换热器选型的计算.doc

换热器选型的计算 一、??????? 壳程：循环水? t1＝30℃，t2＝40℃，P＝0.3～0.4Mpa 管程：CO2???? T1＝96℃，T2＝50℃，P＝3～4Kpa，Wh＝15000～20000m3/h，按中间值18000 m3/h计算。 二、计算并初选换热器规格 1、确定流体的定性温度、物性数据，并选择列管式换热器的形式。 循环水的定性温度tm＝1/2（30＋40）＝35℃ CO2的定性温度?? Tm＝1/2（96＋50）＝73 ℃ 两流体温差?????? Tm－tm＝73－35＝38℃ 由于两流体温差不大于50℃，故选择固定管板式换热器。 两流体在定性温度下的物性数据如下 物 性 流 体 ℃ 密度ρ ㎏/m3 粘度μ mpa·s 比热容Cp kJ/（㎏·℃） 导热系数λ W/（m·℃） 循环水 35 994 0.727×10-3 4.187 0.626 CO2 73 1.559 0.016×10-3 0.98 0.0208 2、计算热负荷Q 按管内CO2计算，即 Q＝WhCph（T1-T2）=18000×1.559×0.98×（96－50）＝1.26×106 kJ/h 忽略换热器的热损失，水的流量可由热量衡算求得，即 ? 3、计算平均温差，并确定壳程数 逆流温差? ? 由R和P查《化工原理》上册P234，图4－17得， ?????????? 又因 ，故可选单壳程的列管式换热器。 4、初选换热器的规格 ?? 根据管间为循环水，管内为CO2，K值范围为17～280W/（㎡·℃），初选K0＝62W/（㎡·℃），故初选固定管板式换热器规格尺寸如下：壳径D????????? 1000mm??????????????公称面积S????? 170.5㎡ 管程数Np??????? 1 管数n?????????? 749?? 管长L?????????? 3m 管子直径??????? φ25×2.0mm（不锈钢管） 管子排列方法??? 正三角形 换热器的实际传热面积 ? S0＝nπd0（L－0.1）＝749×3.14×0.025×2.9＝170.6㎡ 该换热器要求的总传热系数为： ?? ? 三、核算总传热系数K0 1、计算管程对流传热系数αi ? 2、计算壳程对流传热系数αo 换热器中心附近管排中流体流通面积为 ? 式中h——折流挡板间距，取150mm； t——管中心距，对φ25×2.0mm的管子，取t＝32mm。 因为Wh＝30.5m3/h,所以 ? 由正三角形排列，得 ? ? ? ? 由于水被加热，所以 ? 3、确定污垢热阻 查《化工原理》P384，得 循环水? Rsi＝1.7197×10-4(m2·℃)/W ? CO2??? Rs0＝3.4394×10-4(m2·℃)/W 4、总传热系数K0 ? 管子材料选用不锈钢，取其导热系数λW＝16.5W/ (m2·℃)，所以 选用该换热器时， ? 要求过程得总传热系数为62 W/ (m2·℃)，在传热任务书所规定得流动条件下，计算出K0＝77.4W/ (m2·℃)，所选择的换热器安全系数为： ? 符合 的要求，则初选换热器合适。 ? 五、流体流动阻力的计算 1、 式中、 ——分别为直管及回弯管中因摩擦阻力引起的压强降，Pa ???? Fi——结垢校正因数，无因此，对φ25×2mm的管子，取为1.4。 ???? Np——管程数，Np＝1 ???? Ns——串联的壳程数，Ns＝1 ??? ??? ??? ? 2、 ????? ?式中——流体横过管束得压强降，Pa ——流体通过折流板缺口的压强降，Pa ——壳体压强降的结垢校正因数，无因次，对气体可取为1.0。 ? 式中F——管子排列方法对压强降的校正因数，三角形排列F＝0.5 f0——壳程流体的摩擦系数， ?nc——横过管束中心线的管子数，nc＝30 NB——折流挡板数， h——折流挡板间距，0.15m 壳程流通面积? A0＝h（D－ncd0）=0.15（1.0-30×0.025）＝0.0375㎡ ? ? ? ? f0＝5.0Re0-0.228＝5×（7722.5）-0.228＝0.6495 ??? ? 六、换热器中流体进、出口的接管直径的计算 式中? Vs——流体的体积流量，m3/s ????? u——流体在接管中流速，m/s 1、 按照经验数据u＝1.5m/s ? 圆整，d水＝108×4，焊接钢管，A3材质。 2、CO2 按照经验公式?? 式中? P——压强，kpa ρ——气体的密度，㎏/m3 ? ? ? 圆整Dco2=762×6，A3材质。