列管式换热器计算

列管式换热器计算

水蒸气温度150℃，换热器面积32m2，重油流量3.5T/h（0.97kg/s），重油进口温度为20℃，初选20#无缝钢管规格为15×1，2管程，每管程94根管，在垂直列上管子数平均为n=16根。

1. 蒸汽侧冷凝换热表面换热系数h1

tstwtstwtm12，假定壁面温度tw149.5℃，则2=148.8℃

（1）定性温度

tm1由tm1查水的物性参数，得

λ1=0.685W/(m·K)，μ12.01×10-4N·s/m2，ρ1=920kg/m3，r=2113.1×103J/kg。

（2）定型尺寸：水平管束取nd，n= 16，d=0.017m

（3）表面换热系数h1计算式

ρ12λ13gr92020.68539.812113.110344h10.725[]0.725[]4nd1μ(tstw)160.0172.0110(150149.5)15451 W/(m2·K)

112. 重油侧表面换热系数h2

（1）由重油的定性温度查重油的物性参数，得

ν22.0×10-6m2/s，λ2=0.175W/(m·K)，ρ2=900kg/m3，c2=1.88×10-3 J/(kg·K)，Pr=19.34。

（2）流速u

M20.970.0653.14ρ2f9000.0152944m/s

u（3）雷诺数和努谢尔特数分别为

ud20.0650.015487.56ν22.010Re

0.011

f(1.82lnRed1.64)2(1.82ln487.51.64)2Nud(f/8)RedPr(0.011/8)487.519.349.521.071.27(f/8)0.5(Pr0.6671)1.071.27(0.011/8)0.5(19.340.6671)

（4）表面换热系数h2为

λ20.1759.52111.1d20.015h2NudW/(m2·K)

3. 传热系数K

忽略管壁热阻，又因管壁很薄可按平壁计算传热系数

111h1h211115451111.1K109.9W/(m2·K)

4. 平均温差法（LMTD法）计算重油出口温度

''''tt22预先设定，试算后再校核，现设定=120℃，则

Δt'Δt''(15020)(150120)Δtm15020Δt'lnln''150120Δt68.2℃

ΦKAΔtm109.927.268.22.04×105W

'''t2Φ(M2c2)t22.04105(0.971.88103)20132℃

设定值与校核值不一致。

''t2再设=125℃，则

Δt'Δt''(15020)(150125)Δtm15020Δt'lnln''150125Δt63.7℃

ΦKAΔtm109.927.263.71.9×105 W

'''t2Φ(M2c2)t21.9105(0.971.88103)20124.2℃

设定值与校核值一致。

因此，重油出口温度可以达到125℃。

5. 换热量校核

由传热公式qKΔtm109.963.7=7.0×103 W/m2

由蒸汽侧换热q1h1(tstw)15451(150149.5)=7.73×103 W/m2

设计壁温合理，达到计算要求。

6. 换热面积及管长

Φ1.9105AKΔtm109.963.727.14

按平壁计算，管面积应为按平均直径dm(d1d2)/2计算的面积，因总管数N188，

A27.14πdmN3.140.016188l2.87m