU-管外传热膜系数%管外雷诺数Re0=41468Pr（）=Cm/o,44.097x103x0.26xW3=l.yy1普兰特数0.539式中,加一原料液平均热容彷.）：。一原料液平均粘度及$：无。一原料液平均导热系数两心）raQ=0.36xRe0.539=0.36x0与生】常Q上10.02x414680JSxl,991033=4219.8网/（如2）污垢及管壁热阻管壁内外侧污垢热阻均为2.6x10冽2c/W钢管壁热导率4=45取/（沼一0）b2.5乂106km-52=5.56x10m管壁热阻445C）
12、/W总传热系数支。11nA藐414一=十五四十-+-屈的xaK近4%a=+2.6x10-4+5.55x10-$乂42.6XW4+x4219.822.520334320二1.26乂10-3得。二749印代2)式中衣加一管外污垢沸2C/W；衣山一管内污垢r/w：b-管壁厚m；日求一管壁平均直径m：传热面积41.45x104x103794x3600x14.7二345幽所选换热器实际传热面枳为：4=2x227=454m换热器传热面裕度:454-345xl00%=31.6%345由校核可知，各项性能符合要求，换热能力可知足生产需求，所选换热器能够采纳。例题现有一单程列管式换热器，管子尺寸为“25x2.5,管长为，共40根，拟用来将17x
