周春龙的热流体走管程19X2mm的换热器计算 最终版
换热器计算使用说明
吉林大学《热交换器原理与设计》课程设计说明书题目：乙醇管壳式换热器设计姓名李权学号42131220专业能源与动力工程（热能）指导教师黄海珍沈淳2016年10目录第1章设计任务书 (3)第2章计算过程表格 (4)第3章传热管布置排列草图 ................... 错误!未定义书签。
3.1管路安排.................................. 1错误!未定义书签。
3.2流型安排.................................. 1错误!未定义书签。
第4章总结................................................. 错误!未定义书签。
第5章参考文献 . (22)第一章设计任务书题目17对固定管板的乙醇管壳式换热器进行传热计算、结构计算、和阻力计算。
在该换热器中，要求：乙醇进出口温度为25°C、45°C乙醇流量：2.5kg/s热水的进出口水温为55°C、50°C乙醇和热水的工作表压力均为0.3MPa。
具体要求：1、设计任务说明本次课程设计是一次虚拟设计，主要目的是为了完成一次完整的换热器热力计算和流阻计算。
学生应根据给定的课程设计题目，在指定的设计时间内独立完成全部设计任务，并提交换热器结构总图A0图纸一张，设计计算说明书1份。
2、设计要求（1）计算说明书要求计算说明书应包含完整的传热计算及流阻计算，参数选取及结构设计合理，计算正确，并附上结构简图。
热力计算建议采用电子表格计算。
计算说明书内容依次为：封面，目录，主要符号说明，设计说明书，设计方案介绍，热力计算及流阻计算表，主要结构尺寸及计算结果汇总表，总结，参考文献。
（2）图纸绘制要求图纸绘制需符合机械制图规范，手绘或机绘人选。
手绘图至少需要两个视图表达换热器结构，机绘需用三维图形软件绘制，并投影二维结构图，同时提交三维电子版及二维打印版图纸文件。
(完整版)换热器热量及面积计算公式.doc
换热器热量及面积计算一、热量计算1、一般式Q=W h（H h,1- H h,2）= W c（H c,2- H c,1）式中：Q 为换热器的热负荷， kj/h 或 kw ；W 为流体的质量流量， kg/h；H 为单位质量流体的焓， kj/kg ；下标 c 和 h 分别表示冷流体和热流体，下标 1 和 2 分别表示换热器的进口和出口。
2、无相变化Q=W h c p,h(T1-T2)=W c c p,c(t2-t1)式中：c p为流体平均定压比热容，kj/(kg.℃)；T为热流体的温度，℃；T为冷流体的温度，℃。
二、面积计算1、总传热系数K管壳式换热器中的K 值如下表：冷流体热流体总传热系数 K，w/(m2. ℃）水水850-1700水气体17-280水有机溶剂280-850 水轻油340-910 水重油60-280有机溶剂有机溶剂115-340 水水蒸气冷凝1420-4250 气体水蒸气冷凝30-300水低沸点烃类冷凝455-1140 水沸腾水蒸气冷凝2000-4250 轻油沸腾水蒸气冷凝455-1020 注：1w=1J/s=3.6kj/h=0.86kcal/h1kcal=4.18kj2、温差（1）逆流热流体温度 T：T1→T2冷流体温度 t ：t2 ←t1温差△ t ：△ t1 →△ t2△t m=（△ t2- △t1 ）/ ㏑（△ t2/ △t1 ）（2）并流热流体温度 T：T1→T2冷流体温度 t ：t1 →t2温差△ t ：△ t2 →△ t1△t m=（△ t2- △t1 ）/ ㏑（△ t2/ △t1 ）3、面积计算S=Q/(K. △t m)三、管壳式换热器面积计算S=3.14ndL其中， S 为传热面积 m2、n 为管束的管数、 d 为管径， m；L 为管长，m。
四、注意事项冷凝段：潜热（根据汽化热计算）冷却段：显热（根据比热容计算）。
列管式换热器计算表
管程流体冷却水壳程流体进口温度t1℃28进口温度T1 ℃出口温度t2 ℃33出口温度T2 ℃定性温度℃30.5定性温度℃流量W1 kg/h13696.00479流量W2 kg/h比热CP1 KJ/(kg·K) 4.174比热CP2 KJ/(kg·K)黏度μ1 Pa·s0.00079409黏度Pa·s导热系数λ 1 W/(m·K)0.61885导热系数λ 2 W/(m·K)密度 ρ1 kg/m3995.525密度ρ2 kg/m3热负荷KW79.39878333热负荷KW按逆流计算的传热温差ΔT ℃26.39686192计算温度校正系数P0.083333333R10查图求得温度校正系数Φ (待定)0.88实际的传热温差ΔT ℃23.22923849初选总传热系数K W/(m2·℃）342换热面积 S'' m28.79499184传热面积S=1.15*S''参照换热面积选取列管换热器结构参数壳体内径D mm313.6571377取圆整壳体内径D mm列管数ns （根）43D列管外径d0 mm25假设的管内水流速u i m/s列管内径d i mm20列管长度l mm3000管心距 mm31.25进一法得到t mm折流板间距B mm100横过管束中心线的管数n c列管材质及导热系数 W/(m·K)45进一法得到nc设计的换热面积 m210.11424062切去的圆缺高度h mm结垢校正因子，对DN25管子取为1.4，对DN19管 1.4假设的壳内接管乙酸甲酯流速管程数=2壳程接管内径d1 m串联的壳程数1取标准管径d1 m管子排列方式对压降的校正因子，正三角形为0.5假设的管内接管水流速u m/s 管程流体被加热取0.4，被冷却取0.30.4管程接管内径d2壳程流体被加热取0.4，被冷却取0.30.3取标准管径d2管壁内侧表面污垢热阻（m2·℃）/K0.000344管壁外侧表面污垢热阻（m2·℃）/K0.000172换热管壁厚 mm 2.5换热管平均直径 mm22.5采用此传热面积下的总传热系数 W/(m2·℃）337.944664当量直径de m230.6998049蒸汽凝液（1）核算压力降88①管程压强降38管程流通面积 m20.00753663管程流速 m/s0.50710552 2777.8Re12714.836432.058取管壁粗糙度 mm0.10.000252相对粗糙度0.0050.138查图求得摩擦系数0.038875.8直管中压力降 Pa729.6149207回弯管压力降 Pa384.007853管程总压力降 Pa3118.14376679.39878333②壳程压强降管子正三角形排列时，横过管束中心线的管子数9折流板数NB 块29壳程流通面积 m20.007109375壳程流速 m/s0.123925908Re8613.834138 10.11424062壳程流体摩擦系数f00.633497932流体横过管束的压力降 Pa511.2409239 325流体流过折流板缺口的压强降 Pa562.5810212 318.5壳程总压力降 Pa1073.8219450.50.28303563942.94794317（2)核算总传热系数1.766561983①管程对流传热系数32计算得 Pr=Cp*μ/λ 5.355953236 7.21318237748Nu86.43928553961管程对流传热系数αi'=Nu*λi/di W/(m2·℃)2674.64759281.25h取80矫正之后对流传热系数αi=ai*f W/(m2·℃)2608.9335141②壳程对流传热系数0.033501321计算得 Pr=Cp*μ/λ 3.7580869570.03Nu81.717709821.5壳程对流传热系数 W/(m2·℃)563.8521977 0.056969073校正后α563.85219770.04③总传热系数总传热系数k W/(m2·℃）342.892515此换热器安全系数 %0.260969295（3）传热面积0.02S''=Q/(K*△tm) 平方米9.96829472Sp=π*d0*L*N实 平方米11.07792面积裕度H11.13154567进一法得到NB 块29校正系数f0.975430753若Re小于10000，需矫正校正系数f0.950478072此处Re范围2000到10万。
换热器最简单计算方法
换热器最简单计算方法换热器的计算听起来挺高大上的，就像要解开宇宙的密码一样。
其实啊，没那么复杂，就像是玩搭积木，只要知道几块关键的“积木”怎么摆就好啦。
你可以把换热器想象成一个超级大的“热量交换市场”。
一边是热的家伙，带着好多热量，就像个暴发户似的；另一边是冷的家伙，穷得叮当响，没多少热量。
它们凑到一起，那热的就得给冷的分点热量。
首先呢，咱们得知道热流体和冷流体进来的时候温度是多少。
这就好比你要知道两个人进商店的时候口袋里各有多少钱。
热流体进来时的温度就像是热家伙的初始财富，冷流体进来的温度就是冷家伙的初始财产。
然后啊，还有个重要的东西叫比热容。
这比热容就像是每个人花钱或者赚钱的速度。
热流体的比热容大呢，就意味着它传热的时候就像个大手大脚的土豪，能给出去好多热量；冷流体的比热容要是大，那它接收热量就像个大胃王，能吞好多。
热交换量的计算，简单说就像是算这一热一冷两个家伙最后财富的差值。
我们用公式Q = m×c×ΔT来计算。
这里的m就像人的体重一样，是流体的质量。
质量越大，能传递的热量就可能越多。
就好比一个大胖子和一个小瘦子，肯定是大胖子能拿得出更多的东西来交换。
还有啊，换热器的传热系数K，这个就像是市场里的交易效率。
传热系数大，热量交换就快得像闪电一样，冷的和热的很快就能达到一个新的平衡；传热系数小呢，就像两个蜗牛在做交易，慢得要命。
有时候，我们还得考虑换热器的面积。
这面积就像是市场的大小。
面积越大，能同时进行的热量交易就越多。
要是面积小了，就像个小地摊，能交换的热量就很有限啦。
你看，这么一说，换热器的计算是不是就像小孩子过家家一样简单？只要把这些概念像拼图一样拼在一起，就能算出个大概啦。
不用把它想得那么神秘，就当是在管理一个特别的热量小世界，这里面的热和冷就像两个调皮的小鬼，按照我们算出来的规则在交换热量呢。
(整理)列管式换热器多种方案设计 计算过程详细
根据给定的原始条件，确定各股物料的进出口温度，计算换热器所需的传热面积，设计换热器的结构和尺寸，并要求核对换热器压强降是否符合小于30 kPa的要求。
各项设计均可参照国家标准或是行业标准来完成。
具体项目如下：设计要求：1.某工厂的苯车间，需将苯从其正常沸点被冷却到40℃；使用的冷却剂为冷却水，其进口温度为30℃，出口温度自定。
2.物料（苯）的处理量为1000 吨/日。
3.要求管程、壳程的压力降均小于30 kPa。
1、换热器类型的选择。
列管式换热器2、管程、壳程流体的安排。
水走管程，苯走壳程，原因有以下几点：1.苯的温度比较高，水的温度比较低，高温的适合走管程，低温适合走壳程2.传热系数比较大的适合走壳程，水传热系数比苯大3.干净的物流宜走壳程。
而易产生堵、结垢的物流宜走管程。
3、热负荷及冷却剂的消耗量。
=30℃，冷却介质的选用及其物性。
按已知条件给出，冷却介质为水，根进口温度t1=38℃，因此平均温度下冷却水物性如下：冷却水出口温度设计为t2=0.727Χ10-3Pa.s密度ρ=994kg/m3粘度μ2导热系数λ=62.6Χ10-2 W/(m.K) 比热容Cpc=4.184 kJ/(kg.K)苯的物性如下：进口温度：80.1℃出口温度：40℃=1.15Χ10-3Pa.s密度ρ=880kg/m3粘度μ2导热系数λ=14.8Χ10-2 W/(m.K) 比热容Cpc=1.6 kJ/(kg.K)苯处理量：1000t/day=41667kg/h=11.57kg/s热负荷：Q=WhCph（T2-T1）=11.57×1.6×1000×(80.1-40)=7.4×105W冷却水用量：Wc=Q/[c pc(t2-t1)]=7.4×105/[4.184×1000×(38-30)]=22.1kg/s4、传热面积的计算。
平均温度差△t ′m =△t2−△t1ln △t2△t1=(80.1−38)−（40−30）ln 80.1−3840−30=27.2℃确定R 和P 值 R =T 1−T 2t 2−t 2=80.1−4038−30=5.01 P =t 2−t 1T 1−t 1=38−3080.1−30=0.16查阅《化工原理》上册203页得出温度校正系数为0.8，适合单壳程换热器，平均温度差为△tm=△t’m ×0.9=27.2×0.9=24.5由《化工原理》上册表4-1估算总传热系数K （估计）为400W/（m ²·℃） 估算所需要的传热面积：S 0=QK(估计)△t m=740000400×24.5=75m ²5、换热器结构尺寸的确定，包括： （1）传热管的直径、管长及管子根数；由于苯属于不易结垢的流体，采用常用的管子规格Φ19mm ×2mm 管内流体流速暂定为0.7m/s所需要的管子数目：n =4V d iπu i=4×(11.57/880)3.14×0.7×0.0152=122.1，取n 为123管长：l ′=S 0nπd 0=75123×3.14×0.015=12.9m按商品管长系列规格，取管长L=4.5m ，选用三管程 管子的排列方式及管子与管板的连接方式:管子的排列方式，采用正三角形排列；管子与管板的连接，采用焊接法。
完整版换热器计算步骤
完整版换热器计算步骤第一步：确定换热器的基本参数在进行换热器计算之前，需要明确换热器的基本参数，包括所需的换热面积、流体质量流量以及进出口温度等。
这些参数将用于后续的计算。
第二步：确定传热系数换热器的传热系数是换热器计算的重要参数，它表示单位面积上传热的能力。
传热系数的计算可以根据换热器类型采用不同的方法，例如，对于壳管式换热器，可以采用Dittus-Boelter公式或Sieder-Tate公式等。
第三步：计算热负荷根据所需的换热量和传热系数，可以计算出热负荷。
热负荷表示单位时间内从一个流体传递给另一个流体的热量。
第四步：计算流体流量通过热负荷和已知的输入输出温度差，可以计算出流体的质量流量。
流体流量对换热器设计有重要影响，要合理确定。
第五步：计算换热面积在确定了热负荷和流体流量之后，可以通过换热器传热系数来计算所需的换热面积。
换热面积越大，换热效果越好，但对于实际应用来说，换热面积也需要在经济和操作上进行合理的限制。
第六步：确定流体速度流体速度对于换热器的设计和操作都有重要影响。
在实际应用中，需要保证流体速度能够使流体在换热器中均匀流动，并且尽量避免过高或过低的速度。
第七步：校核换热器尺寸换热器的尺寸必须满足设计要求和操作要求。
在校核换热器尺寸时，需要考虑到换热面积、流体速度、壳管或管束结构以及换热器的材料等因素。
第八步：确定换热器传热管的数量换热器传热管的数量是换热器计算中的重要参数。
根据已知的流体流量和传热系数，可以计算出所需的传热管数量。
此外，传热管的直径和长度也需要根据实际应用情况进行确定。
第九步：计算换热器的压力损失换热器的压力损失是通过流体流动过程中所发生的阻力造成的。
压力损失的计算涉及到换热器的结构和材料、流体的速度和粘度等因素。
通过计算压力损失，可以为换热器的实际运行提供参考依据。
第十步：优化设计方案根据以上计算结果，可以对换热器的设计方案进行优化。
通过对不同参数进行适当调整，可以得到满足工程要求和经济要求的最佳设计方案。
完整版换热器计算步骤
完整版换热器计算步骤换热器是一种常见的热交换设备，常用于将热能从一个流体传递给另一个流体。
换热器的设计需要进行一系列的计算步骤，以确保其正常运行和高效工作。
下面是一个完整版的换热器计算步骤，包括设计要素、计算公式和实际操作。
设计要素：1.温度：确定进口和出口的流体温度2.流量：计算流体的质量流量，即单位时间内通过换热器的物质量3.效率：计算换热器的传热效率，即输入热量与输出热量之间的比值4.压降：计算流体在换热器中的压降，以确保流体能够正常流动计算步骤：1.确定换热器的类型：换热器可以分为三类，即管壳式换热器、管束式换热器和板式换热器。
选择适合的类型要考虑流体的性质、压力、温度和流量等因素。
2.确定流体的物性参数：包括热导率、比热容和密度等参数。
这些参数可以通过查阅资料或实验测量得到。
3.计算传热面积：传热面积是换热器的一个重要参数，可以通过传热率和传热温差来计算。
传热率可以通过查表或经验公式计算得到。
4.计算输出温度：根据换热器的效率和输入温度，可以计算出输出温度。
效率可以根据使用经验或理论估计。
5.计算流体的质量流量：通常需要根据应用的需求确定流体的质量流量。
质量流量可以通过测量或经验公式计算得到。
6.计算传热面积：传热面积决定了换热器的尺寸和成本，一般需要通过经验公式或计算得到。
7.计算压降：压降是换热器设计的一个关键参数，需要根据应用的压力要求和流体的性质计算得到。
压降过大会导致流体流速降低，影响传热效率。
8.确定流体流向：根据应用需求和设计要求选择流体的进出口方向。
实际操作：1.收集流体数据：收集流体的压力、温度和流量等数据。
2.计算换热面积：根据选择的换热器类型和待换热流体的数据，计算换热器的传热面积。
3.计算输出温度：根据输入温度、效率和换热器的传热特性，计算输出温度。
4.计算质量流量：根据应用需求和设计要求计算流体的质量流量。
5.计算压降：根据流体的性质和流动条件计算压降。
6.确定流体流向：根据应用需求和设计要求确定流体的进出口方向。
管壳式换热器传热计算示例(终)用于合并
管壳式换热器传热设计说明书设计一列管试换热器，主要完成冷却水——过冷水的热量交换设计压力为管程1.5MPa （表压），壳程压力为0.75MPa（表压），壳程冷却水进,出口温度分别为20℃和50℃，管程过冷水进，出口温度分别为90℃和65℃管程冷水的流量为80t/h。
2、设计计算过程：（1）热力计算1)原始数据：过冷却水进口温度t1′=145℃；过冷却水出口温度t1〞=45℃；过冷却水工作压力P1=0.75Mp a（表压）冷水流量G1=80000kg/h；冷却水进口温度t2′=20℃；冷却水出口温度t2〞=50℃；冷却水工作压力P2=0.3 Mp a（表压）。
改为冷却水工作压力P2=2.5 Mp2)定性温度及物性参数：冷却水的定性温度t2=( t1′+ t1〞)/2=(20+50)/2=35℃；冷却水的密度查物性表得ρ2=992.9 kg/m3；冷却水的比热查物性表得C p2=4.174 kJ/kg.℃冷却水的导热系数查物性表得λ2=62.4 W/m.℃冷却水的粘度μ2=727.5×10－6 Pa·s；冷却水的普朗特数查物性表得P r2=4.865；过冷水的定性温度 ℃；过冷水的密度查物性表得ρ1=976 kg/m3；过冷水的比热查物性表得C p1=4.192kJ/kg.℃；过冷水的导热系数查物性表得λ1=0.672w/m.℃；过冷水的普朗特数查物性表得P r2 ；过冷水的粘度μ1=0.3704×10－6Pa·s。
过冷水的工作压力P1=1.5 Mp a（表压）3)传热量与水热流量取定换热器热效率为η=0.98；设计传热量：过冷却水流量：；4)有效平均温差逆流平均温差：根据式（3-20）计算参数p、R:参数P：参数R：换热器按单壳程2管程设计，查图3—8得温差校正系数Ψ=0.83；有效平均温差：5)管程换热系数计算：附录10，初定传热系数K0=400 W/m.℃；初选传热面积：m2；选用φ25×2.5无缝钢管作换热管；管子外径d0=0.025 m；管子内径d i=0.025-2×0.0025=0.02 m；管子长度取为l=3 m；管子总数：取720根管程流通截面积：m2管程流速：m/s 管程雷诺数：湍流管程传热系数：（式3-33c）6)结构初步设计：布管方式见图所示:管间距s =0.032m （按GB151,取1.25d 0）； 管束中心排管的管数按4.3.1.1所给的公式确定：取20根； 壳体内径：m 取Di =0.7m ；长径比：l/D i =3/0.9=3.3，合理选定弓形折流板弓形折流板弓高： 折流板间距： m 折流板数量：折流板上管孔直径由GB151-2014可确定为 0.0254mm 折流板直径由GB151-2014可确定为 0.6955m7）壳程换热系数计算 壳程流通面积：根据式(3-61)中流体横过管束时流道截面积046.0032.0025.016.0233.01o i c1=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=s d BD A m 2壳程流速：布管示意图m/s；壳程质量流速：kg m2/s；壳程当量直径：m；壳程雷诺数：；切去弓形面积所占比例按h/D i=0.2查图4-32得为0.145 壳程传热因子查图3-24得为j s=20管外壁温度假定值t w1′=45℃壁温过冷水粘度Pa.s粘度修正系数：根据式（3-62）计算壳程换热系数：8）传热系数计算：水侧污垢热阻：r2=0.000344m2.℃/w管壁热阻r忽略总传热系数：传热系数比值，合理9）管壁温度计算：管外壁热流密度：Ｗ/m2.℃根据式(3-94a)计算管外壁温度：℃误差较核：℃，误差不大；10）管程压降计算：根据式(3-94b)计算管内壁温度：℃；壁温下水的粘度：Pa·s；粘度修正系数：；查图3-30得管程摩擦系数：管程数： ；管内沿程压降计算依据式（3-112）：Pa （W=w.ρ）回弯压降：Pa；取进出口管处质量流速：W N2=1750 ㎏/㎡·s；(依据ρw2<3300取w=1.822m/s) 进出口管处压降(依据3-113)：；管程结垢校正系数：；管程压降：11）壳程压降计算：壳程当量直径：m；雷诺数：；查得壳程摩擦系数：λ1=0.08；(图3-34)管束压降（公式3-129）：Pa；取进出口质量流速：kg/m2·s；( ρw2<2200 取W N2=1000 ㎏/㎡·s) 进出口管压降：Pa；取导流板阻力系数：;导流板压降：Pa壳程结垢修正系数：；(表3-12)壳程压降：Ｐa；管程允许压降：[△P2]=35000 Pa；（见表3-10）壳程允许压降：[△P1]=35000 Pa；△P2<[△P2]△P1<[△P1]即压降符合要求。
换热器传热计算
dQ Tw t w b
dS m
3) 管壁与流动中的冷流体的对流传热
dQ i tw t dSi
间壁换热器总传热速率为：
dQ K T tdS0
dQ T t T 1R
KdS0
T TW 1
t1 TW tW
R1
b
t2 R2
tw t 1
t3 R3
0 dS0
dSm
i dSi
t2）
T2 t2
②
若max(Δt1
1
2
d1 d2
1 0.58103 0.0025 25 0.5103 25 1 25
2500
45 22.5
20 50 20
0.0004 0.00058 0.000062 0.000625 0.025
0.0267 m2 K /W K 37.5W / m2 K
(2)α1增大一倍，即α1 =5000W/m2·K时的传热系数K’
六、传热的平均温度差
恒温差传热：传热温度差不随位置而变的传热 传热
变温差传热：传热温度差随位置而改变的传热
并流 ：两流体平行而同向的流动
逆流 ： 两流体平行而反向的流动 流动形式
错流 ： 两流体垂直交叉的流动 折流 ：一流体只沿一个方向流动，而另一
流体反复折流
1.恒温传热时的平均温度差
换热器中间壁两侧的流体均存在相变时，两 流体温度可以分别保持不变，这种传热称为恒温 传热。
idi
1 K0
do
idi
Rsi
d o
di
bd o
dm
Rso
1
o
总传热系数计算式
管壁内表面 污垢热阻
管壁外表面 污垢热阻提高总传热系数途径的分析 Nhomakorabea1 K0
(完整word版)换热器设计计算
换热器设计计算步骤1. 管外自然对流换热2. 管外强制对流换热3. 管外凝结换热已知：管程油水混合物流量 G ( m 3/d)，管程管道长度 L (m)，管子外径do (m)， 管子内径di (m)，热水温度 t ℃， 油水混合物进口温度 t 1’, 油水混合物出口温度 t 2” ℃。
1. 管外自然对流换热1.1 壁面温度设定首先设定壁面温度，一般取热水温度和油水混合物出口温度的平均值，t w ℃， 热水温度为t ℃，油水混合进口温度为'1t ℃，油水混合物出口温度为"1t ℃。
"w 11t ()2t t =+1.2 定性温度和物性参数计算管程外为水，其定性温度为1()K -℃21()2w t t t =+管程外为油水混合物，定性温度为'2t ℃''"2111()2t t t =+根据表1油水物性参数表，可以查得对应温度下的油水物性参数值一般需要查出的为密度ρ (3/kg m ),导热系数λ(/())W m K ∙，运动粘度2(/)m s ，体积膨胀系数a 1()K -，普朗特数Pr 。
表1 油水物性参数表水t ρλvaPr10 999.7 0.574 0.000001306 0.000087 9.52 20 998.2 0.599 0.000001006 0.000209 7.02 30 995.6 0.618 0.000000805 0.000305 5.42 40 992.2 0.635 0.000000659 0.000386 4.31 50 998 0.648 0.000000556 0.000457 3.54 60 983.2 0.659 0.000000478 0.000522 2.99 70 997.7 0.668 0.000000415 0.000583 2.55 80 971.8 0.674 0.000000365 0.00064 2.21 90 965.3 0.68 0.000000326 0.000696 1.95 100958.40.6830.0000002950.000751.75油t ρλva Pr10 898.8 0.1441 0.0005646591 20 892.7 0.1432 0.00028 0.000693335 30 886.6 0.1423 0.000153 1859 40 880.6 0.1414 9.07E-05 1121 50 874.6 0.1405 5.74E-05 723 60 868.8 0.1396 3.84E-05 493 70 863.1 0.1387 0.000027 354 80 857.4 0.1379 1.97E-05 263 90 851.8 0.137 1.49E-05 203 100846.20.13611.15E-051601.3 设计总传热量和实际换热量计算0m v Q Cq t Cq t ρ=∆=∆v v C q t C q t αρβρ=∆+∆油油水水C 为比热容/()j kg K ∙，v q 为总体积流量3/ms ，αβ分别为在油水混合物中油和水所占的百分比，t ∆油水混合物温差，m q 为总的质量流量/kg s 。
换热器的计算公式
换热器的计算公式换热器是一种将热量从一个介质传递到另一个介质的设备。
根据传热方式的不同，换热器可以分为对流换热器和传导换热器两类。
对于对流换热器，可以根据传热器的具体形式分为壳管式换热器和板式换热器两种。
壳管式换热器的计算公式主要包括壳侧传热系数、管侧传热系数、壳侧传热区面积和管侧传热区面积的计算。
1.壳侧传热系数壳侧传热系数可以使用Dittus-Boelter公式计算，公式如下：Nu=0.023*Re^0.8*Pr^0.4其中，Nu为壳侧Nusselt数，Re为壳侧雷诺数，Pr为壳侧普朗特数。
2.管侧传热系数管侧传热系数可以使用Colburn公式计算，公式如下：Nu=0.023*Re^0.8*Pr^0.4其中，Nu为管侧Nusselt数，Re为管侧雷诺数，Pr为管侧普朗特数。
3.壳侧传热区面积壳侧传热区面积可以使用传热器换热面积计算：A=π*Do*L其中，A为壳侧传热区面积，Do为外径，L为传热器长度。
4.管侧传热区面积管侧传热区面积可以使用传热器换热面积计算：A=π*Di*L其中，A为管侧传热区面积，Di为内径，L为传热器长度。
对于换热器计算，还需要考虑热传导对换热性能的影响。
传导换热器的计算公式主要包括热传导方程、传热速率和温度分布的计算。
1.热传导方程热传导方程可以用Fourier定律表示：q = -k * A * (dT/dx)其中，q为换热速率，k为热导率，A为传热面积，dT/dx为温度梯度。
2.传热速率传热速率可以用热传导方程求解，根据不同的边界条件可以得到不同的方程形式。
3.温度分布温度分布可以用热传导方程和边界条件求解，得到不同位置的温度分布。
需要注意的是，以上公式只是换热器计算中的基本公式，具体计算还需要考虑不同的情况和参数，例如流体的性质、流速、换热器的结构等。
此外，在实际应用中，通常也需要考虑一些修正系数来修正公式中的假设条件对计算结果的影响。
例如，对于壳管式换热器，还需要考虑壳侧的修正系数，如修正因子和段长修正系数等。
完整版换热器计算步骤
第2章工艺计算2.1设计原始数据2.2管壳式换热器传热设计基本步骤（1）了解换热流体的物理化学性质和腐蚀性能（2）由热平衡计算的传热量的大小，并确定第二种换热流体的用量。
（3）确定流体进入的空间（4）计算流体的定性温度，确定流体的物性数据（5）计算有效平均温度差，一般先按逆流计算，然后再校核（6）选取管径和管内流速（7）计算传热系数，包括管程和壳程的对流传热系数，由于壳程对流传热系数与壳径、管束等结构有关，因此，一般先假定一个壳程传热系数，以计算K,然后再校核（8）初估传热面积，考虑安全因素和初估性质，常采用实际传热面积为计算传热面积值的1.15~1.25倍（9）选取管长I。
（10）计算管数N T（11）校核管内流速，确定管程数（12）画出排管图，确定壳径D j和壳程挡板形式及数量等（13）校核壳程对流传热系数（14）校核平均温度差（15）校核传热面积第2章工艺计算（16）计算流体流动阻力。
若阻力超过允许值，则需调整设计。
2.3确定物性数据 2.3.1定性温度由《饱和水蒸气表》可知，蒸汽和水在 p=7.22MPa t>295 C 情况下为蒸汽，所以在不考 虑开工温度、压力不稳定的情况下，壳程物料应为蒸汽，故壳程不存在相变。
对于壳程不存在相变，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。
其壳程混合气体 的平均温度为：管程流体的定性温度:根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据2.3.2物性参数管程水在320C 下的有关物性数据如下：【参考 物性数据 无机 表1.10.1 ]表2 — 2壳程蒸气在357.5下的物性数据[1]:【锅炉手册 饱和水蒸气表]t=420 2952357.5 °C(2-1 )T=310 3302320 C第2章工艺计算2.4估算传热面积 241热流量根据公式（2-1）计算：Q WC p t将已知数据代入 （2-1）得:Q WC p1 b=60000X 5.495 X 103 (330-310)/3600=1831666.67W式中：W 工艺流体的流量，kg/h ；C p1 ――工艺流体的定压比热容，kJ/疥K ; t 1 ――工艺流体的温差，C ；Q――热流量，W2.4.2平均传热温差根据化工原理4-45 公式（2-2）计算:按逆流计算将已知数据代入 （2-3）得:【化原 4-31a 】(2-2)t mt 1 t2t 1(2-3)Int2t mt1 t2t1ln420 330 310 295 ‘41.86C ,420 330In310 295第2章工艺计算式中： t m ――逆流的对数平均温差，C ；t i ――热流体进出口温差，c ； t 2 ――冷流体进出口温差，c ； 可按图2-1中（b ）所示进行计算。
管式换热器设计计算
列管式换热器的设计计算1．流体流径的选择哪一种流体流经换热器的管程，哪一种流体流经壳程，下列各点可供选择时参考(以固定管板式换热器为例)(1) 不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子。
(2) 腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。
(3) 压强高的流体宜走管内，以免壳体受压。
(4) 饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。
(5) 被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。
(6) 需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。
(7) 粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re(Re>100)下即可达到湍流，以提高对流传热系数。
在选择流体流径时，上述各点常不能同时兼顾，应视具体情况抓住主要矛盾，例如首先考虑流体的压强、防腐蚀及清洗等要求，然后再校核对流传热系数和压强降，以便作出较恰当的选择。
2. 流体流速的选择增加流体在换热器中的流速，将加大对流传热系数，减少污垢在管子表面上沉积的可能性，即降低了污垢热阻，使总传热系数增大，从而可减小换热器的传热面积。
但是流速增加，又使流体阻力增大，动力消耗就增多。
所以适宜的流速要通过经济衡算才能定出。
此外，在选择流速时，还需考虑结构上的要求。
例如，选择高的流速，使管子的数目减少，对一定的传热面积，不得不采用较长的管子或增加程数。
管子太长不易清洗，且一般管长都有一定的标准；单程变为多程使平均温度差下降。
这些也是选择流速时应予考虑的问题。
3. 流体两端温度的确定若换热器中冷、热流体的温度都由工艺条件所规定，就不存在确定流体两端温度的问题。
若其中一个流体仅已知进口温度，则出口温度应由设计者来确定。
例如用冷水冷却某热流体，冷水的进口温度可以根据当地的气温条件作出估计，而换热器出口的冷水温度，便需要根据经济衡算来决定。
换热器最简单计算方法
换热器最简单计算方法《换热器最简单计算方法》嘿，要说起换热器的最简单计算方法啊，这可真是个有点小复杂但又能被简单化的事儿呢。
就像我之前在一个小工厂里实习的时候，那个厂子里就有好几个换热器。
我刚去的时候啊，看着那些个铁家伙，心里就犯嘀咕，这玩意儿到底是咋算它的热交换量之类的数据的呢？首先呢，咱得知道换热器最基本的原理，就好比是两个人交换东西一样。
热从温度高的一边跑到温度低的一边，就像你有个苹果，我没有，你就把苹果递给我这个过程似的。
那在这个小工厂里，我就跟着一个老师傅研究那个换热器。
那换热器的管子啊，一根一根的，我还数了数，大概有几十根呢。
每根管子都在默默地进行着热传递的工作。
老师傅告诉我，最简单的计算方法之一就是根据热量守恒定律。
比如说，有热流体进去，它带着一定的热量，这个热量呢，就等于冷流体吸收的热量加上损失的热量。
这就好比你给我苹果的时候，你原本有的苹果数就等于我拿到的苹果数加上路上可能掉了的苹果数。
在这个小厂子里，我们要计算热流体带进来的热量。
这就需要知道热流体的比热容、流量还有进出口的温度差。
那热流体的流量怎么知道呢？我们就找那个流量表啊。
我还记得那个流量表上面的数字在不停地跳动，老师傅就指着那个表说：“看，这个数字就是热流体每秒流过的量。
”这流量表就像一个小管家，精确地告诉我们热流体的流量情况。
热流体的比热容呢，这个就有点像人的性格一样，不同的物质有不同的比热容。
我们得查手册才能知道。
就像你要了解一个人的特殊习惯，你得去打听或者查资料。
我当时就跟着老师傅在那个满是灰尘的资料室里翻手册，找那个热流体对应的比热容数值。
然后就是进出口的温度差啦。
这可简单，直接拿温度计去测就行了。
不过啊，这测量的时候也有点小讲究。
你得把温度计插在合适的位置，不能太靠近管壁，不然测出来的数据就不准了。
我第一次测的时候就没测好，老师傅就笑我，说我是个毛手毛脚的小娃子。
我当时脸都红了，不过也长了记性。
冷流体那边也是同样的道理。
热流体走管程Φ25(2.5)
班级安全111姓名王俊庭管程热流体邻二甲苯W s1=40000壳程冷流体自来水1定性温度热流体Tm=(T1+T2)/2=60冷流体tm=(t1+t2)/2=28.5 2查物性数据密度比热容导热系数黏度邻二甲苯850.3 1.9030.1280.000501水996.1 4.17550.6150.0008313计算对数平均温差△t m'=（△t1-△t2）/㏑(△t1/△t2)=传热量Q=WhCph(T1-T2)=845777.7778冷却水量Wc=Q/Cpc（t2-t1）104172.2976 4求温差校正系数（由P和R计算或查图）△tm=△tm’φΔt26.32848616 5初选换热器假设K=500u=0.4 S估'=Q/K*△tm =64.24811306S估=1.15S估' =73.88533002ns =104.0388809l =9.04675624L =4500Np = 2.010390276n =209.1587545 6估算壳体的内径nc =15.90855408b' =0.0375D =0.552073731 7查壳径0.6管子尺寸φ25 2.5公称压强0.6管长 4.5公称面积77.8管子总数224管程数4管子排列方法实际传热面积So =77.3696K =415.202567 8核算⑴管程流通面积Ai =0.017584ui =0.743134864Rei =25225.05288设管壁粗糙度0.10.005查摩擦系数0.034△P1 =1796.134651△P2 =704.3665298∑△Pi =14002.80661⑵壳程压强降取折流挡板间距h0.3N B14Nc16.4632925壳程流通面积A0 =0.056525306uo =0.513929892Reo =15400.88944fo =0.554893402△P1’ =9012.976105△P2' =4604.142376∑△Po =15659.68625 9核算总传热系数①管程Rei =25225.05288Pri =7.448460938ai =893.2919937②壳程de =0.02Ao =0.039375uo =0.737778908Reo =17687.16174Pro = 5.642017073ao =4485.145691 10污垢热阻Rsi =0.0002Rso =0.00017Ko =489.649619则So’ =65.60621163So/So' = 1.179302967T1=80T2=40Δt1=T1-t248.00t1=25t2=32Δt2=T2-t11528.371104172.3R= 5.7143P=0.1272727φΔt=0.928104.03894.5215.90855450。
换热器流通面积计算
查表 已知 已知
h=0.5×（h1+h2）
2 2 h2=h −0.5D− Di −di 1 i
[
]
已知
已知 选定 选定 As＞A At=Bs(Di-D L)+(BsK-Ap)(S-do)/(F 2S)+AL 已知 Di-2*8 已知 Ap=Lp Lp-方形防冲档板边长 AL=0.5*ab 折流板切口平行接管中心线 按GB151附录K确定 按GB151附录K确定 At＞A
2
do F2 流体流动方向与换热管相对位置系数 3-10 校核壳程进口处最小流通面积 4-1 4-2 4-3 4-4 4-5 4-6 4-7 4-8 4-9 5-1 5-2 校核管束入口处最小流通面积 最大ρυ 值 壳程最大允许流量
2
管束入口处最小流通面积 入口处折流板间距 布管限定园直径 横过管束有效弦长 防冲档板面积 无限制的纵向流通面积
2
说
已知
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
明
1-1 1-2 2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6 3-1 3-2 3-3 3-4 3-5 3-6 3-7 3-8 3-9
壳程进出口接管截面积 壳程进出口接管内径 设计温度和压力下气体的密度 设计压力 设计压力 气体摩尔质量 设计压力下介质的温度 设计压力下介质的温度 壳程进口处最小流通面积 自由高度平均值 最大自由高度平均值 最小自由高度平均值 壳程内径 防冲档板系数 管间距 换热管外径
说明：下表换热器流通面积计算仅适用壳程工作介质为空气，壳程进出口接管直径相等并且布管 2 对称，壳程进口加防冲档板。不考虑最大ρυ 值时，流通面积计算可用于壳程工作介质为其它气 体或液体。
附表1 换热器主要结构尺寸和计算结果
32
管子排列
正三角形
折流板数/个
21
折流板间距/mm
200
材质
不锈钢
设备图：
主要计算结果 流速/（m/s） 表面传热系数[W/(m2·℃） 污垢热阻/(m2×℃/W） 阻力/Pa 热流量/kW 传热温差/K 传热系数/[W/m2*℃] 裕度/%
管程
壳程
1.22
0.30
5288
723.65
0.000344
0.000172
39200
6600
611.11
28
438
10.64
8、换热器的主要结构尺寸和计算结果
附表1 换热器主要结构尺寸和计算结果
参数
管程
流率/（Kg/h)
52707.2
பைடு நூலகம்
进（出）口温度/℃
23（33）
压力/MPa
4.5
定性温度/℃
28
物性
密度/Kg/m3 定压比热容 /[kJ/(kg/℃)]
黏度/Pa·s
996 4.174
8.36 104
壳程 5000 88（40） 0.3 64 815 2.15
7.0 104
热导率/[W/(m·℃)] 雷诺数 普朗特数 形式 壳体内径/mm 管径/mm 设备结构参数 管长/mm 管数目/根 传热面积/m2 管程数
0.618 29070 10.75 管板式
600 Φ 25×2.5
4500 156 55.1 4
0.140
6986
5.65
壳程数
1
台数
1
管心距/mm
换热器计算公式
换热器计算公式换热器部分计算管程介质为热水进口温度(℃) Tt1=110给定出口温度(℃) Tt2=120给定工作压力MPa) Pt=1.0给定平均温度(℃) Tt=115(计算流体的比定压热容Cp(KJ/(kg.℃))=4.2358(查表流量(t/h) Q=50给定流体密度kg/m3)ρ=1000(查表所需热量(KJ/h)=2117900(计算壳程进口温度(℃) Ts1=158.5给定蒸发潜热(KJ/kg)Rs1 =2087.43出口温度(℃) Ts2=115给定蒸发潜热(KJ/kg)Rs2 =2216.6工作压力MPa) Pt =0.5给定平均温度(℃) Ts=136.75(计算流体的比定压热容Cp1(KJ/(kg.℃)=4.2781(查表158.5℃降为115℃1.温差放出热量(KJ/(kg)为186.10115℃129.17158.5(℃) 饱和蒸汽密度kg/m3)ρ13.144(查表115.0(℃) 饱和蒸汽密度kg/m3)ρ20.9647(查表1立方饱和蒸汽从158.5℃降为115.0放出潜热(KJ/(m3)所需要水蒸汽量为(m3/h)435.845088(计算饱和蒸汽流速(m/s)15(查表壳程进出口管径(mm)101.373458(计算取壳程进出口管径DN1002.密度变化放出热量(KJ/(kg)4673.20设计计算介质为饱和蒸汽每1千克饱和水蒸汽从每1千克饱和水蒸汽吸收热量(KJ/(kg)换热管外径mm 25给定换热管内径mm20给定换热管长度mm6000给定换热管数量180给定换热器管程程数2给定换热管换热面积m284.8230002换热管内介质流速(m/s)0.49146811总传热系数K计算流体的导热系数λ(W/(m.℃))0.683流体主体粘度Pa.s)μ0.00024313管内强制湍流传热ai283.014896流体的导热系数λ(W/(m.℃))0.684壳程流体介质平均温度下密度kg/m3)ρ1.7895壳程流体介质平均温度下流体主体粘度Pa.s)μ2.02E-04壳程流体介质在管壁温度下流体粘度Pa.s)μw2.21E-04管外强制湍流传热ao71.2633298换热管选用材料20管换热管传热系数51.8(查表总传热系数 K=15.1910132低粘度流体在管内强制湍流传热低粘度流体在管外强制湍流传热流体的有效平均温差(℃)16.4117511换热面积m2 F=8495.00787(查表(查表设计计算。
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壳程热流体甲苯W s1=12500T 1=95T 2=50D t 1=T 1-t 255.00
管程
冷流体
自来水t 1=
30
t 2=
40
D t 2=T 2-t 1
20
1定性温度热流体60冷流体30
2
查物性数据
密度
比热容
导热系数
黏度
甲苯817.3 1.8770.12430.000333水
993.95
4.174
0.6257
0.000728
3
计算对数平均温差
△t m'=（△t1-△t2）/㏑(△t1/△t2)=34.5986
传热量Q=WhCph(T1-T2)=293281.25冷却水量
Wc=Q/Cpc （t2-t1）
25294.98083
25294.9814求温差校正系数（由P 和R 计算或查图）△tm=△tm’φΔt
30.97614844
R=
4.5P=
0.153846154查图得φΔt=
5
初选换热器
假设K=
500u=0.4
S 估'=Q/K*D tm
=18.93594038S 估=1.15S 估'
=21.77633144
ns =60.13313515圆整61l = 5.983725108
L =3000
3Np = 1.994575036圆整2n =121.6690772254
6
估算壳体的内径nc =17.5311152圆整
18b' =0.0285
D =
0.449613986圆整
500
7
查《钢制…》选择如下的换热器：壳径500管子尺寸19*2
公称压强0.6MPa
管长3公称面积44.3管子总数254
管程数
2管子排列方法
实际传热面积So
=43.945556K
=
215.4477279
8
核算
⑴管程流通面积Ai
=0.022431375
ui =0.189395701Rei =
6972.662461
设管壁粗糙度0.1
0.0067查摩擦系数
0.00363△P1 =10.64212508△P2 =43.97572347∑△Pi
=152.9299759⑵壳程压强降
取折流挡板间距
h 0.15N B 19
Nc 17.5311152
壳程流通面积A0
= 0.025036322uo =0.282355852Reo =7324.593924
fo =0.657354067△P1’ =4566.011759△P2' =2183.130648∑△Po
=
7761.513768
9
核算总传热系数①管程
Rei =6972.662461<10000所以要乘以矫正系数f
Pri = 5.02848753
ai' =364.56f =1-600000/(RE^1.8)=0.92755078所以,ai=ai'*f =338.1479
②壳程
de =0.0172Ao =0.018
uo =0.392730663Reo =9222.66463Pro = 4.856435992
ao =
3529.985037
10
污垢热阻
Rsi =0.00017197Rso =0.00017197Ko =241.1036334则
So’ =39.26929701So/So'
= 1.119081811
班级： 姓名：
任务书
Tm=(T1+T2)/2=tm=(t1+t2)/2=
0.8953。