CO2冷凝器设计计算说明书.docx

PAGE PAGE XV PAGE PAGE 1 PAGE PAGE I 工艺条件 管侧为CO2，冷凝温度为-33℃； 壳侧为液氨，蒸发温度为-38℃； 确定物性参数 定性温度：可取流体进出口温度的平均值。 管程热流体： ℃ 壳程冷流体： ℃ 根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据 水 航空煤油 密度：ρi=995.7 kg/m3 ρ0=730 kg/m3 定压比热容：Cpi=4.174kJ/(kg·℃) Cp0=2.388kJ/(kg·℃) 导热系数：λi=0.6176 W/(m·℃) λ0=0.138W/(m·℃) 粘度：μi=8.07×10-4 Pa·s μ0=4.4×10-4 Pa·s 估算传热面积 热流量： Φ=qmicpiΔti=35000×2.388 平均传热温差： 传热面积 假设K=520W/(m2·K),则估算面积为： 计算水的流量 工艺结构尺寸 管径和管内流速 选用ф19×2较高级冷拔传热管(碳钢)，取管内流速ui= 1.2m/s 管程数与传热管数 确定单程传热管数 按单程管计算，所需的传热管长度为： 按单管程设计，传热管过长，宜采用多管程结构，根据本设计实际情况，采用标准设计，现取传热管长为l=4.5m，则该换热器的管程数为： 传热管总根数： 平均传热温差校正及壳程数 平均传热温差校正系数： 按单壳程，双管程结构，温差校正系数应查有关图表可得ε 则平均传热温差 由于平均传热温差校正系数大于0.8，同时壳程流体流量较大，故取单壳程合适。 传热管排列和分程方法 转角正方形排列（排列角为45°） 取管心距t=1.25do 由于管径较小，管心距不得小于do 隔板中心到离其最近一排管中心距离 S=t/2+6=18.5mm 分程隔板两侧相邻管排之间的管心距为38mm 壳体内径 采用多管程结构，取管板利用率η＝0.8，则壳体内径为 按卷制壳体的进级挡，圆整可取D=600mm 折流板 采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25％，则切去的圆缺高度为 h＝0.25×600=150 mm 取折流板间距B=0.3D,则 B=0.3×600=180mm 折流板数NB 接管 壳程流体进出口接管：取接管流速为，则接管内径为： 取标准管径为 管程流速进出口接管：取接管流速为，则接管内径为： 取标准管径为 换热器核算 热流量核算 壳程表面传热系数 采用弓形折流板，壳程表面传热系数： 传热管正方形排列，则当量直径为 壳程流通截面积： 壳程流体流速及其雷诺数分别为： 普朗特数 粘度校正 壳程表面传热系数 W/(m2·K) 管内表面传热系数 管程流体流通截面积： 管程流体流速及其雷诺数分别为： Ui= 普朗特数 W/(m2·K) 污垢热阻和管壁热阻 查有关文献知可取： 管外侧污垢热阻 R0=1.76×10-4m2·K/W 管内侧污垢热阻 Ri=2.1×10-4m2·K/W 管壁热阻 查有关文献知碳钢在该条件下的热导率为λ=50 W/(m·K) 总传热系数 传热面积裕度 计算传热面积 换热器实际传热面积 换热器的面积裕度 传热面积裕度合适，该换热器能够满足设计要求。 壁温核算 因管壁很薄，且壁温热阻很小，故管壁温度可按如下计算 则传热管平均壁温为 壳体壁温，可近似取为壳程流体的平均温度，即 壳体壁温和传热管壁温之差为 ℃ 因此，选用浮头式换热器较为适宜。 换热器内流体的流动阻力核算 管程流体阻力 根据公式可求出管程流动阻力 其中 .5 传热管相对粗糙度0.02/15=0.013，由Re=22209，查莫狄图得=0.045，流速u=1.2m/s，ρ=995.7kg/m3，所以 ΔPt=（9678.2+2150.7）×1.5×1×2=35486.7Pa 管程流体阻力在允许范围之内。 壳程阻力 根据公式可以计算出壳程阻力压强降，其中 流体流经管束的的阻力 正方形排列，F=0.4 f0=5×19080-0.228=3.99 NTC=1.19NT0.5=1.19×264 NB=24，u0=0.52m/s，则 △P0=0.4×3.99×19.34×（24+1）×730×= 73259 Pa 流体流过折流板缺口的阻力 △Pi =NB（3.5-2B/D）,其中 B=0.18m; D=0.6m； 故△P2=24×（3.5-2×0.