Расчет правильной площади теплопередачи является наиболее важным шагом в конструкции теплообменника корпуса и трубы.в то время как сверхразмерный блок тратит капитал и может вызвать низкую скорость на стороне трубы, что приводит к загрязнениюВ этом руководстве представлена полная методика расчета с помощью практического примера.
Все размеры теплообменников начинаются здесь:
Q = U × A × LMTD
Переустройство для решения для площади:
A = Q / (U × LMTD)
Вычислить Q из энергетического баланса процесса жидкости:
Q = ṁ × cp× ΔT
Где?ṁявляется массовой пропускной способностью (в кг/с),вpявляется удельной теплотой (J/kg·K), иΔTэто изменение температуры жидкости.
Пример:Охлаждение 10 кг/с процессной воды от 80°C до 40°C (cp≈ 4,180 J/kg·K):
Q = 10 × 4,180 × (80 - 40) =1,672 кВт
Разница средней температуры в логарифме объясняет изменение температуры вдоль длины обменника.
LMTD = (ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1 / ΔT2)
где ΔT1 и ΔT2 - это температурные различия на каждом конце обменника:
| Конец | Горячая сторона | Холодная сторона | ΔT |
|---|---|---|---|
| Вход (ΔT1) | 120°C (горячее) | 35°C (на холоде) | 85°С |
| Выпуск (ΔT2) | 80°C (горячее) | 20°C (холодно) | 60°C |
LMTD = (85 - 60) / ln ((85/60) = 25 / 0,3483 =710,8°C
Для конфигураций с несколькими проходами или с перекрестным потоком умножить на корекционный коэффициент F (0,8−1,0) по стандартам TEMA.
Общий коэффициент теплопередачи U представляет собой совокупное тепловое сопротивление проводки стенки труб, загрязнения с обеих сторон и коэффициентов конвективной пленки.
| Служба | Пара жидкости | U (W/m2·K) |
|---|---|---|
| Вода / Вода | Процессуальная вода / охлаждающая вода | 800 ‰1,500 |
| Масло / вода | Легкое масло / охлаждающая вода | 300 ¢ 500 |
| Газ / вода | Дымовые газы / вода для питания котла | 30 ¢ 60 |
| Пары / воды | Конденсационный пар / охлаждающая вода | 1500 ¢4,000 |
| Химические вещества / Вода | Органический растворитель / охлаждающая вода | 250 ‰ 600 |
В нашем примере выбор U = 1200 Вт/м2·К для службы "вода - вода".
Вставьте значения в перестроенное уравнение:
A = Q / (U × LMTD) = 1,672,000 / (1,200 × 71,8) =19.4 м2
Добавить 10−15% проектной маржи для загрязнения и эксплуатационной изменчивости:
А.дизайн= 19,4 × 1,15 =220,3 м2
Требуемая площадь физически обеспечивается трубным узлом:
A = n × π × do× L
Где?nчисло труб,doявляется наружным диаметром трубы, иЛявляется эффективной длиной трубки.
При использовании 19,05 мм ОД труб эффективной длины 3000 мм:
Площадь на трубку = π × 0,01905 × 3,0 =0.1795 м2
Необходимые трубы = 22,3 / 0,1795 =125 труб
| Фактор | Влияние | Направление |
|---|---|---|
| Окрашивание | Со временем уменьшается | Включить стойкость к загрязнению TEMA; добавить 10~25% маржи безопасности |
| Устройство потока | Противопоток максимизирует LMTD | Использование противопотока, когда это возможно; применение F-фактора для многопрохождения |
| Дизайн труб | Влияет на поток со стороны оболочки и U | Треугольная площадь для однофазной работы; вращающийся квадрат для службы загрязнения |
| Расстояние между изолирующими элементами | Управляет скоростью на стороне снаряда | Разрез: 25%; расстояние между ними: 0.2×1.0 × идентификатор оболочки |
| Ограничения скорости | Слишком низкий → загрязнение; слишком высокий → эрозия | Жидкость: 1 ‰ 3 м/с; Газ: 15 ‰ 30 м/с |
Вам нужен специальный теплообменник с оболочкой и трубкой, разработанный в соответствии с вашими требованиями?Свяжитесь с группой ЮхонМы поставляем полные теплообменники, трубные пакеты, трубные листы, баффлы и сформированные головки с полной сертификацией ASME.
