最新大豆油冷卻器的設計(編輯修改稿)
2025-07-27 02:43 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 宜采用較大的管徑。我國目前試用的列管式換熱器系列標準中僅有252mm兩種規(guī)格的管子。 管子的選用可參照GB151—1999，由于本設計要求大豆油為傳熱媒介黏度大，選擇25。 (2)管長的選擇是以清洗方便及合理使用管材為原則。長管不便于清洗，且易彎曲。一般出廠的標準鋼管長為6m，、系列標準中也采用這四種管長。此外，管長和殼徑應相適應，一般取L/D為4～6(對直徑小的換熱器可大些)。 。 (3)如前所述，管子在管板上的排列方法有等邊三角形、正方形直列和正方形錯列等。等邊三角形排列的優(yōu)點有：管板的強度高；流體走短路的機會少，且管外流體擾動較大 ， 因而對流傳熱系數(shù)較高；相同的殼徑內(nèi)可排列更多的管子。正方形直列排列的優(yōu)點是便于清洗列管的外壁，適用于殼程流體易產(chǎn)生污垢的場合；但其對流傳熱系數(shù)較正三角排列時為低。正方形錯列排列則介于上述兩者之間，即對流傳熱系數(shù)(較直列排列的)可以適當?shù)靥岣摺? 本設計選用等邊三角行排列，水對管子的腐蝕程度不高，相對于氣體，液體為媒介的換熱器更重要的是傳熱系數(shù)高。 (4)管子在管板上排列的間距(指相鄰兩根管子的中心距)，隨管子與管板的連接方法不同而異。通常，脹管法取t=(～)do，且相鄰兩管外壁間距不應小于6mm，即t≥(d+6)。本設計采用焊接法連接，所以排列間距取t=32mm（管間距）。(5)管程和殼程數(shù)的確定。當流體的流量較小或傳熱面積較大而需管數(shù)很多時，有時會使管內(nèi)流速較低，因而對流傳熱系數(shù)較小。為了提高管內(nèi)流速，可采用多管程。但是程數(shù)過多，導致管程流體阻力加大，增加動力費用；同時多程會使平均溫度差下降；此外多程隔板使管板上可利用的面積減少，設計時應考慮這些問題。列管式換熱器的系列標準中管程數(shù)有4和6程等四種。采用多程時，通常應使每程的管子數(shù)大致相等。考慮到選用管子直徑小，為了不影響達到換熱要求，本設計選用2程。 外殼直徑的確定 換熱器殼體的內(nèi)徑應等于或稍大于(對浮頭式換熱器而言)管板的直徑。根據(jù)計算出的實際管數(shù)、管徑、管中心距及管子的排列方法等，一般在初步設計時，可先分別選定兩流體的流速，然后計算所需的管程和殼程的流通截面積，于系列標準中查出外殼的直徑。待全部設計完成后，仍應用作圖法畫出管子排列圖。 材料選用 列管換熱器的材料應根據(jù)操作壓強、溫度及流體的腐蝕性等來選用。在高溫下一般材料的機械性能及耐腐蝕性能要下降。同時具有耐熱性、高強度及耐腐蝕性的材料是很少的。常用的金屬材料有碳鋼、不銹鋼，低合金鋼、銅和鋁等；非金屬材料有石墨、聚四氟乙烯和玻璃等。不銹鋼和有色金屬雖然抗腐蝕性能好，但價格高且較稀缺，應盡量少用。本設計殼體采用碳鋼，管程采用碳素鋼。碳鋼優(yōu)勢在于價格便宜，本設計允許壓降不大于105Pa，參照GB151—1999，碳鋼完全可以承受。 管徑選用ф25（碳鋼管），管內(nèi)流速取Ui= 。 二、確定物性數(shù)據(jù) （1）定性溫度：可取流體進口溫度的平均值。（大豆油沸點150℃） 殼程大豆油的定性溫度為： T=(133+40)/2=(℃)管程流體的定性溫度為： t=(30+40)/2=35℃根據(jù)定性溫度，分別查取殼程和管程流體的有關物性數(shù)據(jù)。 （2）大豆油在90℃下的有關物性數(shù)據(jù)如下： 密度： ρo= kg/m3定壓比熱容： cpo=(kg℃)導熱系數(shù)： λo=(m℃)粘度： μo= Pas （3）循環(huán)冷卻水在35℃下的物性數(shù)據(jù)： 密度： ρi = kg/m3 定壓比熱容： kJ/(kg℃) 導熱系數(shù)： λi= W/(m℃)粘度： μi= Pas三、計算總傳熱系數(shù) ：Qo =m0CpoΔto=13000(13340)=106 kJ/h=689(kW)2．平均傳熱溫差： △tm===(℃)3．冷卻水用量 ：Wi ===59415(kg/h)4．總傳熱系數(shù)K：管程傳熱系數(shù) ：Re===16509Pri===αi==(16509) ( ) = 3196W/(m2℃)殼程傳熱系數(shù)：假設殼程的傳熱系數(shù)：αo=290 W/(m2 ℃)；污垢熱阻：Rsi= m2℃/W , Rso=℃/W管壁的導熱系數(shù)λ=45 W/(m178?！? ==206 W/(m℃)四、計算傳熱面積 S’===(m2)假設考慮15％的面積裕度，則：S=S′==(m2)。五、工藝結構尺寸1．管徑和管內(nèi)流速：選用ф25(碳鋼)，取管內(nèi)流速ui=2．管程數(shù)和傳熱管數(shù)：依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)：ns===≈88(根) 按單程管計算，所需的傳熱管長度為L===15(m) 按U型管的設計方案，應該是二管程，所以有l(wèi)= L/N=15/2= （1） U型管彎管段的彎曲半徑： U型管彎管段的彎曲半徑R應不小于兩倍的換熱管外徑，常用換熱器的最小彎曲半 徑Rmin 可按GB1511999選取，當d=25mm時，取Rmin =50mm （2）換熱管的材料根據(jù)國家標準選取 ，管子的選用參照GB151—1999選擇 ，查得管壁厚度為2mm 傳熱管總根數(shù)： N = 882=176(根)3．平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)：平均傳熱溫差校正系數(shù) R==P==按單殼程，雙管程結構，溫差校正系數(shù)應查有關圖表。但R=10的點在圖上難以讀出，因而相應以1/R代替R，PR代替P，查同一圖線，可得φΔt=平均傳熱溫差： Δtm=φΔtΔ′tm==(℃)4．傳熱管排列和分程方法：采用組合排列法，即每程內(nèi)均按正三角形排列。取管心距：t= do則t=25=≈32(mm)橫過管束中心線的管數(shù)
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