Embed Size (px)
Citation preview
RAPPORT Nr:
Gas en olie winning op de Noordzee:
Ontwerp gas-gas warmtewisselaar.
G-opdracht 1980 W-gedeelte
Student: K. de Jong Begeleiders: ir. U.J.B. van den Bergh
ir. C. Nieulant
TECHNISCHE HOGESCHOOL DELFT
AFDELING DER WERKTUIGBOUWKUNDE LABORATORIUM APPARATENBOUW PROCESINDUSTRIE
Gas en olie w1nn1ng op de Noordzee:
Ontwerp van de gas-gas warmtewisselaar behorend bij de gas treatingstraat van het centrale verwerkings platform.
G-opdracht 1980 W-gedeelte
Begeleiders: ir. W.J.B. van den Bergh ir. C. Nieulant
Student: K. de Jong
J
•
-(-
Inleiding
Op het centrale verwerkings platform wordt het gas ,afkomstig van de produktie platforms A,B en D op dauwpunt specificatie _ gebracht. Het per pijpleiding aangevoerde kondensaat van de produktie platforms wordt zodanig behandeld dat het aan R.V.P. specificatie voldoet. In de gastreatingstraat is een koude separator opgenomen waar zwaardere komponenten kondenseren.De in deze koude separator aanwezige gas-gas regenerator is warmtetechnisch en konstruktief in detail uitgewerkt en gedimensioneerd. Hierbij is zoveel mogelijk gelet op het realiseren van geringe afmetingen en een laag gewicht. Daar waar dit,gezien de tijd,niet mogelijk was zijn suggesties gegeven voor verbeteringen. De belangrijkste resultaten en gebruikte reken methodes zijn in dit verslag weergegeven.
\
J
•
Inhoudsopgave
-literatuur1ij~t -symbo,len -de warmteover~rachts apparatuur op eiland C
-berekeningsm~thode shell en tube warmtewisselaar
-bepaling van :de stofgegevens van de gasmengsels
-gevonden waarden stofgegevens -aanvullende gegevens warmtewisselaar -resultaten warmtetechnische
berekening -diameter in en uitstroom openingen -ster kteberekeningvan de onderdelen
van de warmtewisselaar materiaalkeuze wanddikte tubulures wanddikte Iilap,tel _ ' wanddikte fronten wanddikte pijpplaat sterkte kontrele pijpen stabiliteits kOntrOle pijpen
-konstruktieve aspekten bevestiging pijpen be~estigtng mantel en pijpplaat keerschotten in de fronten aansluiting romp-tubulures flenzen
-bijlagen: 1 numerieke ~itwerking warmte berekening
2 fig voor F(P,R) '3 pijpplaat layout tabel 4 fig voor wrijvingsfaktor 5 fig voor 'I ... 6 Nu-relatie 7 numerieke uitwerking
sterkte berekening 8 symbolen sterkte berekening 9 sto f gegevens
10 f10wsheet eiland C
2 3
5
5
6 9
10
12 13
14 14 14 15 15 16 16 16 18 18 18 18 18 19
20 26 27 28 29 30
31 41 42Q. 43
-2-
literatu~r
1. Technical Data Book Petroleum Refining American Petrolem Institute,Washington 1970
2. Perry & Chilton,Chemical Engeneers Handbook McGraw HilI 5th ed.
3. D.Q. Kern,Process Heat Transfer McGraw HilI 1950
4. E.E. Ludwig,Applied Design for Chemical and Petrochemical plants. Gulf Publishing Company 1965
5. V.D.I. Waermeatlas 1970
6. Apparaten voor de Procesindustrie college diktaat Delft 1978
7. Regels voor toestellen onder druk Staatsuitgeverij 's Gravenhage 1973
\.
1
..
•
Symbolenlijst
A oppervlak m1
a denkbeeldig dwarsdoorstroom oppervlak ~
B keerschot afstand m
cp soortelijke warmte J/kgK
D manteldiameter m
De hydraulische diameter m
F{P,R) temperatuur correktie faktor
f vuilweerstandscoefficient
Gs
k
1
massastroomdichtheid
warmteoverdrachtscoefficient
lengte
massastroom
Nu kentàl van Nusselt
n aantal
P
Pc
Ppc
Ppr
Pr
P
r
t emperatuur efficiency , kritieke druk
pseudo kritieke druk
pseudo gereduceerde druk
kental van ~rantl
druk
vuilweerstand
Re kental van Reynolds
s
T
Tc
Tpc
steek
temperatuur
kritieke temperatuur
pseudo ~ritieke _~ temperatuur
Tpr pseudo gereduceerde temperatuur
v
gemiddeld logaritmisch temp versch.
gemiddeld temperatuur verschil
snelheid
warmteoverdrachtscoefficient
colburn parameter , dynamisch viskositeit
dichtheid
war~tegeleidingscoefficient
acentriciteitsfaktor ]
molenstroom
kg/sm'l
W/mÎ<:
m
kg/s
N/ml.
rliK/W
m
·c K , ·c K , ·C K ,
·C,K
·C,K
mis
W/~K
kmol/s
-4 -
indices
i
p
s
u
N.B.
! inwendig lm.b.t. de ingaande stroom
pijpzijde
rompzijde
{t.o.v. uitwendig buisoppervlak m.b.t. de uitgaande stroom
om redenen van praktische aard is de symbolenlijst behorende bij de sterkte berekeningen opgenomen in bijlage 8 blz. 41 •
/
..
o l
•
-~-
De warmteoverdrachts apparatuur op eiland C
De belangrijkste warmtewisselaars op eiland C z1Jn: -de W.w.S voor het eerste resp. derde flashvat ' (zie
flowsheet eiland C) :zij dienen om de temperatuur in de flashvaten op de gewenste waarde te houden.
-de gas-gas reg~nerator van de cniller sektie die dient , " 11 om nog aanwezige koude uit het koude gas dat de
driefasenschei~er verlaat terug te winnen en het warme gas uit de flashvaten daarmee te koelen.
-de verdamper en de condensor van de koelmachine. -een oververhitter na de regenerator om eventuele
kondensatie in de kompressor te voorkomen. In het verslag van het T-gedeelte zijn berekeningen van warmtestromen en schattingen van het warmtewisselend oppervlak weergegeven op blz.63 en blz.II. In dit gedeelte zal alleen de gas-gas regenerator voor de chi ller in detail warmte technisch en konstruktief worden uitgewerkt. Omdat de temperatuur verschillen tuesen romp en p1Jpen tamelijk klein zijn kon gekozen worden voor een warmtewisselaar met vaste pijpplaaten.D~t is een relatief eenvoudige konstruktie,alleen het reinigen van de rompzijde van de pijpen levert problemen. Reinigen van de binnenkant van de pijpen is mogelijk als de fronten worden losgenomen. Daarom wordt het warme gas uit de flashvaten,dat mogelijk nog vloeistof druppeltjes bevat, door pijpen geleid.Het gas uit de driefasenscheider wordt door de romp geleid.
Berekeningsmethode shell en tube warmtewisselaar
Bij het warmte technisch ontwerp van de warmtewisselaar is geoptimaliseerd naar minimale afmetingen,gunstige verhouding van lengte en diameter. Ook mocht de drukval over romp en pijpen een maximum waarde niet overschrijden. Hiervoor is de hierna beschreven berekeningsmethode gebruikt. 1. bereken de hoeveelheid over te dragen warmte Q. 2. bereken t.Tln 3. bereken P en R.Bepaal F(P,R).Als F(P,R)<O,8 kies
dan voor twee of m~er passages aan rompzijde. 4. bereken AT=F(P,R).ATln 5. schat de overall warmteoverdrachtscoefficient ku
6. bereken V.o.·ku~
. " r·
-b-
7. kies de pijpdiameter en specificeer een w.w. met behulp van een "Heatexchanger tube-shell layout count tabIe".
8. bepaal de leng t e van de w. w. Als liD> 10 of als liD < 6 kies dan een andere layout.
9. bepaal de snelheid van het medium in de buizen en bepaal de drukval A Pp • Als .. Pp <~ toelaatbaar verhog dan het aantal pijppassages steeds met twee.Als ~Pp>.J? toelaatbaar kies dan een andere layout. (punt 7).
10. bereken de drukval van de mediumstoom om de buizen, begin met de maximale keerschot afstand met B/D 1 en keerschotopening 45%.Als ""Ps<4P toiJ:aatbaar verklein de keerschot afstand en de keerschot opening tot ""~=~ toelaatbaar ,of tot B/D O,2.Als .P,')4P toelaatbaar kies dan een andere layout met b.v. een grotere pijpste ek.(punt 7).
Na deze procedure zijn de gas-snelheden aan pijp en aan romp zijde maximaal en daarmee de warmteoverdrachtscoefficienten opt~maal voor deze warmtewisselaar.
ll.bereken de warmteoverdrachtscoefficie n t voor de stroming door de buizen.
12.bereken de warmteoverdrachtscoefficient voor de stroming om de buizen.
13. bepaal de vuilweerstanden r, en r ..... 14.bereken de totale warmteoverdrachtscoefficient ku
I ku
I .--<v.. 15.bereken met deze ku het benodigd V.O. en vergroot
dit met 15% in verband met in en uitstroomverliezen. l6.als het V.O. gevonden ia punt 15 groter of kleiner
dan de waarde van Au in punt 6 vergroot of verklein dan de lengte 1 van de w.w. en begin opnieuw bij punt 9.Als l/D>lO of 1/D<6 begin dan opnieuw bij punt 6,gebruik voor de schatting van het V.O. de in punt 14 gevonden waarde van ku.
Bepaling van de stofgegevens van de gasmengsels
De stofgegevens ~,1,~,~ zijn vo or de gasmengsels aan _ romp en pijp zijàe bepaald uit de stofgegevens van de zuivere komponenten.ë;,1,~, p zijn berekend bij een druk P 62 bar (9~OO~PSia)en een temperatuur TaOoC. De volgende elaties zijn gebruikt:
pseudo k itieke druk en temperatuur:
'Ppc ~ ~ x." Pr-t.
Tpc. .: ~ kt" '- l. ,/
I •
pseudo gereduceerde druk en temperatuur:
Tpr =
gemiddelde soortelijke warmte:'t: I> V\
Cp = Cp + 4.Cp
o ~ML)ct.lpL [11 met Cp: ~M . 'Ic •
• L L l
C; L =: PI ( ;:'0) ~ f?,(~ ) 'l + (l ~o) '3 + T) Cl; 0 ) .
A,B,C,D konstantes,getabelleerd voor gassen •
.. êp =~K(; R êp r~ 0:; ( (~i ~r ) 1 CV = [xc: (;.),
i
de waarden Yan l C~ REp) en l c.~ - èè J zijn geta
belleerd als functie van Tpr en Ppr.
gemiddelde .armtegeleidingskoefficient ~ , L Xi. ~t (rvli. )1
~ = k ~L~ ________ ~
l ~ )(c:(Mi)~ L
k,.:drukkorrektie,bij Tpr.I,36 en Ppr:l,38 geldt k.=1,30 [2.]
. ,
-~-
gemiddelde dynamische viskositeit ~
k1 drukkorrektie,bij Tpral,36 en Ppr=1, 38 geldt k:l,18 t~1
gemiddelde dich theid ~ :
met
p ..:. --L zRT
o _ , z=z +wz
[ i.
bij Tpr.l, 36 en Ppr~1,38 geldt o
Z " 0,780 z':0,115
De waarden van re. , ïc.. ,'>1.. ). ,c..p I '->. 1'1 van de zuivere komponenten zijn vermeld in tabel l,de samenstellingen van de mengsels in tabel 2, bijlage 9 • .
, I
Gevonden zijn de volgende waarden,:
gas in de buizen: ~p~2,79 kJ/kgK r,., 0,037 W/mK
-5 ~, : 1,20.10 W/sr! fr • 63,0 kg/rl
gas in de romp: c,." = 2,83 kJ/kgK Xp = 0,035 _ W/mK
-~ / 1 11,.:1,18.10 N sm f'p: 64,8 kg/m1
Tpr.l,36
Ppr.l,38
Tpr.a 1,35 Ppr. 1, 38
Pr.: ~ ëp :; 0,95 A
I
-10 -
Aanvullende gegevens warmtewisselaar Massastromen,zoals berekend in het T-gedeelte bijlage VII,stroomnummer 4 en 5 :
pijpzijde m,= ~n..o\.M :: 31,4 kg/s
rompzijde m,:: 4,..,.(>\. M = 30,4 kg/s
1 ,
"-"- , , ,
() TsL = -11) C
T p l.4
1 gas-gas w.w.
verslag
2 verdamper koelmachine 3 driefasenscheider
fig I , de gas-gas w. w •
De in en uitlaat temperaturen zijn als volgt bepaald • 0 Tpl.: 10 e
Tpu: -5 oe Tsi :: -15 oe
Tsu .. Tsi+ m cp (Tp1-Tpu) c 0,3 oe lÎl Cp
Hierbij is de invloed van condensatie in de pijpen I
van de w.w. verwaarloosd. ..
•
Het rendement E bedraagt nu:
E = TS'7-Ts~ = 61% Tp1-Ts1 .
Dit betekent dat van de in het koude gas aanwezige "koude" 61% wordt gebruikt om het warme gas te koelen. Omdat bij toenemende E het temperatuurverschil ~T snel afneemt waardoor het V.O. snel toeneemt liikt ons dit een redelijke keuze.(Bij E 80% wcrdt het V.O. al drie keer zo groot!). Van optimalisatie is binnen het kader van de G-opdracht afgezien •
• ~~·-~~~~~~======================~I
lp~ = 10°C.
~~~==============~ •
ï~ = o.~ c..
fig.1 , tempera tuurverloop in de gas-gas w. w.
Een schets van het temperatuurverloop in de w.w. toont dat uitvoering met één romp passage waarschijnlijk niet mogelijk is.Dit is later ook bij de berekening gebleken. (Zie bovenstaande figuur)
Voor de toelaatbare drkverliezen in de w.w. zijn de volgende waarden aangehouden:
APp: 0,5 bar APS:: 0,5 bar
De warmtegeleidingscoefficient van staal: -Às :: 48 W/mK
-s°(.
- 12-
Resultaten van de warmte technische berekening
Met bovengenoemde methode is een warmte technische berekening uitgevoerd voor de gas-gas warmtewisselaar. Aangenomen is daarbij dat de warmtestroom wordt overgedragen in drie parallel geplaatste warmtewisselaars. Dit heeft voordelen voor de flexibiliteit van de installatie en levert bovendien een iets kompakter apparaat (zie bijlage ) Bij het bepalen van de temperatuur co r rektiefaktor F(P,R) bleek het noodzakelijk te zijn twee shell passages toe te passen.Konstruktief voeren we dit uit door twee identieke w.w.ls in serie te plaatsen. Het temperatuurverloop in de warmtewisselaar ziet er dan uit als weergegeven in fig.3 •
o t Tai. : -I'i (.
I T
• tO
.tS'
fig.3 ,temperatuurverloop in de w.w. met twee shell passes.
We vinden de volgende Verwarmd oppervlak lengte pijpbundel inwendige diameter aantal keerschotten keerschot afstand keerschot opening drukval pijpzijde drukval rompzijde
Verder vinden we nog: ku ~ 413,6 WjmK - 0 .T ~ 8,77 C
afmetingen;: V.O.:: 70
1 '" 4,40 D = 0,49 N:: 12 B" 0,33
28% A.Pp:: 0,32 .Ps: 0,35
/
m
bar bar
ï~,,·~:C.t / 'Tp~&' o
0(.,
--
•
Nus " 354 S" Res " 3,83.10
Nup~ 900 fj
Rep: 5,59.10
Diameter in-en uitstroom openingen
De diameter van de in en uitstroomopeningen wordt bepaald door de maximaal toelaatbare gassnelheid in de opening Vrr.ta)4 en de volumestroom ~. Volgens Ludwig (li tt. 4): VthQ.I< = 'l,4.vI"f\Q)I.''''Q.\\ waarin v""-'lC."",,-\\afhankelijk is van de druk en het gemiddeld molgewicht. Bij P = 62 bar (900 psia) en M .. 18 wordt gevonden:
v ",,0..)( s~u -= 9 , 2 mi s Vlo.\~·:: 1,4.v~.",-\\: 12,9 mis A=!h.=.!!L.. = 0,0121 m'l..
v'"- pv~
= 0,124 m
Gekozen is D = 0,126 rn omdat dit een handelsmaat is.
Uit p,aande van deze gegevens is de w.w. konstruktief uitgewerkt en op sterkte berekend.
"
-I~-
Sterkte berekening van de onderdelen van de warmtewisselaar
De volgende onderdelen zijn op sterkte berekend: -tub-,,·_ lures - mantel -fronten -pijpplaat Voorts zijn achteraf nog de plJpen gekontroleerd op sterkte en stabiliteit (knik). Alle berekeningen zijn uitgevoerd vol gens de daarvoor geldende regels van het stoomwezen.De numerieke uitwerkingen zijn weergegeven in bijlape ~ .• De bedr i j f sdruk Gedraagt onder nor male omstandigheden 62 bar (900 psia ) .De veiligheden op de flash vaten zijn afgesteld op 65 bar (943 pSia),daarom hebben we als berexeningsdruk gekozen Pd = 0,1.65 .: 6, 5N/mm2.
Materiaalkeuze
Aan de hand van blad MOllO is bij de laa.gste metaal temperatuur Q"",."" ... "'-20°C een materiaalkeuze gedaan . Bij deze temperatuur blijkt een C- of C-Mn-staal met gegarandeerde kerf taaiheid bi j O°C o f kerfslagproef uitgevoerd bij O°C te voldoen. Gekozen is voor A St 45 Din 17135.
Eigenschappen A st 45:
Rm (N/mrn~ Re (N/mtJ) rek tot breuk (%)
441 274,4 d<:16 264,6 16<d< 40 254,8 d'>40
Materiaal A St 45,naadloze buis. Re = 254,8 N/mm1. Berekeningsdruk Pd = 6,5 N/mm1
Wanddikte volgens blad D0201'_' :
Pd.Di d) 2zf-Pd • 2,44 mrn
met Pd berekeningsdruk Di inwendige middellijn z verzwakkingsfaktor fontwerpspanning
toeslagen: corrosie vervaardiging
\
... d<:.= 1 mm Ad1':: 0,5mm
, '
-15'-
d"\l· .. ~d ~. dc. •• d{: 3,94 mm
In verband met de gunstige invloed die d heeft op de verzwakkingsfaktor z in de wanddikte berekening van de romp (zie bijlage ':f. ) wordt d groter gekozen, d = 10 mmo ' Ook kan nog worden gedacht aan het aanbrengen van een vlakke verstevigings ring rond de tubulures.Dit heeft een gunstige invloed op de verzwakkingsfaktor z en dus ook op de wanddikte van de romp.
Wanddikte mantel
Materiaal A St 45,gewalste plaat. Re = 274,4 N/mmt
berekeningsdruk Pd.".6,5N/mm2. wanddikte volgens blad D020l:
d ..... Pd. Di: 12 7 9 2zf-Pd ' mm
met Pd Di z f
berekeningsdruk inwendige rompmiddellijn verzwakkingsfaktor volgens D0501 ontwerpspanning
toeslagen: corrosie .dc.: 1 mm vervaardiging .. ~. 0,5 mm
d",,;... : d + Á de + A df = Gekozen wanddikte:
Wanddikte fronten
14,2
d = 15
Materiaal A St 45,plaat. Re -= 274,4 N/mm1
mm
mm
Gekozen is voor fronten met korbbogenform konform de opgave in de katalogus van 'p1aatijzerindusttie BV Apeldoorn'. berekeningsdruk Pd::. 6,5 N/mm1. wanddikte volgens blad D0203:
d >. Pd De c.' Cl = 9 4 mm , 2z,f '
met Pd berekeningsdruk De ~itwendi ge middellijn front c, vormfaktor c 2 spanningskoncelltratiefaktor ZI verzwakkingsfaktor fontwerpspanning
toeslagen: co r rosie vervaardiging
Ad, = 1 mm .df = 2 mm
I
Uit konstruktieve overweg~ngen is gekozen voor een wanddikte gelijk aan die van de romp. gekozen wanddikte: d = 15 mrn De vervaardigings toeslag d: 2 mm is gekozen omdat bij de vervaardiging plaatselijk vloeien optreedt waardoor het materiaal terplaatse van sterke vervormingen dunner wordt.
Wanddikte pijpplaat
Materiaal A St 45,plaat. Re = 254,8 N/mm2
1 berekeningsdruk Pd: 4,69 N/mm wanddikte volgens blad D0404:
d ~ C DVzP~' .:: 69,5 mm
met C rand en steunfaktor D bevestigings middellijn
(zie bijlage 1 ).
Pd berekeningsdruk voor pijpplaat z verzwakkingsfaktor fontwerpspanning
toeslagen: corrosie vervaardiging
4d~= 2.1=2mm t:. d.ç :: 0 mm
d"".:.,. -= d .. 6. de. + A di :
gekozen wanddikte:
71,5 mm
d = 72 mm
Sterkte kontrOle pijpen
Volgens blad D0404 wordt geeist:
met I\lv ~ ~2..
de grootste optredende vervangende spanning ontwerpspanning
in bijlage wordt gevonden:
<1;.: 53,6 N/mm1. fzO: 178,4 N/mm2.
Er is dus voldaan aan de eisen voor sterkte.
Stabiliteits kontrOle pijpen -Volgens blad D0404 wor.dt geeist :voor de gebruikstoestand:
l q-Cû, I '- ~" ""'0.><
grootste optredende knikspanning toelaatbare knikspanning
':-
in de sterkte berekening (bijlage i ) wordt gevonden:
1(jQ.ll~l= 45,65 N/mnl" (ïlc.~ :: 115,6 N/mml.
er is dus,in de gebruiKstoestand voldaan aan de eis m.b.t. knik. Tijdens de persproef met Ptp.l,4.Pdp is de grootste optredende knikspanning:
I q"p I = 60,67 N/mrf
Ook tijdens de persproef is voldaan aan de eis voor knik.
Konstuktieve aspekten
Bevestiging pijpen
De pijpen worden over de gehele pijpplaatdikte gerold. Hierdoor vloeit het pijpmateriaal plaatselijk met als gevolg dat de pijpen na deze behandeling elastisch ingeklemd zi,in in de pijppla'1 t. Voor de veru'kkin5:; 7 van de pijpr laat door ~ e &&nwe ~igp gaten ~~g dan m8t de binnendiameter var. de pijpen worden gerekend.Dit heeft een minder dikke pijpplaat tot gevolg.
Bevestiging mantel en pijpplaten
De mantel wordt aan de pijpplaat gelast.Er wordt geen geen lasDeue aangebracht.Om toch rentgenonderzoek van de las mogelijk te maken wordt een groef in de pijpplaat gedraaid (zie sChets).Door nu een kleine iridium-straler door een van de pijpgaten te steken en op de buitenkant van de romp in de groef, een film aan te brengen kan toch rentgen onderzoek worden gedaàn.
Keerschotten in de fronten
Om in de w.w. twee-tube passages te realiseren is in het front aan aansluitzijde een keerschot ·aangebracht. Om plotselinge drukverschillen, waarop d~t schot niet is berekend,te vemijdeois hierin een klein gaatje aangebracht.
Aanslui ting romp-tubuLres
De wanddikte van de tubulures is groter gekozen dan volgens de sterkte berekening noodzakelijk.Dit geeft verst~ing van het gat in de romp.Konstruktief zijn de aansluitingen uitgevoerd als in fig. 4
l
fig.4 aansllh ti ut:!; tubulures
Flenzen
Voor de in en uitstroomopeningen zijn standaard flenzen DIN 2632 gebruikt. Door de lage bedrijfs temperatuur kon,na overleg met de bevoegde instantie, worden volstaan met ND 40 flenzen. Voor . de verbindingen tussen de verdeelkasten en de pijpplaten zijn afgeleid van flenzen volgens ANSI-B 16,5. Deze flenzen moeten nog op sterkte worden gekontro1eerd. Het is waarschijnlijk da~bij toepassing van blokflenzen de steekcirkel van de boutgaten kleiner gekoze n kan worden. Dit kan leiden tot een iets keinere b ~iten diameter en ~en minder dikke pijpplaat.
/
-20 -
1.
2... I () - e,)"1 .:: ~ )&Ii oe:. .Q.V\ .lQ.....
~;~
~. ?= ïp""-- ï~L. -.; - 10 = q,h . :::.
'si. - Tpt -IS - 10
i<. = T~i. - T~~ = -IS' - 0.:1 : \ , DL.
I?", - T~ t -$"-Ib
UC>O'\. ~ ww ~G.~ I sha.l\pos~ n Fl?~R.J( o)ç.
('1.ü. oo\e 6~Ic..jQ. 2. gi~ 1 ) .
k~~ .Q.Q.", h)\.,,) M~ 'l.. S""<t\\ros~e~ ~ cA..o..", Yo...>C1'.oL-t /
r- (J» R.)., ó. ~S . . l ~S\o..5o. 2. ~~~ 2. ).
4. ö. T:= F (P)<') 6 T Q"" = &~ 71 0 c .
5'. A Is stGV\.4w~ol.R. veen. b~ iA ~\;'\C)\N\Q.v. \c.\-\. ~ '2oS"o . n,,
.. h . .,QL LJ~v-cJW.~ (cLi.L k"U/.1\. \r\\a..~ ~ WQJlA..~eetl.L>Q"") h
~ko(Q.V.: k.tA.:: 414 W /~ 'l k. . h1(t.~ o(Q..~ hJC..0J\0Û,
"" O"l..ol.-I "'-~ \)qJl~ ~k~ol..
V.O. = =
+~\~ VOen. h... ..tN\ ~~~t\öoW'\ve.n..\~~ 15" 0Z0 .
A! ~ J"/~- v.v. = J39 1fn'2.
UOO'1. ;;..,. s h...\ \ p~s ef-loU c.L~~ A:' = b 'jJ 'S ~ 1.
, I
::j. 16L~~ P~prod~ IU-\
ct~eA&--
r~Yl
<;kak
r"""'(loL~Q..~V"
ol"" :.
~~
\~)\ M,," (. 31~' ).
t"S.4 ww,,", A ( " ) 1) i. = 4&,5 V\'\W\ L \~ I/~I ).
(6~\~ 3 J.
pijplengte: .-IJ. .f.: 4Vt.
n TT dk. (,9,"'; ~ 4., 3Cj M.
't6~ .1T. 0) 01 5'
verhouding lengte/diameter: l- = 4:39 = a .. ~r~ ( \0 . 'Di 0 .. 4&~
volumestroom:
4>v:; mp = lP
r10 0r st roomoPjlervlak:
As = 7f cli . 11 :. J[. ~0151 7. 2bll = D .. 02'!>b Vn 1. . <y ?
O,lb6'1 :: =J~DS ""/s . 0 ... D23&
R4p:; jJ Vp d,,' :: ~ 1(1
wrijvings faktor:
{.r:: 0.)02.1 b
dr ukval :
63,0 . 1,05 . O.O/~/: 5,5u ./o6' _~ J
' .. 20. 10
)
V\p:: ~4cd p'jpro.<;<;(Ä.SIV; :> nf ~ c.2..
(?I'l~)="
J - 22-
A?p:. ~(Op'2.lG,4)~~ +4 \\,G!'.)O'11~~'2. = ?>:l2.,I04
t--l/M'l, \ 0,,01'5"1, I )
b?p = 0., 3'2. ~ < A ~'":> toQ.~c..c..~l:,o...~V',
I 0, S~V-OWliYl3 O't'YI ote blA.á.<Z.'"
R,Q.:: Gs . DIL
~ mass~troomdichtheid: I.~I ~s=-- ~sm~
AS dwarsdoorstroomoppervlak: lts = Di, I3.L s - eXu) \ov"\'L
S hydraulische d~ameter:~ 'Oe: 4{o.)f)bS -47TdlA.)
7f dIA.., drukval : . Af)s : f G-~ Di (N+ I)
2p Dfl.. N/~
E IU'-~ ~-\\.~~ ~QAA ~cW o..~<;-b.1ACÁ "
8/0i. = I • tb ~ 0,49 h-t .
~~~I ~Wl<;C~.tJQ."" , Nt I = liG = 4, ?a / O.~9 :: f),fj'"
tî~~ N f. I =.9 Q..VI I~ ~ 0.4 a M ,
k Q.l2J'\.C; \.-.e>t o('>Q-\I'\,'''''C::) 4:S % .
\-\WtW\Q.L \.oQN..lc:.Q.Y\.u .. , \..Vel A 'Pf. . dwarsdoorstroomoppervlak:
a.S-= O.)l(~9, O),/@o , (OP'l..-Ç'f - O,O'!j1) : o~o.çP. rn2.
OP?54
mas~astroomdichtheid: ~s,= IOJ1 s '=13.)5
o,OS$7. hydraulische diameter: 1
"Dtl.:: '-I ( o/iY6 ,o~02.~4 ~ ~7ï. O,Olljl '2 ) = 7T' ' CJ;,O/Cj'
wr~jvingsfaktor:
i :: 0." 0011 , 144.
drukval:
Al->S=
. . ......
. \
6 Ps = o)o~ 6o.r.
~ '? S (. D IJ i.oe\~~\.,o.c.A, ~ IQ.~~~ ~~ W4V\
C()~t<2."" o-.o..V\4o.l ~ç.c..\....û.uQ."",.
kw NoH::: \3 . . p.> =- 0> '?> ~() W'\
\::.~cAopQ.v\ ~~ 2&010. dwarsdoorstroomopperylak; . ~I)
CtS:: o~Lt.6~. o>~~6. LD,o'Z..'5"L<- 0.,0'.,) ::
o.o~~~
mase.astro·~mctichtheid: '2 &~ ~ ~ :. '2..~2./.J.
0>01.(0
Q<2.s ~ '2. 52,)' D,OI~~:: ~8~. IDo). <.'I -")
l,llJ .10
wrijvingsfaktor: ..f :: 0.)0014. 14L.( =- 0.. 202 .
dr~val : _ '2 4 dl '2 6 '.1= 0 .. 20'2 . 252,3. O~4&5' 13 = 3 .. '5'2../0 1'1 """ .
2. b4~ ï9 . " .. o/~9
4. ? s:. 0, 3~- loo..V'.
~ J! s ( /:, P -tó<./tl..c.,A ~a.CV\ .
k~~kAopQY\~~ ?b °10 . dwarsdoorstroomoppervlak:
Cc...S: OJ4(]!1 OJ~- {O .. 025l< -O.OlgJJ = o.)o~'::). "",,'t
O.P2~-l(
massastroomdichtheid: G-s = 10.) I ::: '29'2...
o)03~-
,... R.e.,J = CUj?... 0 .. 0' 15 :. 4,4?> .10 ~.
'.)1&.16'" wrijvingsfaktor: f-= 0 ... 0 I'-I~-. 14 l( -=- óJ löS.
dr~kval : 1. _ 4 1... ~ t .5 = O>LC>Z' ~'2. . 0,4 8~ . 115 = '5, b '?>. ICI H h'V\ .
2 . 1..(, . O})I~'j
À'? s.:: 0 .. ~b Lo<A'r '> 6? -\ C>JL\c...c...-\. \" 0...0...\1' •
, \
J . I
- 24-
t.U.~Q.lV\oW~"k.e. kQ.III.1Q.! ~ ~ I :: 12,.
Ao.Y\ 0..\ \:. QQ/l. c:,c.\.,d~~ "" N ::. ('2.
~c;.d...o\ ~~(À",ot ~ ~ 0., ~:,o """" .
k.Q.Qr\~L..O+ Dr<t\l\~ 2.~ % .
11. t.Jo.N...,,~eO~cAAlÀcJJSt.~l·C.~~ ~ oI...t. s-I'l..C..>~~~ ~ 04 ~v..~'U",
eQ.p:, ~ ~-S. /()~
'Pr-p = 0;, go
~a..\ g~'0 a ) bS\o-.~ ~ ucl~~
N~: ,(" ol,: ).
warmteoverdrachtscoefficient: oLi = NUÁ: 9°0 . 0,03"1.: '2..1.oS . wl~1k.
---;;r;- oP/ S' /
I'l.. ~Q.O\)V\.oI.Ju:,.dJdWe.JIlCiL",-1- uoat ~
~~'J o~ o1..t.. h"'-lie." : '0-
RfJ.5:: 3~8'3 . 10 ?r<;-:. 0.:.5':;'
kJ2.!lA~k,i 0rQ.\f\ ~~
~I-l = .3bD I
I I t;)i I"H",S = 6'\1' r = 3bo, o~Ss~ = ~S'4 ,
warmteoverdrachtscoefficient:
cX.lA:: t-.lL-\..l:: 35'4 . 0",035"::. bfJ'2. 'D~ u,P/=ic;
13. \~ otc.. l\~&"o...-I~ ['-\ 1 \, \>c.>~ ~o......\v..v'~\ <oc-..s JI,A.."",
\ I L -~ 1-'n'2.~ cl""'"
V"'4, ..:>~~~OV'\o.\. r -:: I ,~~ . \ 0 \-J ~h 9.>'\. UR-'L.ct
~c:Ü. i., h\An. ~~ uoc:n. dJt Ç>Sf~cJ..",. ~\s \,)00'\. ck
1,.c)""""pï..Sc4. O"'C"''''BrJ....~lA otL,,,,,- .
...,.------_._--- _._---
''''-
14.
- .--... --.- - ,..
·kv.. =
= I O,c.>I~1 O~~' + 0.,0/9' 2"" 0,01 I.
O,OIS I. '27~- '2.~ cg
uitwendig warmtewiaselend oppervlak: Ir 3 '1.
Ak.:= Q os 439.ID = \'2.\ \'V\.
k 14 ;, Y 13;,6 . '&~l~
Toe.~ Icxlj vOO'\. """" ~"" IA.~~ S41vo1"V'\ .
1/.0. = '~/~- A~ = I?>lj,'l Vn'1..
1)a. ~~ 80e.o<. O\J.vt.u,,,,, W\~~ ~ \,~ ~ (;, ~J:,'l..~L\J<.
* ALA..
,\\\~ 1.
~o.t ti ~ z 20.8
i 8 0°·7 ~ • Ilo
T,~
re;
I [
~ • t. ~ t,
i h.
T,~
! ~~:: • h.
. ' ~ . < b
..
P • TEMPERATURE EFFICIENCY
MTD COR~ECTION FACTOR I SHELL PASS 2 OR MORE TUBE PASSES
~ R·t? F' 6t./6tLM p.
T,- , - ,
0.4 0.5 0.6 P • TEMPERATURE EFFICIENCY
MTD CORRECTION FACTOR 2 SHELL PASSES 4 OR MORE TUBE PASSES
~ R· t1' F·6t./6tLM p •
T,- I - I
/
Heat Éxchanger Tube Sheet Layout Count Table
311 ~
151.4' 131.4 8 37 35 3i 29 27 25, 231.4 111.4 1914 171.4 11 Ie '-====e -== =-====- z===> ~ ===ia ~ ~ = ~ ---....... -== -==>= -=
1269 1143 "loui 881 763 663, 553 481 391 307 247 193 135 105 69 33 1121 1007, ,' $89 765 661 57.1 493 ' 423 M3 ' 277 217 157 117 91 57 33 965 861> 765 , 665 587. 495 419 355 287 235 183 139 101 85 53 33 699 ~g 551 481 427· 361 307 247 205 163 133 103 73 57 33 15 595, 477 413 359 ,303 , 255 215 179 139 111 sa 65 45 33 17 ~ ~ ~ ~ ~ ==-== ~ ~ ~ ~ -==- ---=zit *"== -==- """"'== =-=== '
1242; , , 1088 964, 846 734 626 528 " 452 370 300 228 166 124 94 58 32 1088 972 858 746 646 556 468 J 398 326 i1!t 208 154 110, 90 56 28
94& &10 1.46 644 560 486 408 I 346 280 172 126, 94 78 48 26 6SS . 608 530 462 410 346 292 l 244 204 126 92 62 52 32 16 IJS( , 5~2 , 4,60 4Ö2 348 298; 248 218 112 136 106 76 56 40 :26 12 .... , .... ~ .. _ .. ,~, ~ ~ - - '-'- - '- --~ -" ~' -' -" ~ ~ ...:........:-- .
1126 1008 ,882 , 768 648 558 460 398 304 234 180 134 94 64 34 8 1000 882 772 674 566 484 400 336 270 212 158 108 72 60 26 S 8s4 718 688 M6 506 436 362 304 242 188 142 100 72 52 30 12 6.ll) 532 466 , 39fl 340 284 2;)4 192 154 120 S4 liS 42 26 ,8 Xx q26, 464: 406 356 3ö4 256 214 180 i34 ' 100 76 58 38 ~2 i2 XX ~ ' t024 ~ ~ ~ === ~ ==== ~ ~ ~ ~ -==-~ ~ ===-
i1'tZ 904 788 680 576 484 412 332 266 ' 196 154 ' i08 84, 48 XX 1024 912 802 692 000 ' 508 424 360 292 232 lSO 134 ' 96 72 44 XX 880 '178 688 590 510 440 , 306 308 242 192 , 142 126 88 12 48 xx 638 '560 486 422 368 308 258 212 176 1~8 104 78 60 44 24 XX 534 470 414 360 310 ,260 2H 188 142 UO 84 74 48 40 24 XX - ~ - '- " --' --' 5~H - -'-"- -' -'-' -,' ~ ~ ~ ~ ~ , ,
1092 976 852 740 622 438 378 286 :i.ts 166 122 84 56 28 XX 908 852 744 648 542 462 386 318 254 .198 146 98 64 52 20 ,XX 852 748 660 SM 482 414 342 286 226 114 130 90 64 44 24 XX 584 008 444 370 322 266 218 178 142 110 74 50 36 20 .xX XX 500 440 384 336 286 238 198 166 122 90 66 50 32 16 XX Xx
-==== ~ ====== -== === "=== == = ~ =-=-- =-==== .......",., ~ ==== ~ 1106 964 844 732 632 532 440 372 294 230 174 116 80 xx XX XX, 964 852 744 640 548 464 388 322 258 , 202 156 104 66 XX XX Xx 818 224 634 5.16 460 394 324 266 212 158 116 78 54 XX XX XX 686 514 442 382 338 274 226 182 150 112 82 56 34 XX XX XX 484 430 368 318 268 226 184 154 116 88 66 44 XX XX XX XX ~ --~ - '- - "'- "'-'-----------------'- ----
1058 944 826 716 596 510 416 358 272 206 156 110 74 XX XX XX 940 826 720 626 518 ,440 366 300 238 184 134 88 56 XX XX XX 820 718 632 5.14 458 392 322 268 210 160 118 80 56 XX XX XX 562 488 426 ' 356 304 252 206 168 130 100 68 42 30 XX XX XX 478 420 362 316 268 224 182 152 110 80 60 42 XX XX XX XX ~ """=== ~ ~ ~ ~ = = == = ~ -=== == === = = 1040 902 790 682 576 484 398 332 258 Hl8 140 94 XX XX XX XX
902 798 694 588 496 422 344 286 224 1'70 124 82 XX XX XX XX 760 6H2 576 490 414 352 286 228 174 132 94 XX XX XX XX XX 542 466 400 342 298 240 190 154 120 90 66 XX XX XX XX XX 438 388 334, 280 230 192 150 128 94 74 XX XX XX XX XX XX ------ -"-- -'-'--'-~ _ .. _" ~ --I----'-----'---1032 916 796 688 578 490 398 342 254 190 142 102 68 XX XX XX 908 796 692 600 498 422 350 286 226 170 122 82 52 XX XX XX 792 692 608 512 438 374 306 254 194 146 106 70 48 XX XX XX 540 464 404 340 290 238 190 154 118 90 58 38 24 XX XX XX 456 396 344 300 254 206 170 142 98 70 50 34 XX XX XX XX
-== = = ==== = = = = = ===% = = ~ 37 35 33 31 29 27 25 23% 211.4 191.4 171.4 15% 13% 11 10 8
= I Allowance made (or TIe Rods. • R. O. B. - 2~ X Tube Dia. Actual Number of "U" Tubes i. one-hall the above figurel.
I ~
;
t 4
I.D. of Shell (In.) = =r.
U' on I~'t,' A 0 U' on I' 6. >-I..., ::s
c ... ~
3/.'onl'O cr~ ;p î\ on IV' 6. ~3. I' onU~' tJ .. I
= ~ ~. on I~'t,' 6. :!4'onl'6. >-I..., c ~. :!4' on l' 0 cr~ 1\ on Hl' 6. ~3. '( l' on 1 Ji' 0 0 - I
~~ on 1~'te'A c:: ': ,,' on I" 6.
Ol ;l >-I Ol
U" on I" 0 c 1\ on lJi" A go I' on 04' 0 Cl> ..
== =<!
"" on I~{,' A ,,' on I" Á >-I.., ~. on l' 0 c-
cr~ 1\ on lJi" Á ~3. ...,
0 l'on I7./:' 0 c
Ooi I
:!4" 011 I''to' 6. c:: ." ~
~·onl·.Á '2 11 ~' on I' 0 1\ on 17./:·f:j, cr
ti> I' on He 0 '" ..
--~' on IYt,' A ,,,,. on I' 6. >-I..., ~. on I' 0 c-cr 1'1 1\ on He A ~3. :!! I' on 0.'4' 0 1'1
~ ~. on I,'t,' A c:: I»
:!4' on I' Ij. >-I = U' on I' 0 c 1\ on 1!4' 6. cr
ti> I" on UC 0 .. ..
- -.- --U' on I~'t •• A U" on I' 6. >-I...,
~' 011 I' 0 c: ~. cr'"
1 on lJi' A ~~ I'"
I' on HC 0 ';;' :;,'
- " U' on I,;," A
I
c:: ." U'on I' 6. I»
>-I UI
~' on I' 0 c '" l\on .I7./:·A cr
ti> I" on I7./:" 0 'IJ ..
-I.O. of Shell (In.)
--
f,e
"'
C 10,000 JOO 000 10
~ __ . _ _ 6 7 89 2 3.. 5 6 7 89 2 3 .. 5 6 78 9 0.10 10 100 r.ooo
2 3 .. 5 6789 I 2 ~ .ol. • ti:. ~ .0.. 1 t
~ • fs-xG~xD~(Nç+l) fsxGixO~INc+Il · . : uPS = = ,pSI 7
o.l~ l:: • 7
• 2 xgxpxDe "CPs 5.22 x 101°1 De 1 S X CPs 6
B Baffle Spacing • in. . . 5
c' Clearance bet ween Adjaeent Tube, in. .. Be Equivalent Diamefer t ft. .. de Equivalent Diameter ,in. See i .. C'urve tor Numerical
5 .. 3 3
Values. . . . . D~ Jnside Diameter of Shell,ft. Gs Mass Velocity ,Ib.lhr. (sq. ft. Flow Areo) 9 Acceleration of Gravity, 4.18 lt 108 ff-.lhr.2
L Tube Length, ft Ne Number of Baft les Ne + I Number of Times Fluid Crosses Buncf1e trom Inlet to
Ouflet t ~2 LI B p Tube Pitch, in . 4 Ps Shell Side Pressure Drop. psi
Z
~ ... r~~N~ 'N' .. '
,r'l'hlh~ -. 0.01
'. • 7 C
5
'\.~r, ~ 'I~ K
. '" ''i'' I '-L I I (""; ' I', ' ,t'ÇN'1""i:
~'-i
2
0.01 9 8 7
6 5
.. 3
~ I - TI L .LLlJ " ~ "t-... ~ - , - - 0 BAF"F"L ~ t I I 1\ I I I I ti
' ,'.:' < CUT 15% -U - '~ • ~ • ,~ - ~ >- -0- 6-0 -U -§.., 1-,... 25, n ~.. '. - - - -<'>- , W
2
;: '" - - r 0-- 35 8-D-< ... .!! :? '45 6-0 000' -- . .0 , • • f-- • ~g . " ~ • . I " ,
5 .. p }L }Lw <ps
Density a I b.lc u. ft. Viscosity at the Calorie Temperoture , Ib.lff. I hr. Viscosityat the Tube Wall Temperature,lb.lff.x hr. CJL IJL. )0.14
.eoo!'.oo~ . I " " I 1111' ~. In I I 1111 111111 I I 1111 111I11 I f IIII 11: • 3
2 Note: Friction Factors are Dimensional a sq.ft./sq. in. J to give dps in psi Directly. For Dimensionless Friction Factor, Multiply Ordinate f, by 144.
11 I1 I I I I I I I I I I 11 I I I I I I I I I [I I I I I I r I I I I I 113
11 I1 I I I I ril I I I I I I I I I I I I I r r r I I I I I I I I I I I 11 2
00001 I !I I I ! I I I I I I I t I I I I I I I I I I I I f t I I I I 10.0001 2 l A4 56 · 7891 Z 3456789 ~ 34$6789 Z 3456789 Z 34 $67896
10 100 1,000 10,000 100,000 10
DtGs Res=T
Shell side' friction facters fer low-finned and plain tubes. (By permissien,> "Engineering Data Boek," Wolverine Tube, Div., Calumet & Hecla lnc., 1959.)
\ .
I \'-' a::> I
ë;J CS I
cf ,Ç
l' J.)
,---r- 0 ' " _"" ~ "' ... ,,' '--
..
'" ;,I. ,t. • • _ I -1I ' ~ , IJ;'" I .., _ ~ . ", - .. ;I r.. ..
~ 0 !.--
:tt:t ~ I ,-e-j~ --/ a O~ a
.z:.
" ~ 11
" ~
'.. , .
10 100 1,000 ro,ooo -100,000
1,000 2 5 4 IS 8 I 2 5 4 11 11 I z 5 4 6 11 , Z J 4 11 11 2 5 4
• •
Flow area across bmdle, .. = D. " C' "B /144p,ft.' 1i Floa/Inch 16 FiDS/Inch Bare Tube -
Kas. velocity, G. = W/a., lb/hr }< Iq ft TubeOD Pitch , - C' ,,- ~ · ~ C' ~ C' ~
4
lJ
Z
100
" " u lal now area. In 3/4" 1"0 0.250" 0.S-5" 0 . 34" 1. 27" 0. 325" 1.21" ~
Equivalent diameter, de : wetted perimeter 1" 1-1/4" 0 0.250" 0.99" 0. 34" 1.27" O.U" 1. 21" ,/ ,.~ ...-1-1/4" 1-9/16"0 0.3125" 1.23" - - - -
~..; ~ ~ ? a. FlOw area acros. bmd1e, Bq ft 1-1/2" 1-7/8" 0 0.375" 1.48" - - - - ~::: B Bllffle apacing, in 5/8" 13/1G"A 0.1875" 0.535" 0.278" 0.82" 0.2655" 0 . 18"
...-~ :::.-::: :;:;: ~ c 8peciflc heat OCllllld, Btu/lb x 0F 1/4" 1S/16'~ 0.1875" 0 . 55" 0.2T8" 0.80" 0 . 2655" 0 . 75"
C' Clearance between adjacent tubes, in 1/4" 1" .6 0. 250" 0 .. 73" 0.34" 1 . 00" 0.325" 0. 95" ,. ~ ~ De Equivalent diameter, ft 1" 1-1/4" .6 0.250" 0.72" 0. 34" 0.97" 0.32" 0.91 1t
t ~ i de Equivalent Cllameter, In 1-1/4" 1-9/16" .6 0. 3125" 0.91" Ga Maas velocity, lb/hr x Iq ft 1- 1/2" 1-7/8" Á 0. 375" 1.08" ~~ /. ~~ ~ -ho Film coefficient outslde buDdle, Btu!hr " Bq ft " OJ'
.;
DB Jnalde diameter of sbe.U, in T /~. ~ ~ ::;.--
• • .-5
k • 'TheTmal' codduct1vity, BIII/hr/ :i:>eq ft" OF/CL _ . , ~ p TUbe pitch, In o I
i// ./ ~ - - ~, . ~
W Welght now of fIuici, lb/hr .-;/ ~ - ,
Jl Vtsc;oslty at tbe calorie temperature, lbllt" hr BAFFLE CUT ..-'/' Jlw Vtscoalty at tbe tube wan temperature, lb/lt" hr 15'Y.---...; -:/ ~ ~~; v . 25 r-.....
I r 35-..... " ~ 7 :::"-? ....-
, 6 0 45~ ~ .? ::;,-I:!: "" 2 -
--- 7. /, ~ ~ BAFFLE CUT '. 15-/.--..., ...- J?8 r
10
2~---..... ........ / "":,...- ...... 3~--"': ~ >/ ~~
;... '4!5 /.
• ./ ........ ;>01/ ....- .oe;::
• V / :/' ...... ......-:::--......-:: ;...-'
4 ./
....- "" ...... '7 ~ ....-
:5 ./' :.....- .-::;.. V ./. ::..-:: ;::::::...-:
-, ~. " ..
2 ././ ~ ::;.--
, , " •....
~ ,- -,
2 3 4 ~ 6 • ~ J 4 5 _
• 2 3 4 5 - • 4 J 4 10 100 1,000 ., •• 00 100,000
De G's Res=~
g~~ ç. Shell side heat t ransfer curve for segmentil biffles, (IV permission, Engineering Diti look Sectien, Welverin. Tube Div,. Cilu
met & Hecla, Inc. (1959),)
«
....
IS • - ~
/~
,
5 _
•
,roe
I ,000
• 6
4
-
3
z
00
• G
4
3
z
10
• -4
J
2
I .,-
(
'?~~ ____ b : VDI-Wärmeatlas
Gb4 Wa' "c;ubergang bei der Strömung durch Rohre 2. Auflage 1974'
Ei I I I I I I I I I I I I I
., 5
r-t-- r--~ -
E ~ Ë 1= ~ '""" -
., 5
3 ~ F= Ë ~
2
' r ~
., s
3
2300
I-
~ ~, ::--~
~ ~ ~ ~ ~,
~ ~
.L
/ V
~
'" ~ ~ '\ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~:" ~ ~ ~'\: ~ ~ ~
I /
L
~ -'\ ~ ~, '\ ~ ~ R '\
~ ~ ~ ~ ~'\ ~ ~ ~ 1.::-,' ~ ~ ~ ~ ~ [§ ~ ~ '\~
'\
/
~" , ~'
~ ,"\ ~ ~ ~ ~ ~
/ .. -J
V I
I
.L
.L
---r-
i
I
i
~ Do
~ " 1:':::..' '\ t": " ... ~ l~ ,
~"ç>.l' ~ ~ r0 "-~ "\,.
~ l'" ~ r0 " -> , -~~ ~-0 '\ ", "- 1'\'" 0#
~'~ ~-t,~ ~.#~ I'\l'" ~'\I:'~ ~f~ l'\." ~,> D'l S~'\ ~~ ~~ I"~ I~ ~ l~ ~ t\ t\.'\ ~ ~ l~ 10\"- ~ ~ ~ ~ _0~' ~ ~ ~~ '\~ ~"
'\ ~ ~ ,~
"\
------------------~------~ I
" Nu. lIB(Re-IOOO)Pr f.f1Ll'J(t /'" I. 12." M(Pr213.,) t Pr",
mi' r. (1.82 - togKJR. ·1.6') - I
11 t'A
I;. ~-
~ .. ~ q'- -\ 'LI.!L ~/ 1fI @
A ~ i
(Ti
tM 11 y//
lta ~ W
'.!L /~
1/. (ffl
LL VII Wfl
t--;1, W
-
~ ~ ~ ~ ,\\
~l\ ~ ~ ~ ~
., ~ l\' - , ~ f\
,~\
I~ l\ ~~
~ ~\ ~ '" ~~!! ~~~-~ - -.
~ - l~~~ ~ ~~
l"\ ",~\ ~ ~ ~ ~ ~\ 1\
~ ~ l\
""" ~ l\ ~ ~l\\ ~'\ ~ ~ " I~
.:tiJ ~
(lil >11
1 =
r-~
1-
== 1
::: =
1---,
~
~
I :c-
-- ~ -= :: =
'-= 1-
~ ~~ ~\\ 1\
., 5
J
2
,
J
2
J
2 .
IO! ., 5
..
. . ,
Wo.no(cLlkk b~lUI\~ '"WMQ I
ucl'(f=h5. \o\~ol 7) o'2.0l.
'Pot .Ui '2'2.f - ;:>0<
6;) '5 N J mM1.
f:: o~(,i Rel. ~ oj.?,. 21Y,4 = d:l3,& t--.t/~~1.
Et2N-sk SCl...o..Hl~~ · uo..w Dis VV\tl.4 L:: 0'1.5 ~4
cts:: /2. ~ I WlI-YI.
'2. hJ0"2.c1A ~po..o..{ol uol"~,,,,'5 hl"ot 'ï)o 'S'D I .
,,:. 2~- :: "2 c> ( I 4- "- h>, ).
/26 = I.St V5~o . 1'2.J
h,) I:' 1.~ I 111 + 'Lk.'t Ä'2., .... ol~ 'DL
k..1..: I
A'l.:' hn-.o..)t [diJ. - ol/J )
, h. ~c...k : V D<2..2,. Ci.'2. '
d2. = 01..0( - 6 o(c - D oI.f ~ 8, ~ I-1'\m.
'"iÀ'2, = Di ~ 2 01..'2,. -:. )43 .............
\"nel.~ '2:: I uol'j~ 01..0 : 'L,'2.6 """~ .
A'2-::' 'l11,"5'W\"""'2·
....
2 -32-
1.0 +- "2 . (. Vi:5:: o>'L~S 12~t . 12G
---= k. + 0) 5
d.~ = b~ "). 5öC>
2.. 0.J1'2. ./~~Ó>- (,~~
Yv\QJ dJ.,u. wa..PJ\. CÁ.I- vo....v. ~'i.
~<Lv.~~ ~ ~OIl.;.,..cÁ. .
C = " 'S"S"
k= 1)46
A '1. = '2.t':LS"
~I : 0 .. '2..)4.
'Zo :: O,S' I
è,:: o~51 f.. (~ 1.4b . 0,1.'14 ) =
o(~ = &5. -$'00
2. .0 .. 11~ . 18~)9-b)'5'
/ .
I.V~ ~û~ jlA,.v.
ü,)'4 14.. .
"
Vol OQ.. Cf Cl '
"l "2, r~
7.,::' ( N ,D.o . UÛ\'J-<l",C; 1.0 \c..cl 10 \\ C ) .
E1ZJl.C;~1Z. SC~~.ul~~r cl..:: 12 Vv\~.
VOV'm : k..ov66ocl.!U-'\-( O\f'Wl
r L I .::: 0, ':J l.. . 't"i'l
~,,:~rc:(L~
{IZ. .: '2."74,,4..J2P:: 3flO t-.I/WlVv-' .
ei.:. b,~ . S"?>6. ?..,D . 1,04& = 'j, ~ ""'''''' . '2. . l. 'Hl &>
d
'i2 I
--\--·_·1-I
-34-
t..-x \..()-(.IU.\.-\ J..(.h. ~~~w.IL ~Q.~~~ l.A.':"~ V'-\4.~
~ sbJ'\..t ~ "-" 'j.)oS"" ~I--.
C.2= ')0;&
~~" '2.11.(,4 J;;. ~ 3~'l Nlhtlw. 'l.
cl;: ~~ ~- . ~-.36 . '2,0-;-. I,D!.8
'L . I. 3'3"
G~ Jo~~& I..,)"-hotol.~e. lJA.&... 9J~ Itv\""" udclOJl-4 ~ . u.~!-
1:."", ~~'lM.le.~ c:o.x. ol,)(A. ~;"""'J ~ J2.J:.L-.l$2A. COIt.\c..U't.ll.\,o" \..lO<S'\. .II.SI-"-
0<. -=
Pol=- {,~5HIW1W1'2 .
t :: 0.)9 R.a..: O~'j.'2J:)4,a # ~25 :;?:" NIV\.\W1'2.
UI = i4/;, ""'''''' .
1-\ IAlp 'bf\J.X.À ha.ola.V\. : ~
A::: q,i&5. D~
As = 3.)14. cis · ( 'Oe! - els )
Ap: 3..14 . o<..~.(l)'4'>- ~J . I'\
I
ct.t =
U, ,:::,
1+ Es As ,f .e .
A Ap
~ I - n. CDa.p - 2.01." )
'à?'l
'7\ )2 lA. 2 = I - V\ ( /JQ.('
1)'2
/
::
=
=-
::
=
'2..,19,.104
'2.~-2. . /04
8,41.6
- 0... (,~4 .
. . ...!;
-3b-
'Pp : 'Pdp ' I of lA.,t (O.5b 4- 0,4.4, k, )
1 + C.2 Cl
1\ '" Pots , 0,56 t C<.2 (, o/~6 - 0,1.(4 U2 )
I + CÀ.'LC1
10.. = 0..°,9 Z3 ol.. 3
UOO'l. ~e..k.L~ 1)oJ<2.'-" rc..~ ..... <>oV\ ":)c:.\cÁ.-\ :
ZJ= '.006 - O .. ~3D~ - 2,D5b).2 ~ "~()'i~~,
A = d, 5
ct, = cl\o..M<t~C2.\r '2)0..4
S = \)~PS4~\::..
LJ = o. '2. l '2 ,
Ëens~e S~o..{h"''j: ~::: &5 IIVlWl,
fig. S
Y't0l.. ~~V'C2.\e\ea.", c.oV'V'o~~ ..\~S\~~ItV\ : cl: (,3, ""'~,
To.., '-I, lil. ID3 ""'m 3,
t1..= Ep Ap ti A
z = l)~ - VIi. cli = 7)2
=
5 /3 - 19, {'Sa :: '513
0., 3~ I ,
, .
..
c = 0" 3 LOb
c, ~ .)ha.
"
I + o.~'j4. (",'~b i ")l.t~.O.~'S~) = ~);)~. I \0 D .. BS4. 1,6&
Ps.: 6 .. 5. ~'Sb + oJ~94.( O,.t;'(:H û.~~ .0,614) :: 1>,4.(,). t-\lV\\~'l.
I/)pl .:.
/Ps } .:.
I 'Pp - ?s I ;:
I Ppf-t {P s I + (P e ( = .2
I ~ D .. 8~ '-0\. ,) b .si
't.1~B.(oÇ . 'lll:>l. 104
'lI061.>.IO'S'
Y)b=1 NJrn~1.
~.;)4.o N Ih-t~ 2
I,) '2".'1 NIWlH-1'1.
4 .. 52. N Il1-lM tz
=
t 1\, \ . \0(., l- tb -tu) ~ \\) I.löb l Cl - '1..0 )1 ~ .: - 0, ~b'j. NI~h-\ ~
Als lA.l~fjct"'~'S.p\..o\.\I\4 I....ICk~ 3Q.V\.olN'l<l.~ cl:. b ~ IN,,,,,,,.
V\~ hL1... ",h hl.t.lA.Wq" ~~~V"~ l,.o.J~cl<t. olcl::: 11. VvI~ , oÁ.. iO """'''''''.
3 3 I~:. b~ 5'44.10 h?m
Ct:; '2.,44 .
ol, ;;: O .. 29 1Y oIVZ'
p~~UV\~ O~~.2fJc.1. : b (, .. ':) 0/1:> .
C,:: ')b-=l.
•
9 - 38-~ ~'
?p :: 4, (,5 t--t I ""'~
?s :. ~)Lt.2 N/~W\'l
Pé! ~ - 0.) ~ i 3 ~ [k-\IM 't
Pol = y,b9 N [lM.,.,.. '2
"
,/
1::>a. ~~p~V\~~ . '\ \..v. cl.sa.. p '0"fl ~'"" 1.-..1000000000k \oa.rOAlol
h\Q.~ ~ UO\:,!2..\A oU. lA-~ \.. oLru.t..\e..~ ~J"" '. V""l>...'t., = 0.3 { c., ( Pll ~ p~ ) - U, .?clp }
V-0Jc 2 a A3 1 c., ( PB - Ps ) + lA. '2. '?ots }
0ä.\C) :: tl. 3 i c., ( Pp '- Ps .. p() ) - IA, j) d-p -+ k1 r ol~ l
ÜÄlc~ { c.'l ( Pp ,. Ps ) IJ 1 : t:t,j - lA.. I \ olp
<Tcu< ç ;: a..3 f c.t ( Ps . ?s ) ~ 1Á.1 rol~ )
<r eu.6 :. ct3 c.2 ( '})p - p ~ of Pb ) - LÁ\ ?olp -t- lA~Pol!. r
\fi91 = ?cip , ( ~~otr) = ~ :' .. 'Ll,
\ft~'l -= '?oÜ. [ elr. - U<1-(> ) ~ - 3~,'tb. <to.lr
Ql~?>: G1c.J( i Ut5'2 ~ 6 .
Vocn. c;...I.QA\e4lL wO\.Q.l-t V\IA ~L<il
\TV' , L~-
Y'n.Q..~ -\' '2. = 0J1 Qe :. DJ 1· '2.5"1 .. 8 ~ q B,,4 NI V\o\~'l .
.Il.\.\ <Iv ck 30..00J.s.).~ wc.At\oIL loQJ'\tkR.II\.o(. uol~V\.'3
Vv ~ Vv~ f otJ -Oik .(f~~
• 11,14
,. -1.~loG
-'1. '2.:} , ,
.. - 31,"
= 13t:t1
= -5 =lS I •
10
-YD -
?olJO (1)flp -?.c!.p / 4 oir (. T)~ - "'-p)
2. VAX~ + _rp--.:.~~. -,,~~p __ _
4t(" ('I)Q.t" - ol" ) ,
'Polç. uJp - ?olp (Do..p - '2.oJ.. r )?
4 OCr (()~" - elp)
'1. 1. Po<.p . ())a.p - '2. cl? )
40lr (Der - ol\)) '2...
\Jeuc 5 + _P=..:ot:.::..s ...,...ïJ_"-!-e_---:~oI..\, ('ne..p - oLr )
Ç'o..)( b + 'j)ol.s ~ - ? cJ.'P ti) ~r - '! olr )2. 4 elp C{)Q.p - otr ) .
- '2..,4
: -1,04
::: L!~?>7..
.:: -4';)b->
:= 4 I.{ 01 >
=
Er ~o'LCl4 ~'5 L>~'" 0...0..'" oU.. cu.~ I ij Q..\o: ~ I .;. 4 S, ~ '$ ~ H '5,b . ~l",",,,,,, t .
(~S pt.n..S~i W\Q..4 fJl:p ~ /J4 'PoI..p WH.)o..-\ llolc\...o...~ '\.~ ~"" '.
• ol
orp~bk!cz. r"S?r~
d-.OO'1.~V'I~ CYp rU' ulO\.\:. \.)C).1I\
p\..\.Y\oU..t '(' a.<;r cl \\\'\olIl.V
10
15
20
25
30
35
40
45
50
hulpfactoren
rand- en steunfactor
hulpfactoren
veerconstante van een balg in do romp
middellijn van een opening
bevestigingsmiddellijn
afdichtingsmiddellijn
grootste inwendige middelJijil -van de expansiebalg
uitwendige middelIijn van de pijp, resp. romp
formulewanddikte van de pijpplaat, dat wil zeggen: o voor controle: in rekening to brengen wanddikte o voor ontwerp: vereiste minimum wanddikte
pijpplaatdikte volgens constructietekening of maattabel
formulewanddikte van de pijp resp. romp
elasticiteitsmodulus bij temperatuur Dm van resp. pijpplaat-, pijp- en rompmateriaal
ontwerpspanningen
kwadratisch oppervlaktemoment per mm breedte van de pijpplaat
.liulpwaarde
. 'totale lengte van de bundel
steek van openingen
c
c N/mm
D mm '
mm
mm
mm
mm
d mm
mm
mm
auxiliary factors
edge and support factor
auxiliary factors
spring constant of a bellowIl in tbe shell
diameter of an opening
fastening diameter
sealing diameter
greatest lnslde diameter of tho expansion bellow8
outside diameter of the tube or shell respectively
formula wall thickness of the tube sheet, i.e.: o for assessment: wall'thickness to be introduced o for design: required minimum wall thickness
tube sheet thickness in accordance with construction drawing or dimension table
formula wall thickness of tho tube or shell respectively
E(Dm), Ep(Dm), E.«()m) N/mm2 . modulus of elasticity at temperature ()m of tube sheet material, tube material and shell material respectively
J./a N/mm2
mm'
k
I mm
mm
mOl
design stresses
second moment of area per mm width of the tubo sheet
auxiliary value
overalliength of the bundlo
pitch of openings
free tube leogth from the h, l •
~ .
~-= -42-
J lltllU
SI
kniklengte I" mm buckling length •
totaal aantal pijpen 11 total number of tubes
hulpwaarden voor Pp. p" p" MPa auxiliary vaJues for design
berekeningsdruk pressure
10 berekeningsdruk voor pijpplaat Pd MPa design pressure for tube sheet
berekeningsdruk voor pijpen Pd" Pd' MPa design pressure for tubes and
resp. romp shell respectively
IS per.druk voor pijpen PI' bar test pressure for tubes
• gemiddelde kruiprekgrens voor R .. (l %; 100000 h; f.} Nfmm2 average creep stress to produce 1 % blijvende rek na 100000 uur 1 % permanent set af ter 100000
20 bij temperatuur D. hours at temperature Dm
rekgrens bij 20 oe Re Nfmm2 yieJd stress at 20 oe
rekgrens bij temperatuur f. R,{DrtJ) Nfmm2 yieJd stress at temperature D.
treksterkte bij 20 ·C R. N/mm2 tensile strength at 20°C
treksterkte bij temperatuur D,. R.{DrtJ} Nfmm2 tensile strength at temperature D.
30 gemiddelde kruiptreksterkte voor R .. {I00000 h; f.} Nfmm2 ave rage creep tensile stress to' breuk na 100000 uur bij produce rupture af ter 100000 temperatuur D,. hours at temperature Dm
minimum kruiptreksterkto voor R.lllln(looOOO h. f.J N/mm2 minimum creep tensile stress lo 35 breuk na 100000 uur bij produce rupture after 100000
temperatuur D. bours at temperature lIm
hulpfactoren uit ua, U,J auxiliary factors
40 verzwakkingsfactoren z, " strength reduction coefficienls
verslappingsfactor voor buiging rol strength reduction coefficient for bending .
.5 lineàireuitzettingscoëfficiënt van IX,. IX, 11K coefficient of linear expansion het materiaal Van do pijp rcap. ' of the mate rial of the tube and romp sbell respectively
hulpfactor ). auxiliary factor SO
spanning in langsrichting <1 .. N/mm' stress in axial direction
spanning in omtreksi'ichtioi <1., N/mml stress in circumferential direction
.,
uQS\.\Jrul\ ~ ok. srCÀ.\'\V\ \ ~~ <rv HlmW'l't.
'j<:J.VV\\cÀr:Ao.\ dJL ~.A.4~ \- g~P' 9~s oe.. . \ ... . _A ........ J . .... A ~
•
tab el 1 t f s 0 gegevens ZU1vere k 'omponenten
__ Pc Tc 11 ; l bar K N/sm"L \-J/JK
meth. 45,44 190,43 1,02 0,030 eth. 48,16 305,27 0,86 0,018 prop. 41,94 361,67 0,75 0,015 ic4 36 ,08 407, 99 0, 69 0,014
c4 37,47 425,03 0 ,69 0,014 iC5 3:: , 37 460 ,28 0,62 0,013
C5 3 :. , 25 469 , 50 0 ,62 0 ,013 c6 29,73 507,40 0,59 C,012 C7 27 , 00 540,10 0,59 0 ,010
N2 1,66 0 ,024 C02 1,37 0,015 H2S 1,17 0 , 013
tabel 2 samenstellingen gas ffi engsels
pi jpzijde shellzijde x y
!:lethe 0 , 8934 0, 9149 eth, 0 ,0526 0 ,0492 'prop. 0,01 9:5 0,0158 ic4 0 , 0042 0 , OC 29
c4 0 , 0071 0 , 0046 iC5 0 , 0023 0,0012
CB 0,0021 ü , 0009 c6 0 , 0(;23 0, 0005 C7 0 , 0015 0 , 0001
N2 0 , 0014 0 , ou 4 C02 0 , 0060 ü , 0060 H2S 0 , 0024 0 , 0024
Cp w M J/kp;K g/mef 2180 0,0104 16 1659 0,09a6 30 1576 0,1524 LI·4 1558 0,1848 58 1579 0,2010 58 1537 0,2223 72 1567 0 , ':::'539 72 1554 0,3007 86 1558 0 ,3498 100 1~50 0,045 28 932 0,231 44 827 0,100 34
GAS
GOS
-CONDEHSMT
. ~
CDICIENSMT
...
,----------- -
· ·
~--- --------- ---- --I I I I I I , I , , , I , ,
.----r.-----T -1-T ~
y '
. , I I
G' ~, w,
'~I~ , ---'
t-{i)---·
----------------------------- ---- ----------
r------------., . . . ' I ' .
AE5TGAS
CONDENSAAT
0P5uI; VOOR TJW<SP<RT [!J0c: (!!)BAR ~i
1),·1- 1 1 --=,""" : 1 ~ !
I fLOWS;EET ~ILAND C
, .. ~-::~...,QiQOl I A.c 1-- 1=-DEl.F. .. r -- '
J:: CA) ,
/
\ .1."~. --.1f' '"<'-
