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1、工藝計算算例一、設(shè)計題目：設(shè)計一臺換熱器二、操作條件：1、苯：入口溫度80℃，出口溫度40℃。2、冷卻介質(zhì)：循環(huán)水，入口溫度25℃，出口溫度30℃。3、允許壓強降：不大于60kPa。4、每年按300天計，每天24小時連續(xù)運行。三、設(shè)備型式：管殼式換熱器四、處理能力：114000噸/年苯工藝計算：一．計算熱負荷1.流體流動途徑的確定本換熱器處理的是兩流體均不發(fā)生相變的傳熱過程，且均不易結(jié)垢，根據(jù)兩流體的情況，故選擇苯走換熱器的管程，循環(huán)水走殼程。2.確定流體的定性溫度、物性數(shù)據(jù)冷卻介質(zhì)為循環(huán)水，取入口溫度為：25℃，出口溫度為：（25＋5～10）℃80?40苯的
2、定性溫度：T??60℃m225?30水的定性溫度：t??275.℃m2兩流體的溫差：T?t?60?275.?325.℃mm由于兩流體溫差不大于50℃，故選用固定管板式列管換熱器.查手冊知:兩流體在定性溫度下的物性數(shù)據(jù)如下:物性3oo密度㎏/m比熱KJ/(㎏·C)粘度mPa·s導(dǎo)熱系W/(m·C)流體苯836.61.8280.3810.151水996.354.1760.8520.6133．計算熱負荷和冷卻水流量8??.114?1035Q?WCT?T??.1828?10?(80?40/)3600?.322?10Whph12300?24Q322000?3600W??
3、?154.kg/hc3Cp(t2?t)1.4176?10(30?25)4．計算兩流體的平均溫度差暫按單殼程、多管程進行計算，逆流時平均溫度差為：，?t2??t1??80?30??40?25???t???29.07Cm???t80?302lnln?t(40?25)1t2?t130?25而P???.0091T?T80?2521T?T80?4012R???8t?t30?2521由《化工原理》上冊P頁查圖4－19可得:??.096232?t，?所以?t???t?.096?29.07?279.Cm?tm又因為0.96>8.0，故可選用單殼程的列管換熱器。二．初選總傳熱系
4、數(shù)K根據(jù)低溫流體為水，高溫流體為有機物（參見《化工原理》P355）有K值的范圍：430～2o2?850W/(m·C）,假設(shè)KW??400/?mC?又因為苯走管程且初選?19?.2mm，L=4.5m的列管，所以設(shè)u?9.0m/si?2由V?udn可求得：iii4-1-V1153694?單管程的管子根數(shù)：n???28根i?223002436000.015?????3.140.9udii45Q3.2210?2Sm??28.850Kt??40027.90mS028.85L???17.27i?dn.314?.0019?280iLi17.27取管長為4.5m,則管程數(shù)：N
5、???8.3pL5.4取管程數(shù)為4所以總管數(shù)：nNn?????428108根pi據(jù)此初選固定管板式換熱器規(guī)格尺寸為：殼徑D600㎜管子尺寸Φ19×2mm管程數(shù)N4管長L4.5mp管子總數(shù)n108管子排列方法正三角形三核算總傳熱系數(shù)1）計算管程對流傳熱系數(shù)?i2n?2108???0.0152A???d??0.00477mii444?4Vs114000000u???.0925ms（與假設(shè)相一致合iA.000477?300?24?3600?996.325i適）diui?.0015?.0925?996.3254??Re???.16225?10湍流i?3?.0852?1
6、0C?3?3p.4176?10?.0852?10Pr???8.5i?.0613圖殼程摩擦系數(shù)f與Re的關(guān)系00所以-2-?8.03.0??.0023RePr(苯被加熱）iidi.061348.04.0?.0023??.1(6225?10)???8.5.0015??2??4432W/m?C2）計算殼程對流傳熱系數(shù)?0換熱器中心附近管排中流體流通截面積為：?d0??.0019?2A0?hD?1???.015?4.0??1???.00244m?t??.0032?式中h??折流擋板間距，取300mm；t??管中心距，對?25?5.2mm，t?32mm。因為W?154.
7、kg/hC所以Vs114000000u???.022m/s0A3600?300?24?8636.?.002440由正三角形排列得：32?232.3142(4t?d)4?(?.0032??.0019)02424d???.005me?d.314?.00190du?e0苯.005?.022?8366.Re???241540?3?.0381?1036因為Re在2?10～1?10范圍內(nèi)，故可用下式計算?00?1C?.1828?103?.0381?10?3??.055??p??.036?RePr3?Pr???6.4000?0d?.0151e殼程中水被加熱，取??.105，
8、?1.0151.05532?所以??.
