汽水管壳式换热器热力计算书
汽水换热器计算书
第 4 页
1.613982209 90609.5275
雷诺数 Re 摩擦系数λ
0.018236564 5.506
流体流经的直 管段 L 管程流体直管段 流阻 △p1 流体回弯处 压降 △p2 管程分程数 串联的壳程数 Np NS
m △P1=λ *L*ρ *u^2/ (2*d) △P2=3*ρ * u^2/2
kcal/h ℃ 663.397 175.40
9.疏水焓值 11.被加热水量Gt
t/h
376.97 860
130.00 126.62 87.12 120 Δ T1= Δ T1-Δ T2 Δ Tm过= = 79.12 设计工况 48.78 120 ℃ Δ T3= Δ T2= 48.78 88.28 88.28 Δ T2= ℃ 10 35.94346694 10 80 126.616458 87.11611944
3.饱和蒸汽温度 t1'' ℃ 4.蒸汽焓值 kj/kg
90.000 860 Q=CGt(t2-t1)= 43000000 177.687 175.40 90 90.184
5.饱和蒸汽焓值 6.饱和水的焓值
6.进水温度 t1 7.出水温度 t2 8.疏水温度 t1'
kj/kg
kj/kg ℃ ℃ ℃ kj/kg
ln (Δ T1/Δ T2) Δ T3-Δ T2 Δ Tm凝= ln (Δ T3/Δ T2) Δ T3-Δ T4
Δ Tm过冷=
369195261.xls
第 2 页
=
66.59
= ln (Δ T3/Δ T4)
35.94
过热段总传热量Q1 过热段传热系数K1 过热段传热面积F1 F过热=Q/(K*Δ Tm)= 冷凝段总传热量Q2 冷凝段传热系数K2 冷凝段传热面积F2 F凝=Q/(K*Δ Tm)= 过冷段总传热量Q3 过冷段传热系数K3 过冷段传热面积F3 F过冷=Q/(K*Δ Tm)= 总计算面积 F 加上10%的裕量F 实取的面积 实取的面积裕量
汽水换热器热力计算(管内水)
查表
976.5
kg/m3
已知 已知 已知 已知 已知 ZπdN2/4 循环泵 Gw/fη
deWvρ/μ 1.163A3W0.8/de0.2 1230+20tp-0.041tp2 (tBH+0.5(τ1+τ2))/2 (tpz+tpj)/2 (tpz=tBH)
6
m
0.038
t1 t2
i q PBH tBH G0 Qj Δtm tp AB ρ
dw σ de z fη G Wν μ Re α2 A3 tpj tη
31 蒸汽冷凝给热系数(卧式） αl
32
数值
n1
33 蒸汽冷凝给热系数(立式） αl
34
数值
A1
35
误差校正系数
δ
36
tpj′
37 校正后的蒸汽冷凝给热系数 a′1
13
换热器中水的平均温度
14
数值
15
平均温度时水的密度
16
选用换热器型号
管子长
换热器管子外径
壁厚
换热器管子内径
28
纵列管束最大根数
管内水流通面积
循环流量
19
在管子内平均流速
动力粘度
20
雷诺数
26 从管内表面到水的给热系数
27
29
管壁表面平均温度
30
凝结水膜温度
汽水换热器热力计算（管内水） 符号 Gw τ1 τ2 τ3
103.182879
αlδBiblioteka 4325.93405 W/(m2℃)
选取
15.24 W/(m℃)
1/(1/αl+1/αl+σ/λ1+σ2/λ2)
水水管壳式换热器
△p1/ =F*f0*u0*(NB+1) *1000*u0^2/2
△p2/ =NB*(3.5-2*h/D) *1000*u0^2/2 液体
∑△p0/ =(△P1/+△P2/) *Fs*Ns (=
8.231646251 0.025 0.011052211 #NAME? 0.00000054 #NAME? #NAME? 9
#NAME?
#NAME? 1.15
#NAME? #NAME?
λ Nu=0.023*Re0.8*Pr0.4
a1=Nu*λ/d1
4.331 0.6072 69.98519256 1931.591315
λ Nu=0.33*Re0.6*Pr0.33
a2=Nu*λ/d1 λ1
3.563 0.643
#NAME? #NAME? 16.3
壳程水Pr数: 壳程水导热系数W/m.k 壳程Nu系数 壳程给热系数a2 管子导热系数 计算总传热系数k1
考虑污垢85%后,总传 热系数k
八 结论 该换热器满足使用要求
m3/h m m2 m/s
m2/s
Pa Pa
Pa
正三角形排列的 nc=1.1*(n总^0.5)
A0=h(D-nCd0)/2 u0=Q/(A0*36000)
1/(1/a1+1/a2+0.002/λ1+
0.0000)
#NAME?
0.85*k1
#NAME? =( #NAME?
℃ ℃ t/h ℃ ℃ t/h
kcal/h
℃ kcal/m2h℃
m2 m2 m2 %
)MPa kcal/m2.h.℃)
管壳式换热器传热面积初步计算模板
有效平均传热温差 平均传热面积Am 管内壁传热面积A1 管外壁传热面积A2 总传热系数 传热面积 总传热系数 传热面积 管程基本参数
2 1340 1312 14879 486525
名
称
0.020
304 16.3 正三角形排列 0.025 0.032 0.002 管程流体物性参数 称 数 水 50 980 4186 0.0000846 0.54 ℃ kg/m³
管壳式换热器初步计算
本计算适用于两流体无相变且逆流过程的计算，熔盐走壳程，管程流体根据需要选择。 浅蓝色区域需要输入数值，其他区域不得擅自修改。 工艺参数 名 称 壳 程 管 水 2 230 0.2 Re＜20000 Re＞20000 1263 壳程基本参数 名 当量直径 称 数 据 单 位 m 管子材质 管材导热系数 管子排列方式 管外径 相邻两管的中心距 管子壁厚 壳程流体物性参数 名 物料名称 定性温度 密度ρ 比热Cp 粘度μ 导热系数λ 壁温粘度μ 称 数 据 单 位 ℃ 名 物料名称 定性温度 kg/m³ 密度ρ
J/kg.℃
据
单 位
二元熔盐 230 1992 1447 0.00637 0.499
pa.s pa.s
粘度μ
pa.s w/m.℃
0326
J/kg.℃ 比热Cp
程
单 位 kg/s 60 ℃ ℃ m/s W/㎡.℃
名 总热负荷
称
数
据
单 位 w ℃ ㎡ ㎡ ㎡ W/㎡.℃ ㎡ W/㎡.℃ ㎡ 单 位 w/m.℃ m m m
物料名称 流体流量 进/出口温度 进/出口压力 流体流速 对流传热系数 雷诺数Re
二元熔盐 230 40
167440 180 0.072 0.066 0.079 1133 0.8219282 1114 0.8357835 数 据
管壳式热交换器的热力计算
3. 壳程流通截面积的确定
a. 纵向隔板，要确定其长度。
采用连续性方程。
标准： 使流体在纵向隔板转弯时的流速与各流程中顺管束流动时速度基本相等。 问题: 怎么确定壳程流速？
b. 弓形折流板，要确定其缺口高度。
标准： 流体在缺口处的流通截面积与流体在两折流板间错流的流通截面积 相接近，以免因流动速度变化引起压降。
b) 回弯阻力
Pi 4
wt2
2
Zt
Pa,
Z t 管程数
c) 进、出口连接管阻力
Pi 1.5
2 wn
2
Pa
2. 壳程阻力计算
a) 无折流板 可直接利用直管中沿程阻力计算公式 4A 当量直径 d 自由流通面积和湿周 U b) 弓形折流板 包括了顺流和叉流的复杂流动，有间隙泄漏、旁路等，所以很难准确地计 算阻力 贝尔-台华法 具体方法见课本
四、管壳式热交换器的合理设计
1．流体在热交换器内流动空间的选择原则：
1）提高传热系数小的一侧的换热系数 2）省材料，降低成本 3）便于清洗检修 4）减少和环境的热量交换 5）减少受热不匀造成的热应力 管内：容积流量小的，不清洁易结垢的，压力高的、有腐蚀性的，加热设备 中的高温流体或低温设备中的低温流体 壳体：容量大尤其是气体，刚性结构换热器中对流传热系数较大的流体，饱 和蒸汽等
山东大学· Βιβλιοθήκη 源与动力工程学院 杜文静第二章 管壳式换热器
一．管壳式热交换器的结构计算
结构计算的目的在于确定设备的主要结构参数和尺寸，包括： (1) 计算管程流通截面积，包括确定管子尺寸、数目、管程数，并选择管 子的排列方式等； (2) 确定壳体直径； (3) 计算壳程流通截面积，包括折流板类型； (4) 计算进出口连接管尺寸。
汽水管壳式换热器热力计算
kcal/h kcal/m2.h. ℃
94800.8 3500
0.6
kcal/h kcal/m2.h. ℃
17078.7 1200
0.55
1.94
2.14
m2
7.40
280.7554059
三.水侧计算
水流量
t/h
12
水进口温度 t1
℃
80
1847008866.xls
(= 928.9 w/m2. ℃) (= 4063.9 w/m2. ℃) (= 1393.3 w/m2. ℃)
用户:
热力计算书 不锈钢管 1、2号机
MPa(a) ℃ ℃
kcal/kg kcal/kg 源自cal/kg kcal/kg ℃ ℃ ℃
t/h
0.003 120
134.000
705.002 663.397 177.687 90.184
80 90 90.000 12
kcal/h
Q=CGt(t2-t1)=
℃
663.397
134.00
1847008866.xls
120000 177.687 90.184 134.00
90
89.32
80 81.42
30
44.68
52.58
10
Δ T1=
Δ T1-Δ T2 Δ Tm过=
30 ℃ Δ T3= 52.58 ℃
Δ T2= 44.68
Δ T2=
10
=
36.85
设计工况
2.5 41.2 50
1847008866.xls
198.1489155
0.891265597 1 40 40 40
已查
25 2 32
管壳式换热器工艺计算算例
-2-
i 0.023
0.023
di
Re 0.8 Pri (苯被加热）
0 .3
0.613 0 .4 (1.6225 10 4 ) 0.8 5.8 0.015 4432W / m 2 C
2）计算壳程对流传热系数 0 换热器中心附近管排中流体流通截面积为：
d 0.019 2 A0 hD1 0 0.15 0.4 1 0.0244m t 0.032
式中 h 折流挡板间距，取 300 mm ； t 管中心距，对 25 2.5mm ， t 32mm 。 因为 WC 15.4kg / h 所以
2
P2 3
ui 2
2
3
996.325 0.925 5115Pa 2
2
对于 19 2mm 的管子 4，Ns=1
P 4322 5115 1.4 4 1 52847 Pa
i
-4-
Hale Waihona Puke 2 ）计算壳程压强降0
P P
， 1
P2 Fs Ns
-6-
苯
Re 0
d eu0
3
0.05 0.22 836.6 24154 0.381 10 3
6
因为 Re 0 在 2 10 ～ 1 10 范围内，故可用下式计算 0
0 0.36
de
Re 0 0.55 Pr0 3 Pr0
1
Cp
1.828 10 3 0.381 10 3 4.6 0.151
壳程中水被加热，取 1.05 ，
管壳式换热器热力计算
(3)温差修正系数FT 在错流和折流换热器中，温度分布情况相当复杂，可按(2) 中公式计算出逆流的平均温度差，然后乘以修正系数，即 可计算有效平均温差Δtm； Δtm=FTΔtlm
式中 Δtlm——逆流时的对数平均温度差，℃； FT——温差修正系数 (查换热器设计手册中图1-3-6 取得)。
2.对流传热膜系数
(1)算术平均温度差
Δtm1= (Δt1+ Δt2)/2 (2)对数平均温度差
Δtm2= (Δt2- Δt1)/ln (Δt2 / Δt1) 式中 Δtm2——较大的温度差；
Δtm1——较小的温度差。 当Δtm1/ Δtm2<2时，采用算术平均温度差，否则采用对数 平均温度差。在计算平均温度差时，对无相变的对流传热， 逆流的平均温度差大于并流的平均温度差，因而在工业设 计中在工业设计中，在满足工艺条件的情况下，通常选用 逆流。
2.1无相变对流传热的传热膜系数
(1) 管内传热膜系数 流体在管内流动，其流动阻力和传热膜系数与流体在管 内的流动状态有关，流动状态以雷诺数大小来区分。
(1.1)湍流 Re>10000 对于低粘度流体(μi<2μa， μa为常温下水的粘度)，可用
αi=0.023λi/ diRei0.8Prin 应用范围：Re>10000，0.7<Pr<120，L/di>60。 当L/di>60时，应将上式乘以[1+(di/L)0.7]进行修正。
奴塞尔特数
Nu=hL/ λ，其中h、L、λ分别为流体的传热系数、特征 长度与导热系数。代表了长度与热边界岑厚度之比，表征 了流体对流换热能力的大小。
1.稳态传热方程
热流体将热量通过某固定面传给冷流体成为传热，稳态传热 的基本方程为：Q=KAΔtm
管壳式换热器传热计算示例终 用于合并
Pa;
取导流板阻力系数:
;
导流板压降:
壳程结垢修正系数: 壳程压降:
Pa ;(表 3-12)
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。
Ｐa;
(2)结构设计(以下数据根据 BG150-2011)
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 di=0、025-2×0、0025=0、02 m; 管子长度取为 l=3 m; 管子总数:
管程流通截面积:
取 720 根 m2
管程流速: 管程雷诺数: 管程传热系数:(式 3-33c)
m/s 湍流
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、25d0); 管束中心排管的管数按 4、3、1、1 所给的公式确定:
结构设计的任务就是根据热力计算所决定的初步结构数据,进一步设计全部结构尺寸, 选定材料并进行强度校核。最后绘成图纸,现简要综述如下:
1) 换热器流程设计 采用壳方单程,管方两程的 1-4 型换热器。由于换热器尺寸不太大,可以用一台,未考虑 采用多台组合使用,管程分程隔板采取上图中的丁字型结构,其主要优点就是布管紧密。 2)管子与传热面积 采用 25×2、5 的无缝钢管,材质 20 号钢,长 3m,管长与管径都就是换热器的标准管子 尺寸。 管子总数为 352 根,其传热面积为:
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:
汽水换热器热力计算(管内水)
m
0.0015
m
0.035
m
17
根
0.01635596 m2
100
m3/h
1.69832809 m/s
0.000012
4953.45692
9697.2601 W/(m2℃)
2791.68019
106.25
℃
110.625
℃
0.896A1/(n1dw(tBH-tpj))1/4
7161.86298 W/(m2℃)
Mpa ℃ kg W ℃ ℃
查表
976.5
kg/m3
已知 已知 已知 已知 已知 ZπdN2/4 循环泵 Gw/fη
deWvρ/μ 1.163A3W0.8/de0.2 1230+20tp-0.041tp2 (tBH+0.5(τ1+τ2))/2 (tpz+tpj)/2 (tpz=tBH)
6
m
0.038
蒸汽通过垂直方向的管排数（总管数/最大一横排管 数）
10
1.163A1/((tBH-tpj)L)1/4 5700+56tη-0.09tη2
((tBH-tpj)/(tBH-tpj′))0.25
4663.43362 10793.5898 0.92762853
(αltBH+0.5α2(τ1+τ2))/(α1+α405 W/(m2℃)
选取
15.24 W/(m℃)
1/(1/αl+1/αl+σ/λ1+σ2/λ2)
2403.95374 W/(m2℃)
一般0.58-2.3，铁锈1.16,油一般0.12-0.14
W/(m℃)
0.0005
管壳式换热器热力计算
管壳式换热器热力计算管壳式换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、石油、电力等行业中。
它由管束（包括管子和管板）和壳体组成，并通过管板将管子固定在壳体上。
在换热过程中，热媒流体在管内流动，冷媒流体在壳侧流动，两种流体通过壳体和管道之间的壳壳换热器进行热量传递。
因此，热力计算对于管壳式换热器的设计和运行至关重要。
管壳式换热器的热力计算主要包括确定整个系统的热量传递量和热阻。
其中，热量传递量是指在单位时间内通过换热器的热量，而热阻则是指媒体在传递热量过程中所遇到的阻力。
在进行热力计算时，需要根据具体的工况参数，采用一定的算法和理论来计算热量传递量和热阻。
首先，需要确定管壳式换热器的传热面积。
传热面积是传热的关键因素，它决定了热量传递的效率。
传热面积的计算公式为：A=π*D*L*N其中，A表示传热面积，D表示管子的外径，L表示管子的有效长度，N表示管子的数量。
然后，需要计算传热系数。
传热系数是指在单位时间内传递的热量和温度差之间的比值。
计算传热系数需要考虑媒体的物性参数，包括流体的粘度、导热系数、比热容等。
传热系数的计算公式为：U = 1 / (1 / hi + δ / λ + 1 / ho)其中，U表示传热系数，hi表示内层传热系数，δ表示管道壁厚度，λ表示管道壁材料的导热系数，ho表示外层传热系数。
接下来，需要确定壳侧和管侧流体的温度差。
壳侧流体的温度差可以通过流体的进出口温度差来计算，管侧流体的温度差可以通过管内流体进行热力平衡计算得到。
最后，根据所得的参数，可以计算热量传递量和热阻。
热量传递量的计算公式为：Q = U * A * ΔTlm其中，Q表示热量传递量，ΔTlm 表示对数平均温差。
而热阻的计算公式为：R=1/U*A其中，R表示热阻，U表示传热系数，A表示传热面积。
通过以上的热力计算，可以确定管壳式换热器的传热性能和热力参数，为正确选择和设计换热器提供依据。
在实际应用中，还需要考虑到其他因素，如压力损失、换热器的结构、材料选择等。
管壳式换热器换热面积-
式中：T 1=406.8℃T 2=263.2℃Cp,h=2823.617J/(kg ℃）m h =0.1466kg/sWd=0.025m αo =40W/(m 2.℃)r o =0.0005(m 2.℃)/W A o /A i =1.010101λw =48W/(m .℃)换热管的外表传热面积与内表传热面积之比换热管的外表与换热器管内和管外的平均传热面积之比管壁材料的导热系数总传热系数K的计算换热管外径管壁管外流体传热膜系数管内流体传管外流体污垢热阻管内流体热流体比热冷流体热流体质量流量冷流体质热负荷Q=55727.77564其中总传热系数K的计算公式如下：热负荷Q的计算热流体进口温度冷流体进热流体出口温度冷流体出本计算表格是基于《换热器设计手册》（钱颂文主编）中相关公式进行的计算Q=KA Δt mQ-热负荷，WK-总传热系数，W/(m 2.℃)A-换热器传热面积，m 2Δt m -进行换热的两流体之间的平均温度差，℃26.62W/(m 2.℃)Δt 2=156.8℃Δt 1=153.5℃0.979Δt 2=297.1℃Δt 1=13.2℃0.044Δt m =155.15Δt m =155.15Δt m =155.1441506Δt m =91.17324918(4)当Δt 1/Δt 2 >2 时且并向流动时4、确定温度修正系数(1)对于单壳程、双管程或者2n管程的管壳式换热器较小端温差Δt 1/Δt 2=3、确定平均温度差(1)当Δt 1/Δt 2 <2 时且逆向流动时(2)当Δt 1/Δt 2 <2 时且并向流动时(3)当Δt 1/Δt 2 >2 时且逆向流动时1、当换热器冷热流体逆向流动时较大端温差较小端温差Δt 1/Δt 2=2、当换热器冷热流体并向流动时较大端温差总传热系数K=P=0.472231572R=1.0235210260.9813.77m 2换热面积A=5、根据P、R值查图，确定对应温度修正系数温度修正系数 F T =t 1=109.7℃t 2=250℃Cp,c =1943.27J/(kg ℃）m c =0.2044kg/s δ=0.00025m αi =45W/(m 2.℃)r i =0.0005(m 2.℃)/W A o /A m =1.005025的外表传热面积与换热器管内和管外的平均传热面积之比管壁厚度流体传热膜系数内流体污垢热阻冷流体比热流体质量流量流体进口温度流体出口温度算的计算。
管壳式换热器选型计算书
管式换热器选型计算书 用户： 编号： 工况参数 01 介质名称 02 总流量 03 单台流量 04 进口温度 05 出口温度 06 密度（液相/气相） 07 比热 08 导热系数 09 粘度 10 污垢系数 11 允许压力 12 设计压力/实验压力 13 设计温度 14 总热负荷 性能参数 15 型号 16 换热器型号 17 单台传热面积 18 总传热面积 19 并联台数 20 串联台数 21 传热系数（洁净/污 垢） 22 对数平均温差/修正 系数 23 流程数 24 压力降 25 流速 工况参数 26 换热管数 28 换热管材料 30 换热管型号 32 换热器长度 34 管间距 36 排列方式 38 进出口口径 40 重量 41 标准 42 安装形式： 43 备注： 项目号： 单位 四平腾大换热器设备有限公司 项目： 日期：2015-01-26 管程 水 4902.5 4902.5 70 60 980.5/ 4.184 0.663 0.438 0.0001 50 0.6/0.75 150 设计人：张弢弘 壳程 水 9813.79 9813.79 55 60 984.425/ 4.18 0.655 0.493 0.0001 50 0.6/0.75 150 56.98 BEM400-0.6/1.0-13.5-2.5/25-4I 固定管板 13.5 13.5 1 1 799.6 7.21/0.805 1 0.82 0.18 400 碳钢 9 240 50(SW6重新校核） 4 /
Kg/h Kg/h ℃ ℃ Kg/m3 KJ/kg.℃ W/m.℃ cP ㎡.℃/W Kpa Mpa ℃ KW
பைடு நூலகம்㎡ ㎡
W/㎡.℃ ℃ Kpa m/s 76 碳素钢 25X1.5 2500 32 三角形排列 / 4 2.44 0.18
管壳式换热器计算书
总传热系 数K Rsi Rso K K/K' 换热器的 实际传热 面积 依Qi＝ Si△tm
2100<Re< 6069.676358 6000不用 校正 38.08486237 1 0.907006351 μ w按照7.5℃取 2300<Re< 10000
hi
1051.45766
壳程压降
压强校核
计算公式来自 管壁温度 续表5-19《换 热器原理及计 管外壁热 流密度q1 （W/m/ ℃）
气相 3.145 1676.316 43647.75
P
0.162790698
580
管 管径d （m） 内径di （m） 单程管数 Ns 管长l(m)
R 总换热量 Q(J/s) 海水流量 qsw(Kg/ s) 热端温差 deltaT1 冷端温差 deltaT2 对数平均 温差 deltaTm (℃） 平均传热 温度差 (℃） 管程对流 传热系数 hi 管程流通 截面积 (m2) 海水流速 ui(m/s) Rei Pri （μ /μ w)^(0.14) 校正系数 Φ
0.03125 13.56171 0.05 0.50625 12 4~25横放 0.5 14 三角形排列
1.621714105
2
0.1
144
152
0.166667 12.33333
0.45 13
《换热器原理 0.000086 及计算》附录 13-2 0.00017197 673.5481592 1.16128993 1.1~1.25 71.62831128 47.38133084 Φ 计算公式来自 续表5-19《换 热器原理及计 算》 0.339 足够大
F
0.5
管程允许 压降 （pa） 壳程允许 压降 （pa）
管壳式换热器传热计算示例(终)
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=0.3704×10－6 Pa·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1.25d0）；管束中心排管的管数按4.3.1.1所给的公式确定：取20根；壳体径：m 取Di=0.7m；长径比：布管示意图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 0.6955m 7）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：m/s ；壳程质量流速：kg m 2/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：r 2=0.000344m 2.℃/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。
换热器计算说明书622讲解
一、 设计题目与参数1.1设计题目：管壳式换热器 1.2设计参数：二、热交换器型式/台数及流动的选择根据已知条件，选定一台<1-2>型管壳式固定管板上式热交换器工作，采用错流方式。
热流体为水，冷流体为氨，由于水比氨更易结垢，并且管侧和壳侧压力和温度都不是很高，因此综合考虑，宜采用管程走水，壳程走氨。
三、设计计算与数据3.1原始数据1.水进口温度：C t ︒=110'12.水出口温度:C t ︒=90"1：3.氨进口温度：C t ︒=15'24.氨出口温度：C t ︒=38"25.水工作表压力:MPa p 4.01=6.氨工作压力:MPa p 5.12=7.水的质量流量:13.89kg/s 50t/h M 1==：3.2流体的物性参数 8.水的定性温度：C t t o m 100)/2t'"(11=+=9.水的比热：1p C =4.220)/(C kg kJ o ⋅ 10.水的密度：1ρ=958.43/m kg 11.水的粘度：1μ=s)kg/(m 10282.5-6⋅⨯12.水的导热系数：1λ=0.683)/(C m W o ⋅ 13.水的普朗特数:1r P =1.7514.氨的定性温度：C t t t m ︒=+=''+'=26.5238152222 15. 氨的比热：2p C =4.813)/(C kg kJ o ⋅ 16. 氨的密度：2ρ=600.73/m kg 17. 氨的粘度：2μ=)/(105.1326s m kg ⋅⨯- 18. 氨的导热系数：2λ=0.4656)/(C m W o ⋅19. 氨的普朗特数:2r P =1.37 3.3传热量及平均温差 20.热量损失系数：l η=0.9821.传热量：KW t t C M Q p 1148.8798.090)-(110220.489.13)"'(1111=⨯⨯⨯=-= 22.氨的流量：s kg t t C Q M p /0.38115)-(3810813.4101148.87)(33'1"222=⨯⨯⨯=-= 23.逆流时算数平均温差：C t t t ︒=-=-=∆751590'2''1max C t t t ︒=-=-=∆7238110''2'1minC t t t c m ︒==∆-∆=∆73.497275ln 72-752min max ,124.参数P 及R ：242.015-10115-38'2'1'2''1==--=t t t t P0.870153890110'2''2''1'1=--=--=t t t t R25.温差修正系数：299.0=ϕ，由<1-2>型图查得26.有效平均温差：C C t tm c m 90.7249.37299.0,1=︒⨯=∆⋅=∆ϕ3.4以外径为准，估算传热面积及传热面结构 27.初选传热系数：)/(11002'C m W K ⋅=28.估算传热面积：2''.334190.72011010008.87411m K Q F tm =⨯⨯=∆⋅=29.管子材料及规格：选用碳钢无缝钢管，5.225⨯φ30.管程内水的流速：s m /1.52=ω31.管程所需流通截面：2222009662.01.54.95898.13m M A t =⨯==ωρ32.每程管数：3130.7702.0009662.04422≈=⨯⨯==ππi t d A n ，取31根管子 33.每根管长：m d nZ F l o t 0.349.2025.0231.3341'≈=⨯⨯⨯==ππ,取标准管长3.0m34.管子的排列方式：等边三角形。
汽水管壳式换热器热力计算书
19 1.5 1545
5.5 2
0.155320341
1.61
70
（仅供参考）
500.21 1200
用户给定
860.00 952.9472753 设计工况
第3页
总计算面积 F
498.9
加上10%的裕量F
548.83
实取的面积
m2
500.21
实取的面积裕量
0.25
流体运动粘度 γ 一程换热管根数 N 换热管内径 d0 流速 u
ΔTm过= ln (ΔT1/ΔT2)
=
79.12
ΔT3-ΔT2 ΔTm凝=
ln (ΔT3/ΔT2)
=
66.59
ΔT3-ΔT4
ΔTm过冷= ln (ΔT3/ΔT4)
=
35.94
过热段总传热量Q1 过热段传热系数K1 过热段传热面积F1 F过热=Q/(K*ΔTm)=
冷凝段总传热量Q2 冷凝段传热系数K2 冷凝段传热面积F2 F凝=Q/(K*ΔTm)=
3735067059.xls
8.水进口温度 t1 9.水出口温度 t2 10.疏水温度 t1' 11.被加热水量Gt 二.计算过程 1.总传热量 Q 2.对数温差计算
705.002 250
130.00
℃
80
℃
130
℃
90.000
t/h
860
kcal/h
Q=CGt(t2-t1)=
℃
663.397
43000000 177.687 90.184
四.汽侧计算 蒸汽耗量 蒸汽比容 蒸汽进口数量 蒸汽流速 蒸汽进口 蒸汽进口(圆整)
五.换热面积计算 换热管规格 换热管壁厚 换热管数量 换热管长度 换热管程数 单程换热管流通面积 管内流速 管板厚度（仅供参考） 换热面积 换热器公称直径DN
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℃ m /kg m3/kg m /s m/s DN DN
3 3
90 0.001029029 已查 0.001035937 已查 0.003441609 2.5 41.2 50
351814476.xls
第 3 页
kg/h m /kg 只 m/s DN DN
3
198.1489155 0.891265597 已查
用户给定 用户给定
12.00 968.5391615 0.000000285 设计工况
一程换热管根数 换热管内径 d0 流速 u
N
n m m/s
351814476.xls 16 0.021
u=Q/(N*PI()*d 0* d0/4)= Re=d0*u/γ = 湍流时 λ =0.3164/ ^0.25 (Re )
用户: 一.已知参数 1.蒸汽压力 2.蒸汽温度 3.饱和蒸汽温度 t1'' 4.过热蒸汽焓值 5.饱和蒸汽焓值 6.饱和水的焓值 7.疏水焓值 8.水进口温度 t1 9.水出口温度 t2 10.疏水温度 t1' 11.被加热水量Gt 二.计算过程 1.总传热量 Q 2.对数温差计算 705.002 120 MPa(a) ℃ ℃ kcal/kg kcal/kg kcal/kg kcal/kg ℃ ℃ ℃ t/h
第 5 页
λ Nu=0.023*Re0.8*Pr0.4 a1=Nu*λ /d1 λ 1
221.183712 6395.369044 200000
16.3
0.0003
1/(1/a1+1/a2+ 0.001/λ 1)
1712.145448
设计工况
1
40 40 40
mm mm 根 m m2 m/s mm m mm
2
25 2 32 3 2 0.005541769 0.62 50 （仅供参考） 7.40 325
总计算面积 F 加上10%的裕量F 实取的面积 实取的面积裕量 m2
1.9 2.14 7.40 280.76
t/h kg/m m /s
2 3
热力计算书 不锈钢管 1、2号机 0.003
120 134.000 705.002 663.397 177.687
351814476.xls
第 1 页
2971.44
90.184
80 90
已知参数 1.蒸汽压力 2.蒸汽温度
barห้องสมุดไป่ตู้a) ℃
3 120 134 2946.91 2773.00 742.73 80 90 90
第 4 页
0.621030752 45760.16071
雷诺数 Re 摩擦系数λ
0.021632892 3
流体流经的直 管段 L
m △P1=λ *L*ρ *u^2/ (2*d) △P2=3*ρ * u^2/2
管程流体直管段 流阻 △p1 流体回弯处 压降 △p2 管程分程数 串联的壳程数 Np NS
三.水侧计算 水流量 水进口温度 t1
kcal/h kcal/m .h. ℃
2
8121 800 0.3 (= 928.9 w/m2. ℃)
kcal/h kcal/m .h. ℃
2
94800.8 3500 0.6 (= 4063.9 w/m2. ℃)
kcal/h kcal/m .h. ℃
2
17078.7 1200 0.55 1.94 2.14 (= 1393.3 w/m2. ℃)
Pa
577.2048239
Pa
560.318107 2 1 1.4
结构校正因数 Ft 管程总阻力∑△ pi
MPa
∑△Pi=(△P1+ △P2)*1.2 *Ft*NS*NP 0.0032
设计工况
351814476.xls
传热校核计算 管程水Pr数: 管程水导热系数W/m.k 管程Nu系数 管程给热系数a1 壳程给热系数a2 管子导热系数 考虑污垢系数 计算总传热系数k1 4.331 0.6072
ln (Δ T1/Δ T2) Δ T3-Δ T2 Δ Tm凝= ln (Δ T3/Δ T2) Δ T3-Δ T4
Δ Tm过冷=
351814476.xls
第 2 页
=
48.52
= ln (Δ T3/Δ T4)
25.65
过热段总传热量Q1 过热段传热系数K1 过热段传热面积F1 F过热=Q/(K*Δ Tm)= 冷凝段总传热量Q2 冷凝段传热系数K2 冷凝段传热面积F2 F凝=Q/(K*Δ Tm)= 过冷段总传热量Q3 过冷段传热系数K3 过冷段传热面积F3 F过冷=Q/(K*Δ Tm)= 总计算面积 F 加上10%的裕量F 实取的面积 实取的面积裕量
m2
7.40 280.7554059
t/h ℃
12 80
设计工况
水出口温度 t2 进口水比容 出口水比容 体积水流量 水进出口流速 水进出口 水进出口(圆整) 四.汽侧计算 蒸汽耗量 蒸汽比容 蒸汽进口数量 蒸汽流速 蒸汽进口 蒸汽进口(圆整) 五.换热面积计算 换热管规格 换热管壁厚 换热管数量 换热管长度 换热管程数 单程换热管流通面积 管内流速 管板厚度（仅供参考） 换热面积 换热器公称直径DN 六.管程阻力计算： 流量 Q 流体密度 ρ 流体运动粘度 γ
3.饱和蒸汽温度 t1'' ℃ 4.蒸汽焓值 kj/kg
90.000 12 Q=CGt(t2-t1)= 120000 177.687 134.00 90 90.184
5.饱和蒸汽焓值 6.饱和水的焓值
6.进水温度 t1 7.出水温度 t2 8.疏水温度 t1'
kj/kg
kj/kg ℃ ℃ ℃ kj/kg
kcal/h ℃ 663.397 134.00
9.疏水焓值 11.被加热水量Gt
t/h
376.97 12
90.00 89.32 81.42 30 Δ T1= Δ T1-Δ T2 Δ Tm过= = 36.85 设计工况 44.68 30 ℃ Δ T3= Δ T2= 44.68 52.58 52.58 Δ T2= ℃ 10 25.65346013 10 80 89.32329159 81.42322389