油水换热器计算
0、热量计算
需冷却水带走热量Q=W?C油?Δt油=1.19×103×0.5×(320-90)=136850 kcal/h 耗水量G=Q/(C水?Δt水) =136850/[1000×(45-32)]=10.5 m3/h
平均温度差:油320→90
水45←32
275 58
则Δtm=(275-58)/ln(275/58)=139.4℃
总传热系数K的计算
1、管内油对管壁的给热系数α1
管径φ90×10的油流速ω=Ws/γA
ω=1.19/[3600×1×0.785×(0.07)2]=0.086 m/s
油从320℃冷却至90℃的平均温度为t=(320+90)/2=205℃
该温度下,油物理量如下:
导热系数λ=0.085 kcal/m?h?℃
重度γ=1000 kg/m3
比热C=0.5 kcal/kg?℃
粘度ν=0.0055 cm2/s则Z=ν(γ/g)=0.0055×(1000/9.8)=0.56 cp
雷诺准数Re=1000dωγ/Z=1000×0.07×0.086×1000/0.56=10750
介于2100至104之间,属于过渡流状态
普兰特准数Pr=3.6CZ/λ=3.6×0.5×0.56/0.085=11.86
校正系数=1-6×105/Re1.8=0.97
给热系数α1=0.023(λ/d)Re0.8Pr0.4φ
=0.023×(0.085/0.07)×107500.8×11.860.4×0.97=122kcal/m2?h?℃
2、管外壁对冷却水所给热系数α2
水的平均温度t水=(32+45)/2=38.5℃
设管壁温度为tw=54℃
管壁与水的平均温度tw=(54+38.5)/2=46.25℃
管壁与水的温差Δt= tw- t水=54-38.5=15.5℃
46.25℃时水的物理量如下:
膨胀系数β=4.2×10-4 1/℃
导热系数λ水=0.55 kcal/m2?h?℃
粘度ν=0.61×10-6 m2/s Z=0.59 cp
普兰特准数Pr=3.6CZ/λ=3.6×1×0.59/0.55=3.86
格拉斯霍夫准数Gr=Δtβ(gdH3/ν2)
=15.5×4.2×10-4×9.81×0.093/(0.61×10-6)2
=1.25×108
GrPr=1.25×108×3.86=4.83×108
介于2×107至1×1013之间,故A=0.135,n=1/3
努塞尔特准数Nu=A(Gr?Pr)n=0.135×(4.83×108)1/3=106
给热系数α2=Nu(λ/dH)
=106×(0.55/0.09)=648 kcal/m2?h?℃
总传热系数K
管壁厚δ=0.01m,铸铁导热系数λ=22kcal/m?h?℃,设管壁两侧水垢及油膜热阻为0.003 K=1/(1/110+0.003+0.01/22+1/648)=71 kcal/m2?h?℃
管壁温度核算:K?Δtm =α2(tw-t水)
tw= K?Δtm /α2+ t水
=38.5+71×(139.4/648)
=53.8℃
与所设值54℃相差仅0.2℃,符合要求。
传热面积F0=Q/K?Δtm=136850/(71×139.4)=13.8m2
修正后F修=1.25F0=1.25×13.8=17.3m2 取18 m3
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