内蒙工业大学本科课程设计
管程流速： ui=Wc/(ρm·Ai)=8744.51/(861.72×0.0053×3600)=0.5318m/s Rei=di·ρm·ui /μm=（0.015×861.72×0.5318）/（6.71×10-4）=10.244×103 对于碳钢管，取管壁粗糙度ε=0.1，则相对粗糙度为 ε/di=0.1/15=0.007 由教材λ-Re关系图查得，λ=0.041 ΔP1=?*(l/d)*?ui/2=0.041×（3/0.015）×（861.2×0.5318）/2=774Pa ΔP2=3*?u2/2= 3×861.72×0.53182/2=365.55Pa ∑ΔPi=（ΔP1+ΔP2）Ft·Ns·Np =（999+366）×1.4×1×2=3822Pa（<50KPa） 所以管程压强降符合设计要求。 ② 壳程压强降 ∑ΔPo=（ΔP1’+ΔP2’）Ft·Ns (其中Ft=1.0，Ns=1 , ) 因为壳程走的为水蒸气，不需要加折流挡板 nc=1.1(60)=8.52 壳程流通面积： Ao=（π/4）·(D220.52 ??Pi?3822Pa 2 uo=2.06m/s Reo=4.343×103 - n·do2 ) =（3.14/4）×（0.3252-8.52×0.0192） =0.0803 m 壳程流速： uo=Wh/(ρ·Ao)=891/(1.496×0.0803×3600)=2.06m/s Reo=do·ρ·uo /μ =（0.019×1.469×2.06）/（1.324×10-5）=4.343×103 （＞500） Fo=5.0×Reo-0.228=5.0×（4.343×103）-0.228=0.741 管子为正三角形排列F=0.5 ΔP1’=F·fo·nc（ NB+1）·ρu2o/2 ΔP1’=0.5×0.741×8.52×(1+1)×1.496×2.062/2=19.7Pa ∑ΔPo=ΔP1·Fs·Ns=19.7×1×1=19.7Pa（<100 KPa） 计算结果表明，管程和壳程的压降均能满足条件 （3）核算总传热系数 ①管程对流传热系数hi 14
??P 0?19.7Pa k=0.405W/(m·℃) Pri?5.93 Rei?10.244?103 hi?2044.98W/(m2?。C W/(m2·℃) 内蒙工业大学本科课程设计
Cp=（C乙醇+C水 ）/ 2 = 3.58 KJ/(Kg·℃) k=0.5×(0.148+0.6625)=0.405 W/(m·℃) μm=6.71×10-4 Pa·s Rei?10.244?103 Pri?Cp?3.58?10?6.71?10?k0.4053?4h0?2112.5W/(?5.93 m2·℃) Rso=1.7197×10-4 (㎡ ℃)/W Rsi=1.719710-4(㎡ ℃)/W Ko=837W/(m2·×?hi?0.023??2044.98k0.4050.80.4ReiPr?0.023??(10.244?103)0.8?5.930.4di0.015W/(m2·℃) ②壳程对流传热系数 n1?n2?n3?......?n15?nm?()?0.750.750.750.75n1?n2?n3?......?n151?2?3?......?1 ( )40.750.750.750.751?2?3?.......?1?0.074?h0?0.725(??gr0)/(nd0??t)?322/3?0.25 ?0.725(0.68443?934.82?9.81?2174.2)/(1.482/3?0.019?6.71?10?4?5)=2112.5 W/(m·℃) ③污垢热阻 由表查得： Rso=0.859×10-4 (㎡ ℃)/W Rsi=1.7197×10-4(㎡ ℃)/W ④总传热系数K: k=670.66 W/(m·℃) dm=(do-di)/[ln(do/di)]=0.01692m 1/K0?1/h0?Rso?Rsi*(d0/di)?d0/(hidi)?(bd0)/(Kdm)??℃) 0.25 管程进出口标准接管外径为 =1/1.66×10 即 Ko=837W/(m·℃) 由于 (Ko –K)/K=（837-670.66）/ 670.66= 24.8% 15
2-3内蒙工业大学本科课程设计
故所选的换热器是合适的 （4）接管 ①管程流体进出口接管，取接管内流体流速为：u=2m/s， 则接管内径为d=(4V/πu)0.53600)0.5=0.042m， 查出do=50mm,b=3mm,di=42mm， 因为u=V/Ao=(4×8744.51)/(3.14×3600×861.72×0.0422)=2.04m/s ( 1m/s
备注 内蒙工业大学本科课程设计
2.2 全凝器的工艺计算 （1） 估算传热面积，初选换热器型号 热流体：以纯蒸汽（92%） 冷流体：冷却水 （15℃） ①基本物性数据的查取 92%乙醇蒸汽的定性温度 78.3℃ 冷却水的定性温度 （15+35）/2 =25℃ 物性参数： 名称 密度ρ Kg/m 3 定压比热导热系k 粘度μ Cp W/(m·Pa·s -4汽化热r KJ/Kg KJ/(Kg·℃) ℃) 乙醇液736.775 78.3℃ 乙醇气体1.6248 78.3℃ 水78.3℃ 972.817 4.195 0.6745 3.565×10-4 -5 0.1532 4.4×10 1.038×10-5 846 rm=966.7KJ/Kg Q=3804.2×103W 1.8046 0.022 850 Wc=163699.73kg/h 水蒸汽0.2929 78.3℃ 冷却水998.2 20℃ ②热负荷计算 0.6228 1.1535×10 100.5×10-5 2307.8 4.83 0.5989 rm =92%×850 + 8%×2307.8=966.7 KJ/Kg 17
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