CON 胴H管L HN507 Lt1.8 t2.8 Nt104 の伝熱計算
訂2出口温度訂正H280914
1.設計条件
流体名
質量流量
Wv
Wls
kg/hr
kg/hr
胴側
混合ガス
入口
非凝縮性
3.8
凝縮性HNO3
504.4
管側
冷却水
入口
出口
3.8
0
出口
0
48950
0
48950
30
3
40
温度
T
圧力
P
デューポイント
バブルポイント
℃
kg/cm2 abs
℃
℃
83
53 訂2
0.190 (140mmHg)
58
53 訂2
汚れ係数
m2hr℃/kcal
0.0002
0.0001
0.05
0.3
ｒ
許容圧力損失　△P kg/cm2
伝熱管
配列の形式
外形Dto=
厚さtt=
内径Dti=
長さLt=
正方形ピッチ PT=
U字管
0.0254
0.0028
0.0218
1.804
0.032
三角配列
m
m
m
m
m
2.交換熱量
0.422 kcal/kg℃
シュル側ガスの比熱Cpds=
Qds=Ws*Cpds*(Td11-Td12)=
5362 kcal/hr
522.8 kcal/kg
シュル側ガス潜熱dHvs
Qco=Wls*dHvs=
263720 kcal/hr
0.83 kcal/kg℃
シュル側凝縮水の比熱Cpcs=
Qcs=Wls*Cpcs*(Td12-Td2)=
2093 kcal/hr
0.245 kcal/kg℃
シェル側非凝縮性ガスの比熱Cpv=
Qv=Wv*Cpv*(Td12-Td2)=
5 kcal/hr
∴ Q=
3.．平均温度差
冷却水の比熱Cpt
271180 kcal/hr
1 kcal/m.hr.℃
ガスの凝縮と凝縮液冷却で上昇する冷却水温度 ttc2= tc1 + (Qco + Qcs+Qv) / (Wt*C
35.4 ℃
過熱ガス部の平均温度差
△tdm=△ttdm*FT
0.0 ℃
ガス凝縮部の平均温度差
△tcm=△ttcm*FT
22.6 ℃
平均温度差
△tm=Q/(Qds/△tdm+((Qco+Qcs+Qv)/△tcm))
23.0 ℃
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4.概略伝熱面積及び寸法
総括伝熱係数　U
965 kcal/m2hr℃と仮定。
所要伝熱面積　A=Q/(U*△tm)
チューブ側パス数 np = up/aut
1.16
伝熱管本数
胴内径
管束外径
→
12.21 m2
2
Nt=
Dsi=
Dotl=
104 本
0.45 m
0.343 m
5.凝縮器入口における凝縮の確認
5.1流路面積
5.1.1シェル側
流れに対し平行な仕切板数 ntp
流れに対し直角な仕切板数 ntn
0
1
流れに対して平行なチューブピッチ Pp
流れに対して直角なチューブピッチ Pn
仕切板中心からチューブ中心までの間隔 lp
流れに直行するチューブ隙間の有効数 nG
訂2
訂2
t配列=
AR3
9
0.11 kg/m3
入口基準のガス密度ρvs
邪魔板間隔 B
切欠き高さ lc = lcDsi * Dsi
チューブバンクの直行流速 uvb=Ws/(ρvs*3600)/ae
5.3チューブ側流速
0.333 m
0.129 m
22.4 m/sec
uta=Gt/(3600*ρt)
0.70 m/sec
5.4レイノルズ数及びｊ因子
シェル側ガスの粘度μs
0.0375 kg/m.hr
シェル側レイノルズ数 Res=Dto*Gs/μs=
シェル側 ｊ因子jhs
チューブ側レイノルズ数 Ret=Dti*Gt/μt=
チューブ側 ｊ因子jhｔ
(Lt/Dti=
訂2
6212
0.0110
19930
71.97
82.8 なので)
5.5境膜伝熱係数
5.5.1シェル側境膜伝熱係数
シェル側ガスの定圧比熱Cpds
0.422 kcal/kg.℃
シェル側ガスの熱伝導率ks
0.002 kcal/m.hr.℃
シェル側境膜伝熱係数 hso=hk*Jc*Jl*Jb*Jt
5.5.2チューブ側境膜伝熱係数
チューブ側冷却水の定圧比熱Cpｔ
チューブ側冷却水の熱伝導率kｔ
チューブ側hto=hkφt*φt*(Dti/Dto)
5.6総括伝熱係数
清浄な状態 Uc=hｔo*hｓo/(hｔo+hｓo)
rio
伝熱管をSUS27とし
rm≒
総括伝熱係数 Un=1/(1/Uc+rio+ro+rm)
0.0278 m
0.016 m
0.022 m
7.0 kcal/m2hr℃
1 kcal/kg℃
0.533 kca/m.hr.℃
hto=
2613 kcal/m2hr℃
7.0 kcal/m2hr℃
0.000117 m2hr℃/kcal
0.0002 m2hr℃/kcal
6.9 kcal/m2hr℃
5.7管壁温度
Tw=tc2+Td11*(1-Un/hso)
40.5 ℃
5.8入口における凝縮の確認
入口で蒸気の凝縮有
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6過熱ガスの冷却部の所要伝熱面積
Ash=Qds/Un*dtdm
m2
7凝縮部の所要伝熱面積
7.1凝縮部有効伝熱管長さ
Ltc=Lt-Ltsh
1.804 m
7.2凝縮境膜伝熱係数
7.2.1修正Ｄｅｖoｒｅ法
境膜温度を
41 ℃と仮定し 熱伝導率kls
密度ρls
粘度μls
0.482 kcal/m.hr.℃
1098 kg/m3
2.77 kg/m.hr
液膜温度における物性因子Ψ=kls*(ρls^2/μls)＾(1/3)
凝縮境膜伝熱係数 hmc1=C1(Nt)^c2*(Ltc/Wsl)^(1/3)*Ψ
36.53
7332 kcal/m2hr℃
7.2.2概算法
凝縮液のレイノルズ数=4Γ/μls
層流
凝縮境膜伝熱係数 hmc2=0.012(4Γ/μls)^0.4*(kls^3*ρls^2*g/μls^2)^(1/3)
7.2.3シェル側凝縮境膜伝熱係数 hmc
層流なのでhmc1
19.5
514.6 kcal/m2hr℃
7332 kcal/m2hr℃
7.2.4邪魔板間隔 B、切欠き高さ lc
0.12 kg/m3
凝縮部の入口基準の蒸気密度ρvs
邪魔板間隔 B
0.489 m
切欠き高さ lc = lcDsi * Dsi
0.154 m
シェル側ガスの粘度μs
0.0375 kg/m.hr
ﾁｭｰﾌﾞﾊﾞﾝｸ直行流れ有効面積 ae
訂2
0.08137 m2
シェル側の質量速度Gs=Ws/ae
3456 kg/m2hr
シェル側レイノルズ数 Res=Dto*Gs/μs=
2341
チューブバンクの直行流速uvb
7.8 m/sec
7.2.5チューブ側境膜伝熱係数
チューブ側境膜伝熱係数hto
2613 kcal/m2hr℃
7.3境膜温度の計算
7.3.1管壁温度
冷却水入口温度tc1
境膜温度tf
30.0 ℃
41.1 ℃
7.4凝縮部の総括伝熱係数
清浄な状態 Ucc=hｔo*hmc/(hｔo+hmc)
rio
伝熱管をSUS27として
rm≒
総括伝熱係数 Uco=1/(1/Ucc+rio+ro+rm)
1926 kcal/m2hr℃
0.000117 m2hr℃/kcal
0.000200 m2hr℃/kcal
965.6 kcal/m2hr℃
ガス凝縮部の平均温度差△tcm
22.6 ℃
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7.5凝縮部の伝熱面積
所要伝熱面積 Aco=(Qco+Qcs+Qv)/(Uco*△tm)
12.45 m2
7.6全所要伝熱面積　At=Ash+Aｃn
12.45 m2
8 実際伝熱面積 Aact=π*Dto*Lt*Nt
14.96 m2
余裕率　=Aact/A*100-100
20.2 %
所要総括伝熱係数Utc=Ucn*Qds/Q+Uco*(Qco+Qcs+Qv)/Q
965.6 kcal/m2hr℃
実際の伝熱面積に対応する総括伝熱係数Uat=Q/dtm*Aact
787.6 kcal/m2hr℃
9.圧力損失
9.1シェル側
9.1.1過熱ガスの冷却部
シェル内圧力損失 △Pss
kg/m2
9.1.2凝縮部
9.1.2.1全流量が入口ガスの単相流とした場合（Kern法）
凝縮部入口基準のガス密度ρvs
0.12 kg/m3
邪魔板間隔 B
0.489 m
邪魔板の枚数 Nh=Ltc/B-1-Nbc
2枚
シェル側圧力損失△Psc=fsk*Gs^2*Dsi*(Nh+1)/(6.35*10^10*ss*De*φs)
9.1.2.2凝縮圧力補正係数F
凝縮部の凝縮液密度ρｌcm
凝縮圧力補正係数F
56.4 Kg/m2
1089 kg/m3
0.2720
9.1.2.3凝縮部側圧力損失△Pc=△Psc*F
15.3 kg/m2
9.1.2.4出入り口ノズルの圧力損失△Pni、△Pno
入口管台内径 Dni=
250A
0.2488
入口管台圧力損失 △Pni=1.5*Vrn^2/(2*g)*ρvs
5.3 kg/m2
出口管台内径 Dno=
50A
0.0495 m　とすると
出口管台圧力損失 △Pno=0.5*Vrn^2/(2*g)*ρvo
9.1.3シェル側圧力損失
シェル側圧力損失 △Ps=△Pc+△Pni+△Pno
9.2チューブ側
チューブ側全体圧力損失 △Pｔ=△Pｔ'+△P'ｔ
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0.1 kg/m2
訂正1
21 kg/m2
262 kg/m2