教程-换热器壳侧压降计算

换热器壳侧压降计算

计算以下换热器规格的壳侧压降:

工艺流体=水
进口压力= 4 barg
入口温度= 50⁰C
出口温度= 30⁰C
管旁流量= 50000公斤/小时
外壳直径=22英寸
挡板数= 32
挡板间距= 6英寸(参考-指南优化挡板间距）
管径= 1英寸
管数= 10
间距= 1.25英寸，三角形间距
壳面粗糙度= 0.06 mm

解决方案

壳体侧压力损失的计算不像传统的计算方法那样简单管旁压降计算．壳内挡板的存在对壳侧压降的计算提出了挑战。为了估算换热器壳侧压降，必须将壳侧近似为由窗口区连接的一系列管组。换热器压降必须是管柱间横流的压降和窗区压降的总和。这些压降估计值必须加以校正，以考虑通过挡板的泄漏和管束的旁路。

这里给出的示例问题使用了一个对大管束相当精确的简化近似。在这里提出的解决方案中使用的方程也支配由ld乐动体育appEnggCyclopedia的热交换器壳侧压力降计算器．解决问题的基本步骤如下4个。

步骤1。

解决问题的第一步需要确定给定流体(水)在给定温度和压力条件下的重要物理性质。因为，水的密度在入口温度(50⁰C)，这对应最高体积流量。因此，对于保守的压降估计，水的物理性质是在入口条件下计算的。使用ld乐动体育appEnggCyclopedia的液体密度计算器，

50时的水密度⁰C = 988.0 kg/m^3.使用ld乐动体育appEnggCyclopedia的液体粘度计算器，

50时的水粘度⁰C = 0.53 cP

步骤2。

接下来，折流板间管间横流的有效面积计算公式如下:

有效面积= Ae = Ds × Bs × (P- dt) / P

其中，Ds =壳层直径
b =挡板间距
P =螺距(相邻两管中心轴线之间的距离)
Dt =管径

在我们的例子中，Ae = 0.0341 m²

横流的速度变成，

V =质量流量/(ρ×Ae×3600)
V = 50000/(988×0.0341×3600) m/s
V = 0.4127 m/s

步骤3

接下来，利用以下近似方法确定流体路径的有效直径:

De = 4 × (P²——(πDt²/4) / π Dt
De = 0.0484 m

因子f_k以雷诺数的函数形式计算，
f_k(ρ= 1.79×××V D /μ)^-1.9
f_k= 0.2424 - 3.7×10⁹

步骤4

最后用下式计算壳侧压降:

ΔP = ((N+1)×f_kDs××ρV²) / (2×De)
式中，N =挡板个数

ΔP = 0.0777 bar

可选择的解决方案

另一种选择是直接使用ld乐动体育appEnggCyclopedia的热交换器壳侧压力降计算器．在示例问题语句中给出的所有输入都被输入到计算器中，换热器壳侧的压降被作为输出计算。这个计算器使用了上面讨论的相同的基本步骤，因此答案也与上面的数字(0.0778条)相匹配。下图是直接计算管旁压降的快照。

相关资源和参考文献

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• 计算管侧压力下降一个交换器
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