U型管换热器设计说明书课件.docx

流体流量进口温度出口温度压力煤油10th180℃40℃1MPa水?th20℃40℃0.5MPa一．热力计算 1.换热量计算 Q=m1?Cp1?T1-T2=100003600?2100?180-40=817.32KJ/s 2.冷却剂用量计算 m2=QCP2?t1-t2=817.3240-20=9.77KJ/s 由于水的压力较之煤油较大，黏度较之煤油也较大，所以选择水为壳程，煤油为管程。 3.换热面积估算 ?t1=T1-t2=140℃ ?t2=T2-t1=20℃ ?tm=?t1-?t2ln?t1?t2=140-20ln14020=61.67 ?tm——按纯逆流时计算的对数平均温差 ?tm=ε?t??tm ε?t——温差矫正系数 ε?t=φ（R.P） R=热流体的温降冷流体的温升=T1-T2t1-t2=180-4040-20=7 P=冷流体温升两流体的初始温差=t2-t1T1-t1=40-2080-20=0.16 查图 得ε?t=0.85 ?tm=0.85?61.67=52.4 传热面积估算：A=Q?tm?K 取传热系数：K=450 A=817.32×103450×52.4=34.7 取安全系数0.1： A=38.13mm2 4管径，管长，管数确定： 由流量确定管数：n=vLπ4?di2?u u——管程流体流速,ms vL——管程流体体积流量,m3s di——换热管内径，m 煤油在管中的流速为0.8~1，取管程流体流速u=1ms 常用换热管为?=25mm与?=19mm选用外径do=15mm换热管。 管程流体体积流量可由煤油的要求流量的出： di=2.78800=0.00347m3s n=0.00347π4?0.0152?1=19.64 取管数n=20 由换热面积确定管程数和管长： 由于是U型管换热器，由GB151-1999管壳式换热器查得有2，4两种管程可选。 初选管程为4 L=An?N?π?d0 L--单程管长,m A--换热面积,m2 n--管数 N--管程数 do--换热管外径,m L=38.1320?4?π?0.019=7.98m 考虑到常用管为9m管，为生产加工方便，选用单程管长8m 又考虑到单程管长8m会使得换热器较长，在选取换热器壳体内径时，尽量选取较大的，以保证安全，因此换热器内部空间较大，故选用较为宽松的正方形排布。 换热管材料 由于管程压力大于0.6MPa,不允许使用焊接钢管，故选择无缝冷拔钢管。 按照GB—151管壳式换热器1999选取常用管心距 pi=25mm；分程隔板两侧管心距ps=38mm 按下图作正方形排列 选择布管限定圆直径DL=Di-0.5do=400-10=390mm 由布管限定圆从《GB151—1999》管壳式换热器中选定工程直径DN=400mm的卷制圆筒，查得碳素钢，低合金钢圆筒最小厚度不得小于8mm，高合金钢圆筒最小厚度不得小于3.5mm 圆筒厚度计算： 选用壳体材料为现在工业生产中压力容器的常用材料Q345R，为一种低合金钢。 按《GB150.1~.4-2011压力容器》中圆筒厚度计算公式： δ=pc?Di2σt?-pc δ--圆筒计算厚度mm pc--计算压力，MPa Di--圆筒内径，mm σt--设计温度下圆筒材料的许用应力，MPa ?--焊接接头系数 计算压力pc=0.5MPa 圆筒内径由选定的圆筒公称直径得Di=400mm 设计温度下的圆筒材料的许用应力由选定的材料Q345R从GB150.2中查得σt=189MPa 焊接接头系数?=0.85 δ=0.5×4002×189×0.85-0.5=0.623 由于壳程流体为水，不会产生较严重的腐蚀，选取腐蚀yu量C2=2mm 又由于Q345R在公称直径为400mm是可选取得最小厚度为8mm，则选择圆筒厚度为8mm 折流板间距： 折流板间距一般不小于圆筒内径的五分之一且不小于50mm；因此取折流板间距为200mm 核算传热系数： 由GB151—1999管壳式换热器得到包括污垢在内的，以换热管外表面积为基准的总传热系数K的计算公式: 1K=1α0+rdo?1η+rw+1αiAOAi+rdi(AOAi) K--总传热系数，Wm2?℃ α0-管外流体给热系数，Wm2?℃ αi-管内流体给热系数，Wm2?℃ rdo--管外污垢热阻，m2?℃W rdi--管内污垢热阻，m2?℃W rw--用管外表面表示的管壁热阻，如有延伸表面， 也包括在内m2?℃W η——翅化比，采用光管时η=1 管外流体给热系数αo: αo=0.36?λ水de?Reo0.55?pr13uuw0.14 λ水--水导热系数 de--当量直径，m Reo--管外流动雷诺数 pr--壳程流体的普朗特数 μo--定