CON MG7900 Lt2.5 t1.6 Nt216 固三 5区分検証 H280802へ

CON 胴H管L MG7900 Lt2.5 t1.6 Nt216 の伝熱計算
0.入口ガス条件
非凝縮性ガス組成等
成分
mol
NO
30
O2
32
N2
28
***
合計
平均
28.56
凝縮性ガス組成等
成分
mol
H2O
18.0
合計
kg/hr
685.0
740.0
5625.0
7050.0
Wt. frac. kg・mol/hr mol・frac.
0.0972
22.8
0.092
0.105
23.1
0.094
0.798
200.9
0.814
0.000
0.0
0.000
1.000
246.9
1.000
kg/hr
850.0
850.0
Wt. frac. kg・mol/hr mol・frac.
1.000
47.2
1.000
1.000
47.2
1.000
1.出口における凝縮蒸気量
出口ガス圧pπ
出口温度
1.033 kg/cm2abs
45 ℃における飽和蒸気の圧力pvo
0.0977 kg/cm2abs
出口温度におけるガス圧pg=pπ-pv
0.9353 kg/cm2abs
出口における蒸気の蒸気量Wvo=mov*pv/pg
25.79 kg・mol/hr
464.1 kg/hr
蒸気の凝縮蒸気量Wl=Wvi-Wvo
385.9 kg/hr
2.設計条件
胴側
流体名
質量流量
W
W
非凝縮性 kg/hr
凝縮性 Kg/hr
混合ガス
入口
出口
7050.0
7050.0
850.0
464.1
41410
温度
T
圧力
P
デューポイント
バブルポイント
℃
kg/cm2 abs
℃
℃
137
1.033
55.7
41.3
汚れ係数
m2hr℃/kcal
0.0001
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=
ピッチ PT=
45
管側
冷却水
入口
出口
30
3
固定管板
0.019
0.0016
0.0158
2.5
0.025
3.交換熱量
3.3交換熱量Q=Qgi-Qgo
41410
40
三角配列
m
m
m
m
m
413958 kcal/hr
1 ページ
4.平均温度差
冷却水の比熱Cpt
蒸気の蒸発潜熱ｒ
at Td=55.7℃
1 kcal/m.hr.℃
565.8 kcal/kg
ガスの凝縮と凝縮液冷却で上昇する冷却水温度 ttc2
35.5 ℃
過熱ガス部の平均温度差
△tdm=△ttdm*FT
45.0 ℃
ガス凝縮部の平均温度差
△tcm=△ttcm*FT
16.8 ℃
平均温度差
△tm=Q/(Qds/△tdm+((Qv+Ql)/△tcm))
24.8 ℃
5.概略伝熱面積及び寸法
総括伝熱係数　U
660 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
2.88
伝熱管本数
胴内径
管束外径
6.凝縮器入口における凝縮の確認
6.7管壁温度
Tw=tc2+Td11*(1-Un/hso)
→
25.33 m2
4
Nt=
Dsi=
Dotl=
216 本
0.45 m
0.400 m
51.7 ℃
6.8入口における凝縮の確認
tw<=Tdのため入口で蒸気の凝縮有
7.過熱ガスの冷却部の所要伝熱面積
7.8過熱ガスの冷却部所要伝熱面積
Ash=Qds/Un*dtdm
m2
7.9過熱ガスの冷却部所要伝熱管長さ
Ltsh=Ash/(π*Dto*Nt)
m
8.凝縮部の所要伝熱面積
8.1凝縮部有効伝熱管長さ
Ltc=Lt-Ltsh
2.500 m
8.2凝縮境膜伝熱係数
8.2.3シェル側凝縮境膜伝熱係数 hm　(hmc1とhmc2の大きい方)
10769 kcal/m2hr℃
8.2.5チューブ側境膜伝熱係数
チューブ側境膜伝熱係数hto
3836 kcal/m2hr℃
8.3境膜温度の計算
8.3.1管壁温度
管壁温度twc=tc+hmc/(hmc+hto)*(mTc-tc)
45.7 ℃
8.3.2境膜温度
境膜温度tf
39.2 ℃
8.4複合伝熱係数he
rio= ri * (Dto / Dti)
伝熱管をSUS27として 0.000114
rm≒
複合伝熱係数 he=1/(1/hto+rio+ro+rm+1/hmc)
2 ページ
0.00012 m2hr℃/kcal
1454 kcal/m2hr℃
8.5混合ガス側境膜出熱係数
8.5.2流路面積
(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
1
1
チューブ配列 t配列
AR3
0.0209 m
0.012 m
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
0.019 m
流れに直行するチューブ隙間の有効数 nG
12
1.028 kg/m3
ガス密度ρvs=mvs / 22.4 * 273 / (273 + Td11) * pvs / 1.03
邪魔板間隔 B
0.542 m
切欠き高さ lc = lcDsi * Dsi
0.161 m
ﾁｭｰﾌﾞﾊﾞﾝｸ直行流れ有効面積 ae
0.07317 m2
チューブバンクの直行流速 uvb=Ws/(ρvs*3600)/ae
8.5.3質量速度
(1)シェル側ﾁｭｰﾌﾞﾊﾞﾝｸ直行流れ有効面積当たり
(2)チューブ側１パス当たりの流路面積当たり
8.5.4チューブ側流速
28.5 m/sec
Gs=Ws/ae
Gt=Wt/atp
105331 kg/m2hr
3913161 kg/m2hr
uta=Gt/(3600*ρt)
1.09 m/sec
8.5.5レイノルズ数及びｊ因子
シェル側ガスの粘度μs
0.031 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
64558
0.00439
チューブ側冷却水の粘度μt
2.76 kg/m.hr
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=
158.2 なので)
8.5.6境膜伝熱係数
8.5.6.1シェル側境膜伝熱係数
シェル側ガスの定圧比熱Cpds
シェル側ガスの熱伝導率ks
22401
79.03
0.243 kcal/kg.℃
0.024 kcal/m.hr.℃
シェル側　hk/φs=jHs*Cpds*Gs*(ks/Cpds/μs)^(2/3)
シェル側　φs=(μs/μw)^0.14≒
1
∴hk=
管束の直交流れ部分における管本数の割合 Fc
0.8072
邪魔板の形状に対する補正係数 Jc=Fc+0.524(1-Fc)^0.32
邪魔板をJIS B8249クラス
2
1.117
KB=
ﾁｭｰﾌﾞと邪魔板の隙間の漏れ面積 atb=KB*Dto*Nt*(1+Fc)
シェルと邪魔板の隙間 σsb 表8より Dsi=
243.4 kcal/m2hr℃
0.45 mなら
3 ページ
0.000628
0.00466 m2
σsb=
0.00400 m
シェルと邪魔板の隙間における漏れ面積 asb
0.00167 m2
邪魔板の漏れ補正係数 JI
0.8338
直行流れとﾊﾞｲﾊﾟｽ流れ面積の比　Fbp=（Dsi-Dotl)*B/ae
隣合う２邪魔板によって区切られた直行流れにおいて横切るﾁｭｰﾌﾞ配列Nc
ﾊﾞｲﾊﾟｽ防止板の数
Nss=
1 とすると Nss/Nc=
管束廻りのﾊﾞｵﾊﾟｽ流れの補正係数　Jb=exp(-αR*Fbp*(1-(2*Nss/Nc)^(1/
ﾁｭｰﾌﾞ配列に対する補正係数 Jt
Jt=
0.3704
3
0.3333
0.9387
0.8380
シェル側境膜伝熱係数 hso=hk*Jc*Jl*Jb*Jt
178.3 kcal/m2hr℃
hg=hso
181.9 kcal/m2hr℃
8.6各点の拡散係数D、物質移動係数K
8.6.1各点の物性値
入口 i
出口 o 平均値 m
ｔｇ
K
410.2
318.2
364.2
kg/cm2 abs
1.033
1.033
1.033
pπ
M
26.86
27.56
27.21
kcal/kg・℃
0.243
0.243
0.243
Cp
ρs
kg/m3
0.801
1.059
0.930
μs
kg/m・h
0.031
0.031
0.031
kcal/mh℃
0.024
0.024
0.024
ks
8.6.2拡散係数
D41
(1)入口点D4
0.189
(2)出口点D4
0.121
(3)中心点D4m
D42
0.192
0.124
D43
0.191
0.124
0.191 m2/hr
0.124 m2/hr
0.136 m2/hr
D4i=(1-y4)/((y1/D41)+(y2/D42)+(y3/D43)) 佐藤一雄、物性定数推算法p187
8.6.3物質移動係数Kg
(1)中心点のシミット数Sc=μsm/ρsm/D4m
(2)中心点のプラントル数Pr=Cpm*μsm/ksm
(3)中心点の物質移動係数Kgm=hg/Cpsm/M/(Sc/Pr)^0.5
8.6.4各区分点における物性値、界面温度等
項目
入口
1
2
tg　℃
137
121
104
全ガス圧p
1.033
1.033
1.033
入口 pv
0.1659
5.2
入口 pg
0.8671
tiの仮定
53.5
52.1
50.2
pi
0.1478
0.1377
0.1255
r
567.2
568.0
569.1
hgtg
19008
18638
17883
heti
19016
18647
17892
53.3
51.8
50.0
tiの決定
Pbm
tg-ti
⊿ｔｇ
⊿ｐｇ
1～出口 pg
1～出口 pv
凝縮性ガス
凝縮液Wl
h"
0.250
0.314
27.0 kmol/m2hr
3
4
5
88
1.033
71
1.033
54
1.033
出口
45 kg/hr
1.033 kg/cm2abs
kg/cm2abs
47.8
0.1117
570.5
16814
16823
47.6
44.6
0.0943
572.5
15022
15032
44.3
39.6
0.0726
575.3
11900
11909
39.4
36
0.0596
577.3
8144
8153
35.7
0.8761
0.8831
0.8925
83.7
69.2
54.0
16.0
17.0
16.0
0.00383 0.00663 0.00977
0.8709
0.8776
0.8873
0.1621
0.1554
0.1457
850.0
826.7
786.9
729.3
0
23.3
63.1
120.7
646.6
640.7
634.5
0.9042
40.4
17.0
0.0157
0.9031
0.1299
639.4
210.6
627.8
0.9208
26.7
17.0
0.0250
0.9280
0.1050
502.6
347.4
620.8
0.9441
14.6
9.0
0.0225
0.9505
0.0825
385.5
464.5
617.0
4 ページ
℃
kg/cm2abs
kcal/kg
℃
℃
kg/cm2abs
kg/cm2abs
kg/cm2abs
kg/hr
kg/hr
kcal/kg
q
⊿q
tc
794967
0
40
(tg-tc)
[U(tg-tc)]av
⊿A
744673
50294
38.8
688918
55755
37.4
624144
64774
35.9
537994
86150
33.8
423279
114715
31.0
82.2
18642
2.70
66.6
17887
3.12
52.1
16818
3.85
37.2
15027
5.73
23.0
11904
9.64
5.81
9.67
15.40
25.04
8.7伝熱面積A
(1)A=∑⊿A
(2)温度補正係数Ft
R=(Tg12-Tg2)/(ttc2-tc1)
S=(ttc2-tc1)/(Tg12-tc1)
26.46
1.94
0.21
381009 kcal/hr
42270 kcal/hr
30.0 ℃
15.0 ℃
8148
5.19 m2
30.22
30.22 m2
0.96
出口蒸気を計画値464.1kg/hにする所要伝熱根面積
(3)所要伝熱面積Areq
Areq=A/Ft
27.56
(4)実際伝熱面積Aact
Aact=π*Dto*Lt*Nt
31.48 m2
32.2 m2
(5)余裕率α=(Aact/Areq-1)*100
2.3 %
5 ページ

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