1、-換熱器結(jié)構(gòu)形式的選擇螺旋板式操作溫度在300400c以下，整個(gè)換熱器焊為一體，密封性良好螺旋板換熱器直 徑在1.5m之內(nèi)，板寬2001200mm,板厚24mm，兩板間距525mm,可用普通鋼板和不 銹鋼制造，目前廣泛用于化工、輕工、食品等行業(yè)。其具有以下特點(diǎn)：(1)總傳熱系數(shù)高由于流體在螺旋形通道內(nèi)受到慣性離心力的作用和定距柱的干擾，低 雷諾數(shù)(Re=14001800)下即可達(dá)到湍流，允許流速大(液體為2m/s,氣體為20m/s),故傳熱 系數(shù)大。(2)不易結(jié)垢和堵塞由于流速較高且在螺旋形通道中流過(guò)，有自行沖刷作用，故流體中 的懸浮物不易沉積下來(lái)。(3)能利用低溫?zé)嵩从捎诹鞯篱L(zhǎng)而且兩流體可達(dá)

2、到完全逆流，因而傳熱溫差大，能充分 利用溫度較低的熱源。(4)結(jié)構(gòu)緊湊由于板薄27mm,單位體積的傳熱面積可達(dá)到150500m2/m3。相對(duì)于螺旋板式換熱器，板式換熱器處理量小，受密封墊片材料性能的限制，其操作溫 度一般不能高于200C,而且需要經(jīng)常進(jìn)行清洗，不適于用在蒸汽冷凝的場(chǎng)合。綜上原因，選擇螺旋板式換熱器作為蒸汽冷凝設(shè)備。二大流量換熱器選型參數(shù)1 一次側(cè)介質(zhì)質(zhì)量流量按最大質(zhì)量流量14t/h進(jìn)行計(jì)算2飽和蒸汽壓力換熱器飽和蒸汽入口處的最高壓力在2.0MPa左右3飽和蒸汽溫度飽和蒸汽最高溫度按照214c進(jìn)行計(jì)算飽和蒸汽密度表單位：密度一 p=Kg/nR 壓力一 p=MPa；溫度一t=C溫度

3、 VC02468壓力密度壓力密度壓力密度壓力密度壓力密度PPPPPPPPPP1000.10130.59770.10880.63880.11670.69520.12500.72770.13390.77581100.14330.82650.15320.87980.16360.93590.17460.99480.18631.0571200.1985I.I220.21141.1900.22501.2610.2393I.3360.25431.4151300.27011.4970.28671.5830.30411.6720.32221.7660.34141.8641400.36141.9670.38232

4、.0730.40422.1850.42712.3010.45102.4221500.47602.5480.50212.6790.52922.8160.55772.9580.58723.1061600.61813.2600.65023.4200.68353.5860.71833.7580.75443.9371700.79204.1230.83104.3160.87164.5150.91374.7230.95734.9371801.00275.1601.04965.3911.09835.6291.14875.8771.20106.3121901.25516.3971.31116.6711.3690

5、6.9551.42897.2481.49097.5512001.55487.8641.62108.1881.68928.5221 .乃978.8681.83269.2252101.90779.5931.98529.9742.065010.372.147410.772.232311.192202.319811.622.409812.072.502612.532.598113.002.696313.492302.797514.002.901014.523.008515.053.118515.613.231616.182403.347716.763.467017.373.589717.993.715

6、518.643.844819.304 一次側(cè)(高溫側(cè))、二次側(cè)(低溫側(cè))的進(jìn)出口溫度熱側(cè)入口溫度T1=214熱側(cè)出口溫度T2=50冷側(cè)進(jìn)口溫度t1=40C冷側(cè)出口溫度t2=60C三總傳熱量(單位:kW)計(jì)算有相變傳熱過(guò)程計(jì)算公式為：Q = %. r + qh .cb 小-T?) = % .% (t 2 -1 )其中死. r是飽和蒸汽凝結(jié)所放出的熱量；%4(Ts-G)是飽和水溫度降至目標(biāo)溫度時(shí)所需放出的溫度；qc Q (t2-t,)是冷卻水吸收的熱量。式中：Q換熱量，KWqh飽和蒸汽的質(zhì)量流量,Kg/s,此處取14t/h即3.89 Kg/sr蒸汽的汽化潛熱，KJ/Kg, 2.0MPa. 214c

7、條件下飽和蒸汽的氣化潛熱值為890.0KJ/KgTs飽和蒸汽入口側(cè)壓力下水的飽和溫度，在2.0MPa時(shí)，水的飽和溫度為 214cCh熱流體的平均常壓比熱容，KJ/(Kg.),即冷凝水在平均溫度為二2時(shí)的比熱容，代入4=214,心=50,則水在132時(shí)的比熱容為4.258 KJ/(Kg.)T,冷凝水出口溫度，此處為60Cqc換熱所需冷卻水的質(zhì)量流量，Kg/s o這是一個(gè)待確定的參數(shù)q冷流體的平均常壓比熱容，KJ/(Kg.),即冷卻水在平均溫度上上2時(shí)的比熱容，代入乙=40C, g=60C,則水在50C時(shí)的比熱容為4.178KJ/(Kg.)t冷去U水的入口溫度，40t2冷卻水的出口溫度，60代入數(shù)

8、值，計(jì)算得總傳熱量為r + S&TsF)=3.89Kg/s x 890KJ/Kg + 3.89Kg/s x 4.258KJ/(Kg.0C) x (214- 50)= 6178.53 KW四冷卻水質(zhì)量流量計(jì)算Q = qh. r + qh.ch(Ts -T2) =(t2 -1,)。其中。=% r +(Ts - T?) : 6178.53 KW則 gG(t2-t) = 6178.53KW代入各參數(shù)的數(shù)值求得%=7求9Kg/s,即266.2t/h五換熱面積的初步計(jì)算1換熱面積的計(jì)算公式式中：A換熱面積，/Q總換熱量(傳熱功率)，W,A7； 一傳熱面平均溫差，C總傳熱系數(shù)W/m?。2傳熱面平均溫

9、差的計(jì)算(1)當(dāng)時(shí):丁 =但工)-W F)(2)當(dāng)7H2乜F時(shí):=Tt?(3)當(dāng)工 與-，時(shí)：r _-，1)-(- -G)加 , T,fLn -此處，T -r2 =214-60 = 154 T2-t =5O-4O = 1O"=")«，)=殳3 52.75。°,n , 7；-t.L15.4Ln-心“I3總傳熱系數(shù)的計(jì)算1 .K的物理意義物理意義：冷熱流體溫度差為1 °C時(shí)，單位面積單位時(shí)間內(nèi)導(dǎo)入(或?qū)С?的熱量，J O 或：總傳熱系數(shù)在數(shù)值上等于單位溫度差下的總傳熱通量。當(dāng)AtK C時(shí)，K=dQ/dS總傳熱系數(shù)是用來(lái)衡量換熱器傳熱阻力的一個(gè)參數(shù)。

10、傳熱阻力主要是由傳熱板片材 料和厚度、污垢和流體本身等因素構(gòu)成。單位：W/m2or kcal/h, m2。總傳熱系 數(shù)倒數(shù)1/K代表間壁兩側(cè)流體傳熱的總熱阻。2 .K的計(jì)算方法總的傳熱系數(shù)用下式計(jì)算:1113c n=+ + +/?.+/?. K % a, A其中：k總傳熱系數(shù)（W/n?。）a1一次測(cè)的換熱系數(shù)（W/m2C）湍流下的傳熱系數(shù)計(jì)算公式2 =0.023羽也包）。8（"嚴(yán)4 44注：該公式的使用條件為="囪 4000且0.6VQ=上的160 M4式中：4 一一次側(cè)流體導(dǎo)熱系數(shù)W/n】 ,4 一通道1的巧型直徑m.%次側(cè)流體的流速夕】一一次側(cè)流體的密度kg/mT從一一

11、次側(cè)流體的粘度PaS.一一次側(cè)流體的比熱J/kgC卜a2二次測(cè)的換熱系數(shù)（W/m2）湍流下的傳熱系數(shù)計(jì)算公式G =0.023&（包2）。8（上產(chǎn)& ZA %注：該公式的使用條件為Ren,4000 且Otv/n-vl60式中： 一二次側(cè)流體導(dǎo)熱系數(shù)W/n/C ,一通道2的當(dāng)量直徑m.町一二次側(cè)流體的流速m/s.二次側(cè)流體的密度kg/m，二次側(cè)流體的粘度PaS，c 一二次側(cè)流體的比熱J/kgC ,6傳熱板片的厚度(m), 4mmA板片的導(dǎo)熱系數(shù)(W/m),換熱器板材采用OG18M9耐熱不銹鋼, 其導(dǎo)熱系數(shù)為16.2 W/mR1一次側(cè)的污垢系數(shù)(m2C/W),取0.000009 m2

12、/WR2二次側(cè)的污垢系數(shù)(m2/W),取0.000052 m2/W換熱器中的污垢熱阻值液體名稱污垢熱阻 (m2/C/W)液體名稱污垢熱阻 (m2/C/W)軟水或蒸飽水0.000009機(jī)器夾套水0.000052城市用軟水0.000017潤(rùn)滑油水0.000009-0.000043城市用硬水(加熱時(shí))0.000043植物油0.000007-0.000052處理過(guò)的冷卻水0.000034有機(jī)溶劑0.000009-0.000026沿海海水或港灣水0.000043水蒸氣0.000009大洋的海水0.000026工藝流體、一般流體0.000009-0.000052河水、運(yùn)河水0.0000433.K的計(jì)算K值

13、的計(jì)算要分兩個(gè)階段進(jìn)行計(jì)算，即蒸汽冷凝階段的冷凝水冷卻階段。(1)蒸汽冷凝階段%=0.023乙(小包產(chǎn)(")。34次側(cè)流體導(dǎo)熱系數(shù)W/mC ,水的導(dǎo)熱系數(shù)表溫度導(dǎo)熱系數(shù)W/m-'C00.50100.58200.60300.62w400.64500.65600.66700.67800.68蒸汽0.02350.025此處取蒸汽的導(dǎo)熱系數(shù)為0.0235 W/m.4 一通道1的當(dāng)量直徑m,取螺旋板寬度”=1500mm 一次側(cè)通道間距為偽=16mm當(dāng)也JxIL.加H + a 1.5 + 0.0168一一次側(cè)流體的密度kg/m刃，在214c時(shí)，蒸汽的密度為10.37 kg/m3,“一一次

14、側(cè)流體的流速m/s,uvHbvpx =3.89 Kg/s 求得 t/j = 15.63nVs從一一次側(cè)流體的粘度PaS,此處取蒸汽的粘度為。I635xio¥as蒸汽粘度表飽和蒸汽溫度C粘度mPa.s1000.012551500.014452000.016352500.018273000.020243500.022184000.02412C* 一一次側(cè)流體的比熱j/kg ,查閱飽和蒸汽特性數(shù)據(jù)表可得，在214c時(shí)，飽和蒸汽的比熱容為3.001 KJ/kg-帶入以上數(shù)據(jù)求得% =0.023人(蟲(chóng)婦產(chǎn)8("產(chǎn)34 14八八一 0.0235 r0.032x15.63x10.371

15、(3001x0.01635x10 =0.023xx ；-0.032 I 0.01635xl03；0.0235= 531.98W/m2% =0.023%（蟲(chóng)必產(chǎn)（四產(chǎn)d 24式中：小一二次側(cè)流體導(dǎo)熱系數(shù)W/mC ,查表得水在40c時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)為0.64 W/m-/ 一通道2的當(dāng)量直徑m,取螺旋板寬度/7=1500mm二次側(cè)通道間距為b、=18mm42Hb, -H+b22x1.5x0.0181.5 + 0.018=0.0356/?/0二次側(cè)流體的密度kg/m?水在40C時(shí)的密度為992.212 kg/m34-二次側(cè)流體的流速m/s,u2.H.b2.p2 =73.9 Kg/s 求得 t/j = 2.

16、76nVs四 一二次側(cè)流體的粘度PaS,查表可得，水在40c時(shí)的粘度為0.6560X10-3 pas的,一二次側(cè)流體的比熱J/kg ,查表得水在40c時(shí)的比熱容為4.178 KJ/kgC帶入以上數(shù)據(jù)求得= 0.023x0.640.0356X0.0356x2,76x992.212Y'/ 4178x06560x 1030.6560xl031064 =10161.95 W/m2則蒸汽冷凝階段的總傳熱系數(shù)計(jì)算為111 J110.004=+ + + 叫+凡=+ 0.000009 + 0.000052 = 0.002289K' q a, %' 531.9810161.9516.2K

17、' = 436.87W/m"C（2）凝結(jié)水冷卻階段4=0.023乙（必旦）。8（22產(chǎn)4 A 44 一一次側(cè)流體導(dǎo)熱系數(shù)W/m ,取水的導(dǎo)熱系數(shù)表溫度也導(dǎo)熱系數(shù)W/m-'C00.50I00.58200.60300.62400.64500.65600.66700.67800.68蒸汽0.02350.025214c冷凝水的導(dǎo)熱系數(shù)為0.67 W/m-4 一通道1的當(dāng)量直徑m,取螺旋板寬度/=1500mm一次側(cè)通道間距為=16mm0二次側(cè)流體的密度kg/m3,水在40C時(shí)的密度為992.212 kg/m3的一二次側(cè)流體的流速m/s,u2.H.b2.p2 =73.9 Kg/s

18、 求得= 2.76nVs上一二次側(cè)流體的粘度Pa,S,查表可得，水在40時(shí)的粘度為0.6560X10-3 pasJ9 一二次側(cè)流體的比熱J/kg ,查表得水在40時(shí)的比熱容為4.178 KJ/kg帶入以上數(shù)據(jù)求得% =0.0232(必"產(chǎn)(/產(chǎn) d 222n cc, 0.64(0.0356x2.76x992.212VSf 4178x0.6560x 103=0.023xx , I0.0356 I 0.6560xl03； 10.64= 10I61.95W/nr則蒸汽冷凝階段的總傳熱系數(shù)計(jì)算為- = + + - +! + !+ + 0.000009 + 0.000052 = 0.001399K" % a、 A 1- 1005.810161.9516.2/f* = 714.8W/m2(3)則 K = K" + K' = 714.8 + 436.87 = 575 84W/