合成氨冷冻工段过冷器设计 毕业设计

ui?Vi?4?2687/3600din?4?0.39m/s(20?10)?1550?32

Rei?diui?i?iCp?i20?10?3?0.39?671.15?23060 =?52.27?104.486?103?2.27?10?4Pr??1.598 =

?0.6376?i?0.023?di?Re0.8Prn

当液体被加热时n=0.4；当液体被冷却时n=0.3；当气体被加热或冷却时n=0.4

?i?0.023?2.6.2壳程对流传热系数?o

0.63730.80.4?(23060)?1.598?2734Wm2??C ?320?10??32?24?3?322???252?4?(t?do)?2?4???20.18mm 24壳程当量直径de?=

?do3.14?25?d??0.025?2

流体通过管间最大截面积A0?BDi?1?0??0.6?1??1???0.197m

t??0.032??V01.4?104/3600u0???19.7m/sA00.197流体管间流速

Reo?deu?o?o?20.18?10?3?19.7?5.945??1.663?101.42?10?5 2.486?103?1.42?10?5?1.14 =

0.0331Pr?Cp?o?o?0.36令?=(?deRe0.55Pr(13?0.14)?w

?0.14)， ?w?0.14?)=1.0；当液体被冷却时()0.14=0.95； ?w?w?0.14)=1.0。 ?w当液体被加热时(对于气体不论加热还是冷却，可忽略此项不计，取(则

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10.03310.552?3?459Wm?C ???0?0.36??(166300)?1.1420.18?10?32.6.3污垢热阻Rs(m2??CW)

查表,对管程液氨Rsi=1.72?10m2??CW，

对壳程碱洗气Rs=1.72?10m2??CW 。 2.6.4管壁温度的估算tw

?3?4?oto?管外流体平均温度,?C

|to?tw||t?t|?wi11?Rso?Rsi?i

ti?管内流体平均温度,?C tw?管壁平均温度,?C

已知各参数代入式中求得，tw =-20C0。

查表，利用插值法，管子材料为不锈钢，求得管壁导热系数为?=40Wm2?。C。 2.6.5总传热系数Ko的计算

ddbd11?o?Rsio?o?Rso?Ko?ididi?dm?o

10.0250.0250.002?0.0251??0.000172???0.0017?2?0.00462?K02734?0.020.0240?0.0225459m?CW

Ko=216Wm2?。C

K0216??1.2K180,在1.15?1.25的范围内,则初选合理。

2.7核算压力降

2.7.1管程压力降

??P?(?P??P)F?Ni12ts?Np

?P1,?P2?分别为直管和弯管中因摩擦阻力引起的压强降,Pa Ft?结垢校正系数,无因次,对?19?2.0的管子取为1.5 Ns?壳程数

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Np?管程数

2.7.2?P1的求取

l?u2?P?1??d22

?=0.0056+

0.005 0.32Re上式适用范围为Re =3?103?3?106

?=0.0056+

0.0050.005?2.0?10?4 =0.0056+ 0.320.3223060Re3000671.15?0.392l?u2?4?P??61.37pa =2.0?10??1=?202di22.7.3?P2的求取

?P2=3(

?u2v)Pa=153pa

??P?(?P??P)F?Ni12ts?Np=(61.37+153）?1.15?1?1Pa=247Pa

壳程压力降

?P=（?P?+?P?）F?N

o12ss??P1??P2??流体横过管束的压力降，Pa 流体通过折流缺口的压力降，Pa

Fs?壳程压强降的结垢校正系数，无量纲，气体去1.5 Ns?壳程数

??P1?Ffonc(NB?1)?uo22

2?u2Bo?P2??NB(3.5?)Di2

F?管子排列方法对压强降的校正系数，对正三角形排列F=0.5

fo?壳程流体的摩擦系数，当Reo〉500时，fo?5.0Reo?0.228 nc?横过管束中心线的管子数 NB?折流挡板数

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B?折流板间距，m

uo?按壳程流通面积Ao计算的流速，ms，Ao=B（Di-ncdo）

Ao=B（Di-ncdo）=0.6?（1.5-44?0.025）m2=0.24m2

uo=Reo=

Vo14000/3600?16.222ms =

Ao0.24douo??o

=

0.025?16.22?5.94?19400

1.24?10?5fo?5.0Reo?0.228=0.53 ??P1?Ffonc(NB?1)?uo22

5.94?16.22 =0.5?0.53?44（4+1）??45441pa

222?u2B2?0.65.94?16.2o =4?(3.5 ?)?=8418Pa ?P2??NB(3.5?)1.52Di2

?P=（?P?+?P?）=(45441.7+8418) ?1.0?1=53859Pa

o122.8壁温计算

2.8.1管程壁温tt

热流体侧的壁温tth

tth?Tm?K(1?i?Rsi)?tm

?1?=90?180???0.00172??105?50.57℃

?2734? 冷流体侧的壁温ttc

ttc?tm?K(1?o?Rso)?tm

?1?= ?24?180??0.000172?105??68.4℃

?459?1管壁温度tt?(tth?ttc)=-8.9℃

22.8.2壳程壁温ts

当壳体温度接近环境温度时或传热条件使得圆筒壁温接近介质温度时，壳体壁温取壳

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