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換熱器設計計算范例
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  • 換熱器設計計算范例, 供換熱器設計參考  設有流量為mh的熱流體,需從溫度T1冷卻至T2,可用的冷卻介質入口溫度t1,出口溫度選定為t2。由此已知條件可算出換熱器的熱流量Q和逆流操作的平均推動力。根據傳熱速率基本方程:
          
      當Q和已知時,要求取傳熱面積A必須知K和則是由傳熱面積A的大小和換熱器結構決定的?梢,在冷、熱流體的流量及進、出口溫度皆已知的條件下,選用或設計換熱器必須通過試差計算,按以下步驟進行。

    ◎ 初選換熱器的規格尺寸
      ◆ 初步選定換熱器的流動方式,保證溫差修正系數大于0.8,否則應改變流動方式,重新計算。
      ◆ 計算熱流量Q及平均傳熱溫差△tm,根據經驗估計總傳熱系數K估,初估傳熱面積A估。
      ◆ 選取管程適宜流速,估算管程數,并根據A估的數值,確定換熱管直徑、長度及排列!
    ◎ 計算管、殼程阻力
      在選擇管程流體與殼程流體以及初步確定了換熱器主要尺寸的基礎上,就可以計算管、殼程流速和阻力,看是否合理;蛘呦冗x定流速以確定管程數NP和折流板間距B再計算壓力降是否合理。這時NP與B是可以調整的參數,如仍不能滿足要求,可另選殼徑再進行計算,直到合理為止。

    ◎ 核算總傳熱系數
      分別計算管、殼程表面傳熱系數,確定污垢熱阻,求出總傳系數K計,并與估算時所取用的傳熱系數K估進行比較。如果相差較多,應重新估算。

    ◎ 計算傳熱面積并求裕度
      根據計算的K計值、熱流量Q及平均溫度差△tm,由總傳熱速率方程計算傳熱面積A0,一般應使所選用或設計的實際傳熱面積AP大于A020%左右為宜。即裕度為20%左右,裕度的計算式為:
          
    某有機合成廠的乙醇車間在節能改造中,為回收系統內第一萃取塔釜液的熱量,用其釜液將原料液從95℃預熱至128℃,原料液及釜液均為乙醇,水溶液,其操作條件列表如下:

             表4-18  設計條件數據
    物料 流量 kg/h 組成(含乙醇量)mol% 溫度 ℃ 操作壓力 MPa
    進口 出口
    釜液 109779 3.3 145   0.9
    原料液 102680 7 95 128 0.53

      試設計選擇適宜的列管換熱器。

    解:
    (1) 傳熱量Q及釜液出口溫度...
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