空氣壓縮機(jī)后冷卻器設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)-文庫吧
2025-01-02 01:01 本頁面
【正文】 傳熱管質(zhì)量＝78503= 平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)依《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》P63，公式313a和313b，平均傳熱溫差校正系數(shù)R＝＝＝P＝＝＝ 依《傳熱傳質(zhì)過程設(shè)備設(shè)計(jì)》P16，公式313，溫度校正系數(shù)為＝≈依《傳熱傳質(zhì)過程設(shè)備設(shè)計(jì)》P16，公式314，平均傳熱溫差校正為△tm=△tm’ ==( ℃ )，同時(shí)殼程流體流量較大，故取單殼程合適。 傳熱管的排列和分程方法采用組合排列法，即每程內(nèi)均按正三角形排列，隔板兩側(cè)采用正方形排列。其中，每程內(nèi)的正三角形排列，其優(yōu)點(diǎn)為管板強(qiáng)度高，流體走短路的機(jī)會少，且管外流體擾動較大，因而對流傳熱系數(shù)較高，相同的殼程內(nèi)可排列更多的管子。查《熱交換器原理與設(shè)計(jì)》P46，表23 管間距，取管間距：t ＝32 mm 。由《化工原理上冊》P278，公式4123，得橫過管束中心線的管數(shù)為=≈13根由《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》P67，公式316，隔板中心到離其最近一排管中心距離S=t/2+6=32/2+6=22 mm取各程相鄰管的管心距為44mm。 殼體內(nèi)徑 采用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率η=，由《流體力學(xué)與傳熱》P206，公式4115，得殼體內(nèi)徑為Di ==32= mm , 查閱《化工原理（上）》P275，附錄二十三：熱交換器，取Di =450mm。采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%，則切去的圓缺高度為h=450= mm ，故可取h=110 mm。取折流板間距B=，則B=450=180 mm。取板間距H＝150mm，則：折流板數(shù) NB=－1=－1=19 塊 折流板圓缺面水平裝配。(1)殼程對流傳熱系數(shù) 對于圓缺形折流板，可采用克恩公式。由《流體力學(xué)與傳熱》P164，公式460、461，得ho = 其中：①當(dāng)水做冷卻劑時(shí)，粘度校正為=②當(dāng)量直徑，管子為正三角形排列時(shí)，依《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》P72，公式322得de＝＝＝ m③殼程流通截面積，由《流體力學(xué)與傳熱》P164，公式462，得So = BD(1－)=（1－）＝ m2④殼程冷卻水的流速及其雷諾數(shù)分別為uo＝ =＝ m/sReo＝＝＝⑤普朗特準(zhǔn)數(shù)（傳熱傳質(zhì)過程設(shè)備設(shè)計(jì)P26，公式143）Pr＝ ==因此，殼程水的傳熱膜系數(shù)ho為ho = = W/(m2℃)(2)管程對流傳熱系數(shù)由《流體力學(xué)與傳熱》P158，公式452a、452b，得hi = 其中：①管程流通截面積Si === m2②管程空氣的流速及其雷諾數(shù)分別為ui＝ =＝ m/sRe＝＝＝③普蘭特準(zhǔn)數(shù)Pr＝ ==因此，管程空氣的傳熱膜系數(shù)hi為hi== W/(m2℃)(3)基于管內(nèi)表面積的總傳熱系數(shù)Ki查閱《化工原理（上）》P365，附錄22，得l 冷卻水側(cè)的熱阻Rso＝℃W1l 熱空氣側(cè)的熱阻Rsi＝℃W1l 鋼的導(dǎo)熱系數(shù)λ＝45Wm1℃1因此，依《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》P71，公式321 ＝＋Rsi＋＋＋ ＝＋＋＋＋解得：＝ W/ (m2℃)此計(jì)算值與前面的初設(shè)值Ki‘=200 W/ (m2℃)的關(guān)系： ==滿足換熱器設(shè)計(jì)所要求的/Ki‘=~，初選的換熱器合適。(4) 傳熱面積依《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》P75，公式335：Qi＝Si△tm得：Si＝Qi/(△tm)＝191300/（）＝ m2該換熱器的實(shí)際傳熱面積SpSp==3126= m2依《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》P76，公式336該換熱器的面積裕度為==%傳熱面積裕度超出要求的15%～20%的范圍，故需減少管數(shù)，取管數(shù)n=100,則實(shí)際傳熱面積Sp==3100＝面積裕度為==%處于要求的15%～20%的范圍內(nèi)，該換熱器符合實(shí)際生產(chǎn)要求。 壁溫核算 因管壁很薄，且管壁熱阻很小，故管壁溫度可按《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》P77，公式342計(jì)算。該換熱器用自來水作為冷卻水，設(shè)定冷卻水進(jìn)口溫度為25℃，出口溫度為33℃來計(jì)算傳熱管壁溫。由于傳熱管內(nèi)側(cè)污垢熱阻較大，會使傳熱管壁溫升高，降低了殼體和傳熱管壁溫之差。但在操作早期，污垢熱阻較小，殼體和傳熱管間壁溫差可能較大。計(jì)算中，應(yīng)按最不利的操作條件考慮。因此，取兩側(cè)污垢熱阻為零計(jì)算傳熱管壁溫。于是按式342有式中，液體的平均溫度tm和氣體的平均溫度Tm分別按《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》P77，公式34345計(jì)算tm=33+25=℃Tm=（148+42）=95℃ hc = ho = W/ (m21
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