管殼式熱交換器傳熱計算

1 適用範圍
本附錄適用於管殼式熱交換器的無相變傳熱計算

2 計算流程
a) 計算熱負荷;
b) 計算對數平均溫差;
c) 根據經驗選取總傳熱係數,估算傳熱面積;
d) 初選熱交換器型式參數;
e) 確定流體流徑(管程,殼程),計算阻力降;
f) 計算阻力降與允許阻力降比較,若大於允許阻力降,應重複d) ~ f);
g) 計算管,殼程的對流傳熱係數,確定污垢熱阻,計算總傳熱係數;
h) 計算所需傳熱面積,與初選傳熱面積比較,若不滿足設計要求時,應重複 c) ~ h)

3 設計條件

3.1 輸入數據

3.1.1 操作參數
a) 冷,熱流體質量流量,包括氣相質量流量,液相質量流量和總的質量流量;
b) 冷,熱流體進口壓力;
c) 冷熱流體進,出口溫度;
d) 冷,熱流體流經熱交換器的允許阻力降;
e) 熱負荷。

3.1.2 流體物性數據
冷,熱流體的物性參數包含以下內容:
a) 單相流體至少給出一個壓力點下進,出口兩個溫度點下的密度,等壓比熱,粘度,導熱係數和液相表面張力。
b) 兩相流體,應分別給出氣,液相流體的物性參數,至少包含出一個壓力點下進,出口3個溫度點下的密度,等壓比熱,黏度,導熱係數和液麪表面張力。此外,還應給出該流體各溫度下的氣相質量分率和總焓值。
c) 無論是單相還是兩相流體,均應給出冷熱流體的污垢熱阻。

3.2 標準規範
熱交換器結構設計所遵循的主要標準和規範

3.3 主要承壓元件材料
包括換熱管,管板,浮頭法蘭,管箱封頭(或平蓋),殼程圓筒,殼程封頭,接管法蘭與緊固件材料。

3.4 結構參數
a) 管,殼程設計溫度;
b) 管,殼程設計壓力;
c) 腐蝕裕量;
d) 熱交換器結構型式(U形管式,浮頭式,固定管板式,填料函式或釜式重沸器);
e) 佈置方式(立置或臥管)
f) 程數;
g) 換熱管類型(光管,螺紋管,T形翅片管,表面燒結管,縱槽管,翅片管,螺旋槽管,鋸齒形管,管內插入物強化管等);
h) 換熱管外徑,壁厚,排列方式和換熱管中心距;
i) 換熱管與管板的連接;
j) 換熱管採用的支撐或折流元件形式;
k) 折流板形式,切口方向和折流板缺口區是否布管;
l) 若選用多臺熱交換器操作,應給出多臺熱交換器的串,並聯方式要求。

4 設計結果

4.1 結構參數
a) 殼體直徑;
b) 管程數量;
c) 換熱管數量;
d) 換熱管長度;
e) 折流板間距,數量與切口大小;
f) 第一塊折流板與管板間距離;
g) 旁路擋板數量;
h) 管程進,出口接管公稱直徑;
i) 殼程進,出口接管公稱直徑;
j) 串聯熱交換器的管程中間連接口公稱直徑;
k) 串聯熱交換器的殼程中間連接口公稱直徑;
l) 殼程進口是否需要防衝保護;
m) 是否需要膨脹節所需膨脹節型式。

4.2 流體熱力學參數
a) 熱負荷;
b) 有效平均溫差;
c) 污垢和清潔狀態下總傳熱係數;
d) 換熱管壁溫;
e) 殼程圓筒溫度;
f) 管板溫度。

4.3 流體動力學參數
a) 管束重;
b) 設備淨重;
c) 充水後重。

4.5 外形簡圖,包含冷,熱流體流向和管,殼程進出口規格和數量。

5 數據表

6 基本傳熱方程

7 總傳熱係數

8 有效平均溫差

9 流體定性溫度

10 壁溫計算

11 污垢熱阻

參考文獻:GB/T 151-2014

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