CON 胴H管L MG7900 Lt3.52 t1.6 Nt216 区分法による伝熱計算 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 kg/hr 685.0 740.0 5625.0 凝縮性ガス組成等 成分 mol H2O 18.0 合計 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 圧力損失0kg/m2と仮定 45 ℃における飽和蒸気の圧力pvo 1.033 kg/cm2abs 0.0977 kg/cm2abs 「デューポイントバブルポイント」の計算プログラムより 出口温度におけるガス圧pg=pπ-pv 0.9354 kg/cm2abs 出口における蒸気量Wvo=mog*pv/pg 25.77 kg・mol/hr 463.9 kg/hr 蒸気の凝縮量Wl=Wvi-Wvo 386.1 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 7050.0 850.0 463.9 41410 温度 圧力 デューポイント バブルポイント T P ℃ kg/cm2 abs ℃ ℃ 137 1.033 55.7 45 汚れ係数 ｒ m2hr℃/kcal 0.0001 0.0001 0.1 0.5 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 1.033 30 3 固定管板 0.019 0.0016 0.0158 3.52 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 411842 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= 91.0 ℃ 1 kcal/m.hr.℃ 544.7 kcal/kg ガスの凝縮と凝縮液冷却で上昇する冷却水温度 ttc2 35.3 ℃ 過熱ガス部の平均温度差△tdm=△ttdm*FT 44.7 ℃ ガス凝縮部の平均温度差△tcm=△ttcm*FT 16.9 ℃ 平均温度差△tm=Q/(Qds/△tdm+((Qv+Ql)/△tcm)) 25.4 ℃ 5.概略伝熱面積及び寸法 総括伝熱係数 U 500 kcal/m2hr℃と仮定 所要伝熱面積 A=Q/(U*△tm) 所要伝熱管本数 Nt1=A/(π*Dto*Lｔ) チューブ側パス数 np = up/aut → 32.40 m2 154.3 本 4 Nt= Dsi= Dotl= 216 本 0.45 m 0.4 m 2.62 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) 50.8 ℃ 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(Bell法) 7.8過熱ガスの冷却部所要伝熱面積 m2 7.9過熱ガスの冷却部所要伝熱管長さ 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 3.52 m 8.2凝縮境膜伝熱係数 8.2.1修正Ｄｅｖoｒｅ法 凝縮量Wl 境膜温度を 386.1 kg/hr 39.5 ℃と仮定し 熱伝導率kls 密度ρls 粘度μls 0.537 kcal/m.hr.℃ 988.1 kg/m3 2.59 kg/m.hr 凝縮境膜伝熱係数 hmc1=C1(Nt)^c2*(Ltc/Wls)^(1/3)*Ψ 8.2.2概算法 凝縮液のレイノルズ数Rels=4Γ/μls 12000 kcal/m2hr℃ 5.70 凝縮境膜伝熱係数 hmc2=0.012(4Γ/μls)^0.4*(kls^3*ρls^2*g/μls^2)^(1/3) 8.2.3シェル側凝縮境膜伝熱係数 hmc 341.7 kcal/m2hr℃ 12000 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℃ 2 ページ 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) 46.1 ℃ 8.3.2境膜温度 チューブ側レイノルズ数 Ret 22401 境膜温度tf 39.4 ℃ 8.4複合伝熱係数he rio= ri * (Dto / Dti) 伝熱管をSUS27として rm≒ 複合伝熱係数 he=1/(1/hto+rio+ro+rm+1/hmc) 0.00012 m2hr℃/kcal 0.000114 m2hr℃/kcal 1474 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 流れに直行するチューブ隙間の有効数 nG 0.019 m 12 1.03 0.542 0.161 0.07317 28.4 ガス密度ρvs=mvs / 22.4 * 273 / (273 + Td11) * pvs / 1.03 邪魔板間隔 B 切欠き高さ lc = lcDsi * Dsi ﾁｭｰﾌﾞﾊﾞﾝｸ直行流れ有効面積 ae 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Gs=Ws/ae (2)チューブ側 １パス当たりの流路面積当たり Gt=Wt/atp 8.5.4チューブ側流速 105329 kg/m2hr 3913161 kg/m2hr uta=Gt/(3600*ρt) 8.5.5レイノルズ数及びｊ因子 シェル側ガスの粘度μs シェル側レイノルズ数 Res=Dto*Gs/μs シェル側 ｊ因子jhs チューブ側冷却水の粘度μt 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= 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 kg/m3 m m m2 m/sec 1.1 m/sec 0.0736 kg/m.hr 27191 0.006175 2.76 kg/m.hr 22401 79.03 222.8 なので) 0.262 kcal/kg.℃ 0.0276 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 3 ページ ∴hk= 216.4 216.4 kcal/m2hr℃ 管束の直交流れ部分における管本数の割合 Fc 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 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= 0.45 mなら σsb= シェルと邪魔板の隙間における漏れ面積 asb 邪魔板の漏れ補正係数 JI 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)^(1/3))) ﾁｭｰﾌﾞ配列に対する補正係数 Jt Jt= 0.8072 1.117 0.000628 0.004658 m2 0.004 m 0.001671 m2 0.8338 0.3704 3 0.3333 0.9387 0.838 シェル側境膜伝熱係数 hso=hk*Jc*Jl*Jb*Jt 158.5 kcal/m2hr℃ hg=hso 158.5 kcal/m2hr℃ 8.6各点の伝熱面積 8.6.1各点の物性値 ｔｇ pπ M Cp ρs μs ks K kg/cm2 abs kcal/kg.℃ kg/m3 kg/m.h kcal/m.h.℃ 8.6.2モル分率y 成分 入口 出口 8.6.3拡散係数 入口D4i 出口D4o 平均D4m m2/hr m2/hr 入口 i 410.2 1.033 26.86 0.270 0.801 0.0792 0.0311 出口 o 318.2 1.033 27.56 0.255 1.059 0.0680 0.0241 NO 0.0774 0.0835 O2 0.0787 0.0849 平均値 m 364.2 1.033 27.21 0.263 0.930 0.0736 0.0276 N2 0.6834 0.7371 *** 0.0000 0.0000 H2O 0.1605 0.0945 混合ガス 1 1 0.1908 0.1240 0.1574 m2/hr 8.6.4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 8.6.5各区分点における物性値、界面温度等 項目 入口 1 2 tg ℃ 137.0 121.7 106.4 全ガス圧pπ 1.033 1.033 1.033 入口 pv 0.1658 入口 pg 0.8671 tiの仮定 56 55 53 pi 0.1462 0.1364 0.1250 r 567.3 568.1 569.2 hgtg 19262 18746 18026 heti 19272 18755 18035 53.1 51.6 49.9 tiの決定 3 91.1 1.033 0.503 0.700 26.19 kgmol/m2hr 4 75.8 1.033 5 60.5 1.033 出口 45.0 ℃ 1.033 kg/cm2abs kg/cm2abs 51 0.1118 570.5 16975 16982 47.6 4 ページ 48 0.0962 572.2 15383 15391 44.7 45 0.0779 574.5 12862 12871 40.7 38 0.0564 577.9 8596 8604 34.7 ℃ kg/cm2abs kcal/kg ℃ Pbm tg-ti ⊿ｔｇ ⊿ｐｇ 1～出口 pg 1～出口 pv 凝縮性ガスWv 凝縮液Wl 850.0 0 非凝縮性ガスCp h" q 792206 ⊿q 0 tc 40 (tg-tc) [U(tg-tc)]av ⊿A 0.877 83.9 15.3 0.00416 0.8713 0.1616 824.2 25.8 0.246 646.9 747227 44979 38.9 82.8 18751 2.40 0.884 70.1 15.3 0.00641 0.8777 0.1552 785.7 64.3 0.245 641.5 694694 52534 37.6 68.8 18030 2.91 0.893 56.5 15.3 0.00948 0.8872 0.1457 729.9 120.1 0.244 635.7 631780 62914 36.1 55.0 16979 3.71 0.904 43.5 15.3 0.0138 0.9010 0.1319 650.4 199.6 0.243 629.8 554853 76928 34.3 41.5 15387 5.00 0.919 31.1 15.3 0.0203 0.9213 0.1116 538.2 311.8 0.243 623.5 457923 96930 31.9 28.6 12867 7.53 0.938 19.8 15.5 0.0305 0.9518 0.0811 378.5 471.5 0.242 617.0 331509 126414 28.9 16.1 8600 14.70 5.31 9.02 14.02 21.55 36.25 8.7伝熱面積A (1)A=∑⊿A 28.03 (2)温度補正係数Ft R=(Tg12-Tg2)/(ttc2-tc1) S=(ttc2-tc1)/(Tg12-tc1) ℃ ℃ kg/cm2abs kg/cm2abs kg/cm2abs kg/hr kg/hr kcal/kg℃ kcal/kg kcal/hr kcal/hr ℃ ℃ m2 36.25 m2 2.01 0.21 0.96 出口蒸気を計画値463.9kg/hにする所要伝熱根面積 (3)所要伝熱面積Areq Areq=A/Ft 29.20 37.76 m2 (4)実際伝熱面積Aact Aact=π*Dto*Lt*Nt 45.36 m2 (5)余裕率α=(Aact/Areq-1)*100 20.1 % 9.圧力損失 9.1過熱ガスの冷却部の圧力損失計算 Res= 流体摩擦係数 fsk なので fsk= 理想的な管束廻りの直行流れ部分におけるシェル側圧力損失 △Pｓk kg/m2 シェル内圧力損失 △Pss kg/m2 9.2凝縮部-全流量が中心点のガスの単相流とした場合（Kern法） 9.2.1凝縮部の圧力損失計算 Res= 27191 なので 流体摩擦係数 fsk 邪魔板の枚数 Nh=Ltc/B-1-Nbc fsk= シェル側圧力損失△Psc=fsk*Gs^2*Dsi*(Nh+1)/(6.35*10^10*ss*De*φs) 9.2.2凝縮圧力補正係数F 凝縮圧力補正係数F =x* (0.8684 * ρvcρlc ^ 0.1278) 0.1047 5枚 204 Kg/m2 0.1977 9.3.4凝縮部側圧力損失△Pc=△Psc*F 40.4 kg/m2 9.3.5出入り口ノズルの圧力損失△Pni、△Pno 入口管台内径 Dni= 350A 0.3334 入口管台圧力損失 △Pni=1.5*Vrn^2/(2*g)*ρvs 60.4 kg/m2 出口管台内径 Dno= 300A 0.2980 m とすると 出口管台圧力損失 △Pno=0.5*Vrn^2/(2*g)*ρvo 5 ページ 21.6 kg/m2 9.3,6シェル側圧力損失(40-1の部分) シェル側圧力損失 △Ps=△Pc+△Pni+△Pno 122.4 kg/m2 9.3.7チューブ側（全体） 流体摩擦係数 ftk Ret= 22401 なので チューブ内圧力損失 △Pｔ'=ftk*Gt^2*Lt*np/(6.35*10^10*st*Dti*φt) チャンネルにおける方向転換圧力損失 △P'=128*np*uta^2*st チューブ側全体圧力損失 △Pｔ=△Pｔ'+△P'ｔ 6 ページ ftk= 0.007865 1698 kg/m2 608 kg/m2 2305 kg/m2
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