波纹管换热器计算
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。
波节管换热器计算例题(国家容标委提供)
锅炉压力容器标准案例案例编号CC-003-1 材料牌号奥氏体不锈钢案例名称奥氏体不锈钢波纹管换热器设计适用标准GB151-1999《管壳式换热器》批准日期2004年3月10日失效日期2009年3月10日咨询:当采用奥氏体不锈钢波纹管(简称波纹管)作为换热管时,换热器应如何设计?回复:本案例提供了波纹管换热器的设计方法。
给出了有关波纹换热管设计参数的确定方法,供设计参考,其余部分仍按GB 151—1999《管壳式换热器》的有关规定执行。
一、案例1 适用范围1.1 本案例适用于换热管为奥氏体不锈钢波纹管的管壳式换热器(以下简称为波纹管换热器)的设计。
1.2 对本案例未作规定者,还应符合GB 151—1999各有关章节的要求。
1.3 本案例适用换热器的公称压力PN≤4.0MPa;波纹换热管的公称直径(波峰/波谷的外径)Φ32/25mm、Φ42/33mm;折流板最大间距为波纹管管坯(波谷)外径的25倍。
1.4 计算换热面积,以波纹换热管外表面积为基础,扣除伸入管板内的换热管长度,计算得到的管束外表面积(m2)。
表1给出了一个波距波纹管的外表面积。
(第三章附件4给出了波纹管外表面积计算方法)。
1.5 未经固溶化处理的管坯制成的波纹管,不得用于有应力腐蚀的场合。
2 换热管材料换热管材料应符合下列标准中较高级(或高级)冷轧管或普通级冷轧管的技术要求。
GB 13296—1991 锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管GB/T 14976—1994 流体输送用不锈钢无缝钢管3 波纹换热管设计本设计规定了波纹换热管的结构形式、许用内压力、许用外压力、轴向刚度及稳定许用压应力的设计计算。
波纹换热管是由波纹管和接头两部分组成,其结构尺寸如图1所示。
3.1 符号A——单根管管壁金属横截面积,mm 2 ;A =πδt (d1-δt)B——系数,按GB 150中第6章方法确定;C——许用内压系数,C=0.25C r——系数;Cr=π[2 l cr K b1/(aσs)]1/2d1——波谷外直径(管坯外直径),mm ;d2——波峰外直径,mm ;E t——波纹管材料弹性模量,MPa ;f——波纹圆弧半弦长(半波宽),mm ;F——波距(波纹管波宽与波节直边之和),mm ;I——波纹换热管的回转半径,mm ;I =0.25[d12+(d1-2δt)2]1/2K1——波纹管轴向单波刚度,N/mm ;K b1——长度为l cr的波纹管刚度,N/mm ;K b1 = FK1/l crl cr——波纹换热管轴向受压失稳计算长度,按GB 151—1999图32确定,mm ;p——波纹管换热器的设计压力(管程设计压力为p t,壳程设计压力为p s),MPa ;[p]i——波纹换热管许用内压力,MPa ;[p]o——波纹换热管许用外压力,MPa ;δt——波纹管壁厚,mm ;σs——波纹管材料屈服强度,MPa;σb——波纹管材料抗拉强度,MPa ;[σ]cr——波纹管稳定许用压应力,MPa 。
换热器计算公式范文
换热器计算公式范文换热器计算公式指的是用于计算换热器传热性能的各种参数和关系的数学方程。
换热器是工程领域常用的一种设备,用于将热量从一个介质传递到另一个介质。
换热器的性能与换热器的设计参数密切相关,因此计算公式对于换热器的设计和运行至关重要。
以下是一些常用的换热器计算公式:1.整体换热系数(U值)的计算公式:U=1/[(1/h₁)+δi+(1/h₂)]其中,U为整体换热系数,h₁为热源侧传热系数,h₂为冷凝侧传热系数,δi为传热面各种传热介质之间的传热阻力。
2.热量传递率(Q)的计算公式:Q = U × A × δTlm其中,Q为换热器的热量传递率,U为整体换热系数,A为传热面积,δTlm为对数平均温差。
3. 对数平均温差(δTlm)的计算公式:δTlm = [(δT₁ - δT₂) / ln(δT₁ / δT₂)]其中,δT₁为热源侧入口温度与冷凝侧出口温度的温差,δT₂为热源侧出口温度与冷凝侧入口温度的温差。
4.传热面积(A)的计算公式:A = Q / (U × δTlm)其中,A为传热面积,Q为热量传递率,U为整体换热系数,δTlm为对数平均温差。
5.热源侧传热系数(h₁)的计算公式:h₁=(k₁×ΔT₁)/δ₁其中,h₁为热源侧传热系数,k₁为热源侧传热介质的导热系数,ΔT₁为热源侧的温差,δ₁为热源侧的传热厚度。
6.冷凝侧传热系数(h₂)的计算公式:h₂=(k₂×ΔT₂)/δ₂其中,h₂为冷凝侧传热系数,k₂为冷凝侧传热介质的导热系数,ΔT₂为冷凝侧的温差,δ₂为冷凝侧的传热厚度。
7.温差比(R)的计算公式:R=δT₁/δT₂其中,R为温差比,δT₁为热源侧入口温度与冷凝侧出口温度的温差,δT₂为热源侧出口温度与冷凝侧入口温度的温差。
这些计算公式是根据传热原理和换热器的物理特性推导而来,通过这些公式可以计算出换热器的各种参数和性能,从而进行换热器的设计、选型和优化。
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。
换热器的计算举例
换热器的计算举例换热器的计算举例条件:1.空⽓量4100m3/h2.空⽓预热温度t空=300 0C (冷空⽓为20 0C)3.烟⽓量V''烟=6500m3/h (烟⽓温度为7000C)4.烟⽓成分(体积%)CO2 H2o O2N219.4 7.5 2.1 71.05.换热器的型式及材质型式:直管形平滑钢管换热器材质:换热管采⽤Ф 60*3.5毫⽶⽆缝钢管材质16Mn钢最⾼使⽤温度⼩于4500C计算举例:⼀. 主要热之参数的确定1.⼊换热器空⽓的温度t'空=200C出换热器空⽓的温度t''空=3000C2.⼊换热器空⽓量取换热器本⾝的漏损及管道漏损 3%则V真实=1.03 V'空=1.03×4100=4223m/h或 V空=1.03V'空/3600=4223/3600=1.17m/s3.⼊换热器烟⽓的温度考虑16Mn铜的最⾼温度不⼤于450℃。
初步确定⼊换热器的烟⽓温度t′烟=550℃,稀释导数确定如下:烟⽓700℃的⽐热为:C烟(700)=0.01(0.501×19.4+0.392×7.5+0.342×2.1+0.325×71)=0.365KJ/m3℃烟⽓在550℃的⽐热为:C烟(500)=0.01(0.484×19.4+0.383×7.5+0.337×2.1+0.321×71)=0.358 KJ/m3℃20℃空⽓的⽐热为0.311 KJ/m3℃则φ=(i1-i2)/(i2-i0)=(0.365×700-0.385×550)/(0.358×550-0.311×20)=0.3094.⼊换热器的烟⽓量V烟=(1+φ)V′烟=(1+0.309)×6500=8508.5m3/h或V烟=8508.5/3600=2.36m3/s5.烟⽓成分(%)V CO2= V′CO2(V′烟/V烟)=19.4×6500/8508.5=14.82V H20=V′H2O(V′烟/V烟)=7.5×6500/8508.5=5.73V O2=(V′O2+21φ)V′烟/V烟=(2.1+21×0.309)×6500/8508.5=6.56V N2=(V′N2+79φ)V′烟/V烟=(71+79×0.309)×6500/8508.5=72.89Σ=1006.计算换热⽓的烟⽓温度取换热⽓绝热效率η换=0.90.先假定烟⽓出⼝温度为400℃。
换热器的热计算方法
换热器是工业过程中常用的设备,用于在两种流体之间传递热量。
换热器的热计算方法通常涉及到确定热量传递速率、传热表面积和温度变化等参数。
以下是换热器的一般热计算方法:
传热速率计算:
热传导:对于热传导,可以使用导热方程来计算热传导的速率,通常表示为q = k * A * ΔT / L,其中q是传热速率,k是材料的导热系数,A是传热表面积,ΔT是温度差,L是传热距离。
对流传热:对于对流传热,通常使用牛顿冷却定律,q = h * A * ΔT,其中q是传热速率,h 是对流传热系数,A是传热表面积,ΔT是温度差。
温差和温度计算:
确定入口和出口流体的温度,以便计算温差(ΔT)。
温差是热交换的驱动力。
温度分布:在一些情况下,需要考虑温度在换热器内的分布,通常需要使用数学模型和计算方法。
传热表面积计算:
传热表面积(A)是一个关键参数,它可以根据传热速率和温差来计算,通常使用q = U * A * ΔT,其中U是总传热系数。
U值取决于换热器的类型和结构,可通过实验测定或计算得出。
流体性质计算:
确定流体的物性参数,如密度、热导率、比热容等,以便计算传热速率和温度变化。
对于多组分混合物,需要使用混合物物性计算方法。
性能和效率计算:
根据热计算结果,可以计算换热器的性能和效率参数,如效率、热传导系数等。
需要注意的是,换热器的热计算通常需要考虑多种因素,包括传热方式、流体性质、流速、换热器类型和结构等。
根据具体的应用和情况,可能需要使用不同的计算方法和模型。
通常,工程师和热力学专家会根据具体问题的需求来选择合适的计算方法,并使用专业的软件工具来辅助热计算和设计。
换热器的选型计算[修改版]
第一篇:换热器的选型计算换热器选型计算由列管式换热器的选用原则得:物流走管程,冷却水走壳程。
为选择适当的换热器,首先对换热器HX3进行相关计算。
⑴计算热负荷相关物性参数如下表所示:表3-18 相关物性数据物质状态质量流量qm(kg/s)动力粘度u(Pa s)比热容Cp (J/kg K) 密度(kg/cm3)热流体(管程)气体57冷流体(壳程)液体748.472.4610 5 4.83103775.40.4006103 4.187103977.759 热负荷:Q qm1Cp1T1T257 4.83103450300 4.1297107W ⑵平均温度差逆流:t145071.9124378.08764t2299.2822527 4.2824t1387.0876t t22,tm逆=1326.185℃t2274.28242R T1T2450299.2824t t71.912425 3.2,P210.11 t1t271.912425T1t1450 25查温度校正系数图=1,所以可行。
因此得tm tm逆=326.185℃⑶估算传热面积2参考列管式换热器中K值表,选总传热系数K估=400W/m K,因此Q4.12977102316.m5A估=K估tm400326.185⑷试选型号为减少损失和成本,采用混合气体走管程,液体(水)走壳程,传热管选用25mm 2.5mm的无缝钢管,此管内径为di20mm,外径为d025mm,管壁厚度为2.5 mm,选择内流速u=0.7m/s。
估算单程管子根数为:n1qm157240(根)32 1.0834100.7850.020.74d12u1根据传热面积A估估算管子长度:L A估d2n42218m3.140.025240所以应采用4管程,则每个管程的管长选用l=6000 mm。
按换热器系列标准,初选的换热器为浮头式换热器,型号为:BJS1200 2.566104Ⅱ1.025980245根。
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)。
换热器换热面积的计算公式
换热器换热面积的计算公式
其中,A表示换热器的换热面积,单位为m;Q表示热量,单位为W;U表示总传热系数,单位为W/(m·K);ΔT表示平均温差,单位为K。
2. 管壳式换热器换热面积计算公式:
A = (π×D×L)/(N×S)
其中,A表示换热器的换热面积,单位为m;D表示管子外径,单位为m;L表示管长,单位为m;N表示管子数,个;S表示管子间距,单位为m。
3. 板式换热器换热面积计算公式:
A = N×L×W
其中,A表示换热器的换热面积,单位为m;N表示板数,个;L 表示板长,单位为m;W表示板宽,单位为m。
以上是常见的换热器换热面积计算公式,具体应根据实际情况选择合适的公式进行计算。
- 1 -。
波纹管换热器管板的设计计算与强度校核
=- ・ [ 1 3
替 EaL, , / 得
=
] ’
㈩
这是 G 1119 B5—99中给出的表达式 , 中 EaL 其 . l 即为一根换热管的轴向刚度 , K = / 以 K 代 即 EaL,
求等刚度 的折算 ,则波纹管与光管 的轴向力 P也应 是 相 同的 。 首先 , 单根波纹换热管的伸长 ( 或缩短 ) 的量为
Al= /E A
将位移式代入刚度式 , 以得出 可
=
是说 , 先将波纹管折算为与其 刚度相 同的光管 , 应 再 将折算后 的数据输入到软件中。 波纹管折算为等刚度光管的折算方法 : 折算过程 中, 主要考虑管子 的轴 向力 P 由于是 ,
E /Z t f 。
( ) 子加 强 系数 。 1管
2= / l - - () 9
单 根 光管换 热 管 的伸 长 ( 或缩 短 ) 的量为
I8i "・ 1 .D 3 1
=
1
() 3
Z 一 E 2=
.
tu 门n x、 )
口
( ) 束模 数 。 2管
再次 , 刚度 相同 , 则两者的伸长( 或缩短) 的量也 是相等的, Z =f; 即 , 故 可得 出波纹管与等刚度光管的单根光管壁金 属横 截面 积 a为
管 板 是 换 热器 的主 要受 压 元 件 之一 ,其 设 计 合 计计算 , 是把管板看作承受均布载荷 、 放置在弹性基 理与否 , 对于设备的安全运行 、 节省材料 、 降低制造 础上 的且 受 管孔 均 匀 削 弱 的 当量 圆板 。这 是 由于在 成本 、 少 加工 制 造 的困难 , 着重 要 的 意义 。 减 有 绝大多数管壳式换热器结构 中,管子直径相对管板 而 假 关于管壳式换热器管板、管子和壳体 的设计 , 直径 足 够小 , 换 热 管 的数 量 又 足够 多 , 定 在 管板 目 前世 界 上有 多种标 准规 范 , 如美 国的 A MEⅧ一 1英 上 管 子 是 均匀 分 布 的 ,因 而离 散 的各根 换 热 管对 管 S 、 可以认为是连续的 , 管板承受的载荷 国的 B 、 S 西德 的 A 日本 的 J 、 D、 I 中国 的 G 1 1 19 板 的支撑作用 , S B5—99 3 ] 。 等。这些规范除 A D标准外 , 其余 的都是建立在弹性 也认 为是 均匀 分 布 的【 同 时 , B 5— 99是将 固 定 管板 换 热 器 中的管 G 1 1 19 基础 圆平板 理论 基础 上 的。 由于各种 方法 所作 假 设简 板与管束和管板与壳体 ,看成 了强度分析 中所考虑 化及考虑的因素各有不同, 所以各种方法的计算结果 即管板管束系统和壳体系统 , 分析原理 存在一定的差异 。尽管这些公式形式不同 , 但分别基 的两个系统 , 按照 G 11 B 5 所采用 的结构分析方法。 按此思路 , 整个 于 以下 3 基本 假设 的前 提下 得 出的【】 种 l: _ 2 分析 分 为 以下 3个 步骤 : ( ) 管 板 看 成 是 周 边 支 承 条 件 下 受 均 布 载 荷 1将 第一 步——将结构 ( 热器 ) 换 分离为数个部 件 , 的圆平板 , 应用平板理论得出计算公式。 考虑到管孔的 并解 除它们之间的相互约束 ,分别考察其在载荷作 削弱 , 再引入经验性的修正系数 , 但是其局限性较大。 用下 所 产生 的变 形 与应 力 。 () 2 将换热管 当作管板的固定支撑 , 而管板是受 第 二步——考 虑它们之 间的变形连续条件 , 即 管子支撑的平板 。管板 的厚度取决 于管板上的不布 考虑它们在相应边界力作用下 的变形与应力。 管 区的。实践证明 , 这种公式适用于各种薄管板 的强 第 三 步——叠 加上 述 两 部分 产生 的变形 与 应 度校核。 力, 得到它们最终的变形与应力。 () 3 认为管板是弹性基础 上受 均布载荷 的多孔 本章波纹管换热器中管板 的设计计算 , 是在赵萍 圆板 , 这样 既考虑到管子 的加强作用 , 又考虑到管孔 论文基础上 , 依据 G 11 9 9 管壳式换热器》 B 5 —19 ( 进行 的削弱作用 , 分析问题比较全面 。 设计计算研究 。 波纹管换热器与传统的管壳式换热器 我国 G 1 1 B 5 标准 中的管板计算方法 ,是基于第 的主要差别 , 在于其换热管束 的不 同。对于管板的计 3 种假设推导出来 的。由于假设简化合理 , 考虑 因素 算而言 , 两者 的主要差异 , 就在于管束刚度的不同。 因 较为详细 , 故计算结果更为准确 , 已为众多 的实验 此 , 这 在对管板进行设计计算 时 , 应将管板的计算公式 应力分析结果所证 实。 中, 与换热管刚度计算有关的参量进行变换 , 而不能
换热器选型参数
4、管壳式换热器结构特点: 总的优点: <1>、耐压能力高,一般可达6.4MPa. <2>、耐温能力高,设计温度可达450℃ 各种换热器特点 : <1>、浮头式: 优点: a.管束可抽出,清洁方便. b.介质之间不受温度限制. c.可用于结垢比较严重的场合. d.可用于管程易腐蚀的场合.
缺点: a.小浮头容易发生内漏. b.金属用量较大,成本高. c.结构复杂. <2>固定管板式: 优点: a.不易内漏. b.节省材料,成本低. c.有效换热面积大. 缺点: a.壳体壁温与管子壁温一般应小于50℃ , 否则需加膨胀节.
4、板式换热器优点: <1>、传热系数高:是管壳式换热器的 3~5倍. <2>、结构紧凑,占地面积小. <3>、对数平均温差大,可采用纯逆流形 式.温差修正系数最大. <4>、末端温差小,可达1~2 ℃. <5>、维护、检修方便. 5、板式换热器缺点: <1> 、耐压能力较低,由结构原因决定. <2>、耐温能力受垫片材质限制. <3>、含固体纤维状物料易堵塞.
7、板式换热器垫片 我公司现有:丁晴、三元乙丙(高温)、 氟橡胶. <1>、丁晴:N主要用于油类、水、卫生 级、食品级. <2>、三元乙丙:E用于水、蒸气、碱、 盐. <3>、氟橡胶: F用于硫酸等酸类介质. 8、板式换热器板片: <1>、板片厚度δ =0.5~0.7mm. <2>、材质:304、316L、321、Ni、Ti、 HAC等
2、螺旋板型号的表示方法:(标准的规定) (1)换热器型号的表示方法由字母和数字组 成,其方法如下:
管式换热器的计算公式
管式换热器的计算公式
管式换热器的计算公式主要涉及到换热面积、热负荷、传热系数等方面,具体如下:
1. 换热面积计算公式:A=πdnL,其中d是管子的内径,n是管子的数量,L是管子的长度。
2. 热负荷计算公式:Q=(m1-m2)Cp(T1-T2),其中m1和m2是两个流体的质量流量,Cp是比热容,T1和T2是两个流体的温度差。
3. 传热系数计算公式:kd=m/πdnλv,其中λv是导管内膜的热导率,m是质量流量,d是导管的内径,n是导管数量。
4. 还有一个公式是:a=q/k(tr-△t),其中a为换热面积,q为总换热量,k 为导热系数。
这些公式在不同的场合有不同的应用,请根据实际情况选择合适的公式进行计算。
(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 。
波纹管补偿器的计算
整பைடு நூலகம்课件
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(3)管道应力验算补偿器在内压作 用下的失稳包括两种情况,即平面 失稳和轴向柱状失稳。
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A、 平面失稳 表现为一个或几个波 纹的平面相对于波纹管轴线发生转 动而倾斜,但其波平面的圆心基本 在波纹管的轴线上。这是由于内压 产生的子午向弯曲应力和周向薄膜 应力的合力超过材料屈服强度,局 部出现塑性变形所致。
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计算管道热伸长量,是为了确定补 偿器的所需补偿量,或验算管道因 热伸长而产生的压缩应力,所以对 于管道的热伸长量应计算其最大值, 即取冷态安装条件的最低温度和热 态运行条件的最高温度之间的最大 温差。
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由于管网安装的气候条件差异很大, 因此t2不应有统一的取值,应根据 当时的气候条件和施工环境,确定 适当的管道安装温度。
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B、 柱失稳 波纹管的波纹连续地横 向偏移,使波纹管偏移后的实际轴 线成弧形或S形(在多波情况下呈S 形)。这种情况多数是因为波纹数 太多,波纹管有效长度L跟内径d之 比(L/d)太大造成的。为避免失稳 情况发生,对管道应进行应力验算。
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(2)安装轴向型补偿器的管道轴向 推力F,按下式计算: Fx=Fp+Fm+Fs N 式中: Fp——内 压力产生的推力, N FS——波纹管 补偿的弹性反力 N Fm——管道活动 支架的摩擦力 N
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计算隔热支架推力时,应按管道的 具体敷设方式,参考上述公式按支 架两侧管道推力的合力计算。
波纹管补偿器的计算
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波纹管补偿器的计算应从以下几方 面着手。
(1)热力管道的热伸长量通常按下 式计算: Δx=α(t1-t2)L
波纹管换热器的基本结构及分类
换热器知识波纹管换热器基本结构及适用范围波纹管换热器的结构按管板、壳体及其配合部分的形式可分为固定管板式、浮头式、釜式。
波纹管换热器的基本结构及分类U型管式四种结构型式,与管壳式换热器中的固定管板式、浮头式、釜式及U 型管式四种结构型式大体上相同,所不同的是内部主要传热元件(换热管)不同而已。
波纹管换热器采用带波纹的换热管,而管壳式换热器采用光滑的直管作为换热管。
具体选用哪种类型的换热器要根据工作条件全面衡量.同时应选择合适的流速来提高传热系数。
1.固定管板式波纹管换热器这类换热器的特点是结构简单、紧凑,不堵不漏,运行平稳,安全可靠。
换热管便于更换。
在同样的筒体直径内,排管数目最多。
管程可分成任何程数,可以改变程数来改变管内流体的流速。
然而,壳程清洗比较困难,不能进行机械清洗。
筒体与换热管之间的膨胀差由波纹管加以补偿,但补偿量不能太大。
固定管板式波纹管换热器适用于温度小干350℃、压为小于6.4MPa的场合,但最高温度与最大压力不能同时出现。
2.浮头式波纹管换热器浮头式波纹管换热器的特点是管束可以随意从筒体内抽出,管束的膨胀不受筒体的约束,不会产生温差应力。
膨胀量可大可小,管程可分成多管程,能在较高的温度和压力条件下工作。
但这类换热器结构复杂,造价高,材料消耗大,在装配时要考虑换热管的受力情况,防止波纹换热管在不正常情况下工作.由于浮头端封头操作中无法检查,所以在制造、安装时要特别住意其密封性,否则易发生内漏。
另外,管束与筒体之间的环隙较大,设计时要避免短路。
浮头式波纹管换热器几乎适用于任何场合,特别是壳程介质易堵易结垢的场合,此类换热器使用起来更加便利。
3.釜式波纹管换热器釜式波纹管换热器上部设置适当的蒸发空间,同时兼有蒸发室的作用。
蒸发室的尺寸由蒸汽的性质、选择的流速来决定。
概算时一般取最大直径为小端直径的1。
5~2倍,液面高度通常比最上部的管子至少高出500mm.这类换热器与浮头式相差不多,但制造起来比浮头式更难一些。
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。
蒸汽供热管道中波纹管补偿器的设计计算
蒸汽供热管道中波纹管补偿器的设计计算蒸汽供热管道中波纹管补偿器的设计计算摘要:研究了蒸汽供热管道设计中常用的外压轴向型波纹管补偿器、拉杆型波纹管补偿器、铰链型波纹管补偿器在典型管段中的布置、设计计算,提出了波纹管补偿器的选用程序。
关键词:蒸汽供热管道;波纹管补偿器;热补偿在城市直埋蒸汽供热管道的设计中最经济的补偿应为自然补偿,自然补偿利用弯曲管段中管道的挠曲来补偿热位移,但补偿能力有限。
当自然补偿不能满足要求时,通常选用补偿器吸收热位移。
常用补偿器有方型补偿器、套筒补偿器、球型补偿器及波纹管补偿器[1-6]。
本文主要研究蒸汽供热管道设计中常用的波纹管补偿器及其在典型管段设计中的计算、选用。
1 常用的波纹管补偿器波纹管补偿器是以波纹管作为挠性元件,并由端管及受力附件组成。
波纹管补偿器补偿量大,补偿方式灵活,结构紧凑,位移反力小,使用过程中不需维护。
可根据固定支座及设备的受力要求,灵活设计结构型式。
①外压轴向型波纹管补偿器外压轴向型波纹管补偿器由承受外压的波纹管、导流筒及进、出口管等组成。
外压轴向型波纹管补偿器能吸收轴向位移,但不能承受管道内压产生的强大推力,因此外压轴向型波纹管补偿器一般用于低支架敷设、埋地管道敷设的直管段中。
②拉杆型波纹管补偿器拉杆型波纹管补偿器由经中间管道连接的2个波纹管及拉杆、端板、垫圈等组成。
拉杆型波纹管补偿器能吸收任一平面内的横向位移并能承受管道内压产生的推力,因此广泛应用于高支架的地上敷设蒸汽供热管道,特别是管道穿越道路、高垂直段或水平转弯段的设计中。
因此在设计中一般优先考虑使用拉杆型波纹管补偿器。
③铰链型波纹管补偿器铰链型波纹管补偿器由经中间管道连接的2个波纹管及销轴、铰链板和立板等结构件组成。
2~3个铰链型波纹管补偿器配套使用时,能吸收一个平面内横向位移并能承受管道内压产生的推力。
铰链型波纹管补偿器以角位移的方式吸收平面弯曲管段的热位移。
一对铰链型波纹管补偿器吸收横向位移时,角位移一定,其所能吸收的横向位移与2个铰链型波纹管补偿器之间的距离成正比,在施工现场条件允许下尽量增加2个铰链型波纹管补偿器之间的距离,可更有效发挥其补偿能力。