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1、-蒸汽换热器的选型计算-第 10 页一 换热器结构形式的选择螺旋板式操作温度在300400以下，整个换热器焊为一体，密封性良好螺旋板换热器直径在之内，板宽2001200mm，板厚24mm，两板间距525mm，可用普通钢板和不锈钢制造，目前广泛用于化工、轻工、食品等行业。其具有以下特点：(1)总传热系数高 由于流体在螺旋形通道内受到惯性离心力的作用和定距柱的干扰，低雷诺数(Re=14001800)下即可达到湍流，允许流速大(液体为2m/s，气体为20m/s)，故传热系数大。 (2)不易结垢和堵塞 由于流速较高且在螺旋形通道中流过，有自行冲刷作用，故流体中的悬浮物不易沉积下来。(3)能利用低温热源
2、 由于流道长而且两流体可达到完全逆流，因而传热温差大，能充分利用温度较低的热源。(4)结构紧凑 由于板薄24mm，单位体积的传热面积可达到150500m2/m3。相对于螺旋板式换热器，板式换热器处理量小，受密封垫片材料性能的限制，其操作温度一般不能高于200，而且需要经常进行清洗,不适于用在蒸汽冷凝的场合。综上原因，选择螺旋板式换热器作为蒸汽冷凝设备。二 大流量换热器选型参数1 一次侧介质质量流量 按最大质量流量14t/h进行计算2 饱和蒸汽压力 换热器饱和蒸汽入口处的最高压力在左右3 饱和蒸汽温度 饱和蒸汽最高温度按照 214进行计算饱和蒸汽密度表单位：密度=Kg/m3；压力P=MPa；温度
3、t=温度t02468压力P密度压力P密度压力P密度压力P密度压力P密度1001101201301401501601701801902002102202302404 一次侧（高温侧）、二次侧（低温侧）的进出口温度热侧入口温度 T1=214热侧出口温度 T2=50冷侧进口温度 t1=40冷侧出口温度 t2=60三 总传热量(单位:kW)计算有相变传热过程计算公式为：其中是饱和蒸汽凝结所放出的热量；是饱和水温度降至目标温度时所需放出的温度；是冷却水吸收的热量。式中：-换热量，KW -饱和蒸汽的质量流量，Kg/s，此处取14t/h即3.89 Kg/s -蒸汽的汽化潜热，KJ/Kg，MPa、214条件下
4、饱和蒸汽的气化潜热值为KJ/Kg -饱和蒸汽入口侧压力下水的饱和温度，在MPa时，水的饱和温度为214 -热流体的平均常压比热容，KJ/(Kg.)，即冷凝水在平均温度时的比热容，代入=214，=50，则水在132时的比热容为 KJ/(Kg.) -冷凝水出口温度，此处为60 -换热所需冷却水的质量流量, Kg/s 。这是一个待确定的参数 -冷流体的平均常压比热容，KJ/(Kg.)，即冷却水在平均温度 时的比热容，代入=40，=60，则水在50时的比热容为 KJ/(Kg.) -冷却水的入口温度，40 -冷却水的出口温度，60代入数值，计算得总传热量为四 冷却水质量流量计算 其中= 则 = 代入各参
5、数的数值求得=Kg/s,即t/h五 换热面积的初步计算 1 换热面积的计算公式 式中：-换热面积， -总换热量（传热功率）， -传热面平均温差， -总传热系数 2 传热面平均温差的计算（1）当 时： （2）当 时： （3）当 时：此处， 3 总传热系数的计算的物理意义物理意义：冷热流体温度差为1时，单位面积单位时间内导入(或导出)的热量，J 。或：总传热系数在数值上等于单位温度差下的总传热通量。当t=1时，K=dQ/dS总传热系数是用来衡量换热器传热阻力的一个参数。传热阻力主要是由传热板片材料和厚度、污垢和流体本身等因素构成。单位：W/m2or kcal/h，m2。总传热系数倒数1/K代表间壁
6、两侧流体传热的总热阻。2.K的计算方法总的传热系数用下式计算：其中：k-总传热系数(W/m2)1-一次测的换热系数(W/m2)湍流下的传热系数计算公式 注：该公式的使用条件为 且 式中： 一次侧流体导热系数W/m ，通道1的当量直径m，一次侧流体的流速m/s，一次侧流体的密度kg/m3，一次侧流体的粘度PaS，一次侧流体的比热J/kg ，2-二次测的换热系数(W/m2)湍流下的传热系数计算公式 注：该公式的使用条件为 且 式中： 二次侧流体导热系数W/m ，通道2的当量直径m，二次侧流体的流速m/s，二次侧流体的密度kg/m3，二次侧流体的粘度PaS，二次侧流体的比热J/kg ，-传热板片的厚
7、度(m)，4mm-板片的导热系数(W/m) ，换热器板材采用 W/mR1-一次侧的污垢系数(m2/W)，取 m2/WR2-二次侧的污垢系数(m2/W)，取 m2/W换热器中的污垢热阻值液 体 名 称污 垢 热 阻(m2./W)液 体 名 称污 垢 热 阻(m2./W)软水或蒸馏水机器夹套水城市用软水润滑油水城市用硬水（加热时）植物油处理过的冷却水有机溶剂沿海海水或港湾水水蒸气大洋的海水工艺流体、一般流体河水、运河水3.K的计算 K值的计算要分两个阶段进行计算，即蒸汽冷凝阶段的冷凝水冷却阶段。（1） 蒸汽冷凝阶段 一次侧流体导热系数W/m ， 水的导热系数表温度 导热系数 W/m01020304
8、050607080蒸汽 W/m通道1的当量直径m， 取螺旋板宽度 =1500mm 一次侧通道间距为=16mm一次侧流体的密度kg/m3， 在214时，蒸汽的密度为 kg/m3，一次侧流体的流速m/s， 求得一次侧流体的粘度PaS， 此处取蒸汽的粘度为PaS蒸汽粘度表饱和蒸汽温度粘度100150200250300350400一次侧流体的比热J/kg ，查阅饱和蒸汽特性数据表可得，在214时，饱和蒸汽的比热容为 KJ/kg 带入以上数据求得式中： 二次侧流体导热系数W/m ，查表得水在40时的导热系数为 W/m通道2的当量直径m， 取螺旋板宽度 =1500mm 二次侧通道间距为=18mm二次侧流体
9、的密度kg/m3，水在40时的密度为 kg/m3二次侧流体的流速m/s， 求得二次侧流体的粘度PaS，查表可得，水在40时的粘度为10-3 PaS 二次侧流体的比热J/kg ， 查表得水在40 KJ/kg 带入以上数据求得则蒸汽冷凝阶段的总传热系数计算为（2） 凝结水冷却阶段 一次侧流体导热系数W/m ，取水的导热系数表温度 导热系数 W/m01020304050607080蒸汽 214冷凝水的导热系数为 0.67 W/m通道1的当量直径m，取螺旋板宽度 =1500mm一次侧通道间距为=16mm一次侧流体的密度kg/m3， 在214时，水的密度约为950 kg/m3，一次侧流体的流速m/s，
10、求得一次侧流体的粘度PaS， 此处取水的粘度为PaS一次侧流体的比热J/kg ， 在214时，水的比热容为4.438 KJ/kg 带入以上数据求得式中： 二次侧流体导热系数W/m ，查表得水在40时的导热系数为 W/m通道2的当量直径m， 取螺旋板宽度 =1500mm 二次侧通道间距为=18mm二次侧流体的密度kg/m3，水在40时的密度为 kg/m3二次侧流体的流速m/s， 求得二次侧流体的粘度PaS，查表可得，水在40时的粘度为10-3 PaS 二次侧流体的比热J/kg ， 查表得水在40 KJ/kg 带入以上数据求得则蒸汽冷凝阶段的总传热系数计算为（3）则4 换热面积的计算 其中 代入数据求得，换热面积为 六 螺旋板式换热器的选型要求材质OCr18Ni9 耐热不锈钢板厚4mm螺旋板宽度1500mm蒸汽通道间距16mm冷却水通道间距18mm最高工作温度220最高工作压力MPa换热量KW换热面积 参考山东寿光亚亨公司的相关产品，满足选型的要求的螺旋板换热器的相关参数为： 换热量：5965KW 换热面积：180高： 直径：1.8m 重量：7220Kg