燃料油换热器计算_列管式换热器计算

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燃料油换热器计算

燃料油换热器计算

一、物性参数 M100燃料油物性参数 根据《油品储运设计手册》

油品容重修正系数

44204 8.971013.210(op0.7)5.0110油品密度

203 op1.00t/m15203 opop51.0025t/m 60op20op(tqu20)0.98t/m油品导热系数：

600.101(10.0005460)/1.0025 0.09748op油品粘度

82.7410 op11810e 油品的质量热容：

600.5COP4.1868(0.4030.0008160)/(1.0025)1.8886060.0355(6050)6

T-55导热油性质：

140℃下密度为845kg/m3 140℃下比热为2.05kJ/kg·K 149℃下粘度为1.311mPa·s 149℃下导热系数：λ= 0.1134 W/m·K

燃料油换热器计算

二、计算

天津大学版《化工原理》

（一）1500m3/h1、试算和初选冷却器的规格（1）计算热负荷

燃料油入口温度50℃，经换热器加热至70℃装船。装船泵额定流量：1500m3/h 热负荷

Q = WhCpt

=1500×980×1.89×20/3600 = 15435 kW（2）导热油的量

导热油入口160℃，出口：140℃，则需要导热油的量

m=QCpt =

154352.0520 =376.46kg/s 需要的导热油量：376.46×3600/845 = 1603.85m3/h

（2）平均温度差

燃料油： 50℃ ——

℃ 导热油： 160℃ ——

℃

110℃

70℃

Δtm = 88.50℃ R = T1T2t2t1t2t1T1t1 = 16014070507050 = 1 P = = 11050 = 0.3333

=0.96 由R和P值，查图 6-15a，φΔtm = φΔt

ΔtΔtm’ = 0.96×88.50 =84.96 ℃

（3）初选换热器规格

根据两流体情况，取K选 = 400 W/ m·℃

燃料油换热器计算

故

SQKtm =454m2 选择浮头式换热器（JB/T4717-92）： DN1200

2管程，计算传热面积

504.3m2 管长L = 6 m 管径

Φ19×2 换热管数：1452 折流挡板间距

B = 300 mm 若采用这台换热器，要求过程的总传系数为：

KQStm = 360W/ m·℃

2、核算压降（1）管程压强降

管程平均通道面积

Ai = 0.1290 m2 ui = VSAi =

150036000.1290 = 3.23m/s Rei = du = 0.0153.2398082.74106 = 573857.87

0.2515以管壁粗糙度ε为0.25mm，则 ε/d = λ = 0.046 所以

ΔP1 = u22 = 0.0167 Lud22=0.046260.0159803.2322 =94063Pa ΔP2 = 3 = 39803.232 = 13928Pa Ft = 1.5

Ns = 1

Np =2 所以

ΣΔPi =(94063+13928)×1.5×1×2 = 326973 Pa（2）壳程阻力降

燃料油换热器计算

ΔP1′= Ffonc(NB1)uo22

管子为正三角排列，取F=0.5

nc = 1.1(n)1/

2= 1.1(1452)1/2 =41.92 取折流挡板间距

h=0.3 m NB = Lh1

=

60.3

1=19 AOh(Dncdo)=0

1.2-41.92×0.019)=0.1210 m2 uoVsAo = 3.68 m/s

0.0193.688451.311103Reo = douo =

= 45067 >500 fo = 5Reo-0.228 = 0.43 所以

ΔP1′= 0.5×0.43×41.92×19×

2hu

ΔP2′ = NB(3.5)D228453.6822 = 979796 Pa

220.38453.68

= 19(3.5)1.22

= 326135 Pa

po(p1'p2')FsNs

=(979796+326135)×1.15×1

=1501820.65Pa3、核算总传热系数（1）管程对流传热系数 αi Rei = 573857.87 Pr82.741060.981.888410/0.097481570.797

燃料油换热器计算

故 αi = 0.023（= 0.023(di0.097480.015)Re0.8Pr0.33

0.8)(573857.87)1570.7970.33

= 68598.59（2）壳程对流传热系数αo Ao= hD(1uo = dot1604)0.31.2(10.0190.025)= 0.0864m2

Reo = Pr36000.08640.0195.16845 = 5.16 m/s

=63191.30

31.311103cp2.05101.311100.1134323.7

故 αo = 0.36 *(λ/do)*Re^0.55 * Pr^(1/3)*0.95

= 0.360.11340.01963191.300.5523.71/30.95

=2561.24（3）确定污垢热阻 Rso = 0.00018 Rsi =0.0009（4）计算总传热系数 经计算 1Ko1Rso12561.24bdoOmdmRsidoddoid

0.000919151968598.591=

0.000180.0019194517

= 0.00039040.000180.0000047190.001140.00001846

Ko= 576.84 K计/K选 = 576.84/360= 1.60 满足要求，但导热油壳程压降太大。

燃料油换热器计算

（二）800m3/h1、试算和初选冷却器的规格（1）计算热负荷

燃料油入口温度50℃，经换热器加热至70℃装船。装船泵额定流量：800m3/h 热负荷

Q = WhCpt

=800×980×1.89×20/3600 = 8232 kW（2）导热油的量

导热油入口160℃，出口：140℃，则需要导热油的量

m=QCpt =

82322.0520 =200.78kg/s 需要的导热油量：200.78×3600/845 = 855m3/h

（2）平均温度差

燃料油： 50℃ ——

℃ 导热油： 160℃ ——

℃

110℃

70℃

Δtm = 88.50℃ R = T1T2t2t1t2t1T1t1 = 16014070507050 = 1 P = = 11050 = 0.3333

=0.96 由R和P值，查图 6-15a，φΔtm = φΔt

ΔtΔtm’ = 0.96×88.50 =84.96 ℃

（3）初选换热器规格

根据两流体情况，取K选 = 400 W/ m·℃ 故

SQKtm =242m2 选择浮头式换热器（JB/T4717-92）： DN900

燃料油换热器计算

2管程，计算传热面积

279.2m2 管长L = 6 m 管径

Φ19×2 换热管数：800 折流挡板间距

B = 300 mm 若采用这台换热器，要求过程的总传系数为：

KQStm = 385.57W/ m·℃

4、核算压降（3）管程压强降

管程平均通道面积

Ai = 0.0707 m2 ui = VSAi =

80036000.0707 = 3.14m/s Rei = du = 0.0153.1498082.74106 = 557868

0.2515以管壁粗糙度ε为0.25mm，则 ε/d = λ = 0.046 所以

ΔP1 = u22 = 0.0167 Lud22=0.046260.0159803.1422 =88894Pa ΔP2 = 3 = 39803.142 = 14494Pa Ft = 1.5

Ns = 1

Np =2 所以

ΣΔPi =(88894+14494)×1.5×1×2 = 310164 Pa（4）壳程阻力降 ΔP1′= Ffonc(NB1)uo22

管子为正三角排列，取F=0.5

nc = 1.1(n)1/

2= 1.1(800)1/2 =31.11 取折流挡板间距

h=0.3 m

燃料油换热器计算

NB = Lh

1=

60.31

=19 AOh(Dncdo)=0

0.9-31.11×0.019)=0.0927 m2 uoVsAo = 2.56 m/s

0.0192.568451.311103Reo = douo =

= 31351 >500 fo = 5Reo-0.228 = 0.47 所以

ΔP1′= 0.5×0.47×31.11×19×

2hu

ΔP2′ = NB(3.5)D228452.5622 = 384617 Pa

220.38452.56

= 19(3.5)1.22

= 157827 Pa

po(p1'p2')FsNs

=(384617+157827)×1.15×1

=623810.6Pa5、核算总传热系数（4）管程对流传热系数 αi Rei = 557868 Pr82.741060.981.888410/0.097481570.797

6故 αi = 0.023（= 0.023(di0.097480.015)Re0.8Pr0.33

0.8)(557868)1570.7970.33

= 67065.15（5）壳程对流传热系数αo

燃料油换热器计算

Ao= hD(1uo = dot855)0.30.9(10.0190.025)

= 0.0648m2

Reo = Pr36000.06480.0193.6658451.311103 = 3.665 m/s

=44882.97

3cp2.05101.311100.1134323.7

故 αo = 0.36 *(λ/do)*Re^0.55 * Pr^(1/3)*0.95

= 0.36

=2122（6）确定污垢热阻 Rso = 0.00018 Rsi =0.0009（4）计算总传热系数 经计算 1Ko1RsobdoRsidoddo0.11340.01944882.970.5523.71/30.95

O1mdmid

19151967065.151=21220.000180.00191945170.0009

= 0.00047130.000180.0000047190.001140.000018886

Ko= 551 K计/K选 = 551/385.57= 1.43 满足要求。

燃料油换热器计算

（三）800m3/h，因壳程导热油压降大，放大一级

1、试算和初选冷却器的规格（1）计算热负荷

燃料油入口温度50℃，经换热器加热至70℃装船。装船泵额定流量：800m3/h 热负荷

Q = WhCpt

=800×980×1.89×20/3600 = 8232 kW（2）导热油的量

导热油入口160℃，出口：140℃，则需要导热油的量

m=QCpt =

82322.0520 =200.78kg/s 需要的导热油量：200.78×3600/845 = 855m3/h

（2）平均温度差

燃料油： 50℃ ——

℃ 导热油： 160℃ ——

℃

110℃

70℃

Δtm = 88.50℃ R = T1T2t2t1t2t1T1t1 = 16014070507050 = 1 P = = 11050 = 0.3333

=0.96 由R和P值，查图 6-15a，φΔtm = φΔt

ΔtΔtm’ = 0.96×88.50 =84.96 ℃

（3）初选换热器规格

根据两流体情况，取K选 = 400 W/ m·℃ 故

SQKtm =242m2 选择浮头式换热器（JB/T4717-92）： DN900

燃料油换热器计算

2管程，计算传热面积

260.6m2 管长L = 4.5 m 管径

Φ19×2 换热管数：1006 折流挡板间距

B = 300 mm 若采用这台换热器，要求过程的总传系数为：

KQStm = 371.81W/ m·℃

6、核算压降（5）管程压强降

管程平均通道面积

Ai = 0.089m2 ui = VSAi =

80036000.089 = 2.50m/s Rei = du = 0.0152.5098082.74106 = 444162

0.2515以管壁粗糙度ε为0.25mm，则 ε/d = λ = 0.046 所以

ΔP1 = u22 = 0.0167 Lud22=0.046260.0159802.522 =56350Pa ΔP2 = 3 = 39802.52 = 9187.5Pa Ft = 1.5

Ns = 1

Np =2 所以

ΣΔPi =(56350+9187.5)×1.5×1×2 = 196612.5Pa（6）壳程阻力降 ΔP1′= Ffonc(NB1)uo22

管子为正三角排列，取F=0.5

nc = 1.1(n)1/

2= 1.1(1006)1/2 =34.89 取折流挡板间距

h=0.3 m

燃料油换热器计算

NB = Lh

1=

4.50.31

=14 AOh(Dncdo)=0

1.0-34.89×0.019)=0.1011 m2 uoVsAo = 2.35 m/s

0.0192.358451.311103Reo = douo =

= 28779 >500 fo = 5Reo-0.228 = 0.48 所以

ΔP1′= 0.5×0.48×34.89×19×

2hu

ΔP2′ = NB(3.5)D228452.3522 = 37122Pa

220.38452.3= 14(3.5)1.22

= 97997 Pa

po(p1'p2')FsNs

=(37122+97997)×1.15×1

=155387Pa7、核算总传热系数（7）管程对流传热系数 αi Rei =

444162 Pr82.741060.981.888410/0.097481570.797

6故 αi = 0.023（= 0.023(=55886

di0.097480.015)Re0.8Pr0.33

0.8)(444162)1570.7970.33

（8）壳程对流传热系数αo

燃料油换热器计算

Ao= hD(1uo = dot)0.31(10.0190.025)= 0.072m2

855Reo = Pr36000.0720.0193.308451.311103 = 3.30 m/s

=40413

3cp2.05101.311100.1134323.7

故 αo = 0.36 *(λ/do)*Re^0.55 * Pr^(1/3)*0.95

= 0.36

=2003（9）确定污垢热阻 Rso = 0.00018 Rsi =0.0009（4）计算总传热系数 经计算 1Ko1RsobdoRsidoddo0.11340.019404130.5523.71/30.95

O1mdmid

1915195588615

=20030.000180.00191945170.0009

= 0.00049930.000180.0000047190.001140.000022665

Ko= 542 K计/K选 = 542/372= 1.46 满足要求。

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