故壳程流体的定性温度为:
 
管程流体的定性温度为:
 
根据定性温度,分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。
由于在开题报告中已做过研究。铜液实际上是合成氨的铜洗法中用到的醋酸铜氨溶液,是由醋酸铜和氨通过化学反应后制成的一种溶液,简称铜液,其组成为Cu(NH3)2Ac(醋酸亚铜络二氨),但液体中所含的化合物含量很少,所以铜液的有关物性数据可以近似为水。
铜液在100℃下的有关物性数据如下:
密度                   =1000kg/
定压比热容             =4.186J/kg•℃
热导率                 =0.6W/m•℃
粘度                   =0.4× Pa•s
水在130℃下的物性数据:
密度                    =1000kg/
定压比热容              =4.186kJ/kg•℃
热导率                  =0.6W/m•℃
粘度                    =0.4× Pa•s
2.4 设备材料的选择
材料是压力容器的物质基础,正确选用压力容器材料是保证容器长期安全使用的一个基本条件,压力容器所用材料必须要有良好的焊接性能和冷热加工性能,压力容器材料的物理性能也是选材要考虑的。要进行换热的容器要用导热系数较高的材料达到节省材料的目的。压力容器常用的钢材主要有板、管、棒、丝、锻件、铸件等形状。压力容器的本体主要采用板材、管材和锻件,其紧固件采用棒材。压力容器用刚可分为碳素钢、低合金钢和高合金钢。
Q345R是一种低合金钢,它是在碳素钢的基础上加入一种或数种合金元素(不超过5%)以提高钢材的强度,耐高温、耐低温、耐腐蚀等性能,各种合金元素在低合金钢中起着不同的作用,锰能有效的提高强度,降低冷脆性能。所以筒体的钢板和封头的材料选择为Q345R。[2]
2.5 换热器结构与参数的选择
2.5.1 管径
换热器中最常用的管径有φ19mm×2mm和φ25mm×2.5mm。小直径的管子可以承受更大的压力,而且管壁较薄;同时,对于相同的壳径,可排列较多的管子,因此单位体积的传热面积更大,单位传热面积的金属耗量更少。所以,在管程结垢不很严重以及允许压力降较高的情况下,采用φ19mm×2mm直径的管子更为合理。如果管程走的是易结垢的流体,为清洗方便,采用φ25mm×2.5mm的管径。所以选择φ25mm×2.5mm的管径做为此次设计中的换热管。
2.5.2 管长
无相变换热时,管子较长则传热系数也增加。在相同的传热面积情况下,采用长管则流动在面积小,流速大,管程数少,每平方米传热面比较低,但是,管子过长会带来制造困难,因此,一般选用管长为4-6m,对传热面积大的可选用8-9m。所以选用Φ25×2.5的无缝钢管,材质为10号钢,管长6m。
2.5.3 管子排列和管中心距
管子的排列方式有等边三角形,正方形,转角正方形三种。与正方形相比,等边三角形排列比较仅凑,管外流体湍动程度高,表面传热系数大。正方形排列虽然比较松散,传热效果也较差,但管外清洗比较方便,对易结垢流体更为适用。若将正方形排列的管束斜转45°安装,可在一定程度上提高对流传热系数,见图2.1,表2.1。
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