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1、管壳式换热器传热设计说明书设计一列管试换热器，主要完成冷却水一一过冷水的热量交换设计压力为管程1. 5MPa （表压），壳程压力为0. 75MPa （表压），壳程冷却水进，出口温度分别为2（TC和50七，管 程过冷水进，出口温度分别为9（TC和65工管程冷水的流量为80t/h。2,设计计算过程：（1）热力计算1）原始数据：过冷却水进口温度t/ =145；过冷却水出口温度t/ =45X：；过冷却水工作压力=0. 75Mp.（表压）冷水流疑GOOOOkg/h；冷却水进口温度t2 z =20C ；冷却水出口温度&=5（rc；冷却水工作压力作0.3 Mpa （表压）。改为冷却水工作压力胎2.5 Mp2
2、）定性温度及物性参数：冷却水的定性温度t2心+ t/ ）/2= （20+50）/2=359；冷却水的密度查物性表得Q*992.9 kg/m3；冷却水的比热查物性表得=4. 174 kJ/kg. C冷却水的导热系数查物性表得久产62.4 W/m. C冷却水的粘度“沪727. 5X10 Pas；冷却水的普朗特数查物性表得加4. 865；过冷水的定性温度）=77.5r.过冷水的密度查物性表得Q尸976 kg/mS过冷水的比热查物性表得Cpl=4. 192kJ/kg.C；过冷水的导热系数查物性表得久/=0. 672w/m. C:过冷水的普朗特数查物性表得几=2.312；过冷水的粘度 0. 3704X
3、10 6 Pas。过冷水的工作压力片1.5 Mp.（表压）3）传热量与水热流量取定换热器热效率为二0. 98；设计传热量:Qq = G“pi(q - X 1000/3600=80000 x 4.174 X (50 - 20) x 1000/3600 = 2727013 W过冷却水流量:3600 X 7513334.187 X 1000 X(40-30)93676 t/h4）有效平均温差逆流平均温差：count =90-50/?165-30=（叫50）-（65-20） = 42.45 弋根据式（3-20）计算参数p、R：参数戸C2j =叱2 = o 429290 - 20参数用斗4皿t2 -t2
4、50 -20换热器按单壳程2管程设计，查图3-8得温差校正系数0二0.83； 有效平均温差:Mg = WMn = 092 x 42.45 = 40.2 C5）管程换热系数计算:附录10,初定传热系数jf400 W/m. X：； 初选传热面积：751333400 X 40.2=169.59选用425X2.5无缝钢管作换热管； 管子外径血0.025 m；管子径 dm 025-2X0. 0025=0. 02 m；管子长度取为7=3 m；管子总数：16959rt X 0.025 X 3= 720取720根管程流通截面积:管程流速：管程雷诺数:vv7= q = 2 p 宀 X 3600976 X 0.1
5、1309 X 36000.23575 zm/s976 X 0.Z3575 X 0.02370.4 X 10 6=12423104湍流管程传热系数:（式3-33C）3605，C1 + 0 015t2严 3605(1 + 0 015 X 77 5)X 0.235750-=心沁)(lOOdjW(100 x O.O2)0 26）结构初步设计：布管方式见图所示：管间距 s=0.032m （按 GB151,取 1. 25do）；管束中心排管的管数按4. 3. 1. 1所给的公式确定:Nc = 1.1 = 1.1720 = 29取20根;壳体径：= 0.032 x 28 +4x 0.025= 0.9 m 取
6、刃二0. 7m；长径比：选定弓形折流板布管示总图7/9；=3/0. 9=3. 3 ,合理弓形折流板弓高:h = 02Di = 0.2 x 0.9 = 0.18m折流板间距：B = DJ3 = 0.9/3 = 0.3(折流板数量：“B = HB - 1 = （3/0.9） -1 = 12折流板上管孔直径由GB151-2014可确定为0. 0254mm折流板直径由GB151-2014可确定为0. 6955m7）壳程换热系数计算壳程流通面积:根据式(3-61)中流体横过管束时流道截面积A, =1 - I = 0. 233 X 0. 6卜 一= 0. 046I S 丿I 0.032；0 m壳程流速:G
7、j/3600VV4 =；=1m/s;壳程质量流速:Wx=p fw1 = 992.9 x 0.4865 = 483.05Rg 祕.壳程当量直径:叫心720 X 0.025m壳程雷诺数:脳2 一宀叫二2尸2=992.9 X 0.4865 X 0.02.26()82370.4 X 1O 6切去弓形面积所占比例按AZ9/=0. 2查图4-32得为0. 145 壳程传热因子查图3-24得为么=20管外壁温度假定值M二45乜粘度修正系数:0.3704 X y140.54910-3丿壁温过冷水粘度= -549 X 10 3 pa s= 0.9206根据式（3-62）计算壳程换热系数:1 d/r0.0307x
8、 2.3121/3 x 0.9324 x 20 = 7588）传热系数计算：水侧污垢热阻：n=0. 000344m2. C/w 管壁热阻r忽略总传热系数：1K =11do 1 do+ 厂J + r2+df a2di)+ 1 10025、丿，3407.510.02 1/0.025+ 0.000344 + 0.000344 75810.02=4602%传热系数比值= 460f400 = 1.15,合理9）管壁温度计算:管外壁热流密度：=空竺=160742w720 X X 0.025 X 3/m2 根据式(3-94a)计算管外壁温度：twl = t,-珀任 + ri) = 77.5 - 16074(
9、爲 + 0.000344)= 43.03宅误差较核:如切=50 50.54 =-0.54 误差不大;10）管程压降计算:根据式（3-94b）计算管壁温度:58%壁温下水的粘度：心二佃血1（） Pas； 粘度修正系数：如半）叫徑斗。14 .05乙 g丿1486X10“ 丿；查图3-30得管程摩擦系数：22 = 0 0078管程数：叫=2； 管沿程压降计算依据式（3-112）：回弯压降:坤厂工4nJ 2竽学少24 = 216I “22X66pa；(依据P w23300取w=l. 822m/s)取进出口管处质量流速：处=1750 kg/m2 - s； 进出口管处压降（依据3-113）：IV l2 2
10、17502p =_2_x 1.5 = x 1.5 = 2353.42pz2X 976管程结垢校正系数：d2 = l； 管程压降：巾 2 = 耳 + MJ% + Mn2= (599.8 + 216)x 1 + 2310.7=3452.82 PaID壳程压降计算:壳程当量直径:e 吩已如 0.9 + 720 X 0.025m；雷诺数:48308X019 =12616h O.7Z75 X 10 3查得売程摩擦系数：人代08；（图3-34）管束压降(公式3-129)：IV/ D/n0 + 1) A t 483.082 0.9 x 10 0.08 “crAp.=一=4837Li 2pt de 和 2 X
11、 992.9 0.0190.9206.取进出口质量流速：= 1000 kg/m2 s； ( p w2 25X2.5的无缝钢管，材质20号钢，长3m,管长和管径都是换热器的标准管子 尺寸。管子总数为352根，其传热面积为：F = ndQLN（ = 7T x 0.025 x 3 x 720 = 169m x 1245.88x 0.7 -lx 1.2 实取Ss = 6 5）管板根据表5-8查取Srnin = 0750管板上开孔数与孔间距与管排列应一致。3）管子排列方式上图十字形走廊是为了装设分程隔板，故有壳程流体的泄漏和旁流的问题。共有356 个管孔，其中4个为装设拉杆用。4）壳体壳体径：= 700
12、mm;材质Q235 A钢;壳体厚度（式6-1）：af = 1245.88tX100C0 =0.702mm（厚度附加量见GB150）P二l2pMp为设计压力要大于工作压力）+ 2 = 2.482 mm1 x 1.2x700板厚：（依据表4-12）；卧式布置，水平切口流动方向。7）拉杆选取Q235 A钢，012,共8根（依据表5-10）8）封头根据压力容器设计规采用材质为Q235的标准形状椭圆封头。在满足强度要求条件下,取壁厚S = 6B = Smm ；曲面高度:700 + 8177 mmD为封头的平均直径；直边高度，9）进、出管（a）管程进、出口管P w23300取取 転=1750 kg/m2 - s,得进、出口流通面积为:2_ _93676_ = 0.01487 m23600枷2卩23600 X 1750进出口管道直径：4-,（4DN2 = |-如2= x 0.01487 = 0.138 m取用：0114X4nun的热轧钢管或水输送管。（b）壳程进、出口管：P w22200取取壳程浸出口管处质量流速爪F1000 kg/nVs,得进、出口流通面积为：Gl80000 3600叫护1 一 3600 X 1000=0.00222m2管程进出口管径为:07OX3mm的热轧钢管或水输送管
