換熱器的傳熱系數(shù)-在線瀏覽
2025-08-15 04:39本頁面
【正文】 內(nèi)徑。待全部設(shè)計(jì)完成后，仍應(yīng)用作圖法畫出管子排列圖。 另外，初步設(shè)計(jì)中也可用下式計(jì)算殼體的內(nèi)徑，即: (4122) 式中 D――――殼體內(nèi)徑， m； t――――管中心距， m；nc―――－橫過管束中心線的管數(shù)； b′―――管束中心線上最外層管的中心至殼體內(nèi)壁的距離， 一般取b′=(1～)do。 管子按正三角形排列時(shí): (4123) 管子按正方形排列時(shí): (4124) 式中n為換熱器的總管數(shù)。 8．主要構(gòu)件 封頭 封頭有方形和圓形兩種，方形用于直徑小的殼體(一般小于400mm)，圓形用于大直徑 的殼體。 導(dǎo)流筒 殼程流體的進(jìn)、出口和管板間必存在有一段流體不能流動(dòng)的空間(死角)，為了提 高傳熱效果，常在管束外增設(shè)導(dǎo)流筒，使流體進(jìn)、出殼程時(shí)必然經(jīng)過這個(gè)空間。 接管尺寸 換熱器中流體進(jìn)、出口的接管直徑按下式計(jì)算，即: 式中Vs流體的體積流量， /s； 8 u 接管中流體的流速， m/s。在高溫下一般材料的機(jī)械性能及耐腐蝕性能要下降。目前 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。 10． 流體流動(dòng)阻力(壓強(qiáng)降)的計(jì)算 (1) 管程流體阻力 管程阻力可按一般摩擦阻力公式求得。一般進(jìn)、出口阻力可忽略不計(jì)，故管程總阻力的計(jì)算式為: （4125） 式中 ΔpΔp2分別為直管及回彎管中因摩擦阻力引起的壓強(qiáng)降，N/ ； Ft結(jié)垢校正因數(shù)，無因次，對(duì)于φ25， 9 ，對(duì)φ192mm的管子，； Np管程數(shù)； Ns串聯(lián)的殼程數(shù)。 下面介紹埃索法計(jì)算殼程壓強(qiáng)Δpo的公式，即: (4127) 式中 Δp1′流體橫過管束的壓強(qiáng)降，N/ ； Δp2′流體通過折流板缺口的壓強(qiáng)降，N/ ； Fs 殼程壓強(qiáng)降的結(jié)垢校正因數(shù)，無因次，對(duì)液體可取 ，對(duì)氣體或可凝蒸氣 而 (4128) (4129) 式中 F管子排列方法對(duì)壓強(qiáng)降的校正因數(shù)，對(duì)正三角形排列F=，對(duì)正方形斜轉(zhuǎn)45176。 一般來說，液體流經(jīng)換熱器的壓強(qiáng)降為 ～1atm，～。 三、 列管式換熱器的選用和設(shè)計(jì)計(jì)算步驟 1． 試算并初選設(shè)備規(guī)格 (1) 確定流體在換熱器中的流動(dòng)途徑。 (3) 確定流體在換熱器兩端的溫度，選擇列管式換熱器的型式；計(jì)算定性溫度，并確定在定性 溫度下流體的性質(zhì)。 (5) 依據(jù)總傳熱系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值范圍，或按生產(chǎn)實(shí)際情況，選定總傳熱系數(shù)K選值。 2． 計(jì)算管、殼程壓強(qiáng)降 根據(jù)初定的設(shè)備規(guī)格，計(jì)算管、殼程流體的流速和壓強(qiáng)降。若壓強(qiáng)降不符合要求，要調(diào)整流速，再確定管程數(shù)或折流板間距，或選擇另一規(guī)格的設(shè)備，重新計(jì)算壓強(qiáng)降直至滿足要求為止。比較K得初始值和計(jì)算值，若K39。否則需另設(shè)K選值，重復(fù)以上計(jì)算步驟 。它們之間往往是互相矛盾的。 此外，其它因素(如加熱和冷卻介質(zhì)的用量，換熱器的檢修和操作)也不可忽視。 第二章 列管式換熱器設(shè)計(jì) 第一節(jié) 推薦的設(shè)計(jì)程序 一、工藝設(shè)計(jì) 作出流程簡圖。 選定載熱體，求出載熱體的流量。 12 計(jì)算定性溫度，確定流體的物性數(shù)據(jù)（密度、比熱、導(dǎo)熱系數(shù)等）。 按經(jīng)驗(yàn)或現(xiàn)場數(shù)據(jù)選取或估算Ｋ值，初算出所需傳熱面積。包括管徑、管長、管子數(shù)、管程數(shù)、管子排列方式、殼體內(nèi)徑（需進(jìn)行圓整）等。 校核平均溫度差D 。 1管程和殼程壓力降的計(jì)算。 換熱器封頭選擇。 管板尺寸確定。 折流板的選擇與計(jì)算。 接管、接管法蘭選擇及開孔補(bǔ)強(qiáng)等。 三、編制計(jì)算結(jié)果匯總表 四、繪制換熱器裝配圖 13 五、提出技術(shù)要求 六、編寫設(shè)計(jì)說明書 第二節(jié) 列管式換熱器的工藝設(shè)計(jì) 一、換熱終溫的確定 換熱終溫對(duì)換熱器的傳熱效率和傳熱強(qiáng)度有很大的影響。 為合理確定介質(zhì)溫度和換熱終溫，可參考以下數(shù)據(jù)： 熱端溫差（大溫差）不小于20℃。 在冷卻器或冷凝器中，冷卻劑的初溫應(yīng)高于被冷卻流體的凝固點(diǎn)；對(duì)于含有不凝氣體的冷凝，冷卻劑的終溫要求低于被冷凝氣體的露點(diǎn)以下5℃。 對(duì)于逆流或并流換熱過程，其平均溫差可按式（2－1）進(jìn)行計(jì)算： （2—1） 式中， 、 分別為大端溫差與小端溫差。 對(duì)于錯(cuò)流或折流的換熱過程，若無相變化，則要進(jìn)行溫差校正，即用公式（2－2）進(jìn)行計(jì)算。一般要求 ＞，否則應(yīng)改用多殼程或者將多臺(tái)換熱器串聯(lián)使用。當(dāng)設(shè)計(jì)對(duì)象的基準(zhǔn)條件（設(shè)備型式、雷諾準(zhǔn)數(shù)Re、流體物性等）與某已知Ｋ值的生產(chǎn)設(shè)備相同或相近時(shí)，則可采用已知設(shè)備Ｋ值的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為自己設(shè)計(jì)的Ｋ值。由表2－1選取大致Ｋ值， 表21 列管式換熱器中的總傳熱系數(shù)K的經(jīng)驗(yàn)值 冷流體 熱流體 總傳熱系數(shù)W/m2.℃ 水—水 8501700 水—?dú)怏w 17280 水—有機(jī)溶劑 280850 水—輕油 340910水—重油 60280 有機(jī)溶劑—有機(jī)溶劑 115340 水—水蒸汽冷凝 14204250 氣體—水蒸汽冷凝 30300 水—低沸點(diǎn)烴類冷凝 4551140 水沸騰—水蒸蒸汽冷凝 20004250 輕油沸騰—水蒸汽 4551020 用式（2－3）進(jìn)行Ｋ值核算。 時(shí)近似按平壁計(jì)算，即： 在用式（2－3）計(jì)算Ｋ值時(shí)，污垢熱阻 、 通常采用經(jīng)驗(yàn)值，常用的污垢熱阻大致范圍可查《化工原理》相關(guān)內(nèi)容。 四、傳熱面積A的確定 工程上常將列管式換熱器中管束所有管子的外表面積之和視為傳熱面積，由式（2－4）和式（2－5）進(jìn)行計(jì)算。管子總數(shù)是指圓整后的管子數(shù)減去拉桿數(shù)。 選用較小直徑的管子，可以提高流體的對(duì)流給熱系數(shù)，并使單位體積設(shè)備中的傳熱面積增大，設(shè)備較緊湊，單位傳熱面積的金屬耗量少，但制造麻煩，小管子易結(jié)垢，不易清洗，可用于較清潔流體。 我國列管式換熱器常采用無縫鋼管，規(guī)格為外徑壁厚，常用的換熱管的規(guī)格：φ192，φ25，φ383。國內(nèi)管材生產(chǎn)規(guī)格，長度一般為：，2，3，5，6，9，12ｍ等。 殼程和殼程壓力降，流體在換熱器內(nèi)的壓降大小主要決定于系統(tǒng)的運(yùn)行
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