换热器的操作型计算

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板式换热器换热量的计算

板式换热器例题1、换热器换热量的计算w t Gc Q 1046750)2065(4187360020000=-⨯⨯=∆= 2、外网进入热水供应用户的水流量s kg t c Q G /10)7095(418710467500=-=∆= 3、加热水的流通断面积换热器内水的流速取0.1～0.5m/s 。

加热水的平均温度为（95＋70）/2＝82.5℃，该温度下水的密度为970.2kg/m 3。

200206.02.9705.010m w G f r r r =⨯==ρ 4、被加热水的流通断面积换热器内水的流速取0.1～0.5m/s 。

被加热水的平均温度为（65＋20）/2＝42.5℃，该温度下水的密度为991.2kg/m 3。

201868.02.9913.0360020000m w G f l l l =⨯⨯==ρ 5、选型初选BR12型板式换热器，单片换热面积为0.12m 2/片，单通道流通断面积为0.72×10－3。

6、实际流速加热水流道数为281072.00206.03=⨯==-d r r f f n 被加热水流道数为261072.001868.03=⨯==-d l l f f n 取流道数为28。

加热水实际流速s m f n G w r d r r /5.02.9701072.0281030=⨯⨯⨯==-ρ 被加热水实际流速s m f n Gw l d l l /28.02.9911072.02856.53=⨯⨯⨯==-ρ 7、传热系数查图知传热系数为3600w/m 2.K 。

8、传热温差()()()()℃396595207065952070)()()()(11221122=-----=-----=∆In t t In t t t p ττττ 9、传热面积246.73936001046750m t K Q F p =⨯=∆= 10、需要的片数6212.046.7===d F F N 11、实际片数考虑一个富裕量。

板式换热器的换热计算方法

板式换热器的计算方法板式换热器的计算是一个比较复杂的过程，目前比较流行的方法是对数平均温差法和NTU法。

在计算机没有普及的时候，各个厂家大多采用计算参数近似估算和流速-总传热系数曲线估算方法。

目前，越来越多的厂家采用计算机计算，这样，板式换热器的工艺计算变得快捷、方便、准确。

以下简要说明无相变时板式换热器的一般计算方法，该方法是以传热和压降准则关联式为基础的设计计算方法。

以下五个参数在板式换热器的选型计算中是必须的：总传热量(单位:kW).一次侧、二次侧的进出口温度一次侧、二次侧的允许压力降最高工作温度最大工作压力如果已知传热介质的流量，比热容以及进出口的温度差，总传热量即可计算得出。

温度T1 = 热侧进口温度T2 = 热侧出口温度t1 = 冷侧进口温度t2= 冷侧出口温度热负荷热流量衡算式反映两流体在换热过程中温度变化的相互关系，在换热器保温良好，无热损失的情况下，对于稳态传热过程，其热流量衡算关系为：（热流体放出的热流量）=（冷流体吸收的热流量）在进行热衡算时，对有、无相变化的传热过程其表达式又有所区别。

（1）无相变化传热过程式中Q----冷流体吸收或热流体放出的热流量，W；m h,m c-----热、冷流体的质量流量，kg/s；C ph,C pc------热、冷流体的比定压热容，kJ/(kg·K)；T1,t1 ------热、冷流体的进口温度，K；T2,t2------热、冷流体的出口温度，K。

（2）有相变化传热过程两物流在换热过程中，其中一侧物流发生相变化，如蒸汽冷凝或液体沸腾，其热流量衡算式为：一侧有相变化两侧物流均发生相变化，如一侧冷凝另一侧沸腾的传热过程式中r,r1,r2--------物流相变热，J/kg；D,D1,D2--------相变物流量，kg/s。

对于过冷或过热物流发生相变时的热流量衡算，则应按以上方法分段进行加和计算。

对数平均温差(LMTD)对数平均温差是换热器传热的动力，对数平均温差的大小直接关系到换热器传热难易程度.在某些特殊情况下无法计算对数平均温差,此时用算术平均温差代替对数平均温差，介质在逆流情况和在并流情况下的对数平均温差的计算方式是不同的。

3传热过程计算

tw t
53074 A1 53074 226 231.3℃ 10000 A1 10000
讨论：本例中，换热器一侧是水与管壁的沸腾传热，另一侧是
气体的无相变对流传热，两过程的传热系数相差很大（分别为 10000 W/(m2K)、230 W/(m2K))，换热器的总传热系数（178.7 W/(m2K)）接近于气体的对流传热系数。即两侧对流传热系数相差较大时，总传热系数接近小的对流传热系数，或着说传热
将tm展开可得
T1 t 2 T2 t1
T1 t 2 T2 t1 T1 T2 t 2 t1 KA KA ln
热平衡方程：
qm1cp1 T1 T2 qm2cp2 t2 t1
可得
qm1cp1 qm2cp2 t2 t1 T1 T2
（新工况）欲通过提高冷却水流量的方法使有机溶液出口温度降至36℃，试求冷却水流量应达到多少？（设冷却水对流传热系数与其流量的0.8次方成正比）
（2）新工况下的总传热系数：
设冷却水对流传热系数与其流量的0.8次方成正比
1 1 K' K 1 2 1 1 2K 0.8 1 q ' / q 2 m2 m2 1 1 0.8 q 'm2 / qm2
（3）t2、G2
（4）u
二、操作型计算
1. 判断现有换热器是否适用
A实际 > A需要可用；反之
2. 工况变化时对传热过程的影响 • 基本方程：热量衡算式和传热速率方程 • 试差法：tm计算式的非线性
例：列管换热器的设计型
一列管式冷凝器，换热管规格为 25×2.5mm，其有效长度为 3.0m。冷却剂以0.7m/s的流速在管内流过，其温度由20℃升至50℃。流量为5000kg/h、温度为 75℃ 的饱和有机蒸汽在壳程冷凝为同温度的液体后排出，冷凝潜热为 310kJ/kg。已测得蒸汽冷凝传热系数为800 W/(m2K)，冷却剂的对流传热系数为2500 W/(m2K)。冷却剂侧的污垢热阻为0.00055m2K/W，蒸汽侧污垢热

化工原理第五章传热过程计算与换热器

5.4 传热效率和传热单元数
• 当传热系数K和比热cpc为常数时，积分上式可得
• 式中NTUc（Number of Transfer Unit）称为对冷流体而言的传热单元数，Dtm为换热器的对数平均温差。
• 同理，以热流体为基准的传热单元数可表示
• 在换热器中，传热单元数定义为
5.4 传热效率和传热单元数
• 2．由选定的换热器型式计算传热系数K；
• 3．由规定的冷、热流体进出口温度计算参数e、CR； • 4．由计算的e、CR值确定NTU。由选定的流动排布型
式查取e—NTU算图。可能需由e—NTU关系反复计算 NTU；
• 5．计算所需的传热面积
。
5.5 换热器计算的设计型和操作型问题
• 例5-2 一列管式换热器中，苯在换热器的管内流动，流量为1.25 kg/s，由80℃冷却至30℃；冷却水在管间与苯呈逆流流动，冷却水进口温度为20℃，出口温度不超过50℃。若已知换热器的传热系数为470 W/（m2·℃），苯的平均比热为1900 J/（kg·℃）。若忽略换热器的散热损失，试分别采用对数平均温差法和传热效率—传热单元数法计算所需要的传热面积。
• 如图5-4所示，按照冷、热流体之间的相对流动方向，流体之间作垂直交叉的流动，称为错流；如一流体只沿一个方向流动，而另一流体反复地折流，使两侧流体间并流和逆流交替出现，这
种情况称为简单折流。
•图 P2
•55
5.3 传热过程的平均温差计算
•通常采用图算法，分三步： •① 先按逆流计算对数平均温差Dtm逆； •② 求出平均温差校正系数φ；
•查图 φ
•③ 计算平均传热温差： • 平均温差校正系数 φ <1，这是由于在列管式换热器内增设了

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。

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
24
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。
12
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
13
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。
18
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
27
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
28
二、传热单元数法

化工原理3.4传热计算

Δt m
Δt 1 − Δt 2 = ——对数平均温差 Δt 1 ln Δt 2
22
讨论：（1）也适用于并流
T1
Δt1 =T 1− t1
Δt 2 = T2 − t 2
Δt1
T2 Δt2 t2 t1 A
23
（2）较大温差记为Δt1，较小温差记为Δt2 （3）当Δt1/Δt2<2，可用（4）当Δt1＝Δt2
1. 逆、并流时的Δtm
T1 t2 T2
T1 t2 t T2 t1 A t t1 T1 T2 t2
T1 t1 t1 T2 t2
逆流
并流
A
18
以逆流为例推导Δtm 假设：（1）定态流动、传热；qm1、 qm2一定（2）cp1、cp2为常数，为tm下的值（3）K沿管长不变化（4）热损失忽略不计
T1 T2 t2 t1 A来自27加热：t2max < T2, 热敏物质冷却：T2min > t2, 易固化物
热流体冷却为例 • 并流：t2<T2 • 逆流：t2’>T2 t2’-t1 > t2-t1 Q一定,qm2’<qm2
T1
t2’
逆流并流
A
T2 t2
t1
t1
28
（3）采用其他流型的目的——提高α↑ 提高K↑ （4）单侧变温——Δtm与流型无关
19
T1 Δt1 t t2 dt dA t dT
逆流
T T2 Δt2 t1
Δt1 =T 1− t 2
Δt 2 = T2 − t1
A
20
dA段内热量衡算：dQ = − q m 1 c p 1 dT = − q m 2 c p 2 dt dA段内传热速率方程： dQ = K (T − t )dA

★传热计算

三．传热计算定态传热1、设计型：求传热面积S2、操作型：换热调节及换热器校核已知：S （n ，d ，L ），物性（C P ，ρ，μ，λ），污垢热阻R SI ，R S0，流量（W h ，W C ），冷热流体的进出口温度。

求：当某侧流体的流量或某一进（出）口温度变化，或换热器清洗后，或流动方式改变或两换热器的组合方式改变时，其它参数如何变化？第一类：求两个温度第二类：求物流量或某一温度例如：冷流体的流量变化不仅会引起热负荷变化，还会引起传热速率式中传热系数和传热推动力的变化，以达到新情况下热负荷与传热速率的平衡。

两种极端情况：逆流A α冷>>α热，冷流体流量增大，K 值基本上不变。

B 原先的t 2-t 1很小，即使WC 增大，Δt m 变化亦很小。

传热速率方程式线性化热量衡算式t 2=t 1+R h （T 1-T 2）————b由a ，b 两式联合求解可得出口温度T 2，t 2。

（第一类）对于第二类，由于a 式右侧包括待求未知数，乃非线性方程，需试差求解。

3、传热单元数 ——热效率法将a 式左侧分子分母处理后得：热效率逆流 ()()()1221122121ln t T t T t t T T KS T T C W Ph h -----=-()()[]a R NTU t T t T R NTU C W C W C W KS t T t T h h h h PC C Ph h Ph h -----=---=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=--1exp 11ln 12211221()[]h h hh h R NTU R -=--1ex p 11εε11121121,t T t t t T T T c h --=--=εε当 R=1时，T 1-t 2=T 2-t 1并流当R=1时，一侧相变时4、非定态传热待求函数一般为累计传热量Q 或物料温度T 与时间的关系。

仍使用传热衡算式和传热速率式。

5、辐射传热黑体、白体、透热体和灰体斯蒂芬波尔斯曼定律角系数测温误差的来源？如何减小测温误差？如何减小辐射散热？典型例题★冷凝冷却器有一逆流操作的热交换器，用15℃的水冷却过热氨蒸汽，氨气温度为 95℃，流率为 200kg/h ，氨气在热交换器中冷却。

2020年郑州大学992化工原理(二)考研专业课考试大纲(含参考书目)

以梦为马
郑州大学硕士生入学考试初试自命题科目考试大纲
明栏里加备注。

郑州大学硕士研究生入学考试
《化工原理》考试大纲
一、考试基本要求及适用范围概述
本《化工原理》考试大纲适用于郑州大学化学工程、化学工艺及其他相近专业的硕士研究生入学考试。

化工原理是化工制药类及其他相关专业最重要的专业基础课，在基础课和专业课之间起着承前启后、由理及工的桥梁作用，是化工类及相近专业的主干课程。

主要内容是以化工生产中的物理加工过程为背景，按其操作原理的共性归纳成的若干 “单元操作”。

通过化工原理课程的学习，要求学生掌握各单元操作的基本概念和基本内容，掌握各单元操作设备的特点和工艺计算方法，提高分析和解决工程问题的能力。

二、考试形式
硕士研究生入学生物化学考试为闭卷，笔试，考试时间为180分钟，本试卷满分为150分。

试卷结构（题型）：单项选择题、填空题、绘图题、计算题
三、考试内容
命题学院（盖章）：化工与能源学院考试科目代码及名称：化工原理郑州大学硕士研究生入学考试自命题考试大纲（含参考书目清单）
第 1 页。

传热过程的计算

分析：空气流量增加20%而其进、出口温度不变，根据热量衡算式可知增加20%。由总传热速率方程可知增大、、均可增大完成新的传热任务。而管径、管数的改变均可影响和，管长的改变会影响，加热蒸汽饱和温度的改变会影响。故解题时先设法找出、、及对影响的关系式。
解：本题为一侧饱和蒸汽冷凝加热另一侧冷流体的传热问题。蒸汽走传热管外侧其的数量级为104左右，而空气（走管内）的数量级仅101，因而有＞＞。以后碰到饱和蒸汽冷凝加热气体的情况，均要懂得利用＞＞这一结论。
（2）设计型问题的计算方法
设计计算的大致步骤如下：
① 首先由传热任务用热量衡算式计算换热器的热负荷；
② 作出适当的选择并计算平均推动力；
③ 计算冷、热流体与管壁的对流传热系数、及总传热系数；
④ 由总传热速率方程计算传热面积或管长。
（3）设计型计算中参数的选择
ห้องสมุดไป่ตู้
=
式中
对于稳定操作，、是常数，取流体平均温度下的比热，则、也是常数，若将换热面各微元的局部K值也作为一常数，则上式中只有沿换热面而变。分离变量，并在A=0（）至A=A（）间积分，得
对整个换热面作热量衡算得：
（1）设计型计算的命题方式
设计任务：将一定流量的热流体自给定温度冷却至指定温度；或将一定流量的冷流体自给定温度加热至指定温度。
设计条件：可供使用的冷却介质即冷流体的进口温度；或可供使用的加热介质即热流体的进口温度。
计算目的：确定经济上合理的传热面积及换热器其它有关尺寸。
可取dA≠dA1≠dA2≠dAm中的任何一个，但我国换热器的基准都是取传热管的外表面积，即dA=dA1，则

板式换热器选型计算

板式换热器选型计算板式换热器是一种高效紧凑型热交换设备，它具有传热效率高、阻力损失小、结构紧凑、拆装方便、操作灵活等优点，目前广泛应用于冶金、机械、电力、石油、化工、制药、纺织、造纸、食品、城镇小区集中供热等各个行业和领域，因此掌握板式换热器的选型计算对每个工程设计人员都是非常重要的。

目前板式换热器的选型计算一般分为手工简易算法、手工标准算法及计算机算法三种，以下就三种算法的特点进行简要的说明。

一、手工简易算法计算公式：F=Wq/(K*△T)式中F —换热面积m2Wq—换热量WK —传热系数W/m2·℃△T—平均对数温差℃根据选定换热系统的有关参数，计算换热量、平均对数温差，设定传热系数，求出换热面积。

选定厂家及换热器型号，计算板间流速，通过厂家样本提供的传热特性曲线及流阻特性曲线，查出实际传热系数及压降。

若实际传热系数小于设定传热系数，则应降低设定传热系数，重新计算。

若实际传热系数大于设定传热系数，而实际压降大于设定压降，则应进一步降低设定传热系数，增大换热面积，重新计算。

经过反复校核，直到计算结果满足换热系统的要求，最终确定换热器型号及换热面积大小。

这种算法的优点是计算简单，步骤少，时间短；缺点是结果不准确，应用范围窄。

造成结果不准确的原因主要是样本所提供的传热特性曲线及流阻特性曲线是一定工况条件下的曲线，而设计工况可能与之不符。

此外样本所提供的传热特性曲线及流阻特性曲线仅为水―水换热系统，在使用中有很大的局限性。

以下给出佛山显像管厂总装厂房低温冷却水及40℃热水两套换热系统实例加以说明采用手工简易算法得出的计算结果与实测结果的差别：二、手工标准算法计算方法与步骤（一）工艺条件热介质进出口温度℃Th1 Th2流量m3/h Qh压力损失（允许值）MPa △Ph冷介质进出口温度℃Tc1 Tc2流量m3/h Qc压力损失（允许值）MPa △Pc（二）物性参数物性温度℃Th=(Th1+Th2)/2 Tc=(Tc1+Tc2)/2介质重度Kg/m3γh γc介质比热KJ/kg·℃Cph Cpc导热系数W/m·℃λh λc运动粘度m2/s νh νc普朗特数Prh Prc（三）平均对数温差（逆流）△T=((Th1-Tc2)-(Th2-Tc1))/ln((Th1-Tc2)/(Th2-Tc1))或△T=((Th1-Tc2)+(Th2-Tc1))/2 （分子等于零）（四）计算换热量Wq=Qh*γh*Cph*(Th1-Th2)=Qc*γc*Cpc*(Tc2-Tc1) W（五）设备选型根据样本提供的型号结合流量定型号，主要依据于角孔流速。

化工原理第四章两流体间传热过程的计算

Q传热速率Q热负荷
2021/4/7
三、平均传热温差（ tm ）的计算
1、什么是平均传热温度差
t h 80=1T
℃
℃40=2t
【特点】不同部
热 ΦQ
流体
t h ,w
ΦQ
冷流 tc,w 体
位推动力不同。【定义】表征热交换过程中的推动力大小的参数
50=2T ℃
℃20=1tt c
。
流 2021/4/7 体通过间壁的热交换
2、影响平均传热温度差的因素（1）流体的流动型式
冷、热流体的相互流动方向有不同的流动型式，
传热平均温差tm的计算方法因流动型式而异。
（2）温度的变化情况冷、热流体在沿传热面流动时的温度变化情况不
同，传热平均温差tm的计算方法因而不同。
2021/4/7
3、恒温差传热【特点】（1）两侧流体均发生相变，且温度不变；
2021/4/7
①比热法若换热器中的两流体只存在显热的交换，且比热
不随温度而变或可取平均温度下的比热时，则：
Q q m 1 C p 1 T 1 T 2 q m 2 C p 2 t 2 t 1
式中 Q——热负荷，J/s或W；
qm1、qm2——热、冷流体的质量流量，kg/s； Cp1、Cp2——热、冷流体的平均定压比热，kJ/(kg.℃)；
个变化的值，但存在一个中值tm 。用来表征换热器传热推动力(T－t)的大小（ tm的物理意义）；（2）tm 表示的是平均值，称为平均温度差；（3）变温差传热过程的平均温度差tm与换热器内冷
热流体流动方向有关，不同的流动型式其平均温度差不同。
2021/4/7
6、热交换器内的流动型式 ①并流参与换热的两种流体沿传热面平行而同向的流动。 ②逆流参与换热的两种流体沿传热面平行而反向的流体。 ③折流一流体只沿一个方向流动，另一流体反复来回折流；或者两流体都反复折回。（既存在并流，又存在逆流） ④错流两种流体的流向垂直交叉。

换热器设计计算范例

列管式换热器的设计和选用的计算步骤设有流量为m h的热流体，需从温度T1冷却至T2，可用的冷却介质入口温度t1，出口温度选定为t2。

由此已知条件可算出换热器的热流量Q和逆流操作的平均推动力。

根据传热速率基本方程：当Q和已知时，要求取传热面积A必须知K和则是由传热面积A的大小和换热器结构决定的。

可见，在冷、热流体的流量及进、出口温度皆已知的条件下，选用或设计换热器必须通过试差计算，按以下步骤进行。

◎初选换热器的规格尺寸◆ 初步选定换热器的流动方式，保证温差修正系数大于0.8，否则应改变流动方式，重新计算。

◆ 计算热流量Q及平均传热温差△t m，根据经验估计总传热系数K估，初估传热面积A估。

◆ 选取管程适宜流速，估算管程数，并根据A估的数值，确定换热管直径、长度及排列。

◎计算管、壳程阻力在选择管程流体与壳程流体以及初步确定了换热器主要尺寸的基础上，就可以计算管、壳程流速和阻力，看是否合理。

或者先选定流速以确定管程数N P和折流板间距B再计算压力降是否合理。

这时N P与B是可以调整的参数，如仍不能满足要求，可另选壳径再进行计算，直到合理为止。

◎核算总传热系数分别计算管、壳程表面传热系数，确定污垢热阻，求出总传系数K计，并与估算时所取用的传热系数K估进行比较。

如果相差较多，应重新估算。

◎计算传热面积并求裕度根据计算的K计值、热流量Q及平均温度差△t m，由总传热速率方程计算传热面积A0，一般应使所选用或设计的实际传热面积A P大于A020%左右为宜。

即裕度为20%左右，裕度的计算式为：某有机合成厂的乙醇车间在节能改造中，为回收系统内第一萃取塔釜液的热量，用其釜液将原料液从95℃预热至128℃，原料液及釜液均为乙醇，水溶液，其操作条件列表如下：表4-18 设计条件数据试设计选择适宜的列管换热器。

解：（1）传热量Q 及釜液出口温度a. 传热量Q以原料液为基准亦计入5%的热损失，按以下步骤求得传热量Q 。

换热器设计

∆t m逆 > ∆t m并
满足相同工艺换热能力要求，采用逆流传热要比并流传热相应减少传热面积或载热体使用量。
② 流体流动方向对传热面积的影响
Q = K S ∆ tm
∆t m逆 > ∆t m并
⇒ S 逆 < S并
在传递等量的热量时，相同条件下，逆流所在传递等量的热量时，相同条件下，逆流所需的传热面积比并流的小需的传热面积比并流的小，也就是说明采用并流的小，逆流操作可以节省换热器材料。逆流操作可以节省换热器材料。节省换热器材料
工程上提高K的具体办法 ①增加湍流程度、减小对流传热的热阻；
a.提高流体流速，增加湍流程度，减小滞流底层厚度； a.提高流体流速，增加湍流程度，减小滞流底层厚度；提高流体流速 b.改变流动条件，通过设计特殊传热壁面， b.改变流动条件，通过设计特殊传热壁面，使流体在改变流动条件流动过程中不断改变流动方向，提高湍流程度。流动过程中不断改变流动方向，提高湍流程度。
（2）确定选用换热器的型式，决定流体流动空间
不清洁的流体或易结垢、沉淀、结晶的流体走管程， ①不清洁的流体或易结垢、沉淀、结晶的流体走管程，因管程易清洗；因管程易清洗； ②需通过提高流速来增大对流传热系数的流体走管程（一般管程流速较高）；一般管程流速较高） ③腐蚀性流体走管程，以免对壳体和管束同时腐蚀；腐蚀性流体走管程，以免对壳体和管束同时腐蚀； ④压力高的流体走管程，管子耐压性好；压力高的流体走管程，管子耐压性好； ⑤饱和蒸汽宜走管程，便于排出冷凝液；饱和蒸汽宜走管程，便于排出冷凝液； ⑥粘度大或流量较小的流体宜走壳程；粘度大或流量较小的流体宜走壳程； ⑦需冷却的流体一般走壳程，便于散热。需冷却的流体一般走壳程，便于散热。

4-3传热计算

d0 dm
Rsi
do di
1
i
d0 di
（1）当传热面为平壁或薄管 Ai Ao Am
1 K
1
o
Rso
Rsi
1
i
（2）若为金属管，清洁流体 1 1 do
K o idi
（3）若为金属薄管，清洁流体
1 11
K o i
计算
A、管内、外对流传热系数分别为50W/(m2.K) 、1000W/(m2.K) 忽略管壁热阻和污垢热阻，计算总传热系数。 47.6 B、管内、外对流传热系数分别为100W/(m2.K) 、1000W/(m2.K) 忽略管壁热阻和污垢热阻，计算总传热系数。 90.9 C、管内、外对流传热系数分别为50W/(m2.K) 、2000W/(m2.K) 忽略管壁热阻和污垢热阻，计算总传热系数。 48.8
1、空气出口温度必须低于90℃，热水由250 ℃ 变为90 ℃ 。 2、把有机溶剂冷却至35℃，冷却水进口为30 ℃ ，要求其出口温度不低于35℃。
4、错流、折流时的平均温差
tm tm,逆
R
T1 T2 t2 t1
热流体温降冷流体温升
说明：
温差校正系数： f (R, P)
P
t2 T1
T Tw 1
(0dA0 )
管壁导热：
dQ
(Tw
tw )dAm
Tw tw
(dAm )
管内侧流体热对流：
dQ i (tw t)dAi
tw t 1
(idAi )
稳态传热:
T
dQ T Tw 1
Tw
tw
tw t 1
(0dA0 )
(dAm )
(idAi )

传热-2015-4

【例】用175º C、质量流量为3.4×104kg/h的柴油将质量流量为4.4×104kg/h的原油从70º C加热到110º C。管壁面两侧的污垢热阻均可取为1.72 ×10-4m2· K/W，试选一型号合适的列管式换热器。柴油的物性参数：ρ=715kg/m3, λ=0.133W/(m· K), μ= 6.4 ×10-4Pa· s, Cp=2.48kJ/(kg· K)
2
对环隙的流体冷却水，根据
Vs 2 d e D d o、u 2 2 0.785( D d o )
D do 1 Re 2 2 D do D do
deu
从上式可知， do减小其它条件不变将使环隙Re增大，原来冷却水为湍流，现在肯定仍为湍流，
o 0.023
因为管壁及污垢的热阻可略去，并根据o＞＞ i ，有
1 di 1 do Ko d i d i i o o
1
di Q KAtm i nd oltm idi ltm do
由于空气在管内作湍流流动，故有
(a )
i 0.023
d i u

di
Re0.8 Pr0.4
ms 2 ms 2 Re 2 0.785di n 0.785d in
di
ms 2 C 0.4 i 0.023 Pr 0.8 1.8 d i 0.785d i n n di

0.8
式中C在题给条件下为常数，将上式代入式（a）得
de D do o D do o de
0.8

de
R P
0.8
0.8 0.4 e r

换热器计算步骤..

第2章工艺计算2.1设计原始数据表2—1名称设计压力设计温度介质流量容器类别设计规范单位Mpa ℃/ Kg/h / /壳侧7.22 420/295 蒸汽、水III GB150 管侧28 310/330 水60000 GB1502.2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l（9）选取管长（10）计算管数NT（11）校核管内流速，确定管程数（12）画出排管图，确定壳径D和壳程挡板形式及数量等i（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（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℃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：t=420295357.52+=℃（2-1）管程流体的定性温度：T=3103303202+=℃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320℃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密度ρi-=709.7 ㎏/m3定压比热容cpi=5.495 kJ/㎏.K热导率λi=0.5507 W/m.℃粘度μi=85.49μPa.s普朗特数Pr=0.853壳程蒸气在357.5下的物性数据[1]：【锅炉手册饱和水蒸气表】表2—3密度ρo=28.8 ㎏/m3定压比热容cpo=3.033 kJ/㎏.K热导率λo=0.0606 W/m.℃粘度μo=22.45μPa.s普朗特数Pr=1.1222.4估算传热面积2.4.1热流量根据公式（2-1）计算：p Q Wc t =∆ 【化原 4-31a 】（2-2）将已知数据代入（2-1）得：111p Q WC t =∆=60000×5.495×310 (330-310)/3600=1831666.67W 式中： 1W ——工艺流体的流量，kg/h ；1p C ——工艺流体的定压比热容，kJ/㎏.K ；1t ∆——工艺流体的温差，℃；Q ——热流量，W 。

换热器计算

换热器计算的设计型和操作型问题-- 传热过程计算与换热器日期 :2005-12-28 18:04:55根源:来自网络查察:[大中小]作者：椴木杉热度：944在工程应用上，对调热器的计算可分为两种种类：一类是设计型计算（或称为设计计算），即依据生产要求的传热速率和工艺条件，确立其所需换热器的传热面积及其余相关尺寸，进而设计或采纳换热器；另一类是操作型计算（或称为校核计算），即依据给定换热器的构造参数及冷、热流体进入换热器的初始条件，经过计算判断一个换热器能否能知足生产要求或展望生产过程中某些参数（如流体的流量、初温等）的变化对调热器传热能力的影响。

两类计算所依照的基本方程都是热量衡算方程和传热速率方程，计算方法有对数均匀温差（LMTD）法和传热效率 - 传热单元数（ e-NTU）法两种。

一、设计型计算设计型计算一般是指依据给定的换热任务，往常已知冷、热流体的流量以及冷、热流体出入口端四个温度中的随意三个。

入选定换热表面几何状况及流体的流动排布型式后计算传热面积，并进一步作构造设计，或许合理地选择换热器的型号。

关于设计型计算，既能够采纳对数均匀温差法，也能够采纳传热效率- 传热单元数法，其计算一般步骤如表5-2 所示。

表 5-2 设计型计算的计算步骤LMTD法e-NTU 法1．依据已知的三个端部温度，由热量衡算方1．依据已知的三个端部温度，由热量衡算方程计算另一个端部温度；程计算另一个端部温度；2．由选定的换热器型式计算传热系数K；2．由选定的换热器型式计算传热系数K；3．由规定的冷、热流体出入口温度计算参数P、3．由规定的冷、热流体出入口温度计算参数e、R；CR；4．由计算的 P、R值以及流动排布型式，由 j-P、4．由计算的 e、CR值确立 NTU。

由选定的流动R 曲线确立温度修正系数 j ；5．由热量衡算方排布型式查取 e-NTU 算图。

可能需由 e-NTU 关程计算传热速率Q，由端部温度计算逆流时的系频频计算 NTU； 5．计算所需的传热面积。