4.设计计算。
两流体温度变化情况:煤油进口温度110℃,出口温度35℃;冷流体(循环水)进口温度25℃,出口温度40℃。该换热器用循环冷却水冷却,热流体为煤油,为不易结垢和清洁的流体。
冬季操作时进口温度会降低,估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较小,因此初步确定选用不带膨胀节的固定管板式换热器。
由于循环冷却水较易结垢,为便于水垢清洗,应使循环水走管程,煤油走壳程。选用25×2.5的碳钢管,根据表三——管内流速取u i=0.8 m/s。 .
定性温度:可取流体进口温度的平均值。
壳程煤油的定性温度为
t==72.5(℃)
管程流体的定性温度为。
t==32.5 (℃
根据定性温度,分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。
=22727.3(kg/h)
按纯逆流:管程传热系数。
壳程传热系数。
假设壳程的传热系数
污垢热阻(根据表一表二选取)
管壁的导热系数。
考虑15%的面积裕度,
选用传热管(碳钢),取管内流速。
依据传热管内径和流速确定单程传热管数。
按单程管计算,所需的传热管长度为。
按单程管设计,传热管过程,宜采用多管程结构。现取传热管长,则该换热器管程程数为。
传热管总根数。
平均传热温差校正系数。
按双壳程, 4管程结构,温差校正系数应查对数平均温度校正系数。
但的点在图上难以读出,因而相应以1/r代替r,pr代替p,查同一图线,可得。
平均传热温差。
采用组合排列法,即每程内均按正三角排列,隔板两恻采用正方形排列。取管心距。
则。横过管束中心线的管数。
采用多管程结构,取管板利用率,则壳体内径为。
按卷制壳体的进级档可取。
采用弓形折流板,取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%,则切去的圆缺高度为,故可取。
取折流板间距,则。
可取b为300mm。
折流板数 折流板圆缺面水平装配。
壳程流体进出口接管:取接管内热水流速为,则接管内径为。
取标准管径为100mm。
管程流体进出口接管:取接管内循环水流速,则接管内径为。
取标准管径为120mm。
对圆缺形折流板,可采用克恩公式。
当量直径,由正三角形排列得。
壳程流通截面积。
壳程流体流速及其雷诺数分别为。
普兰特准数。
粘度校正。管程流通截面积。
管程流体流速及其雷诺数分别为。
普兰特准数。
该换热器的实际传热面积。
该换热器的面积裕度为。
传热面积裕度适宜,该换热器能够完成生产任务。
由,传热管相对粗糙度0.01,查图——摩擦系数与雷诺准数及相对粗糙度的关系得,流速,所以。
管程流动阻力在允许范围之内。,.15
流体流经管束的阻力。
流体流过折流板缺口的阻力,
总阻力 壳程流动阻力也比较适宜。
换热器主要结构尺寸和计算结果见下表。
膨胀节。因为管内平均温度32.5,管外平均温度72.5,72.5-32.5=40<50。所以不需要膨胀节。
圆筒厚度。查gb151-99p21表8得圆筒厚度为:8 mm
椭圆形封头。
查jb/t4737-95,椭圆形封头与圆筒厚度相等,即8mm
开孔补强。当换热器壳体和封头上的接管处需要补强时,常用的结构是在开孔外面焊上一块与容器器壁材料和厚度相同的标准补强圈。
接管法兰选取参见标准hgj44~76--91。
支座。换热器支座可选裙座或双鞍式支座。其中鞍式支座设计参见标准jb/t4712-92。
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