换热器计算汇总
换热器计算汇总(汇编)
一、冷凝器热力、结构计算1.1冷凝器的传热循环的确定根据冷库的实际工作工况：取蒸发温度015t C =-︒，过热度5r t C ∆=︒，即吸入温度110t C =-︒；过冷度 5K t C ∆=︒ ,冷凝器出口温度535k k t t t C =-∆=︒，则C t k 40=.查《 冷库制冷设计手册》第441页图6-7， R22在压缩过程指示功率82.0=i ηkg kJ h /4051= kg kJ h /4452= ()K kg kJ s s ⋅==/7672.121 kg m v /06535.031= kg kJ h /4183= kg kJ h /2504=kg kJ h /2435= kg m v /108673.0335-⨯=kg kJ h h w t /4040544512=-=-= (3.1)kg kJ w w iti /8.4882.040===η 图1-1系统循环p-h 图lgp /MPakg kJ w h h i s /8.4538.4840512=+=+=再查R22的圧焓图得C t s 802= kg m v s /02.032=所需制冷剂流量为s kg h h Q q s k mo /3834.02438.4538152=-=-=1.2冷却水流量vs q 和平均传热温差m T∆的确定1.2.1冷却水流量vsq 确定冷却水进、出口温度 C t ︒='322,236t C ''=︒ ，平均温度C t m ︒=34，由《传热学》563页的水的物性表可得:3994.3/kg m ρ=4174/()p c J kg K =⋅620.746610/m s ν-=⨯262.4810/()W m K λ-=⨯⋅ 则所需水量:()()s m t t c Q q p k vs /10879.4323641743.9941081333'2''2-⨯=-⨯⨯⨯=-=ρ 1.2.2平均传热温差mT ∆的确定由热平衡 ：2323()()mo s p vs q h h c q t t ρ''-=⨯- ，有2332()mo s p vsq h h t t c q ρ-''=-=()C3.3510879.4174.43.9944188.4533834.0363=⨯⨯⨯-⨯-- ()()C q c h h q t vs p mo 13.3210879.4174.43.9942432503834.032t 354'24=⨯⨯⨯-⨯+=-+=-ρ各段对数平均温差 （1）段： ()()()()C t t t t t t t t t k k m 05.5323513.3240ln323513.3240ln'254'2541=-----=-----=∆ （2）段：C t t t t t t t k k m 15.63.354013.3240ln13.323.35ln 34432=---=---=∆ （3）段：()()()()C t t t t t t t tt k s k s m 57.173.35403680ln 3.35403680ln3''223''223=-----=-----=∆ 整个过程的平均温差（积分平均温差）C t h h t h h t h h h h t m s m m s m 83.657.174188.45315.625041805.52432502438.45333224315452=-+-+--=∆-+∆-+∆--=∆1.3 换热管的选型根据《小型制冷装置设计指导》第71页表3-4，选用3号滚轧低翅片管为传热管, ∅16mm ×1.5mm ，因其增强系数相比较大，有利换热。
换热器计算
换热器设计物性参数原料 进口的温度25℃，换热后的温度55℃，进口流量h 原料液的定性温度：T=（25+55）÷2=40℃ 密度ρ1= 900 kg/m3比热容C P1= KJ/(Kg ·℃)热导率λ1= W/(m ·℃) 粘度µ1 = Pa ·s 水 进入换热器的水温 90℃，换热后变为60℃ 水的定性温度：T=（90+60）÷2=75℃（75℃时）密度ρ0= kg/m 3比热容C P2= (Kg ·℃) 热导率λ0=（） 粘度µ0 =估算传热面积 所需热流量()KW hKJt C m Q P 81.2853.10369925-5509.29.16531111≈=⨯⨯=∆=加热水用量M 0=Q 1/C P1Δt 1=÷÷（90-60）=h=s平均传热温差：Δtm 1=｛（90-25）-（60-55）｝/ln （65/5）=℃ 传热面积：m 31.124.23100100081.282111=⨯⨯=∆=tm K Q A考虑15%的面积裕度 A==工艺结构尺寸设计对于甘油三酯为易结垢和并不是很洁净的流体，管径应取得大些，初步选用φ25×传热管（碳素钢），取管内流速=i u m/s 。
管程数和传热管数依据传热管内径和流速确定单程传热管数：161.002.0785.0900433.0422=⨯⨯==υπd Vn 按单管程设计，所需的传热管长度为：m nd AL 3.1116025.014.314.20=⨯⨯==π按单管程的设计，传热管过长，应采用多管程结构，采用标准设计，取管长l=6m ，则该换热管的管程数为2611.3≈==l L N 传热管总根数 n总=16×2=32平均传热温差校正及壳程数平均传热温差校正系数 R=(90－60)/ (55－25)=1 ρ=(55－25)/ (90－25)=按单壳程，双管程结构，由冷、热流体的进、出口温度计算温差修正系数t∆ϕ。
换热器热量及面积计算公式
换热器热量及面积计算一、热量计算1、一般式Q=Q c=Q hQ=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，℃。
3、有相变化a.冷凝液在饱和温度下离开换热器，Q=W h r = W c c p,c(t2-t1)式中：W h为饱和蒸汽（即热流体）冷凝速率（即质量流量）（kg/s）r为饱和蒸汽的冷凝潜热（J/kg）b.冷凝液的温度低于饱和温度，则热流体释放热量为潜热加显热Q=W h[r+c p,h（T s-T w）] = W c c p,c(t2-t1)式中：c p,h为冷凝液的比热容（J/（kg/℃））；T s为饱和液体的温度（℃）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：注：1 w = 1 J/s = 3.6 kj/h = 0.86 kcal/h1 kcal = 4.18 kj2、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）对数平均温差，两种流体在热交换器中传热过程温差的积分的平均值。
( 恒温传热时△t=T-t，例如：饱和蒸汽和沸腾液体间的传热。
) 对数平均温差因为在冷凝器板换一系列的换热器中温度是变化的为了我们更好的选型计算所以出来一个相对准确的数值,当△T1/△T2>1.7时用公式：△Tm=（△T1-△T2）/㏑（△T1/△T2）.如果△T1/△T2≤1.7时，△Tm=（△T1+△T2）/2二种流体在热交换器中传热过程温差的积分的平均值。
换热器热量及面积计算公式
换热器热量及面积计算一、热量计算1、一般式Q=Q c＝ＱｈQ=Wｈ(H h,１- H h,2)=Wｃ（H c,2-Hｃ,１)式中:Q为换热器得热负荷，kｊ/h或kw;Ｗ为流体得质量流量,kg／h；H为单位质量流体得焓,kｊ/kｇ；下标c与h分别表示冷流体与热流体,下标1与2分别表示换热器得进口与出口。
2、无相变化Q=Ｗhｃp，h(T１-T2)＝Wｃc p,c(t２-ｔ１)式中:cｐ为流体平均定压比热容，kｊ／(kｇ、℃);T为热流体得温度,℃；t为冷流体得温度，℃。
3、有相变化a、冷凝液在饱与温度下离开换热器,Ｑ=W h r =W c cｐ,c(ｔ2-t1)式中:Ｗh为饱与蒸汽(即热流体)冷凝速率(即质量流量)(kｇ／s)ｒ为饱与蒸汽得冷凝潜热(Ｊ/kｇ)b、冷凝液得温度低于饱与温度,则热流体释放热量为潜热加显热Ｑ=Ｗh[r+ｃp,h(T s－T w)] = Wｃc p,ｃ(t2-t1)式中：c p，h为冷凝液得比热容(J／(kg/℃))；Ｔｓ为饱与液体得温度(℃)二、面积计算1、总传热系数K管壳式换热器中得Ｋ值如下表:注：1 w＝1 Ｊ/ｓ＝3、6kj／h=０、８6 kｃal/ｈ1 ｋcａl= 4、１８kj(1)逆流热流体温度T:T1→T2冷流体温度ｔ:ｔ2←t1温差△t：△t1→△t2△ｔm=(△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)对数平均温差，两种流体在热交换器中传热过程温差得积分得平均值。
（恒温传热时△ｔ=T-t，例如:饱与蒸汽与沸腾液体间得传热。
）对数平均温差因为在冷凝器板换一系列得换热器中温度就就是变化得为了我们更好得选型计算所以出来一个相对准确得数值,当△T1/△T2>1、7时用公式:△Tm=(△T1-△T2)/㏑(△T1/△T２)、如果△Ｔ1/△T2≤1、７时,△Tｍ=(△T1+△Ｔ2)／2二种流体在热交换器中传热过程温差得积分得平均值。
换热器热量及面积计算公式
换热器热量及面积计算一、热量计算1、一般式 Q=Q c=Q hQ=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 分别表示换热器的入口和出口。
2、无相变化Q=W h c p,h (T1-T2)=W c c p,c (t2-t1)式中：c p为流体均匀定压比热容，kj/(kg.℃)；T为热流体的温度，℃；t为冷流体的温度，℃。
3、有相变化a. 冷凝液在饱和温度下走开换热器，r c(t 2-t 1) Q=W = Wc p,ch式中：W h为饱和蒸汽（即热流体）冷凝速率（即质量流量）（kg/s）r 为饱和蒸汽的冷凝潜热（J/kg ）b.冷凝液的温度低于饱和温度，则热流体开释热量为潜热加显热Q=W h[r+ c p,h（T s-T w）] = W c c p,c (t 2-t 1)式中：c p,h为冷凝液的比热容（J/（kg/℃））；T s为饱和液体的温度（℃）二、面积计算1、总传热系数K管壳式换热器中的K 值以下表：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 =kj/h =kcal/h1kcal =kj2、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 ）对数均匀温差，两种流体在热互换器中传热过程温差的积分的均匀值。
化工原理-17换热器的传热计算汇总
积分上式得
(NTU)c
t2
t1
dt Tt
S
0
KdS qm,ccpc
基于冷流体的传热单元数
对于热流体，同样可写出
(NTU)h
T1 T2
dT T t
基于热流体的传热单元数
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二、传热单元数法
传热单元数是温度的量纲为一函数，它反 映传热推动力和传热所要求的温度变化，传热 推动力愈大，所要求的温度变化愈小，则所需 要的传热单元数愈少。
并流：
若对流体的温度有所限制，如冷流体被加热 时不得超过某一温度，或热流体被冷却时不得低 于某一温度，则宜采用并流操作。
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一、平均温度差法
（2）错流和折流时的平均温度差 单管程，多管程 单壳程，多壳程
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一、平均温度差法
图5-10 错流和折流示意图 14
一、平均温度差法
先按逆流计算对数平均温度差，然后再乘以
存在逆流和并流的缘故。
t(并 流 ) t(错 、 折 流 ) t(逆 流 )
通常在换热器的设计中规定， t 值不应小
于0.8，否则值太小，经济上不合理。若低于此 值，则应考虑增加壳方程数，将多台换热器串 联使用，使传热过程接近于逆流。
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二、传热单元数法
1. 传热效率ε 换热器的传热效率ε定义为
KS qm,ccpc
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二、传热单元数法
若热流体为最小值流体，则
1exp[(NTU)m in(1CR)]
1CR
式中
(NTU)min
KS Cmin
KS qm,hcph
CR
Cmin Cmax
qm,hcph qm,ccpc
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二、传热单元数法
换热器换热量计算公式
换热器换热量计算公式换热器是一种用于将热量从一种介质传递到另一种介质的装置。
根据换热器的类型和工作原理的不同，换热量的计算公式也会有所不同。
下面将介绍几种常见的换热器及其换热量计算公式。
1.单相流体传热换热器单相流体传热换热器是将一个单相流体中的热量传递到另一个单相流体中的换热器。
换热量的计算公式基于热平衡原理，即热量在两个流体之间的传递是相等的。
Q=m·c·(T2-T1)其中，Q为换热量，单位为焦耳/秒（J/s）或瓦特（W）；m为流经换热器的质量流率，单位为千克/秒（kg/s）；c为流体的比热容，单位为焦耳/千克·摄氏度（J/(kg·°C)）；T1和T2分别为流体的入口温度和出口温度，单位为摄氏度（°C）。
在实际应用中，为了计算方便，可以将换热率（U）引入公式。
换热率是描述换热器传热性能的参数，通常通过实验或理论计算确定。
Q=U·A·(T2-T1)其中，U为换热率，单位为焦耳/秒·平方米·摄氏度（J/(s·m^2·°C)）或瓦特/平方米·摄氏度（W/(m^2·°C)）；A为换热面积，单位为平方米（m^2）。
2.蒸发冷凝换热器蒸发冷凝换热器用于将一种流体从液态转化为气态或从气态转化为液态的过程中传递热量。
换热量的计算公式基于摩尔焓的变化。
Q=G·(h2-h1)其中，Q为换热量，单位为焦耳/秒（J/s）或瓦特（W）；G为质量流率，单位为摩尔/秒（mol/s）；h1和h2分别为流体的入口摩尔焓和出口摩尔焓，单位为焦耳/摩尔（J/mol）。
在实际应用中，为了计算方便，可以将换热系数（U）引入公式，并结合换热面积（A）进行计算。
Q=U·A·(h2-h1)其中，U为换热系数，单位为焦耳/秒·平方米·摄氏度（J/(s·m^2·°C)）或瓦特/平方米·摄氏度（W/(m^2·°C)）。
换热器热量及面积计算公式
换热器热量及面积计算（一）一、热量计算1、一般式Q=Q c=Q hQ=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，℃。
3、有相变化a.冷凝液在饱和温度下离开换热器，Q=W h r=W c c p,c(t2-t1)式中：W h为饱和蒸汽（即热流体）冷凝速率（即质量流量）（kg/s）r为饱和蒸汽的冷凝潜热（J/kg）b.冷凝液的温度低于饱和温度，则热流体释放热量为潜热加显热Q=W h[r+c p,h（T s-T w）]=W c c p,c(t2-t1)式中：c p,h为冷凝液的比热容（J/（kg/℃））；T s为饱和液体的温度（℃）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：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）对数平均温差，两种流体在热交换器中传热过程温差的积分的平均值。
( 恒温传热时△t=T-t，例如：饱和蒸汽和沸腾液体间的传热。
)对数平均温差因为在冷凝器板换一系列的换热器中温度是变化的为了我们更好的选型计算所以出来一个相对准确的数值,当△T1/△T2>1.7时用公式：△Tm=（△T1-△T2）/㏑（△T1/△T2）.如果△T1/△T2≤1.7时，△Tm=（△T1+△T2）/2二种流体在热交换器中传热过程温差的积分的平均值。
换热器热量及面积计算公式
换热器热量及面积计算一、热量计算1、一般式Q=Qc=QhQ=Wh〔Hh,1-Hh,2〕=Wc〔Hc,2-Hc,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分别表示换热器的入口和出口。
2、无相变化Q=Whcp,h(T1-T2)=Wccp,c(t2-t1)式中：cp为流体均匀定压比热容，kj/(kg.℃)；为热流体的温度，℃；为冷流体的温度，℃。
3、有相变化a.冷凝液在饱和温度下走开换热器，Q=Whr=Wccp,c(t2-t1)式中：Wh为饱和蒸汽〔即热流体〕冷凝速率〔即质量流量〕〔kg/s〕r为饱和蒸汽的冷凝潜热〔J/kg〕b.冷凝液的温度低于饱和温度，那么热流体开释热量为潜热加显热Q=Wh[r+cp,h〔Ts-Tw〕]=Wccp,c(t2-t1)式中：cp,h为冷凝液的比热容〔J/〔kg/℃〕〕；Ts为饱和液体的温度〔℃〕二、面积计算1、总传热系数K管壳式换热器中的K值以下表：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=kj/h=kcal/h1kcal=kj2、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→△t2tm=〔△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→△t1tm=〔△t2-△t1〕/㏑〔△t2/△t1〕对数均匀温差，两种流体在热互换器中传热过程温差的积分的均匀值。
(恒温传热时△t=T-t，比如：饱和蒸汽和沸腾液体间的传热。
换热器热力计算
设计说明书一、热力计算1、原始数据:甲醇进口温度 t1’=64.4 ℃甲醇出口温度 t1”=38℃甲醇工作压力 P1=0.04MPa甲醇流量 G1=1.3×1.986×103kg/h冷却水进口温度 t2’=32℃冷却水出口温度 t2”=42℃冷却水工作压力 P2 =0.36MPa2、定性温度及物性参数水的定性温度 t2=(t2’+t2”)/2=(32+42)=37℃水的密度查物性表得ρ2=993.25kg/m3水的比热查物性表得 C p2=4.174KJ/kg.℃水的导热系数查物性表得λ2=0.629W/m.℃水的粘度μ2=697.76×10-6Pa.s水的普朗特数查物性表得 P r2=4.64甲醇的定性温度，甲醇在0.04MP下的沸点温度t i=64.34℃冷凝段t1=( t1’+ t i)/2=(64.4+64.34)/2=64.4℃冷却段t1c=( t1”+ t i)/2=(64.34+38)/2=51.2℃甲醇在冷凝段温度下的物性常数：密度ρ1=2.31kg/m3比热C p1=1.42 KJ/kg.℃导热系数λ1=0.0169 W/m.℃粘度μ1=10.5×10-6 Pa.s普朗特数P r1=0.88甲醇在冷却段温度下的物性常数：密度ρ1ｃ＝777.87 kg/m3比热C p1C=2.75 KJ/kg.℃导热系数λ1ｃ＝0.1600 W/m.℃粘度μ1c=0.3351 Pa.s普朗特数P r1c=5.763、传热量与水热流量取定换热器热效率为η=0.98冷凝段传热量：Q1= G1·γ·η/3600=1.3×1.986×103×825.6×0.98/3600=580.25094KW=580250.94W冷却段传热量：Q1C= G1·C p1C·(t3- t1”)·η/3600=1.3×1.986×103×2.75×(64.34-38)×0.98/3600 =50.90900KW=50909.00W总传热量Q 0= Q 1+ Q 1C =580250.94+50909.00=631159.94KW 冷却水的流量： G 2=)('2"220t t C Q P -⋅=631159.944.174×(42-32)=54436.4Kg/h 设定冷凝段和冷却段分界处水的温度为t 3 G 2=)(3''221t t C Q P c-⋅=54436.4Kg/h解得 t 3=41.2℃ 4、有效平均温差 冷凝段温差：N t ∆=)()(ln )()(3'1"2'13'1"2'1t t t t t t t t -----=324.64424.64ln )324.64()424.64(-----=27.1℃ 对于冷凝，冷凝温度基本一定，故温差校正系数为1，所以有效平均温差m t ∆=27.1℃ 冷却段温差：Nc t ∆=)()(ln )()('2"13'1'2"13'1t t t t t t t t -----=32382.414.64ln )3238()2.414.64(-----=12.7℃换热器按单壳程2管程设计。
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。
换热器工艺计算
换热器工艺计算1. 热负荷计算热负荷是换热器设计的重要参数，它决定了换热器的尺寸和性能。
热负荷可以通过以下公式计算：Q = m × c ×Δt其中，Q为热负荷，m为流体质量流量，c为流体比热容，Δt为进出口温度差。
2. 流体流量与流速流体流量是换热器设计的重要参数，它决定了换热器的处理能力。
流速是流体流动的速率，它会影响换热器的传热性能和压降。
流速的计算公式如下：v = Q / (A × t)其中，v为流速，Q为流体流量，A为流通面积，t为时间。
3. 传热面积传热面积是换热器实现热交换的媒介，其计算公式如下：A = Q / (K ×Δt)其中，A为传热面积，Q为热负荷，K为传热系数，Δt为进出口温度差。
4. 传热系数传热系数是描述换热器传热性能的重要参数，其计算公式如下：K = (q × A) / (L ×Δt)其中，K为传热系数，q为热流量，A为传热面积，L为传热长度，Δt为温度差。
5. 温度差温度差是换热器实现热交换的推动力，其计算公式如下：Δt = t1 - t2其中，Δt为温度差，t1为进口温度，t2为出口温度。
6. 压力损失压力损失是流体在流动过程中克服阻力所损失的压力，其计算公式如下：ΔP = f × (v^2) / 2 × g × d其中，ΔP为压力损失，f为阻力系数，v为流速，g为重力加速度，d为管道直径。
7. 材质选择换热器的材质选择应根据具体的应用场景和工况条件来确定。
常见的材质有不锈钢、铜、钛等。
在选择材质时，应考虑其耐腐蚀性、导热性能、成本等因素。
8. 结构设计换热器的结构设计应根据其工艺要求和工况条件来确定。
常见的换热器类型有管壳式、板式、翅片式等。
在结构设计时，应考虑其传热效率、流体阻力、稳定性等因素。
同时，还应考虑其制造工艺和维修保养的便利性。
换热器热量及面积计算公式
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：
注：
1w=1J/s=3.6kj/h=0.86kcal/h
1kcal=4.18kj
2、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）。
换热器热量及面积计算公式
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：
注：
1w=1J/s=3.6kj/h=0.86kcal/h
1kcal=4.18kj
2、温差
（1）逆流
热流体温度T：T1→T2（放热？）
冷流体温度t：t2←t1（吸热？）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）。
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)ρ1 3.144(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DN 100 2.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（mm ）20（给定）换热管长度（mm ）6000（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（m2）84.8230002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ai 283.014896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)µ 2.02E-04壳程流体介质在管壁温度下流体粘度（Pa.s)µw 2.21E-04管外强制湍流传热ao 71.2633298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16.4117511差(℃)换热⾯积（m2） F=8495.00787 (查表）(查表）。
换热器热量及面积计算公式资料讲解
换热器热量及面积计算一、热量计算1、一般式Q=Q c=Q hQ=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，℃。
3、有相变化a.冷凝液在饱和温度下离开换热器，Q=W h r = W c c p,c(t2-t1)式中：W h为饱和蒸汽（即热流体）冷凝速率（即质量流量）（kg/s）r为饱和蒸汽的冷凝潜热（J/kg）b.冷凝液的温度低于饱和温度，则热流体释放热量为潜热加显热Q=W h[r+c p,h（T s-T w）] = W c c p,c(t2-t1)式中：c p,h为冷凝液的比热容（J/（kg/℃））；T s为饱和液体的温度（℃）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：注：1 w = 1 J/s = 3.6 kj/h = 0.86 kcal/h1 kcal = 4.18 kj2、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）对数平均温差，两种流体在热交换器中传热过程温差的积分的平均值。
( 恒温传热时△t=T-t，例如：饱和蒸汽和沸腾液体间的传热。
) 对数平均温差因为在冷凝器板换一系列的换热器中温度是变化的为了我们更好的选型计算所以出来一个相对准确的数值,当△T1/△T2>1.7时用公式：△Tm=（△T1-△T2）/㏑（△T1/△T2）.如果△T1/△T2≤1.7时，△Tm=（△T1+△T2）/2二种流体在热交换器中传热过程温差的积分的平均值。
换热器热量及面积计算公式
换热器热量及面积计算一、热量计算1、一般式Q=Q c=Q hQ=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,℃;3、有相变化a.冷凝液在饱和温度下离开换热器,Q=W h r = W c c p,c t2-t1式中：W h为饱和蒸汽即热流体冷凝速率即质量流量kg/sr为饱和蒸汽的冷凝潜热J/kgb.冷凝液的温度低于饱和温度,则热流体释放热量为潜热加显热Q=W h r+c p,h T s-T w = W c c p,c t2-t1式中：c p,h为冷凝液的比热容J/kg/℃；T s为饱和液体的温度℃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：注：1 w = 1 J/s = kj/h = kcal/h1 kcal = kj2、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/△t12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对数平均温差,两种流体在热交换器中传热过程温差的积分的平均值; 恒温传热时△t=T-t,例如：饱和蒸汽和沸腾液体间的传热;对数平均温差因为在冷凝器板换一系列的换热器中温度是变化的为了我们更好的选型计算所以出来一个相对准确的数值,当△T1/△T2>时用公式：△Tm=△T1-△T2/㏑△T1/△T2.如果△T1/△T2≤时,△Tm=△T1+△T2/2二种流体在热交换器中传热过程温差的积分的平均值;逆流时△T1=T1-t2 △T2=T2-t1顺流时△T1=T1-t1 △T2=T2-t2其中：T1 ——热流进口温度℃ T2——热流出口温度t1——冷流进口温度 t2——冷流出口温度ln——自然对数3、面积计算S=Q/K. △t m三、管壳式换热器面积计算S=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;注：冷凝段为潜热,根据汽化热计算；冷却段为显热,根据比热容计算;。
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一、冷凝器热力、结构计算1.1冷凝器的传热循环的确定根据冷库的实际工作工况：取蒸发温度015t C =-︒，过热度5r t C ∆=︒，即吸入温度110t C =-︒；过冷度 5K t C ∆=︒ ,冷凝器出口温度535k k t t t C =-∆=︒，则C t k 40=.查《 冷库制冷设计手册》第441页图6-7， R22在压缩过程指示功率82.0=i ηkg kJ h /4051= kg kJ h /4452= ()K kg kJ s s ⋅==/7672.121kg m v /06535.031= kg kJ h /4183= kg kJ h /2504=kg kJ h /2435= kg m v /108673.0335-⨯=kg kJ h h w t /4040544512=-=-= (3.1)kg kJ w w iti /8.4882.040===η 图1-1系统循环p-h 图lgp /MPakg kJ w h h i s /8.4538.4840512=+=+=再查R22的圧焓图得C t s 802= kg m v s /02.032=所需制冷剂流量为s kg h h Q q s k mo /3834.02438.4538152=-=-=1.2冷却水流量vs q 和平均传热温差m T ∆的确定1.2.1冷却水流量vs q 确定冷却水进、出口温度 C t ︒='322,236t C ''=︒ ，平均温度C t m ︒=34，由《传热学》563页的水的物性表可得:3994.3/kg m ρ=4174/()p c J kg K =⋅620.746610/m s ν-=⨯262.4810/()W m K λ-=⨯⋅则所需水量:()()s m t t c Q q p k vs /10879.4323641743.9941081333'2''2-⨯=-⨯⨯⨯=-=ρ 1.2.2平均传热温差m T ∆的确定由热平衡 ：2323()()mo s p vs q h h c q t t ρ''-=⨯- ，有2332()mo s p vs q h h t t c q ρ-''=-=()C3.3510879.4174.43.9944188.4533834.0363=⨯⨯⨯-⨯-- ()()C q c h h q t vs p mo 13.3210879.4174.43.9942432503834.032t 354'24=⨯⨯⨯-⨯+=-+=-ρ各段对数平均温差 （1）段： ()()()()C t t t t t t t t t k k m 05.5323513.3240ln323513.3240ln'254'2541=-----=-----=∆ （2）段：C t t t t t t t k k m 15.63.354013.3240ln13.323.35ln 34432=---=---=∆ （3）段：()()()()C t t t t t t t tt k s k s m 57.173.35403680ln 3.35403680ln3''223''223=-----=-----=∆ 整个过程的平均温差（积分平均温差）Ct h h t h h t h h h h t m s m m s m 83.657.174188.45315.625041805.52432502438.45333224315452=-+-+--=∆-+∆-+∆--=∆1.3 换热管的选型根据《小型制冷装置设计指导》第71页表3-4，选用3号滚轧低翅片管为传热图1-2冷凝器流体温度变化简图管, ∅16mm ×1.5mm ，因其增强系数相比较大，有利换热。
有关结构参数为:10.4i d mm = 15.1t d mm = 0.4t mm δ= 12.4b d mm = 1.2f s mm = 单位管长的各换热面积计算如下:2222222222/0.01510.0004/0.0012/0.0158/()/(2)(0.01510.0124)/(20.0012)/0.0972/()/0.0124(0.00120.0004)/0.0012/0.026/0d t t f f t b f b b f t f i i a d s m m m ma d d s m m m m a d s s m m m m a d πδππππδπππ==⨯⨯==-=⨯-⨯==-=⨯⨯-===⨯翅顶面积翅侧面积翅间管面面积2222.0104/0.0327/(0.01580.09720.026)/0.139/of d fb m m m ma a a a m m m m ==++=++=单位管长管外总面积1.4 估算传热管总长假定按管外面积计算的热流密度2/5000m W q v =. 则应布置传热面积2002.16500086000m q Q F k ===应布置的有效总管长m a F L of 117139.02.160===1.5确定每流程管数Z 、有效单管长l 及流程数N冷却水进出口温度C t ︒='322,2t ''＝36℃, 平均温度C t m ︒=34，由水的物性表可得:3994.3/kg m ρ=4174/()p c J kg k =⋅620.746610/m s ν-=⨯262.4810/()W m k λ-=⨯⋅所需冷却水体积流量：()()s m t t c Q q p k vs /10879.4323641743.9941081333'2''2-⨯=-⨯⨯⨯=-=ρ 则冷却水质量流量： s kg q q vs ms /851.410879.43.9943=⨯⨯==-ρ 根据《热交换器原理及设计》第294页及《小型制冷装置设计指导》第68页表3-2有关年运行小时的规定：初选冷却水流速度s m u /0.2=,则每个流程管数：7.280104.00.214.310879.444232=⨯⨯⨯⨯==-i vs ud q Z π 取整数Z=29 根，即实际水流：s m Z d q u i vs /98.1290104.014.310879.444232=⨯⨯⨯⨯==-π。
管程数N 与管子的有效长度l 的乘积为N ·l ，即：m Z d F l N 43.1329012.014.32.1600=⨯⨯==⋅π 采用管子成正三角形排列的布置方案，由《热交换器原理与设计》表2.3可取管中心距S=22mm 。
对于不同的流程数N ，就有不同的管长l 和壳体内径Di对流程数N, 总根数NZ, 有效单管长l ,壳体内径i D 及长径比/i l D 进行组合计算,组合计算结果如表1-1所示:表1-1 流程数N总根数NZ有效单管长l =/L NZ (m)壳内径i D （m ）长径比/i l D2 58 2.02 0.180 11.22 41161.010.2484.06其中壳体内径的选择根据《冷库制冷设计手册》第606页对壳体的规格进行选择。
分析上面的组合计算结果,由《热交换器原理及设计》第54页规定，对壳体的长径比一般在4-25之间,故选择4流程作为冷凝器结构设计依据。
1.6 传热管的布置排列及主体结构现采用管子成正三角形的布置方案，根据《热交换器原理及设计》第45页表2.3换热管中心距的规定，当换热管外径为∅16mm 时，选管距22s mm =、分程板两侧相邻管中心距35E l =mm 。
为使传热管排列有序及左右对称,共布置124根管,采用平行隔板分开四流程。
1.7传热水平管的布置排列及平均管排数m n根据上面管子安排和流程数N 的情况可知：N=4，总管子数N ·Z=116，则传热管布置在四流程内，用平行隔板分开，每流程的管子数依次为:25,33,33,25。
如图1-3所示：图1-3 管子的布置排列1.8传热计算及所需传热面积确定1.8.1水侧表面传热系数计算从水物性表及《小型制冷装置设计指导》第78页表3-12知: 水在034C m t =时,运动粘度620.746610/m s ν-=⨯物性集合系数1395.623.262186.44m B t =+= 雷诺数461027581107466.00104.098.1Re >=⨯⨯==-v ud i , 即水在管内的流动状态为湍流, 则由《小型制冷装置设计指导》第78页式(3-5):水侧表面传热系数：)/(6.94110104.098.144.218622.08.02.08.0K m W d u B a i wi ⋅=⨯== 1.8.2氟利昂冷凝表面传热系数计算由上面图（1）的传热管的布置方式，布置在4个四分之一的扇形内，每个扇形分4行，每行的管子数依次为:5,5,5,6。
由《小型制冷装置设计指导》第77页式(3-4)计算管排修正系数:765.01166144526833.0833.0833.021833.0833.02833.01=⨯+⨯⨯=⋅⋅⋅+++⋅⋅⋅++=z z n n n n n n n ε根据所选管型,低翅片管传热增强系数由《小型制冷装置设计指导》第77页式(3-2)计算，其中环翅当量高度：2222()/4(15.112.4)/(415.1) 3.86t b t h d d d mm mm ππ'=-=-⨯=增强系数：0.250.25/ 1.1()(/)/0.026/0.139 1.1(0.01580.0972)(12.4/3.86)/0.139 1.384b of d f b ofa a a a d h a ιϕ=++=++=由《小型制冷装置设计指导》第76页表3-11, R22在冷凝温度40,1447.1k t C B =︒=由《小型制冷装置设计指导》第76页式(3-1)计算： 氟利昂侧冷凝表面传热系数：25.0025.025.025.025.07.3328)(765.0384.10124.01.1447725.0)(725.0-----=-⨯⨯⨯⨯⨯=-=θϕεwo k wo k n b ko t t t t Bd a其中o k wo t t θ=-(wo t 是管处壁面温度)1.8.3传热系数oK传热过程分成两部分：第一部分是热量经过制冷剂的传热过程，其传热温差为o k wo t t θ=-；第二部分是热量经过管外污垢层、管壁、管内污垢层以及冷却水的传热过程，其传热温差0083.6θθ-=-∆=-=∆m m wo i t t t t (其中wo t 是管外污垢外壁面的温度)。