管壳式冷凝器
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壳管式冷凝器课程设计第一部分:一:设计任务:用制冷量为273.6KW 的水冷螺杆式冷水机组,制冷 剂选用R134a ,蒸发器形式采用冷却液体载冷剂的卧式蒸发器 ,冷凝 器采用卧式壳管式。
二:工况确定1:冷凝温度t k 确定:冷却水进口温度t wi=32c ,出口温度t w2=37c ,冷凝温度t k :由 t k' t2:蒸发温度t o 确定:冷冻水进口温度t s,=12c ,出口温度t s2=7C ,蒸发温度t o :由t t sl t s2t3:吸气温度7 c ,采用热力膨胀阀时,蒸发器出口温度气体过热度 为3-5c 。
过冷度为5 c ,单级压缩机系统中,一般取过冷度为5 c 。
三:热力计算:1 :热力计算:制冷循环热力状态参数经过查制冷剂的参数可知◎ 5.5 = 40c 。
2+e 2 m 冒—Sc 。
2热力计算性能(1)单位质量制冷量q°q o = h i _h5 =403 -249 =154 Kj/Kg(2)单位理论功W oW o = h2s 一h = 427.65 - 403 = 24.65 KJ Kg(3)制冷循环质量流量q m(8)压缩机指示功率pPi 二 P 广 37.4 0.85 二 44Kw7.24;c(10) 冷凝器热负荷h - - h由 h 2 二 h 生 432kJ / kg ,i则 Q k =q m (h 2 -h 3) =1.517(432 - 255) =268kJ/kg理论制冷系数:“ q 。
154 6256.25w 024.65实际制冷系数:;iQ 0 m 233.6 0.9 s4.78mP i 44 卡诺循环制冷系数T 0275.15 ;c7.24T K -T 0313.15 -275.15(9)制冷系数及热力完善度故热力完善度为sqm廿誉1.517Kgs(4) 实际输气量q vsq vs3=q m V i =1.517 X 0.066 = 0.1m /s(5) 输气系数■:取压缩机的输气系数为 0.75(6) 压缩机理论输气量q vh亘將 0.133m 3s(7) 压缩机理论功率 p oPo二W 。
课程设计说明书设计名称机械设计基础课程设计设计题目制冷系统设计任务书设计时间2015.1.6 ~2015.1.21学院食品工程学院专业能源与动力工程班级1202 班姓名杨鑫指导教师曲航配用冷水机组的卧式壳管式冷凝器设计设计任务:设计一台配用冷水机组的卧式壳管式冷凝器设计条件: 设计参数:制冷剂:R134a 额定工况蒸发温度:t 0=5C 冷却水进口温度:t k=400C制冷量:Q0=360kw传热管:每英寸19片的滚轧低肋铜设计要求:1. 对确定的工艺流程进行简要论述;2. 物料衡算,热量衡算;3. 确定管式冷凝器的主要结构尺寸;4. 计算阻力;5. 编写设计说明书一、设计方案的确定及说明。
1. 冷却水的进出口温度。
进口水温度280C,而一般卧式壳管式冷凝器的冷却剂进出口温度之差为4—100C,本设计取60C, 故出口温度为340C.2. 流速的选择查得列管换热器管内水的流速,管程为0.5 ~3m/s ,壳程0.2~1.5m/s[2] ;根据本设计制冷剂和冷却剂的性质,综合考虑冷却效率和操作费用,本方案选择流速为1.5m/s.3. 冷凝器的造型和计算3.1 水冷式卧式冷凝器的类型本次设计是以海水为冷却剂,选择氟利昂高效卧式冷凝器为设计对象。
此冷却系统的原理是将压缩机排出的高温、高压制冷制气等压冷凝成液体,在冷库中蒸发,带走待冷物料的热量,起到冷却物料的效果。
本方案采用R134a 为制冷剂,不燃烧,不爆炸,无色,无味冷凝器型式的选择:本方案采用卧式壳管式冷凝器。
卧式管壳式水冷凝器的优点是:1、结构紧凑,体积比立式壳管式的小;2、传热系数比立式壳管式的大;3、冷却水进、出口温差大,耗水量少;4、为增加其传热面积,R134a 所用的管道采用低肋管;5、室内布置,操作较为方便。
3.2 冷凝器的选型计算3.3 冷凝器的热负荷3.4 冷凝器的传热面积计算+3.5 冷凝器的阻力计算4·管数、管程数和管子的排列4.1 管数及管程数4.2 管子在管板上的排列方式4.3 管心距5·壳体直径及壳体厚度的计算5.1 壳体直径,厚度计算二、设计计算及说明(包括校核)一)设计计算1、冷凝器的热负荷:冷凝器的热负荷是制冷剂的过热蒸汽在冷凝过程中所放出的总热量,可用制冷剂的压-焓图算出。
食品工程原理课程设计管壳式冷凝器设计设计任务书华南农业大学食品学院食品工程原理课程设计任务书一、设计题目:管壳式冷凝器设计。
二、设计任务:将制冷压缩机压缩后的制冷剂(如F-22、氨等)过热蒸汽冷却、冷凝为过冷液体,送去冷库蒸发器使用。
三、设计条件:1.冷库冷负荷Q=学生学号最后2位数×100(kw);2.高温库,工作温度0~4℃,采用回热循环。
3.冷凝器用河水为冷却剂,每班分别可取进口水温度:21~25℃(1班)、6~10℃(2班)、11~15℃(3班)、16~20℃(4班)、1~5℃(5班)。
4.传热面积安全系数5~15%。
四、设计要求:1.对确定的工艺流程进行简要论述;2.物料衡算、热量衡算;3. 确定管壳式冷凝器的主要结构尺寸;4. 计算阻力;5. 编写设计说明书(包括:①封面;②目录;③设计题目(任务书);④流程示意图;⑤流程及方案的说明和论证;⑥设计计算及说明(包括校核);⑦主体设备结构图;⑧设计结果概要表;⑨对设计的评价及问题讨论;⑩参考文献。
);6. 绘制工艺流程图、管壳式冷凝器的结构图(3号图纸)、及花板布置图(3号或4号图纸)。
目 录1 前言 (3)1.1 设计意义 (3)1.2 文献综述 (3)2 工艺说明及流程示意图 (3)2.1 工艺说明 (3)2.2 流程示意图 (3)3 设计方案的确定 (4)3.1 制冷剂的选择 (4)3.2 冷却剂的选择 (4)3.3 液体流入冷凝器空间的选择 (4)3.4 液速的选择 (4)3.5 冷却剂适宜出口温度的确定 (5)3.6 蒸发温度、冷库温度、制冷剂蒸发温度、冷凝温度确定 (5)4 设计计算及说明 (5)4.1 冷凝器型式的选择 (5)4.2 冷凝器的选型计算 (6)4.2.1 冷凝器的热负荷 (6)4.2.2 冷凝器的传热面积计算 (6)4.2.3 冷凝器冷却水用量 (7)4.3 管数、管程数和管束的分程、管子的排列 (7)4.3.1 管数 (7)4.3.2 管程数 (7)4.3.3 管束的分程、管子在管板上的排列方式 (8)4.3.4 管心距及偏转角 (8)4.4 壳体直径、壳体厚度计算 (8)4.4.1 壳体直径 (8)4.4.2 壳体厚度的计算 (8)4.5 计算校核 (9)4.5.1 实际流速 (9)4.5.2流体雷诺数及流体类型 (9)4.5.3传热系数K (9)4.5.3.1 管内冷却水的传热系数)(i a (9)4.5.3.2 管外制冷剂冷凝膜系数)(0a (10)4.5.3.3 以管内表面积为基准的Ki (10)4.5.4 传热面积计算及安全系数计算 (11)4.5.5 冷凝器的阻力 (11)4.4.6 回热的判断及热量衡算 (12)5 设计结果概要表 (13)6 设计评价及问题讨论 (13)6.1 设计评价 (13)6.2 设计问题及讨论 (14)6.2.1 设计问题 (14)6.2.2 问题讨论 (14)参 考 文 献 (15)附录 (15)1 前言1.1 设计意义食品工程原理作为食品科学与工程的最重要的专业课之一,学生要非常熟悉,并掌握其中的原理及懂得如何应用。
管壳式冷凝器工作原理
管壳式冷凝器是一种常见的热交换器,主要用于从气体或蒸气中提取热量并将其传递给冷却介质。
它的工作原理如下:
1. 冷凝过程:热气体或蒸气通过管道进入管侧,流经一系列圆柱形的冷凝管。
在这些冷凝管的外部,流经冷却管的冷却介质(通常是水或空气)通过自然对流或强制对流将热量吸收。
2. 传热:热气体或蒸气通过冷凝管的金属壁传递热量到冷凝管的外表面,然后被冷却介质吸收。
这个过程中,热气体或蒸气会冷却并凝结成液体。
3. 冷却介质流动:冷却介质通过冷却管,沿着冷凝管的外表面流动,吸收热量,并将其带走。
4. 热量传递:热量从热气体或蒸气通过冷凝管传递到冷却介质,然后通过冷却介质和冷却管之间的热对流传递给冷却介质。
这个过程中,热气体或蒸气的温度会逐渐降低,而冷却介质的温度会逐渐升高。
5. 冷凝液排出:凝结成液体的热气体或蒸气会在冷凝管内积聚,并通过管侧出口排出系统。
管壳式冷凝器的工作原理基于热传导和对流传热的原理,通过将热量从热气体或蒸气中提取并传递给冷却介质,实现对气体或蒸气的冷却和凝结。
它被广泛应用于工业过程中,如蒸汽发电厂、化工厂、空调系统等。
化工原理课程设计标准系列管壳式立式冷凝器的设计姓名:学号:专业:应用化学班级设计时间:目录一、设计题目二、设计条件三、设计内容3.1概述3.2 换热3.3 换热设备设计步骤四、设计说明4.1选择换热器的类型4.2流动空间的确定五、传热过程工艺计算5.1计算液体的定性温度,确定流体的物性数据5.1.1正戊烷流体在定性温度(51.7℃)下的物性数据5.1.2水的定性温度5.2估算传热面积5.2.1换热器热负荷计算5.2.2平均传热温差5.2.3估算传热面积5.2.4初选换热器规格5.2.5立式固定管板式换热器的规格5.2.6计算面积裕度H及该换热器所要求的总传热系数K05.2.7折流板5.2.8换热器核算5.3核算壁温与冷凝液流型5.3.1核算壁温5.3.2核算流型5.4计算接口直径5.4.1计算壳程接口直径5.5计算管程接口直径5.6计算压强降5.6.1计算管程压降5.6.2计算壳程压降六、其他七、计算结果八、化工课程设计心得九、参考文献一.设计题目标准系列管壳式立式冷凝器的设计二.设计条件生产能力:正戊烷23760t/a,冷凝水流量70000Kg/h操作压力:常压正戊烷的冷凝温度51.7℃,冷凝水入口温度32℃每年按330天计,每天24小时连续生产要求冷凝器允许压降100000Pa三、设计内容3.1概述换热器在石油、化工生产中应用非常广泛。
在炼油厂中,原油常减压蒸馏装置中换热器的投资占总投资的20%;在化工厂中,换热器约占总投资的11%以上。
由于在工业生产中所用换热器的目的和要求不同,所以换热器的种类也多种多样。
列管式换热器在石油化工生产中应用最为广泛,而且技术上比较成熟。
在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器,简称为换热器。
在换热器中至少要有两种温度不同的流体,一种流体温度较高,放出热量;另一种流体则温度较低,吸收热量。
35%~40%。
随着我国工业的不断发展,对能源利用、开发和节约的要求不断提高,因而对换热器的要求也日益加强。
壳管式冷凝器原理
壳管式冷凝器是一种常用于冷凝制冷循环系统中的设备。
冷凝是通过从冷却剂中提取
热量来将其冷却成液体的过程。
在制冷循环系统中,冷却剂被压缩成高压气体,然后通过
冷凝器流过,将热量散发到周围环境中,从而冷却成液体。
壳管式冷凝器是一种有效的冷
凝器设备,其冷却原理如下:
壳管式冷凝器由壳体和管束两部分组成。
壳体通常是圆筒形结构,有进出口连接,管
束则是由多根细管组成的。
在此结构中,冷却剂从进口进入壳体,然后通过细管流过,在
冷却剂和细管之间产生传热,从而实现将冷却剂冷却成液体的过程。
壳管式冷凝器的工作原理基于两种类型的传热:对流传热和传导传热。
对流传热是指
在热传递的时候通过流体的热对流使传热,而传导传热则是通过直接热传递的方式进行的。
在壳管式冷凝器中,传热主要是通过对流传热来实现的。
当冷却剂进入壳体中时,它涌入管束中的细管中。
细管中的高-pressure 冷却剂会导
致其温度升高,然后通过壳体和管束之间的热交换器散去热量。
热交换器的主要作用是提
供较大的表面积,以增加热量散发的速度和效率。
随着冷却剂在细管中的逐渐冷却,它会
逐渐被转变成液体,并在最终离开壳体时变成液体。
这样的壳管式冷凝器可以被用于任何需要降温的设备中。
无论是家用冰箱、空调系统
还是工业用制冷设备,壳管式冷凝器都被广泛应用。
此外,壳管式冷凝器还具有高效率、
低能耗、不易造成环境污染等优点,是目前广泛使用的一种制冷技术。
壳管式冷凝器的分类、安装要点、使用及维护规程壳管式冷凝器是冷水机常用到的一种换热器,通常是由壳体、管板、传热管束、冷却水调配部件、冷却水及制冷剂的进出管接头等构成的一个封闭的水冷冷凝器。
那么,它的实在结构又有几种呢?如何安装和使用呢?壳管式冷凝器的分类依据壳体和传热管束的空间方位,壳管式冷凝器可分为立式和卧式两种。
但无论是哪一种型式,冷却水都是走管程(传热管束内),制冷剂都是走壳程的(壳体内、传热管束外的空间),即高温、高压制冷剂蒸气在传热管外表面冷却、凝结并汇聚到壳体的地步。
1、卧式壳管冷凝器卧式壳管冷凝器是水平方向装设的,筒体两端焊有钢板,板上焊接或胀接若干根传热管,该管采纳的是φ25mm×2.2mm或φ38mm×3mm 的无缝钢管。
冷凝器两端有水盖,水盖与壳体(或管板)常以法兰形式相连,因而冷却水处于一个密闭的空间。
所以卧式壳管冷凝器又叫封闭式壳管冷凝器。
高温高压的气体制冷剂由上部进入管束外部空间,冷凝后的液体由下部排出。
冷却水从一端封盖的下部进入后,将次序通过每个管组,最后从同一端封盖上部流出。
这样,可以提高管内冷却水的流动速度,加添冷却水侧的吸热系数;同时,由于冷却水的行程较长,冷却水进出口的温差也可有较大提高,因此,可使冷却水的用量较少。
卧房壳管冷凝器依照制冷剂的不同又可分为氨卧式和氟利昂卧式壳管冷凝器。
氨卧式壳管冷凝器的管束采纳光滑钢管,而氟利昂卧式壳管冷凝器的管束多采纳轧有低肋的铜管,采纳肋片的作用就是增大传热面积。
卧式壳管冷凝器特点:传热系数较高,耗水量较少,占用空间高度较小,结构紧凑,操作管理便利,但对冷却水水质要求高,水温较低时清洗水垢时不太便利,需要停止冷凝器的工作。
卧式壳管冷凝器适用范围:目前除了大、中、小型氨制冷装置使用外,氟利昂制冷系统也多采纳这种冷凝器。
特别是压缩式冷凝机组中使用最为广泛。
2、立式壳管冷凝器立式壳管冷凝器常坐落于一个集水池上,上下两端无水盖,但上端设有分水箱。
壳管式冷凝器说明壳管式冷凝器,这名字听上去就像是科技感满满的高大上玩意儿,它可比你想象的简单多了。
想象一下,在炎炎夏日里,家里的空调乖乖地给你送来阵阵凉风,那可离不开这个小家伙的辛勤工作。
说到这,冷凝器就是空调、制冷设备的“心肝宝贝”,能把热气变成冷气,简直是“干活”的能手,真让人佩服!说起壳管式冷凝器,乍一看,可能觉得它就像一个金属大罐子,里头装满了冷却水。
不过,这可不仅仅是个罐子哦。
里面的设计可是大有讲究,像个“迷宫”一样。
外面的壳就像一个保护层,里面的管子则负责输送热气。
热气在管子里游来游去,冷却水从外面流过,热气碰到冷水,啧啧,热气瞬间就降温了,简直像是“天上掉馅饼”的感觉。
可别小看这个过程,它可是花了不少心思的呢。
这壳管式冷凝器的工作原理其实不难理解。
简单说就是,热气通过管道被送进来,外面的冷却水不断流动,吸收热量。
哎呀,热量被带走了,气体就变成液体了,整个过程就像是在变魔术,令人惊叹不已。
这时候,冷凝器就像个“大厨”,把热气变成了凉爽的液体,真是太厉害了!要说它在工业中的应用,那更是无处不在,化工、制药、食品,样样都少不了它的身影。
不过,使用壳管式冷凝器也有些“小心机”。
比如说,水温、流速、气体的性质,都是需要认真对待的。
如果不注意,哎呀,可能就会出现“水温过高”的情况,那可就麻烦了,容易造成效率下降,甚至设备损坏。
谁都不想把辛苦换来的成果毁在这种小问题上,对吧?所以,定期维护是必不可少的,清洗、检查,样样都不能落下。
说到维护,很多人可能会觉得麻烦,其实嘛,做做日常检查,保持设备的清洁,确保管道畅通,花点时间不算什么。
要知道,冷凝器的工作状态直接影响到整个制冷系统的效率,就像一辆汽车的发动机,发动机状态好,车子才能跑得快、跑得稳嘛。
我们可不能因为一时的懒惰,造成后期的“大问题”,这可真是不划算。
哦,对了,别忘了壳管式冷凝器的环保性能。
现在这个时代,环保可是每个人都要关注的话题。
壳管式冷凝器的设计理念也在朝着节能减排的方向发展,使用高效的材料,减少能耗,对环境的影响也小了很多。
冷凝管的种类及作用一、直流冷凝管直流冷凝管是最常见的冷凝管类型之一。
它由一个或多个管道组成,流体从一个端口进入,经过管道内壁的冷却作用后,从另一个端口流出。
直流冷凝管通常用于大规模的冷凝过程,如工业蒸汽冷凝。
二、凝汽器凝汽器是将蒸汽冷凝为液体的设备。
它通常由数个直流冷凝管组成,蒸汽通过管道内壁的冷却作用转变为液体。
凝汽器广泛应用于发电厂、制冷设备等领域,将蒸汽能量转化为其他形式的能量。
三、壳管式冷凝器壳管式冷凝器是一种常见的冷凝器类型。
它由一个外壳和多个内管组成,流体通过管道内壁的冷却作用进行热量传递。
壳管式冷凝器具有结构简单、传热效果好的特点,广泛应用于化工、石油等领域。
四、冷凝器换热管束冷凝器换热管束是一种特殊的冷凝器类型。
它由多个换热管组成,通过管道内壁的冷却作用进行热量传递。
冷凝器换热管束通常用于液体冷凝过程,如空调、冷冻设备等,能够高效地实现热量转移和冷凝。
五、冷凝塔冷凝塔是一种常见的冷凝设备,通常用于将气体冷凝为液体。
冷凝塔由多层填料和冷却介质组成,气体通过填料层与冷却介质接触,通过冷却作用将气体冷凝为液体。
冷凝塔广泛应用于化工、石油等领域,能够高效地实现气体冷凝。
六、管壳式冷凝器管壳式冷凝器是一种常见的冷凝器类型。
它由多个管子和一个外壳组成,流体通过管子内壁的冷却作用进行热量传递。
管壳式冷凝器具有结构简单、传热效果好的特点,广泛应用于化工、石油等领域。
七、板式冷凝器板式冷凝器是一种新型的冷凝器类型。
它由多个平行的金属板组成,流体通过金属板之间的间隙进行热量传递。
板式冷凝器具有传热效果好、结构紧凑的特点,广泛应用于制冷设备、热交换器等领域。
冷凝管是一种重要的传热设备,不同种类的冷凝管在不同领域具有各自的应用。
通过改变冷凝管的结构和工作原理,可以实现高效的热量传递和冷凝过程,提高能源利用效率。
同时,冷凝管的应用也推动了相关领域的发展和创新。
未来,随着科技的进步和工艺的改进,冷凝管将在更广泛的领域发挥重要作用,为人类提供更加舒适和便利的生活。
壳管式冷凝器设计设计壳管式冷凝器时,首先需要确定以下几个主要参数:1.工作条件:冷凝器的设计要根据具体的工作条件确定,包括工作介质的流量、温度、压力等。
2.冷却介质:冷却介质一般是水或空气,其温度和流量也是设计的重要考虑因素。
3.设计温度差:冷凝器的设计温度差是指工作介质的温度和冷却介质的温度之间的差值。
温度差越大,冷却效果越好,但也会增加能耗和设备成本。
接下来,根据以上参数,可以进行冷凝器的具体设计:1.确定壳管式冷凝器的尺寸:首先需要确定冷凝器的尺寸,包括壳体的直径、长度和管束的数量。
2.确定管束的排列方式:壳管式冷凝器中的管道被称为“管束”,一般有两种排列方式:并列和串联。
并列排列是指多个管道并排连接在一起,串联排列是指管道依次串联在一起。
并列排列可以提高流量,但是串联排列有更好的冷凝效果。
根据工作条件选择适合的管束排列方式。
3.计算壳体和管束的热传导:壳体和管束之间通过传热的方式将热量从工作介质传递到冷却介质。
根据传热原理和设计参数,计算热传导的热阻和热传导率。
4.选取适当的冷却介质:根据工作介质的温度和压力,选择适当的冷却介质来降低工作介质的温度。
5.设计壳体和管束的材料:根据工作介质的性质和温度,选择适当的材料来制造壳体和管束,以确保耐腐蚀和耐高温。
6.设计壳体和管束的流动方式:冷凝器的设计要考虑流动方式,包括横流和纵流。
不同的流动方式会影响冷却效果和压降。
7.进行热力计算和优化设计:通过进行热力计算,确定冷凝器的传热系数和热负荷,然后进行优化设计。
8.进行结构强度计算和防腐蚀措施:壳管式冷凝器要保证结构强度,以及采取相应的防腐蚀措施,延长使用寿命。
最后,进行制造、组装和调试,然后进行性能测试和调整,以确保冷凝器的正常运行。
总之,壳管式冷凝器的设计需要考虑许多因素,如工作条件、冷却介质、温度差、材料选择、结构强度等。
只有通过系统的设计和优化,才能确保冷凝器满足工作要求,提高热交换效率,减少能耗。
强化传热型高效节能管壳式换热气(冷凝器)一、产品简介强化传热型管壳式换热器是在原管壳式换热器的基础上发展起来的新型节能型换热设备。
采用各种强化换热管来代替原管壳式换热器中的光管。
根据强化传热理论,流体在强化换热管内外管壁上形成强烈扰动,大大提高了管内外传热系数,同时,在相同长度时,强化型换热管的实际表面积远大于光管,因而增强了换热器的换热效果。
由于流体在管内外壁上的扰动,迫使污垢层不易形成,因而换热器不易结垢,使得换热器能够实现稳定而连续的强化传热。
本产品换热器(冷凝器)适用于石油、化工、石化、电力、冶金、制药、轻工等领域,也适用于其它相类似的工业部门。
二、产品特点1,传热系数高本产品采用厚壁(或薄壁)强化换热管取代厂原管壳式换热器中的光管,使流体在管内外的流动状态得以改变,形成强化的湍流,因而大大提高了管内外的传热系数。
2.不易结垢由于采用各种强化换热管,流体布管内外流动时不停扰动,形成漩涡不断“冲刷”壁面,致使流体中的沉积物不易停留,因而不易结垢。
3.密封可靠,坚固耐用本产品继承了原管壳式换热器的优点,密封可靠,坚固耐用。
强化传热主要用于管程内热阻大的工质进行强化传热。
三、主要技术特性1.公称直径DN325~1800。
2.公称压力PN0.25,0.6,1.0,1.6,2.5,4.0,6.4MPa。
3.换热管直径Φ19,Φ25;根据用户要求也可提供直径Φ12,Φ16等规格,管材材质为碳素钢、低合金钢、不锈钢、铜等。
4.传热系数为同样工况下光管(列管)换热器的1.5~1.8倍。
具体传热系数K值参考值如下(壳程、管程液体流速在V=1米/秒左右的情况下):水一水换热:K=1745(1500) ~2600(2250)W/m2.℃(kcal/m2.h.℃)左右;汽一水换热:K=2300(2000) ~2800(2400)W/m2.℃(kcal/m2.h.℃)左右;水一油换热:K=300(258)~500(430)W/m2.℃(kcal/m2.h.℃)左右;汽一油换热:K=450(387)~750(645)W/m2.℃(kcal/m2.h.℃)左右;油一油换热:K=150(130)~300(260)W/m2.℃(kcal/m2.h.℃)左右。
壳管式冷凝器设计计算壳管式冷凝器是工业领域常见的一种热交换设备,主要用于将气体或蒸汽冷凝为液体,以释放热量。
设计壳管式冷凝器需要考虑多个因素,比如热负荷计算、换热管选型、流量计算等。
下面将以一个案例为例,介绍壳管式冷凝器的设计计算。
首先,我们需要计算热负荷,即冷凝水蒸汽释放的热量。
根据能量守恒定律,冷凝水的热负荷可以通过以下公式计算:Q=m*(h1-h2)其中,Q为热负荷,m为冷凝水蒸汽的质量流量,h1为冷凝水进口焓值,h2为冷凝水出口焓值。
冷凝水蒸汽的质量流量m可以通过以下公式计算:m=Q/(h1-h2)我们可以利用水蒸汽的物性数据表,查找到相应温度下的焓值。
已知进口温度为110 °C时,焓值为2703.5 kJ/kg;出口温度为40 °C时,焓值为167.4 kJ/kg。
代入公式计算m,得到冷凝水蒸汽的质量流量m约为29.76 kg/h。
接下来,我们需要选取换热管。
根据热负荷和水蒸汽的流量,我们可以近似估计需要多少根管子。
一般情况下,每根管子的传热面积为0.35-1.0m²。
根据实际情况,我们假设每根管子的传热面积为0.5m²。
则总传热面积为:A = Q / (U * ΔTlm)其中,A为总传热面积,U为换热系数,ΔTlm为平均对数温差。
换热系数U的计算可以利用经验公式,根据流体的性质和壳管式冷凝器的设计参数进行估算。
假设我们已知换热系数U约为1500W/(m²·K)。
平均对数温差ΔTlm的计算可以通过以下公式计算:ΔTlm = (ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1 / ΔT2)其中,ΔT1为水蒸汽的进口温度与冷凝水的出口温度之差,ΔT2为水蒸汽的出口温度与冷凝水的进口温度之差。
代入已知数据计算ΔTlm,约为78 °C。
代入公式计算A,约为0.48 m²。
最后,我们需要根据壳管式冷凝器的设计参数来选择合适的设备。
冷凝的方式有化工原理冷凝是一种将气体转变为液体或固体的过程,它是许多重要工业过程中常用的一种操作。
冷凝的方式多种多样,下面我将简要介绍一些常见的冷凝方式和其化工原理。
1. 管壳式冷凝器:管壳式冷凝器是一种常用的冷凝器类型,由一个外壳和内部一系列并列布置的管束组成。
冷凝介质流过管束,而冷却介质则在管壳之间流动。
冷凝介质吸收了冷却介质的热量,从而冷凝成液体。
管壳式冷凝器的优点是结构简单、传热效率高,适用于大流量、密闭式操作。
2. 空气冷凝器:空气冷凝器是一种利用自然空气对冷凝介质进行冷凝的方式。
冷凝介质被通过管道或喷淋器喷洒在空气中,空气流经冷凝介质的表面,通过对冷凝介质的吹拂,将其热量带走,使其冷凝成液体。
这种方式适用于小规模的冷凝需求。
3. 直接冷凝:直接冷凝是一种将气体直接暴露在冷凝介质中以使其冷凝的方式。
冷凝介质可以是液体或固体,而冷凝过程中释放出的热量则通过传导或对流传递给冷凝介质。
这种方式适用于高温高压条件下的冷凝需求。
4. 间接冷凝:间接冷凝是一种通过热交换器将气体间接冷凝的方式。
冷凝介质将其热量通过传导或对流传递给热交换器中的冷凝介质,从而使其冷凝成液体。
间接冷凝在不同介质之间进行热量交换,适用于高效、连续的冷凝操作。
以上是常见的几种冷凝方式,它们的选择与应用取决于特定的工艺条件和冷凝要求。
无论使用何种方式,冷凝的基本原理都是将气体释放的热量传递给冷凝介质,使其从气体状态转变为液体或固体状态。
化工原理中,冷凝是通过热传递的方式实现的。
热传递是指热量从高温区域传递到低温区域的过程,根据热传递的方式可以分为三种:传导、对流和辐射。
在冷凝过程中,通过对流和传导进行热传递。
对流热传递是指通过流体介质进行的热传递,而传导热传递是指通过固体介质进行的热传递。
对流热传递是非常重要的冷凝过程,通过流体的对流传热可以快速将热量从气体传递给冷凝介质。
而传导热传递则是通过固体介质的接触传热,通过固体介质的传导性质使热量从气体传递给冷凝介质。