换热器传热系数测定汇总
(完整版)换热器的传热系数K
介质不同，传热系数各不相同我们公司的经验是：1、汽水换热：过热部分为800~1000W/m2.℃饱和部分是按照公式K=2093+786V(V是管内流速）含污垢系数0.0003。
水水换热为：K=767(1+V1+V2)(V1是管内流速，V2水壳程流速）含污垢系数0.0003实际运行还少有保守。
有余量约10%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不同的流速、粘度和成垢物质会有不同的传热系数。
K值通常在800~2200W/m2·℃范围内。
列管换热器的传热系数不宜选太高，一般在800-1000 W/m2·℃。
螺旋板式换热器的总传热系数（水—水）通常在1000~2000W/m2·℃范围内。
板式换热器的总传热系数（水（汽）—水）通常在3000~5000W/m2·℃范围内。
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。
蒸汽换热器的传热系数
蒸汽换热器的传热系数蒸汽换热器是一种常见的用于传递热能的设备，广泛应用于工业生产和能源系统中。
传热系数是衡量换热器传递热能效率的重要指标之一，具体取决于换热器的设计和性能，以及流体的流动性质等。
本文将介绍蒸汽换热器的传热系数的相关参考内容。
蒸汽换热器的传热系数可以通过理论计算、实验测量或经验公式估算等方法得到。
下面是一些常见的参考内容：1. 理论计算：蒸汽换热器的传热系数可以通过热传导、对流传热和辐射传热的计算得到。
其中热传导传热系数可以通过材料的导热性质和换热器的结构参数来计算。
对流传热系数可以通过根据流体的流动性质和换热器的几何形状而得到。
辐射传热系数可以通过表面温度和辐射特性来计算。
这些计算方法可以通过热传导方程、对流传热方程和辐射传热方程来实现。
2. 实验测量：实验方法是蒸汽换热器传热系数研究中常用的一种方法。
通过在实际设备中进行实验，可以直接测量到换热器的传热系数。
常见的实验方法包括热平衡法、综合法、套管法等。
热平衡法是通过测量流体的流量、温度和压力等参数来确定传热系数。
综合法是将换热器作为整体来测量传热系数，通常使用表面平均温度和表面总换热系数来进行计算。
套管法是在换热器内外分别设置热电偶，通过测量内外壁面温度差和传热面积来计算传热系数。
3. 经验公式：经验公式是基于实验结果得出的总结性公式。
对于某些特定情况下的蒸汽换热器，已经建立了一些常用的经验公式来估算传热系数。
例如，Dittus-Boelter公式适用于平均温度差较小的情况下的单相流体传热，Gnielinski公式适用于多相流体传热，Kandlikar公式适用于二相流体传热等。
这些经验公式可以根据换热器的特性和流体的流动性质来选择和应用。
4. 相关文献：在蒸汽换热器的传热系数研究中，一些学术期刊和会议论文提供了许多相关的研究成果和实验数据。
这些文献可以提供不同情况下的传热系数参考值，以及不同方法和模型的比较和评价。
例如，International Journal of Heat and Mass Transfer、Journal of Heat Transfer等学术期刊经常发表关于换热器传热系数的研究论文。
【精选】换热器传热系数的测定
实验四传热系数的测定一、实验目的二、基本原理和换热器结构原理三、设备参数四、实验步骤五、实验报告要求六、思考题实验目的1、了解换热器的基本结构与操作原理；2、学习传热系数K与对流传热系数α的测定方法；3、学习如何运用实验的方法求出描述过程规律的经验公式，检验通用的传热膜系数准数方程；4、了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。
在工业生产中，要实现热量的交换，须采用一定的设备，此种交换的设备称为换热器。
化工生产中所指的换热器，常指间壁式换热器，它利用金属壁将冷、热两种流体间隔开，热流体将热传到壁面的另一侧（对流传热），通过坚壁内的热传递再由间壁的另一侧将热传递给冷流体。
从而使热流体物流被冷却，冷流体被加热，满足化工生产中对冷物流或热物流温度的控制要求。
对流传热的核心问题是求算传热膜系数α，当流体无相变时对流传热准数关联式的一般形式为： 本实验中，可用图解法和最小二乘法计算上述准数关联式中的指数m 、n 和系数A 。
本实验可简化上式，即取n =0.4（流体被加热）。
这样，上式即变为单变量方程，再两边取对数，即得到直线方程：nm A Nu Pr Re ⋅⋅=Re lg lg Prlg 4.0m A Nu +=在双对数坐标中作图，找出直线斜率，即为方程的指数m 。
在直线上任取一点的函数值代入方程中，则可得到系数A ，即：实验中改变空气的流量以改变Re 准数的值。
根据定性温度（空气进、出口温度的算术平均值）计算对应的Pr 准数值。
同时，由牛顿冷却定律，求出不同流速下的传热膜系数α值。
进而算得Nu 准数值。
牛顿冷却定律： 4.0PrRe ⋅=m Nu A mt A Q ∆⋅⋅=α式中：α—传热膜系数，[W/m 2 ℃]；Q —传热量，［W ］；A —总传热面积，[m 2]；∆t m —管壁温度与管内流体温度的对数平均温差， [℃]。
传热量Q 可由下式求得：式中：W —质量流量，[kg/h]；C p —流体定压比热，[J/kg ℃]；t 1、t 2—流体进、出口温度， [℃]；ρ—定性温度下流体密度，[kg/m 3]；V —流体体积流量，[m 3/s]。
换热器的传热系数K汇总
换热器的传热系数K汇总介质不同，传热系数各不相同我们公司的经验是：1、汽水换热：过热部分为800~1000W/m2.℃饱和部分是按照公式K=2093+786V(V是管内流速）含污垢系数0.0003。
水水换热为：K=767(1+V1+V2)(V1是管内流速，V2水壳程流速）含污垢系数0.0003实际运行还少有保守。
有余量约10%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不同的流速、粘度和成垢物质会有不同的传热系数。
K值通常在1800~2200W/m2·℃范围内。
列管换热器的传热系数不宜选太高，一般在800-1000 W/m2·℃。
螺旋板式换热器的总传热系数（水—水）通常在1000~2000W/m2·℃范围内。
板式换热器的总传热系数（水（汽）—水）通常在3000~5000W/m2·℃范围内。
1．流体流径的选择哪种流体流经换热器的管程，哪种流体流经壳程，以下各点可供选择时参考(以牢固管板式换热器为例)(1)不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于洗濯管子。
(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)2下即可达到湍流，以提高对流传热系数。
换热器传热系数测定
强化内管内插物(螺旋线圈）尺寸
丝径h(mm)
1
截距H(mm）
40
加热釜
操作电压
≤200V
操作电流
≤10A
3页
（三）、空气流量测量
空气流量测量由孔板流量计测量，由以下公式计算：
（m3/h） （5 12）
（m3/h） （5 13）
（m3/h） （5 14）
式中，V—空气实际流量，m3/h； Vt1—入口温度下的空气体积流量，m3/h；
化工实验报告
姓名：学号：报告成绩：
课程名称
化工原理实验
实验名称
换热器传热系数的测定实验
班级名称
组 长
同组者
指导教师
实验日期
教师对报告的校正意见
一、 实验目的
1、了解传气—汽对流热的基本理论，掌握套管换热器的操作方法。
2、掌握对流传热系数 α i 测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
3、应用线性回归分析方法，确定关联式 中常数 A、m 的值。
（5 11）
式中S0-传热管外表面传热面积，m2。因为本实验中αi<<α0(αi、α0分别为管内，外壁传热系数)，故传热管内的对流传热系数αi≈冷热流体间的总传热系数K0。
4、实验装置
(一）实验装置流程图
（2）设备参数
实验内管内径d1(mm)
实验内管外径d2(mm)
实验外管内径D1(mm)
实验外管外径D2(mm)
4、接通电源总开关，设定加热电压185V，启动电加热器开关，开始加热。
（二）实验过程
1、一段时间后水沸腾，观察蒸汽排出口有恒量蒸汽排出，标志着实验可以开始。
2、约加热10ming后，可提前启动鼓风机，保证开始时空气入口温度t1比较稳定。
换热器传热系数测定汇总情况
化 工 实 验 报 告姓名： 学号： 报告成绩： 课程名称 化工原理实验 实验名称换热器传热系数的测定实验 班级名称 组 长同组者指导教师实验日期教师对报告的校正意见一、 实验目的1、了解传气—汽对流热的基本理论，掌握套管换热器的操作方法。
2、掌握对流传热系数 α i 测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
3、应用线性回归分析方法，确定关联式 4.0Pr Re i m A Nu = 中常数 A 、m 的值。
4、了解强化换热的基本方式，确定传热强化比 0/Nu Nu 。
二、 实验内容与要求1、测定不同空气流速下普通套管换热器的对流传热系数 α i 。
2、不同空气流速下强化套管换热器的对流传热系数 α i 。
3、分别求普通管、强化管换热器准数关联式4.0Pr Re i m A Nu =中常数 A 、m 的值。
4、根据准数关联式4.0Pr Re i m A Nu =,计算同一流量下的传热强化比 0/Nu Nu 。
5、分别求取普通套管换热器、强化套管换热器的总传热系数 0K 。
三、 实验原理1 、对流传热系数i α的测定： im ii S t Q ∆=α （51） 式中：i α—管内流体对流传热系数，w/（m 2·℃）； Q i —管内传热速率，w ； 3600tC V Q m p m i ∆⨯⨯⨯=ρ （52）式中：V —空气流过测量段上平均体积，m 3/h ； m P —测量段上空气的平均密度，kg/m ； i S —管内传热面积， m ；1 页Re Pr4.0-Num Cp —测量段上空气的平均比热，J/（kg.g ）；m t ∆—管内流体空气与管内壁面的平均温度差，℃。
()()2121m lnt t T t T t T t T S S w w -----=∆ （53）当 2>1t ∆ / 2t ∆ >0.5 时，可简化为 221t t T t W m +-=∆ （54） 式中：1t ，2t —冷流体（空气）的入口、出口温度，℃； Tw — 壁面平均温度，℃。
套管换热器传热系数的测定
实验六 套管换热器传热系数的测定一、实验目的测定套管换热器中用水蒸汽加热空气的总传热系数并确定传热准数方程式m e u CR N =中的系数C 和指数m 。
二、基本原理⒈根据传热速率方程式，确定总传热系数：m t KA Q ∆=或m t A Q K ∆=式中：Q ——传热速率，W ；K ——总传热系数，W/(m 2·K)； A ——传热面积，m 2；m t ∆——对数平均温差，℃。
⑴传热速率由冷流体带走的热量求出：)(122t t C m Q P S -=式中：m S2——冷流体的质量流量，kg/s ；C P -——冷流体比热，J/(kg ·K)； t 1、t 2——冷流体进出口温度，℃。
⑵对数平均温差可按下式计算：)ln(2121t t t t t m ∆∆∆-∆=∆式中：11t T t -=∆，22t T t -=∆T ——蒸汽温度，℃。
⒉气体在圆形直管内流动时传热系数的准数关联式可写成下列函数关系：)Pr,(Re,Gr f Nu =对一定种类的气体来说，在很大的温度和压强范围内Pr 数值实际保持不变，气体在管内强制流动下Gr 也可忽略不计，因此上式可简化为：m e u CR N =本实验目的之一，即学习用实验方法测定空气在圆形直管内作强制流动时的对流传热系数，通过对数据的处理，确定上式中的系数C 和指数m 。
本实验设备不能测定管壁温度，因此不能直接确定空气的传热膜系数，由下式可知：o o im i iid d d bd K αλα++=111当管壁外侧热阻和管壁热阻m id bd λ都很小（αo >>αI ）时，总传热系数K I 与管内冷流体的传热膜系数α可近似相等，即i i K α≈，由此即可确定u N （λαii u d N =）。
三、实验装置实验装置流程如附图所示，空气由 一台小型离心式鼓风机供应，经孔板流量计送入内管，套管环隙空间通入水蒸汽由电热式蒸汽发生器供应。
传热系数的测定
12211221()()ln m T t T t t T t T t ---=-- t m Q KA = 12=2Q Q Q +12Q Q ==0Q 损22221()s p Q m C t t =-11112()s p Q m C T T =-一、实验目的1.了解换热器的结构，学会换热器的操作方法；2.测定换热器总的换热系数。
二、实验原理获得传热系数的途径：一是实验测定，二是用传热器的对流传热系数计算。
热量衡算方程式:理想状态下 ，则 ，取 ,A=n2πrlK —传热系数 Q —单位时间内冷热流体之间的热交换量，KJ/s(KW) ms1，ms2—热、冷流体的质量流量Kg/sCp1,Cp2—热、冷流体的定压热容KJ/Kg.KT1,T2—热流体进出口温度Kt1,t2—冷流体进出口温度Kn —列管根数三：实验步骤1、打开阀门，给热水槽和冷水槽注水；并加热热水槽中的水；2、关闭转子流量计的进口阀门，大家旁路阀门，然后开启水泵；3、保持冷流体流量不变，改变热流体流量，测五组数据；然后保持热流体流量不变，改变冷流体流量，测五组数据。
4、实验结束，关闭冷热流体阀门。
四：实验数据换热器：列管长L=0.7m 列管根数n=12根，双管程单壳程，直径d=22mm 序号 热流体 冷流体流量L/h 进口温度T1 出口温度T2 流量L/h进口温度t1 出口温度t2 1 550 38.6 34.5 650 23.4 25.4 2 800 38.7 35.4 650 24.2 26.3 3 1000 38.8 35.8 650 25.0 27.1 4 1300 38.5 36.1 650 25.9 28.5 5 1500 38.4 36.3 650 26.7 29.0 6 1000 38.5 35.8 800 27.8 29.7 7 1000 38.5 35.8 1050 28.3 30.0 8 1000 38.5 35.7 1200 28.7 30.3 9 1000 38.5 35.8 750 26.6 30.210 1000 38.4 35.4 1500 25.2 27.4五、数据处理根据第一组数据计算传热系数K ：1、求对数平均温差4.12211=-=∆t T t 2.11122=-=∆t T t ，因为⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛<=∆∆211.121t t 故对数平均温差8.11221=∆+∆=∆t t t m 。
换热器的传热系数K汇总
介质不同，传热系数各不相同我们公司的经验是：1、汽水换热：过热部分为800~1000W/m2.℃饱和部分是按照公式K=2093+786V(V是管流速）含污垢系数0.0003。
水水换热为：K=767(1+V1+V2)(V1是管流速，V2水壳程流速）含污垢系数0.0003实际运行还少有保守。
有余量约10%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不同的流速、粘度和成垢物质会有不同的传热系数。
K值通常在800~2200W/m2·℃围。
列管换热器的传热系数不宜选太高，一般在800-1000 W/m2·℃。
螺旋板式换热器的总传热系数（水—水）通常在1000~2000W/m2·℃围。
板式换热器的总传热系数（水（汽）—水）通常在3000~5000W/m2·℃围。
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，以便于清洗管子。
(2) 腐蚀性的流体宜走管，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，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，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。
换热器传热系数的测定 数据记录及处理
123平均12318050495049.745.845.046.028*********.745.644.745.438050505050.044.945.445.048059596059.353.453.153.758059605959.352.753.653.468060596059.753.852.753.378069706969.362.262..562.088070706969.762.462.661.798070707070.062.562.162.6123456808080808080150505060606025050506060603505050606060平均50.050.050.060.060.060.0144.844.945.054.053.853.7244.844.644.953.853.353.3345.145.045.054.153.853.7平均44.944.845.054.053.653.660.080.096.060.080.096.0117.917.817.818.318.318.2217.917.817.918.418.318.2318.017.917.918.418.318.2平均17.917.817.918.418.318.2122.121.120.624.322.822.3222.221.120.724.422.822.2322.221.120.724.122.922.1平均22.221.120.724.322.822.2热水流量Vhm3/s 2.2E-05 2.2E-05 2.2E-05 2.2E-05 2.2E-05 2.2E-05热水定性温度Tm 摄氏度47.547.447.557.056.856.8冷水定性温度tm 摄氏度20.119.519.321.320.620.2玻璃导热系数W/(m*K) 1.09 1.09 1.09 1.09 1.09 1.09热水密度kg/m3988988988988988988冷水密度kg/m3998998998998998998热水比热Cp,h kJ/(kg*K) 4.174 4.174 4.174 4.174 4.174 4.174冷水比热Cp,c kJ/(kg*K) 4.183 4.183 4.183 4.183 4.183 4.183热水导热系数λh W/(m*K)0.6480.6480.6480.6480.6480.648冷水导热系数λc W/(m*K)0.60.60.60.60.60.6热水粘度μh Pa*s 0.000550.000550.000550.000550.000550.00055热水Pr 准数Prh 3.54 3.54 3.54 3.54 3.54 3.54冷水粘度μc Pa*s0.0010.0010.0010.0010.0010.001T 进/摄氏度T 进/摄氏度热水流量(L/h)T 出/摄氏度T 出/摄氏度冷水流量(L/h)t 进/摄氏度t 出/摄氏度编号编号热水流量(L/h)冷水Pr准数Pr c 6.97 6.97 6.97 6.97 6.97 6.97螺旋管内径mm666666螺旋管壁厚mm111111热水放出热量Qh W467.38473.49461.27552.91583.46589.57冷水吸收热量Qc W294.54303.05311.71410.51420.56445.29平均热量W380.96388.27386.49481.71502.01517.43换热面积A m20.030.030.030.030.030.03对数平均温差Δtm摄氏度27.4027.9428.2035.6736.2436.57实验总传热系数K e W/(m*K)463.49463.23456.81450.19461.71471.64热水流速u h m/s0.790.790.790.790.790.79热水雷诺数Re h849184918491849184918491冷水流速u c m/s0.024450.03260.039120.024450.03260.03912冷水雷诺数Re c879879879879879879热水对流传热系数αh W/(m*K)5048.455048.455048.455048.455048.455048.45冷水对流传热系数αc W/(m*K)100010001000100010001000总传热系数K(理论值)W/(m*K)472.70472.70472.70472.70472.70472.70偏差ΔK 1.95% 2.00% 3.36% 4.76% 2.32%0.2247%平均123平均123平均45.660.017.917.917.917.922.622.522.722.645.280.017.918.018.018.021.621.421.521.545.196.018.018.018.018.020.921.020.920.953.464.018.118.118.118.124.024.024.024.053.280.018.218.318.318.323.023.122.923.053.396.018.318.418.418.422.422.222.322.362.164.019.019.018.818.926.626.426.326.462.280.018.918.919.018.925.025.124.925.062.488.019.219.119.019.124.524.524.524.578980808070707070707070707070.070.070.062.061.861.661.661.561.462.161.961.661.961.761.560.080.090.018.818.618.518.818.618.518.918.718.518.818.618.526.524.523.726.324.423.626.624.323.726.524.423.72.2E-05 2.2E-05 2.2E-0566.065.965.822.721.521.11.09 1.09 1.099889889889989989984.174 4.174 4.1744.183 4.183 4.1830.6480.6480.6480.60.60.60.000550.000550.000553.54 3.54 3.540.0010.0010.001冷水流量(L/h)t 进/摄氏度/摄氏度t 出/摄氏度6.97 6.97 6.97666111742.30757.58775.91531.11534.97539.22636.71646.27657.560.030.030.0343.3044.3444.66490.16485.87490.76#####0.790.790.79 8491849184910.024450.03260.036688798798795048.455048.455048.45100010001000472.70472.70472.70##### -3.69%-2.79%-3.82%0.48%。
换热器的传热系数K
之欧侯瑞魂创作介质分歧, 传热系数各不相同我们公司的经验是：1、汽水换热：过热部份为800~1000W/m2.℃饱和部份是依照公式K=2093+786V(V是管内流速）含污垢系数0.0003.实际运行还少有守旧.有余量约10%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分歧的流速、粘度和成垢物质会有分歧的传热系数.K值通常在800~2200W/m2·℃范围内.列管换热器的传热系数不宜选太高, 一般在800-1000 W/m2·℃.螺旋板式换热器的总传热系数（水—水）通常在1000~2000W/m2·℃范围内.板式换热器的总传热系数（水（汽）—水）通常在3000~5000W/m2·℃范围内.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年夜.(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) 需要提高流速以增年夜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, 且可采纳多管程以增年夜流速.(7) 粘度年夜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竭改变, 在低Re(Re>100)下即可到达湍流, 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, 将加年夜对流传热系数, 减少污垢在管子概况上堆积的可能性, 即降低了污垢热阻, 使总传热系数增年夜, 从而可减小换热器的传热面积.可是流速增加, 又使流体阻力增年夜, 动力消耗就增多.所以适宜的流速要通过经济衡算才华定出.另外, 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, 不能不采纳较长的管子或增加程数.管子太长不容易清洗, 且一般管长都有一定的标准；单程酿成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. 流体两端温度简直定若换热器中冷、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本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.为了节省水量, 可使水的出口温度提高些, 但传热面积就需要加年夜；为了减小传热面积, 则要增加水量.两者是相互矛盾的.一般来说, 设计时可采用冷却水两端温差为5～10℃.缺水地域选用较年夜的温度差, 水源丰富地域选用较小的温度差.4. 管子的规格和排列方法选择管径时, 应尽可能使流速高些, 但一般不应超越前面介绍的流速范围.易结垢、粘度较年夜的液体宜采纳较年夜的管径.我国目前试用的列管式换热器系列标准中仅有φ25×φ19×2mm 两种规格的管子.管长的选择是以清洗方便及合理使用管材为原则.长管方便于清洗, 且易弯曲.一般出厂的标准钢管长为6m, 则合理的换热器管长应为 1.5、2、3或6m.系列标准中也采纳这四种管长.另外, 管长和壳径应相适应, 一般取L/D为4～6(对直径小的换热器可年夜些).如前所述, 管子在管板上的排列方法有等边三角形、正方形直列和正方形错列等, 如第五节中图4－25所示.等边三角形排列的优点有:管板的强度高；流体走短路的机会少, 且管外流体扰动较年夜, 因而对流传热系数较高；相同的壳径内可排列更多的管子.正方形直列排列的优点是便于清洗列管的外壁, 适用于壳程流体易发生污垢的场所；但其对流传热系数较正三角排列时为低.正方形错列排列则介于上述两者之间, 即对流传热系数(较直列排列的)可以适本地提高.管子在管板上排列的间距 (指相邻两根管子的中心距), 随管子与管板的连接方法分歧而异.通常, 胀管法取t=(1.3～1.5)do, 且相邻两管外壁间距不应小于6mm, 即t≥(d+6).焊接法取t=1.25do.5. 管程和壳程数简直定当流体的流量较小或传热面积较年夜而需管数很多时, 有时会使管内流速较低, 因而对流传热系数较小.为了提高管内流速, 可采纳多管程.可是程数过多, 招致管程流体阻力加年夜, 增加动力费用；同时多程会使平均温度差下降；另外多程隔板使管板上可利用的面积减少, 设计时应考虑这些问题.列管式换热器的系列标准中管程数有1、2、4和6程等四种.采纳多程时, 通常应使每程的管子数年夜致相等.管程数m可按下式计算, 即:(4-121)式中 u―――管程内流体的适宜速度, m/s；u′―――管程内流体的实际速度, m/s.当壳方流体流速太低时, 也可以采纳壳方多程.如壳体内装置一块与管束平行的隔板, 流体在壳体内流经两次, 称为两壳程, 但由于纵向隔板在制造、装置和检修等方面都有困难, 故一般不采纳壳方多程的换热器, 而是将几个换热器串连使用, 以取代壳方多程.例如当需二壳程时, 则将总管数等分为两部份, 分别装置在两个内径相等而直径较小的外壳中, 然后把这两个换热器串连使用, 如图所示.6. 折流挡板装置折流挡板的目的, 是为了加年夜壳程流体的速度, 使湍动水平加剧, 以提高壳程对流传热系数.第五节的图4－26已示出各种挡板的形式.最经常使用的为圆缺形挡板, 切去的弓形高度约为外壳内径的10～40％, 一般取20～25％, 过高或过低都晦气于传热.两相邻挡板的距离(板间距)h为外壳内径D的(0.2～1)倍.系列标准中采纳的h值为:固定管板式的有150、300和600mm三种；浮头式的有150、200、300、480和600mm五种.板间距过小, 方便于制造和检修, 阻力也较年夜.板间距过年夜, 流体就难于垂直地流过管束, 使对流传热系数下降.挡板切去的弓形高度及板间距对流体流动的影响如图3-42所示.7. 外壳直径简直定换热器壳体的内径应即是或稍年夜于(对浮头式换热器而言)管板的直径.根据计算出的实际管数、管径、管中心距及管子的排列方法等, 可用作图法确定壳体的内径.可是, 当管数较多又要反复计算时, 作图法太麻烦费时, 一般在初步设计时, 可先分别选定两流体的流速, 然后计算所需的管程和壳程的流通截面积, 于系列标准中查出外壳的直径.待全部设计完成后, 仍应用作图法画出管子排列图.为了使管子排列均匀, 防止流体走"短路", 可以适当增减一些管子.另外, 初步设计中也可用下式计算壳体的内径, 即: (4-122)式中 D――――壳体内径, m；t――――管中心距, m；nc―――－横过管束中心线的管数；b′―――管束中心线上最外层管的中心至壳体内壁的距离, 一般取b′=(1～1.5)do.nc值可由下面的公式计算.管子按正三角形排列时: (4-123)管子按正方形排列时: (4-124)式中n为换热器的总管数.按计算获得的壳径应圆整到标准尺寸, 见表4-15.8．主要构件封头封头有方形和圆形两种, 方形用于直径小的壳体(一般小于400mm), 圆形用于年夜直径的壳体.缓冲挡板为防止壳程流体进入换热器时对管束的冲击, 可在进料管口装设缓冲挡板.导流筒壳程流体的进、出口和管板间必存在有一段流体不能流动的空间(死角), 为了提高传热效果, 常在管束外增设导流筒, 使流体进、出壳程时肯定经过这个空间.放气孔、排液孔换热器的壳体上常安有放气孔和排液孔, 以排除不凝性气体和冷凝液等.接管尺寸换热器中流体进、出口的接管直径按下式计算, 即:式中Vs--流体的体积流量, /s；u --接管中流体的流速, m/s.流速u的经验值为:对液体u=1.5～2 m/s对蒸汽u=20～50 m/s对气体u=(15～20)p/ρ (p为压强, 单元为atm ；ρ为气体密度, 单元为kg/ )9．资料选用列管换热器的资料应根据把持压强、温度及流体的腐蚀性等来选用.在高温下一般资料的机械性能及耐腐蚀性能要下降.同时具有耐热性、高强度及耐腐蚀性的资料是很少的.目前经常使用的金属资料有碳钢、不锈钢、低合金钢、铜和铝等；非金属资料有石墨、聚四氟乙烯和玻璃等.不锈钢和有色金属虽然抗腐蚀性能好, 但价格高且较稀缺, 应尽量少用.10．流体流动阻力(压强降)的计算(1) 管程流体阻力管程阻力可按一般摩擦阻力公式求得.对多程换热器, 其总阻力Δpi即是各程直管阻力、回弯阻力及进、出口阻力之和.一般进、出口阻力可忽略不计, 故管程总阻力的计算式为:（4-125）式中Δp1、Δp2------分别为直管及回弯管中因摩擦阻力引起的压强降, N/ ；Ft-----结垢校正因数, 无因次, 对φ25×2.5mm的管子, 取为1.4, 对φ19×2mm的管子, 取为1.5；Np-----管程数；Ns-----串连的壳程数.上式中直管压强降Δp1可按第一章中介绍的公式计算；回弯管的压强降Δp2由下面的经验公式估算, 即:(4-126)(2) 壳程流体阻力现已提出的壳程流体阻力的计算公式虽然较多, 可是由于流体的流动状况比力复杂, 使所得的结果相差很多.下面介绍埃索法计算壳程压强Δpo的公式, 即:(4-127)式中Δp1′-------流体横过管束的压强降, N/ ；Δp2′-------流体通过折流板缺口的压强降, N/ ；而(4-128)(4-129)式中 F----管子排列方法对压强降的校正因数, 对正三角形排列F=0.5, 对正方形斜转45°为0.4, 正方形排列为0.3；fo----壳程流体的摩擦系数, 当Reo＞500时,nC----横过管束中心线的管子数；NB----折流板数；h ----折流板间距, m；uo----按壳程流通截面积Ao计算的流速, 而 .一般来说, 液体流经换热器的压强降为 0.1～1atm, 气体的为0.01～0.1atm.设计时, 换热器的工艺尺寸应在压强降与传热面积之间予以权衡, 使既能满足工艺要求, 又经济合理.三、列管式换热器的选用和设计计算步伐1．试算并初选设备规格(1) 确定流体在换热器中的流动途径.(2) 根据传热任务计算热负荷Q.(3) 确定流体在换热器两真个温度, 选择列管式换热器的型式；计算定性温度, 并确定在定性温度下流体的性质.(4) 计算平均温度差, 并根据温度校正系数不应小于0.8的原则, 决定壳程数.(5) 依据总传热系数的经验值范围, 或按生产实际情况, 选定总传热系数K选值.(6) 由总传热速率方程 Q＝KSΔtm, 初步算出传热面积S, 并确定换热器的基本尺寸(如d、L、n及管子在管板上的排列等), 或按系列标准选择设备规格.2．计算管、壳程压强降根据初定的设备规格, 计算管、壳程流体的流速和压强降.检查计算结果是否合理或满足工艺要求.若压强降不符合要求, 要调整流速, 再确定管程数或折流板间距, 或选择另一规格的设备, 重新计算压强降直至满足要求为止.3．核算总传热系数计算管、壳程对流传热系数αi 和αo, 确定污垢热阻Rsi和Rso, 再计算总传热系数K', 比力K得初始值和计算值, 若K'/K＝1.15～1.25, 则初选的设备合适.否则需另设K选值, 重复以上计算步伐 .通常, 进行换热器的选择或设计时, 应在满足传热要求的前提下, 再考虑其他各项的问题.它们之间往往是互相矛盾的.例如, 若设计的换热器的总传热系数较年夜, 将招致流体通过换热器的压强降(阻力）增年夜, 相应地增加了动力费用；若增加换热器的概况积, 可能使总传热系数和压强降降低, 但却又要受到装置换热器所能允许的尺寸的限制, 且换热器的造价也提高了.另外, 其它因素(如加热和冷却介质的用量, 换热器的检修和把持)也不成忽视.总之, 设计者应综合分析考虑上述诸因素, 给予细心的判断, 以便作出一个适宜的设计.第二章列管式换热器设计第一节推荐的设计法式一、工艺设计1、作出流程简图.2、按生产任务计算换热器的换热量Q.3、选定载热体, 求出载热体的流量.4、确定冷、热流体的流动途径.5、计算定性温度, 确定流体的物性数据（密度、比热、导热系数等）.6、初算平均传热温度差.7、按经验或现场数据选取或估算Ｋ值, 初算出所需传热面积.8、根据初算的换热面积进行换热器的尺寸初步设计.包括管径、管长、管子数、管程数、管子排列方式、壳体内径（需进行圆整）等.9、核算Ｋ.10、校核平均温度差 D .11、校核传热量, 要求有15－25％的裕度.12、管程和壳程压力降的计算.二、机械设计1、壳体直径的决定和壳体壁厚的计算.2、换热器封头选择.3、换热器法兰选择.4、管板尺寸确定.5、管子拉脱力计算.6、折流板的选择与计算.7、温差应力的计算.8、接管、接管法兰选择及开孔补强等.9、绘制主要零部件图.三、编制计算结果汇总表四、绘制换热器装配图五、提出技术要求六、编写设计说明书第二节列管式换热器的工艺设计一、换热终温简直定换热终温对调热器的传热效率和传热强度有很年夜的影响.在逆流换热时, 当流体出口终温与热流体入口初温接近时, 热利用率高, 但传热强度最小, 需要的传热面积最年夜.为合理确定介质温度和换热终温, 可参考以下数据：1、热端温差（年夜温差）不小于20℃.2、冷端温差（小温差）不小于5℃.3、在冷却器或冷凝器中, 冷却剂的初温应高于被冷却流体的凝固点；对含有不凝气体的冷凝, 冷却剂的终温要求低于被冷凝气体的露点以下5℃.二、平均温差的计算设计时初算平均温差Dtｍ, 均将换热过程先看做逆流过程计算.1、对逆流或并流换热过程, 其平均温差可按式（2－1）进行计算：（2—1）式中, 、分别为年夜端温差与小端温差.当时, 可用算术平均值.2、对错流或折流的换热过程, 若无相变动, 则要进行温差校正, 即用公式（2－2）进行计算.（2－2）式中是按逆流计算的平均温差, 校正系数可根据换热器分歧情况由化工原理教材有关插图查出.一般要求＞0.8, 否则应改用多壳程或者将多台换热器串连使用.三、传热总系数Ｋ简直定计算Ｋ值的基准面积, 习惯上经常使用管子的外概况积 .当设计对象的基准条件（设备型式、雷诺准数Re、流体物性等）与某已知Ｋ值的生产设备相同或相近时, 则可采纳已知设备Ｋ值的经验数据作为自己设计的Ｋ值.表2－1为罕见列管式换热器Ｋ值的年夜致范围.由表2－1选取年夜致Ｋ值,表2-1 列管式换热器中的总传热系数K的经验值冷流体热流体总传热系数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—水蒸汽冷凝1420-4250气体—水蒸汽冷凝30-300水—低沸点烃类冷凝455-1140水沸腾—水蒸蒸汽冷凝2000-4250轻油沸腾—水蒸汽455-1020用式（2－3）进行Ｋ值核算.（2－3）式中：a－给热系数, W/m2.℃；R－污垢热阻, m2.℃／W；δ－管壁厚度, mm；λ－管壁导热系数, W/m.℃；下标ｉ、ｏ、ｍ分别暗示管内、管外和平均.当时近似按平壁计算, 即：在用式（2－3）计算Ｋ值时, 污垢热阻、通常采纳经验值, 经常使用的污垢热阻年夜致范围可查《化工原理》相关内容.式中的给热系数a, 在列管式换热器设计中常采纳有关的经验值公式计算给热系数a, 工程上经常使用的一些计算a的经验关联式在《化工原理》已作了介绍, 设计时从中选用.四、传热面积A简直定工程上常将列管式换热器中管束所有管子的外概况积之和视为传热面积, 由式（2－4）和式（2－5）进行计算.（2－4）（2－5）式中：－基于外概况的传热系数, W/m2.℃－管子外径, ｍ；L－每根管子的有效长度, ｍ；n－管子的总数管子的有效长度是指管子的实际长度减去管板、挡板所占据的部份.管子总数是指圆整后的管子数减去拉杆数.五、主要工艺尺寸简直定当确定了传热面积后, 设计工作进入换热器尺寸初步设计阶段, 包括以下内容：1、管子的选用.选用较小直径的管子, 可以提高流体的对流给热系数, 并使单元体积设备中的传热面积增年夜, 设备较紧凑, 单元传热面积的金属耗量少, 但制造麻烦, 小管子易结垢, 不容易清洗, 可用于较清洁流体.年夜管径的管子用于粘性较年夜或易结垢的流体.我国列管式换热器常采纳无缝钢管, 规格为外径×壁厚, 经常使用的换热管的规格：φ19×2, φ25×2.5, φ38×3.管子的选择要考虑清洗工作的方便及合理使用管材, 同时还应考虑管长与管径的配合.国内管材生产规格, 长度一般为：1.5, 2, 2.5, 3, 4.5, 5, 6, 7.5, 9, 12ｍ等.换热器的换热管长度与壳径之比一般在6－10, 对立式换热器, 其比值以4－6为宜.壳程和壳程压力降, 流体在换热器内的压降年夜小主要决定于系统的运行压力, 而系统的运行压力是靠输送设备提供的.换热器内流体阻力损失（压力降）越年夜, 要求输送设备的功率就越年夜, 能耗就越高.对无相变的换热, 流体流速越高, 换热强度越年夜, 可使换热面积减小, 设备紧凑, 制作费低, 而且有利于抑制污垢的生成, 但流速过高, 也有晦气的一面, 压力降增年夜, 泵功率增加, 对传热管的冲蚀加剧.因此, 在换热器的设计中有个适宜流速的选取和合理压力降的控制问题.一般经验, 对液体, 在压力降控制在0.01～0.1MPa之间, 对气体, 控制在0.001～0.01MPa之间.表2－2列出了换热器分歧把持条件压力下合理压降的经验数据, 供设计参考.表2－2 列管换热器合理压降的选取换热器把持情况负压运行高压运行中压运行（包括用泵输送液体）较高压运行把持压力（MPa绝压）合理压降（MPa）DP＝P/10 DP＝ｐ/2△△2、管子总数n简直定.对已定的传热面积, 被选定管径和管长后即可求所需管子数ｎ, 由式（2－6）进行计算.（2－6）式中－传热面积, ；－管子外径, m；L－每根管子的有效长度, m；计算所得的管子n进行圆整3、管程数m简直定.根据管子数n可算出流体在管内的流速 , 由式（2－7）计算.（2－7）式中vs－管程流体体积流量, －管子内径, m；n－管子数.若流速与要求的适宜流速相比甚小时, 便需采纳多管程, 管程数ｍ可按式（2－8）进行计算.ｍ＝u ／（2－8)式中—用管子数n求出的管内流速, ｍ／ｓ；u－要求的适宜流速, ｍ／ｓ；式（2－8）中的适宜流速u要根据列管换热器中经常使用的流速范围进行选定, 拜会《化工原理》相关内容, 一般要求在湍流下工作（高粘度流体除外）, 与此相对应的Re值, 对液体为5×103, 气体则为- .分程时, 应使每程的管子数年夜致相等, 生产中经常使用的管程数为1、2、4、6、四种.4、管子的排列方式及管间距简直定.管子在管板上排列的原则是：管子在整个换热器的截面上均匀分布, 排列紧凑, 结构设计合理, 方便制造并适合流体的特性.其排列方式通常为等边三角形与正方形两种, 也有采纳同心圆排列法和组合排列法.在一些多程的列管换热器中, 一般在程内为正三角形排列, 但程与程之间经常使用正方形排列, 这对隔板的装置是很有利的, 此时, 整个管板上的排列称为组合排列.对多管程的换热器, 分程的纵向隔板占据了管板上的一部份面积, 实际排管数比理论要少, 设计时实际的管数应通过管板安插图而得.在排列管子时, 应先决定好管间距.决定管间距时应先考虑管板的强度和清理管子外表时所需的方法, 其年夜小还与管子在管板上的固定方式有关.年夜量的实践证明, 最小管间距的经验值为：焊接法胀接法, 一般取(1.3～ 1.5) 管束最外层管子中心距壳体内概况距离不小于.5、壳体的计算.列管换热器壳体的内径应即是或稍年夜于（对浮头式换热器）管板的直径, 可由式（2－9）进行计算.Di＝a（b－1）＋2L（2－9）式中Di－壳体内径, mm；a－管间距, mm；b－最外层六边形对角线上的管子数；L－最外层管子中心到壳体内壁的距离, 一般取L=(1～1.5) , mm；若对管子分程则Di＝f＋2L f值简直定方法：可查表求取, 也可用作图法.当已知管子数n和管间距a后开始按正三角形排列, 直至排好ｎ根为止, 再统计对角线上的管数.计算出的壳径Di要圆整到容器的标准尺寸系列内.第三节列管式换热器机械设计在化工企业中列管式换热器的类型很多, 如板式, 套管式, 蜗壳式, 列管式.其中列管式换热器虽在热效率、紧凑性、金属消耗量等方面均不如板式换热器, 但它却具有结构坚固、可靠水平高、适应性强、资料范围广等特点, 因此成为石油、化工生产中, 尤其是高温、高压和年夜型换热器的主要结构形式.列管式换热器主要有固定管板式换热器、浮头式换热器、填函式换热器和U型管式换热器, 而其中固定管板式换热器由于结构简单, 造价低, 因此应用最普遍.列管式换热器机械设计包括：1、壳体直径的决定和壳体壁厚的计算.2、换热器封头选择.3、压力容器法兰选择.4、管板尺寸确定.5、管子拉脱力的计算.6、折流板的选择与计算.7、温差应力的计算.8、接管、接管法兰选择及开孔补强等.9绘制主要零部件图和装配图.下面分述如下：一、壳体直径的决定和壳体壁厚的计算.1、已知条件：由工艺设计知管程和壳程介质种类、温度、压力、壳与壁温差、以及换热面积.2、计算(1)管子数n：列管换热器经常使用无缝钢管, 规格如下：碳钢f19×2f32×3f38×3不锈钢f19×2f25×2f32×2管子材质的选择依据是介质种类, 如果介质无腐蚀, 可选碳钢, 而介质有腐蚀则选择不绣钢.管长规格有1500, 2000, 2500, 3000, 4500, 5000, 6000, 7500, 9000, 12000mm. n=A/(pdmL), 其中 A—换热面积(m2)；L—换热管长度mm；dm—管子的平均直径mm.由于在列管式换热器中要装置4根或6根拉杆.所以实际换热管子数为{n-4(6)}根.(2)管子排列方式, 管间距确定.管子排列方式一般在程内采纳正三角形排列, 而在程与程之间采纳正方形排列.管间距根据最小管间距选择.最小管间距管子外径（mm）14192532384557最小管间距（mm）16253240485770(3)换热器壳体直径简直定壳体直径计算公式：当采纳正三角形排列时为Di=a(b-1)+2L式中Di—换热器内径；a—管间距；b—正三角形对角线上的管子数；L—最外层管子的中心到壳壁边缘的距离.若对管子进行分程则Di=f+2L 式中f—壳体同一内直径两端管子中心距mm；Di、L同上.计算出Di后还要圆整到公称直径系列中.(4)换热器壳体壁厚的计算计算壁厚为S=PDi/(2[σ]tΦ－P)式中 P—设计压力, MPa；当P﹤0.6 MPa时, 取P=0.6 MPa；Di—壳体内径, mm；Φ—焊缝系数, 根据焊缝情况选取Φ=0.85-1.0；[σ]t—壳体材质在设计温度时的许用应力, MPa.材质选取原则同管子的选取原则一样.计算出S后还要根据钢板厚度负偏差表选取钢板厚度负偏差C1；根据腐蚀情况选取腐蚀裕量C2, C2=KaB 其中Ka为腐蚀速度(mm/a), B为容器的设计寿命.当资料的腐蚀速度为0.05～0.1mm/a 时, 单面腐蚀取C2=1～2mm, 双面腐蚀取C2=2～4mm.当资料的腐蚀速度小于或即是0.05mm/a时, 单面腐蚀取C2=1mm, 双面腐蚀取C2=2mm.对不锈钢, 当介质的腐蚀性极微时可取C2=0.最后将S+C1+C2圆整到钢板厚度系列中去, 所以总厚度Sn=S+C1+C1+C',C'—圆整值.二、换热器封头选择各种封头型式均可选用, 但应用最多的是标准椭圆形封头, 目前已有标准系列.使用时可查JB-1154-73标准.见附录 1.三、容器法兰的选择。
换热器的传热系数K汇总
换热器的传热系数K汇总
热传导是一种通过固体、液体和气体传递能量的方式。
在换热器中，传热系数K是一个很重要的参数，它描述了单位时间内通过单位面积的传热量。
传热系数的大小取决于许多因素，包括流体性质、流速、管道材料等。
在换热器中，有三种主要的传热方式：对流传热、辐射传热和热传导传热。
这三种传热方式会共同影响换热器的传热系数。
首先是对流传热。
对流传热是指通过流体传递热量的过程。
传热系数K的大小取决于流体的性质，如密度、粘度和比热容等。
对流传热系数K 通常用来描述传热介质和壁面之间的传热程度。
其次是辐射传热。
辐射传热是指通过电磁辐射传递热量的过程。
辐射传热系数K的大小取决于辐射介质和壁面之间的辐射能力。
辐射传热系数K通常比对流传热系数K小得多。
最后是热传导传热。
热传导传热是指通过固体介质传递热量的过程。
热传导传热系数K的大小取决于固体介质的导热性能。
导热性能较好的固体有较高的热传导传热系数K。
下面是一些常见的换热器的传热系数汇总：
1.换热管：传热系数在3000~6000W/(m2·K)之间。
需要注意的是，传热系数K的大小不仅取决于换热器的结构，还取决于流体的性质、流速、温度差等多个因素。
因此，在实际工程中，为了准确计算换热器的传热系数，需要结合具体的工况和实验数据进行分析和计算。
换热器传热系数测定汇总
换热器传热系数测定汇总姓名： _________ 学号： ______________ 报告成绩：一、实验目的 套管换热器的操作方法： 加深对其概念流传热系数的理解。
式4 ,量下的彳5 热器的三、实验原理1、对流传热系数'的测定:Q i常数A 、m 的值。
F 普通套管换热器的了器传操作汽法流热的基本理论，掌握i 测定方法，3、 「应用线性回归分析方法，确定关联式Nu ARe m Pr 0.44、了解强化换热的基本方式，确定传热强 化比 Nu/Nu 0。
二、实验内容与要求对流传测系数a i 。
传热系数同空气流速下强化套管换热器的对流 传热 3糸数别求普通管、强化管换热器准数关联 Nu ARe m Pr 0.4中常数A 、m 的值。
、传据准数鈣式Nu N 。
U 计算同一流、分别求取普通套管换热器、强化套管换 的总传热系数K 。
(5-1)(n 式中C)；'—管内流体传热传率系数W ; W/m P mn V m C p m tQ i3600(5-2) 式中：V—空气流过测量段上平均体积，m3/h ;P m —测量段上空气的平均密度，n ;S—管内传热面积，m;(kg.g );均温度差， (5-3) 当2> t 1 />0.5时，可简化为 t m TWt1 t 2(5-4) 式中：(5-平均流速:Nu c0.4 Re(5-8)Pr测量段上空气的平均比热,J£管内流体空气与管内壁面的平T wt 1 T w t 2t m ----------------------------------------------.T S t 1 ln -------T S t 2式中温度1,卜—冷流体(空气)的入口、出 口温度，一，壁面平均温度，°C 。
2、对流传热系数准数关联式的实验确定： 流体在管内作强制对流时，处于被加热状 态，准数关联式的形式为：Nu ARe^Pr i(5-5)其中，传热准数：Nu 「 d6)-7)其中：u-测量段上空气的V uF 3600d i u i i雷诺准数：Re' ―T(5普朗特准数: Pr iC Pi i换热器求换热器所得的准关数值 联式中，可以得到Nu 及Nu o ,强化比= 5、、换热器总传热系数K o 0 '、 试验中右忽略换热器的热 传热过程中热空气升传获量的相等，对 表面为基准的总传热系数：K ot m S 。
45列管式换热器传热系数的测定
4.5列管式换热器传热系数的测定一、 实验目的1. 测定单壳程双管程列管式换热器的总传热系数K ；2. 学会传热过程的调节方法。
二、 实验原理 1.传热速率方程式工业上大量存在的传热过程（指间壁式传热过程）都是由固体内部的导热及冷热流体与固体表面间的给热组合而成。
传热过程的基本数学描述是传热速率方程式和热量衡算式。
热流密度q 是反映具体传热过程速率大小的特征量。
对q 的计算，需要引入壁面温度，而在实际计算时，壁温往往是未知的。
为实用方便，希望能避开壁温，直接根据冷﹑热流体的温度进行传热速率的计算。
在间壁式换热器中，热量序贯地由热流体传给壁面左侧﹑再由壁面左侧传导至壁面右侧﹑最后由壁面右侧传给冷流体（见图4-11）。
在定态条件下，并忽略壁面内外面积的差异，则各环节的热流密度相等，即11w w w w hcT T T t t t Q q Aδαλα---==== (4-22)由（4-22）式可以得到 阻力推动力=++-=ch tT q αλδα11(4-23)由上式，串联过程的推动力和阻力具有加和性。
在工程上，上式通常写成：)(t T KA Q -= (4-24)式中ch K αλδα111++=(4-25)式（4-25）为传热过程总热阻的倒数，称为传热系数。
比较（4-22）和式（4-23）两式可知，给热系数α同流体与壁面的温差相联系，而传热系数K 则同冷﹑热流体的温差相联系。
由于冷流体的温度差沿加热面是连续变化的，且此温度差与冷﹑热流体的温度成线性关系，故将（4-24）式中（T-t ）的推动力用换热器两端温差的对数平均温差来表示，即 m t KA Q ∆= (4-26) 2.热量衡算方程式图4-11 传热界面温度分布图)()(2112T T C q t t C q Q ph m h pc m c -=-= (4-27)3. 传热过程的调节在换热器中，若热流体的流量q mh 或进口温度T 1发生变化，而要求出口温度T 2保持原来数值不变，可通过调节冷却介质流量来达到目的。
换热器总传热热系数的测定
T进 t出 T出 t 进 T t ln 进 出 T出 t 进
Δ
t* Δ t m 逆 ,
（注：ε
Δ
t
传热平均温差修正系数，其值
计算时为 1） ，故：K=
Q （注：A 为传热总面积） A t m
化学工程基础Байду номын сангаас验二
计算结果如下：
编号 温差/k 热流体的 热流体 冷流体的 质量流量 流量 Qh/w 质量流量 315.29 1 74.40 0.0042 0.06 315.29 2 74.40 0.0042 0.11 311.05 3 73.40 0.0042 0.17 319.11 4 75.30 0.0042 0.22 0.0014 118.28 5 84.40 0.17 0.0028 223.66 6 79.80 0.17 0.0042 316.57 7 75.30 0.17 0.0056 409.77 8 73.10 0.17 温差 k 3.60 1.50 1.30 1.10 5.90 7.40 6.10 5.80 冷流体 流量 Qc/w 838.20 698.50 908.05 1024.47 4121.15 5168.90 4260.85 4051.30 Q/w
冷流体 温度℃ 流量 L/H t进 t出 600 22.3 28.2 600 22.4 29.8 600 22.3 28.4 600 22.3 28.1
根据热量衡算方程式：Qh=GhCp（T 进-T 出） Qc=GcCpc（t 进-t 出） （注：Q 为传热量；G 为质量流量；C 为恒压热熔； ） 由于换热器存在系统随机误差，所以 Q=（Qh+Qc）/2； 又传热速率方程 Q=KAΔ tm , Δ tm=ε Δ tm 逆 =
常用换热系数的经验值
常用换热系数的经验值在换热器的设计选型时, 一般先选用一个经验的传热系数, 然后再校验换热面积能否达到下面列表常用换热器的经验传热系数1.管壳式热交换器的经验传热系数流体传热系数内侧外侧W·m-2·℃-1气气10~35气清水20~70清水清水1000~2000 高粘度液体清水100~300 低粘度液体清水200~450 低粘度液体低粘度液体116~337 水水蒸汽冷凝1000~20002. 螺旋板式热交换器的经验传热系数流体传热系数W·m-2·℃-1清水清水1750~2210清水油140~350清水气35~70有机物有机物350~810 油油160~200水水蒸汽冷凝1980~39803. 板式热交换器的经验传热系数流体传热系数W·m-2·℃-1清水清水2900~4950冷水油400~580清水气25~58油油175~350水蒸汽油810~930在有关传热手册和专著中载有某些情况下K 的经验数值，可供设计参考。
注意应选用工艺条件接近、传热设备类似的较为成熟的经验K 值作为设计依据。
. k4 v1 g0 R( P流体种类总传热系数K W/(m2?K)4 ~% C! a6 W1 J水—气体 12~60% e" d6 X" O' B/ `) d R水—水 800~1800水—煤油 350左右/ D* V! e1 f" b" T水—有机溶剂 280~850气体—气体 12~35饱和水蒸气—水 1400~47003 Y! q1 W6 {8 r; G0 D4 W* a饱和水蒸气—气体 30~3008 p6 _. d# B# H' s4 `饱和水蒸气—油 60~350饱和水蒸气—沸腾油 290~870。
换热器的传热系数K
介质不同，传热系数各不相同我们公司的经验是：1、汽水换热：过热部分为800~1000W/m2.℃饱和部分是按照公式K=2093+786V(V是管内流速）含污垢系数0.0003。
水水换热为：K=767(1+V1+V2)(V1是管内流速，V2水壳程流速）含污垢系数0.0003实际运行还少有保守。
有余量约10%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不同的流速、粘度和成垢物质会有不同的传热系数。
K值通常在800~2200W/m2·℃范围内。
列管换热器的传热系数不宜选太高，一般在800-1000 W/m2·℃。
螺旋板式换热器的总传热系数（水—水）通常在1000~2000W/m2·℃范围内。
板式换热器的总传热系数（水（汽）—水）通常在3000~5000W/m2·℃范围内。
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。
换热器传热系数测定实验
换热器传热系数测定实验一•实验目的1•熟悉换热器性能的测试方法：2. 了解不同结构换热器的结构特点以及性能差别；3•加深对换热器顺流、交叉流和逆流等流动方式时流体温度变化、换热能力的差别二•实验装置2.1实验装置的名称与组成实验装苣名称：换热器综合试验台换热介质：热水一冷水1换热湍2加热水箱3热水泵4流虽计5冷水箱6冷水泵7转子流址计8换向阀门组9温度传感器图1播执器综合试輪台淪程2.2实验装置的用途换热器综合试验台主要用于各种间壁式液体一液体换热器的性能测试。
可测试的换热器型式为：壳管式换热器、套管式换热器、螺旋板式换热器、板式换热器、板翅式换热器等。
2.3实验装置性能参数231 换热器换热面积套管式换热器：0.45讦壳管式换热器：1.05 m? 螺旋板式换热器：0.65 n*2.3.2 热水泵允许最髙水温：＜80 °C电机：220 V 120W 2.3.3冷水泵允许最低水温：＞(rc电机：220 V 120W 2.3.4流量计型式：LZB玻璃转子流疑计公称通径：10mm测量范围：(4.44-44.4 X 10) m3/s(16 〜1601/11)误差：台数：22.3.5 温度显示控制仪型号：XTMD传感器分度号:Cu50 误测量范围：一50〜99.9 °C差：0.5 °C台数：22.3.6 电加热器功率：7.5 kW三•实验原理由图9.1,热流体的放热量：式中：Vh—热流体的体积流M(m3/s); Cph —热流体的泄压比热容［J/(kg.r)］；th2 一热流体流出换热器时的温度(°C)。
冷流体的吸热量：Qi=VbP h Cph(thi-th2)(W)Ph —热流体的密度(kg/m3):thi 一热流体进入换热器时的温度(°C):Q2=V I p iCpi⑴2〜tn) (W)式中：Vi —冷流体的质量体积流M(m3/s) : P 1 一冷流体的密度(kg/m3):Cpi —冷流体的定压比热容［"(kg.。
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化 工 实 验 报 告姓名： 学号： 报告成绩： 课程名称 化工原理实验 实验名称换热器传热系数的测定实验 班级名称 组 长同组者指导教师实验日期教师对报告的校正意见一、 实验目的1、了解传气—汽对流热的基本理论，掌握套管换热器的操作方法。
2、掌握对流传热系数 α i 测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
3、应用线性回归分析方法，确定关联式 4.0Pr Re i mA Nu = 中常数 A 、m 的值。
4、了解强化换热的基本方式，确定传热强化比 0/Nu Nu 。
二、 实验内容与要求1、测定不同空气流速下普通套管换热器的对流传热系数 α i 。
2、不同空气流速下强化套管换热器的对流传热系数 α i 。
3、分别求普通管、强化管换热器准数关联式4.0Pr Re i mA Nu =中常数 A 、m 的值。
4、根据准数关联式4.0Pr Re i mA Nu =,计算同一流量下的传热强化比 0/Nu Nu 。
5、分别求取普通套管换热器、强化套管换热器的总传热系数 0K 。
三、 实验原理1 、对流传热系数i α的测定： im ii S t Q ∆=α （51） 式中：i α—管内流体对流传热系数，w/（m 2·℃）； Q i —管内传热速率，w ； 3600tC V Q m p m i ∆⨯⨯⨯=ρ （52）式中：V —空气流过测量段上平均体积，m 3/h ； m P —测量段上空气的平均密度，kg/m ； i S —管内传热面积， m ；1 页Re Pr4.0-Num Cp —测量段上空气的平均比热，J/（kg.g ）；m t ∆—管内流体空气与管内壁面的平均温度差，℃。
()()2121m lnt t T t T t T t T S S w w -----=∆ （53）当 2>1t ∆ / 2t ∆ >0.5 时，可简化为 221t t T t W m +-=∆ （54） 式中：1t ，2t —冷流体（空气）的入口、出口温度，℃； Tw — 壁面平均温度，℃。
2、对流传热系数准数关联式的实验确定：流体在管内作强制对流时，处于被加热状态，准数关联式的形式为：n i mi A Nu Pr Re = （55）其中，传热准数：iiiidNu λα=（56）雷诺准数：iii i i u d μρ=Re （57）其中：u-测量段上空气的平均流速：3600⨯=F Vu （58）普朗特准数：iipi i c λμ=Pr （59）对于管内被加热的空气，普朗特准数i Pr 变化不大，可认为是常数，关联式简化为： 4.0Pr Re i m i A Nu i =（510）通过实验确定不同流量下的i Re 与i Nu 。
3、关联式4.0Pr Re i m i A Nu i =中的常数A ，m 的确定：以4.0Pr Nu 纵坐标，Re 为横坐标，在对数坐标上绘关系，作图、回归得到准数关联式4.0Pr Re i m i A Nu i =中的常数A ，m 。
同理得到强化管准数关联式4.0Pr Re i m i A Nu i =中的常数A ，m 。
4、强化比的确定2 页将强化套管换热器求得的 Re 、Pr 数值分别带入强化管和普通管换热器所得的准关联式中，可以得到Nu 及 Nu 0,强化比=0/Nu Nu 。
5、换热器总传热系数0K 的确定：试验中若忽略换热器的热损失，在稳态传热过程中，空气升温获得的热量与对流传递热量及换热器的总传热量均相等，则以外表面为基准的总传热系数：00S t Q K m i∆=（511）式中S 0-传热管外表面传热面积，m 2 。
因为本实验中αi <<α0 (αi 、α0分别为管内，外壁传热系数)，故传热管内的对流传热系数αi ≈冷热流体间的总传热系数K 0。
四、 实验装置(一）实验装置流程图（二）设备参数实验内管内径d1(mm) 20.00 实验内管外径d2(mm) 22.00 实验外管内径D1(mm) 50.0 实验外管外径D2(mm)57.0 测量段（紫铜内管）长度L （m)1.20 强化内管内插物(螺旋线圈）尺寸丝径h(mm) 1 截距H(mm ） 40 加热釜操作电压 ≤200V 操作电流≤10A3 页气-汽传热综合测定实验装置流程图旋涡气泵冷流体入口测温点旁路调节阀孔板流量计加水口放水口蒸汽发生器液位计 冷凝回流口蒸汽上升主管路空气支路控制阀空气支路控制阀普通套管换热器 内装有螺旋线圈的 强化套管换热器蒸汽放空口（三）、空气流量测量空气流量测量由孔板流量计测量，由以下公式计算： 11273273t t V V mt ++⨯=（m 3/h ） （512）202732731201++⨯=t V Vt （m 3/h ） （513）648.020)(909.13P V ∆⨯=（m 3/h ） （514） 式中，V —空气实际流量，m 3/h ； V t1—入口温度下的空气体积流量，m 3/h ；V 20—20℃时体积流量，m 3/h 。
五、实验方法与步骤（一）实验前的准备及检查工作1、向电热釜中加水至标志线上端处。
2、向冰水保温瓶中加入适量冰水，并保证整个实验过程中热电偶冷端均处于0℃。
3、检查空气流量旁路调节阀是否全开，检查普通套管换热器的空气支路控制阀是 否打开，使其分别与蒸汽上升支管和大气相通，并将强化套管换热器的进出口的阀门全部关闭。
4、接通电源总开关，设定加热电压185V ，启动电加热器开关，开始加热。
（二）实验过程1、一段时间后水沸腾，观察蒸汽排出口有恒量蒸汽排出，标志着实验可以开始。
2、约加热10ming 后，可提前启动鼓风机，保证开始时空气入口温度t 1比较稳定。
3、调节空气流量旁路阀的开度，使压差计的读数为所需的空气流量值。
从最小到最大流量依次测量,每改变一次流量，稳定5～8min,，读取孔板流量计压差Δp,入口温度t 1,出口温度t 2,和T W 值，并记录下读数，测量6组数据。
4、测量完毕后，先打开强化套管的空气和蒸汽支路控制阀，再关闭普通套管空气和蒸汽支路控制阀，重复步骤3，进行强化套管换热器的实验。
测定6组实验数据。
5、实验中应注意观察储水罐中水位，若水位降至液位计下端处线，应及时补水。
（三）实验结束关闭加热开关，过5min 后关闭鼓风机，并将旁路阀全开。
再关总电源。
六、注意事项1、最大最小流量值一定要做。
2、实验中应注意观察储水罐中水位，若水位降至液位计下端处线，应及时补水。
3、电热釜，是生产水蒸气的装置，为了安全和长久使用，建议最高加热电压不超过200V 。
七、数据处理及计算实例（第二套）4 页（一）普通管实验数据处理计算实例：已知：传热管内径d 1=0.02m,外径d 2=0.022m,传热管长度L=1.20m, 流通截面积：F=π×d 2/4=3.142×0.022/4=0.0003142(m 2),表三 普通管实验数据整理表设备编号：2# 传热管内径d 1=20mm 传热管外径d 2=22mm 传热管长度=1.20m 内传热面积S 1=0.075408m 2 外传热面积S 2=0.082949m 2 流通截面积F=0.0003142m 2N0. 1 2 3 4 5 6孔板流量计压差ΔP/KPa 0.20 0.90 1.60 2.30 2.95 3.45 t 1/℃ 24.7 28.2 30.7 33.2 36.8 40.4 t 2/℃ 61.9 58.6 58.0 58.4 60.8 62.6 T w /℃ 100.3 100.4 100.4 100.4 100.4 100.4 t m /℃ 43.3 43.4 44.4 45.8 48.8 51.5 ρm (kg/m 3)1.121.121.121.121.121.09λm (w/m ·℃) 0.0278 0.0278 0.0278 0.0278 0.0278 0.0283 C pm (J/Kg·℃）1005 1005 1005 1005 1005 1005 μm ×105 1.94 1.94 1.941.941.94 1.96 Δt m (℃） 57.0 57.056.05 54.651.648.9V 20(m 3/h) 4.90 12.99 18.86 23.86 28.04 31.03 V t1(m 3/h) 4.94 13.17 19.20 24.39 28.83 32.09 V m (m 3/h) 5.25 13.84 20.07 25.40 29.95 33.23 u m (m 3/h) 4.6412.23 17.74 22.45 26.48 29.38Q i (w)61.06 131.52 171.27 200.11 224.72 224.48αi(w/m 2℃） 14.21 30.60 40.52 48.60 57.75 60.88Re 5359 14124 20483 25925 30570 32676 Nu 10.22 22.01 29.15 34.97 41.55 43.02 Pr0.701 0.701 0.701 0.701 0.701 0.696 Nu/Pr 0.4 11.78 25.37 33.60 40.30 47.88 49.73光滑管关联式 Nu=0.0126Re 0.7959Pr 0.4 A=0.0126,m=0.7959K 0(w/m 2℃） 11.53 24.82 32.88 39.43 46.85 49.395 页内传热面积S 1=π×d 1×L=3.142×0.02×1.2=0.075408(m 2), 内传热面积S 2×d 2×L=3.142×0.022×1.2=0.082949(m 2)。
以第一组数据为例：1、确定空气物理性常数λ、C P 、ρ、μ。
根据定性温度查表得到。
t 1=24.7℃,t 2=61.9℃, 测量段上空气的定性温度3.4329.617.24221=+=+=t t t m (℃), 测量段上空气的平均密度ρm =1.12(Kg/m 3)。
平均比热C Pm =1005(J/Kg ·k)， 平均导热系数λm=0.0278(w/m ·K)，平均黏度m μ=1.94×10-5（Pa ·s)。
2、求冷热流体间的平均温差m t ∆。