换热器的传热及阻力计算
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。
换热器的传热及阻力计算
换热器的传热及阻力计算换热器是一种用于传递热量的设备，广泛应用于各个领域，如工业生产、能源系统和空调系统等。
在设计换热器时，需要对其进行传热及阻力计算，以确保其正常工作和高效性能。
本文将详细介绍换热器的传热计算方法和阻力计算方法。
换热器的传热计算方法可以通过换热系数和传热面积两个方面来进行。
换热系数是一个反映传热效率的参数，可以通过实验测定或理论计算得到。
传热面积是指换热器内热量传递的表面积，可以通过换热器的几何形状和尺寸进行计算。
换热系数的计算方法主要有理论计算和实验测定两种。
理论计算方法是根据换热过程涉及的热力学和流体力学原理，利用换热器材料的导热性能、流体的物性参数和流体速度等来计算换热系数。
而实验测定方法则是通过实验室或现场实测来确定换热系数。
常见的实验测定方法有柱式法、风洞法、加热线法和表面平均温度法等。
传热面积的计算方法则根据具体的换热器结构形式来进行。
换热面积的计算需要考虑换热器的传热面的几何形状、尺寸和布置等因素。
根据实际情况和设计要求，可以选择适当的换热器结构，如管壳式、板式、管翅片式、环型或螺旋板式等，并根据具体结构进行面积计算。
阻力计算是指换热器在工作过程中对流体流动产生的阻力进行估算。
对流体流动的阻力计算需要考虑流体的运动状态、流量和流速等因素。
阻力计算可以通过实验测定或理论计算来进行。
实验测定方法包括风洞法、压差容器法和管道试验法等，其中风洞法是常用的方法之一、理论计算方法则根据流体流动的基本原理和方程来进行，如伯努利方程、连续性方程和动量方程等。
在进行换热器的阻力计算时，需要考虑流体的性质、流动状态和流道的几何形状等因素。
一般来说，流体的阻力与其粘度、密度、流速和流体的流动形式等有关。
流体的流动形式可以分为层流和紊流两种，其阻力特性也有所不同。
通常情况下，层流和紊流的阻力可以通过一系列经验公式或实验数据进行计算和估算。
除了传热计算和阻力计算，还需要对换热器进行性能评估和优化设计。
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:
换热器的传热及阻力计算
逆流的 tm 最大，顺流则最小；
(2)顺流时 t1 t2 ，而逆流时，t2 则可能大于 t1 ，可见，
逆流布置时的换热最强。
Ti
dq
T
In
dT1
Ti
To
T dq
dT2
ddTTc2
Out
In
ddTTh1
To
Out
(3) 一台换热器的设计要考虑很多因素，而不仅仅是换热 的强弱。比如，逆流时冷热流体的最高温度均出现在换热 器的同一侧，使得该处的壁温特别高，可能对换热器产生 破坏，因此，对于高温换热器，又是需要故意设计成顺流。
假设换热器向外界散热不计。则三式相等。
§ 2.2 换热器传热计算的基本方法 和步骤
• 换热器的热计算的内容 • 换热器的基本方法及步骤
平均温差法 效率单元数(-NTU)法
一、换热器的传热计算内容
1、两种类型的设计
(1)设计计算：设计一个新的换热器，以确定所需的换热面积。 (2)校核计算：核算已有换热器在非设计工况下的传热性能 。
W2 t2 t2 Wmint1 t2
对于一个已存在的换热器，如果已知了效能 和冷热流体的进 口温差，则实际传热量可很方便地求出
q qmax Wmin T1 T2
那么在未知传热量之前， 又如何计算？和那些因素有关？
以顺流换热器为例，并假设 qm1c1 qm2c2 Wmin W1 ，则有
kA Wm in
(1
Cr
)
1 Cr
换热器效能公式中的 kA 依赖于换热器的设计，Wmin 则依赖
于换热器的运行条件，因此，kA Wmin 在一定程度上表征了换
板翅式换热器的传热计算_钱寅国
板翅式换热器的传热计算
钱寅国, 文顺清
( 杭州杭氧股份有限公司设计院, 浙江省杭州市东新路 388 号 310004)
摘要: 介绍了板翅式换热器的结构形式, 通过传热方程式推导出了翅片效率、表面效率以及
流动阻力的计算公式, 为板翅式换热器的计算提供依据。
关键词: 板翅式换热器; 传热计算; 翅片效率
# 32 #
2 传热设计计算
211 传热计算的基本方程 换热器的计算一般可以分为两种, 一种是设计
一个新的换热器, 以确定换热器所需换热面积的设 计计算; 另一种是对已有的或已选定的换热器, 在 非设计工况下核算其能否胜任规定的换热任务的校 核计算。前者的计算目的在于决定换热器的传热面 积, 但是同样大小的传热面积可以采用不同的构造 尺寸; 另外, 结 构尺寸也同时 影响传热计算 的过 程, 因此实际上这种计算也必定与结构计算交叉进 行。校核性传热计算则是针对已选定的换热器, 确 定流体的出口温度并确定该换热器在非设计工况下 的性能变化, 判断其能否在非 设计工况下完 成任 务。进行换热器的传热计算, 最主要的是确定热负 荷和流体的进/ 出 口温度、传热面 积、传 热系数, 同时确定这些量之间的关系。无论是设计计算还是 校核计算, 都需要采用两个相同的基本关系式, 即 传热方程和热 平衡方程式[ 1] , 并且这两个方 程式 常常需要联立求解。 21111 传热方程式
(完整word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。
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。
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。
热交换器传热计算的基本方法
三、换热器中传热过程对数平均温差的计算
1 简单顺流及逆流换热器的对数平均温差 流动形式不同，冷热流体温差沿换热面的变化规律也不同.
传热方程的一般形式： kAtm
换热器中冷流体温度沿换热面是不断变化的，因此，冷却 流体的局部换热温差也是沿程变化的。
以顺流情况为例，作如下假设：
（1）冷热流体的质量流量qm2、qm1
dt1
dt2
1 qm1c1
d kdA t
1 qm2c2
d d 1 1
qm1c1 qm2c2
dt d kdAt
dt kdA
t
tx dt k Ax dA
t t
0
ln
tx t
k Ax
tx texp( kAx )
可见，当地温差随换热面呈指数变化，则沿整个换热面的平
均温差为：
tm
t t1 t2 dt dt1 dt2
t1 t1 dt1 t1
在固体微元面dA内，两种流体的换 热量为:
d kdA t
t2 dt2 t2
t2
对于热流体: 对于冷流体:
1 d qm1c1dt1 dt1 qm1c1 d
1 d qm2c2dt 2 dt2 qm2c2 d
dt
平均温差
t
m
与<逆0.流75工时作，时认的为对设数计平不均合温理差。t
lm
的比值
,c
示 在相同的流体进出口温度条件下，按逆流工作所需的传热
面积
Fcounte
与按某种流动形式工作所需的传热面积
r
比 Fother 之
值（传热系数相等的条件小），
即：
tm Fcounter
tlm,c
Fother
换热器的设计1-基本原理
Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU
主讲：魏高升
混合式（直接接触式） ：换热器内冷、热流体直 接接触、互相混合来实现热量交换。
典型应用：
电厂中的水冷塔
海勒式间接空冷凝汽器
Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU
Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU
主讲：魏高升
2.1 换热器的传热计算的基本参数
一、基本参数和方程
流体1的放热热流量
qm1c1 t1' t1" W1 t1' 9; " ' " qm 2c2 t2 t2 W2 t2 t2
Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU
主讲：魏高升
几种常见扩展表面的肋片效率：
实际散热量 f 假想整个肋表面的温度处于肋根温度下的散热量
•对于等截面直肋： ＝ tanh(mH )
0
m
mH
hP 2h Ac
肋片效率的影响因素：
f
热管式换热器具有较高的传热性能，但热管的制 造工艺较复杂，热管的密封性、寿命问题需重点考虑。
Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU
主讲：魏高升
间壁式换热器中冷、热流体的相对流动方向
在冷、热流体进口温度相同、流量相同、换热面 面积相同的情况下，流动型式影响冷、热流体的出口 温度、换热温差、换热量以及换热器内的温度分布。
顺排（矩形肋片）：
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。
翅片式换热器的设计及计算
制冷剂系统翅片式换热器设计及计算制冷剂系统的换热器的传热系数可以通过一系列实验关联式计算而得，这是因为在这类换热器中存在气液两相共存的换热过程，所以比较复杂，现在多用实验关联式进行计算。
之前的传热研究多对于之前常用的制冷剂，如R12，R22，R717，R134a等，而对于R404A和R410A的，现在还比较少。
按照传热过程，换热器传热量的计算公式为：Q=KoFΔtm (W)Q—单位传热量，WKo—传热系数，W/（m2.C）F—传热面积，m2Δtm—对数平均温差，CΔtmax—冷热流体间温差最大值，对于蒸发器，是入口空气温度—蒸发温度，对于冷凝器，是冷凝温度—入口空气温度。
Δtmin—冷热流体间温差最小值，对于蒸发器，是出口空气温度—蒸发温度，对于冷凝器，是冷凝温度—出口空气温度。
传热系数K值的计算公式为：K=1/（1/α1+δ/λ+1/α2）但换热器中用的都是圆管，而且现在都会带有肋片（无论是翅片式还是壳管式），换热器表面会有污垢，引入污垢系数，对于蒸发器还有析湿系数，在设计计算时，一般以换热器外表面为基准计算传热，所以对于翅片式蒸发器表述为：Kof--以外表面为计算基准的传热系数，W/（m2.C）αi—管内侧换热系数，W/（m2.C）γi—管内侧污垢系数，m2.C/kWδ，δu—管壁厚度，霜层或水膜厚度，mλ，λu—铜管，霜或水导热率，W/m.Cξ，ξτ—析湿系数，考虑霜或水膜使空气阻力增加系数，0.8-0.9（空调用亲水铝泊时可取1）αof—管外侧换热系数，W/（m2.C）Fof—外表面积，m2Fi—内表面积，m2Fr—铜管外表面积，m2Ff—肋片表面积，m2ηf—肋片效率，公式分析：从收集的数据（见后表）及计算的结果来看，空调工况的光滑铜管内侧换热系数在2000-4000 W/（m2.C）（R22取前段，R134a取后段，实验结果表明，R134a的换热性能比R22高)之间。
因为现在蒸发器多使用内螺纹管，因此还需乘以一个增强因子1.6-1.9。
板式换热器选型计算的方法及公式
板式换热器选型计算的方法及公式(1)求热负荷QQ=G．ρ．ＣP．Δt(2)求冷热流体进出口温度t2=t1+ Q /G ．ρ ．ＣP(3)冷热流体流量Ｇ= Q / ρ ．ＣP ．(t2-t1(4)求平均温度差ΔtmΔtm=(T1-t2)-(T2-t1)/In(T1-t2)/(T2-t1)或Δtm=(T１-t2)+(T2-t1)/2(5)选择板型若所有的板型选择完，则进行结果分析。
(6)由Ｋ值范围，计算板片数范围Ｎmin，ＮmaxＮmin = Q/ Kmax ．Δtm ．F P ．βＮmax = Q/ Kmin ．Δtm ．F P ．β(7)取板片数N（Ｎmin≤Ｎ≤Ｎmax ）若N已达Ｎmax，做（5）。
(8)取N的流程组合形式，若组合形式取完则做（7）。
(9)求Re，NuRe = W ．de / νNu =a1．Re a2．Pr a3(10)求a，K传热面积Ｆa = Nu ．λ / deK= 1 / 1/a h+1/a c+γc+γc+δ/λ0F= Q /K ．Δtm ．β(11)由传热面积Ｆ求所需板片数ＮＮＮＮ= F/ Fp+ 2(12)若N＜NN，做（８）。
(13)求压降ΔpEu = a4．Re a5Δp = Eu ．ρ．W2 ．ф(14) 若Δp＞Δ允，做（８）；若Δp≤Δ允，记录结果，做（８）。
注: 1．（1）、（2）、（3）根据已知条件的情况进行计算。
2．当T1-t2=T2-t1时采用Δtm = (T１-t2)+(T2-t1)/2 3．修正系数β一般0.7～0.9。
板式换热器的优化选型1 平均温差△tm从公式Q＝K△tmA，△tm＝1／A∫A（t1－t2）dA中可知，平均温差△tm是传热的驱动力，对于各种流动形式，如能求出平均温差，即板面两侧流体间温差对面积的平均值，就能计算出换热器的传热量。
平均温差是一个较为直观的概念，也是评价板式换热器性能的一项重要指标。
1.1 对数平均温差的计算当换热器传热量为dQ，温度上升为dt时，则C＝dQ／dt，将C定义为热容量，它表示单位时间通过单位面积交换的热量，即dQ＝K（th－tc）dA＝K△tdA，两种流体产生的温度变化分别为dth＝－dQ／Ch，dtc＝－dQ／Cc，d△t＝d（th －tc）＝dQ（1／Cc－1／Ch）,则dA＝[1／k（1／Cc－1／Ch）]·（d△t／△t），当从A＝0积分至A＝A0时，A0＝[1／k（1／Cc－1／Ch）]·㏑[（tho－tci）／（thi－tco）]，由于两种流体间交换的热量相等，即Q＝Ch（thi－tho）＝Cc （tco－tci），经简化后可知，Q＝KA0｛[（tho－tci）－（thi－tco）]／㏑[（tho －tci）／（thi－tco）]｝，若△t1＝thi－tco，△t2＝tho－tci，则Q＝KA0[（△t1－△t2）／㏑（△t1／△t2）]＝KA0△tm，式中的△tm＝（△t1－△t2）／㏑（△t1／△t2）。
(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。
换热器的传热及阻力计算
对已有换热器的换热能力进行校核或变工况计算。
根据给定的换热器结构参数和两侧流体的工作条件
及 W1、W2、t1' 及 t2' ，求传热热流量 和两流体的出
口温度
t1"
和
t
" 2
。
换热器传热计算的步骤
进行换热器传热设计计算的步骤
换热器传热计算的步骤
进行换热器传热校核计算的步骤
The end
f p
Ap tw t Af f tw t
Ap Af f tw t
Aef tw t
流体与洁净带翅片壁面间的对流换 热热阻
0
Aef A
1 Af A
1 f
表面效率：有效传热面积与总传热面积之比
A0
tw
t
0
tw
1
t
t
w 1
t
A
A
考虑污垢热阻后典型带翅片间壁的 传热热阻
W1 Wm Wmin,W2 Wum Wmax
1 1
e C* eC*NTU
W1 Wm Wmax,W2 Wum Wmin
1 e C*
C*
1 eNTU
C* 1 1 e 1eNTU
效率-传热单元数法
两种流体各自均非混合的单流程叉流流动
德雷克（Drake） 近似关系式
NTU 0.22
平壁
平壁两侧 带翅片
1 KA1 Aw1 Nhomakorabeard
1
1
rd
2
1 KA
1
rd
1
A0
1
Aw
1
rd
1
A0
2
圆管壁
1 KA
翅片换热器阻力计算公式
翅片换热器阻力计算公式
翅片换热器是一种常用于进行热交换的设备，它由许多薄片状的金属翅片组成，用于增加热交换器的传热面积。
在设计和分析翅片换热器时，了解阻力计算公式是非常重要的。
阻力计算公式可以帮助工程师评估翅片换热器在流体通过时所面临的阻力大小。
这一公式通常由两部分组成：压降部分和摩擦阻力部分。
在压降部分，压降系数（ΔP）可以根据换热器的结构参数和流体特性计算得出。
通常使用的公式可以表示为：
ΔP = K * (ρ * V^2) / 2
其中，K是一个与换热器结构有关的系数，ρ是流体的密度，V是流体的速度。
在摩擦阻力部分，常用的计算公式是根据Reynolds数（Re）和Nusselt 数（Nu）推导得出的。
该公式可以表示为：
f = (f_0 + B * Re^m) * (1 + (C * Nu^0.33 * (G / G_0)^0.67))
其中，f是摩擦阻力系数，f_0、B和m是经验系数，Re是流体的Reynolds数，Nu是Nusselt数，G是质量流量，G_0是标准状态下的质量流量。
以上是常见的翅片换热器阻力计算公式，可以根据具体的情况进行调整和应用。
在实际工程中，还需要考虑流体的物性参数、翅片形状和排列方式等因素，并结合实验数据进行验证。
通过准确计算翅片换热器的阻力，工程师可以更好地评估设备的性能和效率，从而优化设计和运行参数，提高热交换效果。
板式换热器选型计算的方法与公式
板式换热器选型计算的方法及公式(1)求热负荷QQ=G．ρ．ＣP．Δt(2)求冷热流体进出口温度t2=t1+ Q /G ．ρ ．ＣP(3)冷热流体流量Ｇ= Q / ρ ．ＣP ．(t2-t1(4)求平均温度差ΔtmΔtm=(T1-t2)-(T2-t1)/In(T1-t2)/(T2-t1)或Δtm=(T１-t2)+(T2-t1)/2(5)选择板型若所有的板型选择完，则进行结果分析。
(6)由Ｋ值范围，计算板片数范围Ｎmin，ＮmaxＮmin = Q / Kmax ．Δtm ．F P ．βＮmax = Q / Kmin ．Δtm ．F P ．β(7)取板片数N（Ｎmin≤Ｎ≤Ｎmax ）若N已达Ｎmax，做（5）。
(8)取N的流程组合形式，若组合形式取完则做（7）。
(9)求Re，NuRe = W ．de / νNu =a1．Re a2．Pr a3(10)求a ，K传热面积Ｆa = Nu ．λ/ deK =1 / 1/a h+1/a c+γc+γc+δ/λ0F = Q /K ．Δtm ．β(11)由传热面积Ｆ求所需板片数ＮＮ ＮＮ= F/ Fp + 2(12)若N ＜NN ，做（８）。
(13)求压降Δp Eu = a 4．Re a5Δp = Eu ．ρ．W 2．ф(14) 若Δp ＞Δ允 ，做（８）； 若Δp ≤Δ允 ，记录结果 ，做（８）。
注: 1．（1）、（2）、（3）根据已知条件的情况进行计算。
2．当T 1-t 2=T 2-t 1时采用Δtm = (T １-t2)+(T2-t1)/23．修正系数β一般～。
板式换热器的优化选型1 平均温差△tm从公式Q＝K△tmA，△tm＝1／A∫A（t1－t2）dA中可知，平均温差△tm是传热的驱动力，对于各种流动形式，如能求出平均温差，即板面两侧流体间温差对面积的平均值，就能计算出换热器的传热量。
平均温差是一个较为直观的概念，也是评价板式换热器性能的一项重要指标。
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考虑污垢热阻后的典型间壁传热热 阻
1 1 1 KA K1A1 K2A2
K1A1K2A2
平壁 圆管壁
K 1 AA 1 w 1rd 1 1rd 2
K 1 d A 1 iL 1 r d 1 l2 d n o L d i d 1 o L 1 r d 2
换热器传热计算方法
平均温差法 由于在换热器中沿任一流体流动长度上的热、冷
两流体之间的温差是变化的，需合理计算壁面 两侧流体间温差对面积的平均值 tm
KAtm
效率（效能）-传热单元数（ NTU ）法 换热器的实际传热热流量与理论上最大可能的 max传热热流量之比
W1 W2 W1 W2
W1 W2
11eeC*CN*TU
W1 Wm Wmax,W2 Wum Wmin
1e C*
Hale Waihona Puke C*1eNTUC * 1 1 e 1 e NT U
效率-传热单元数法
两种流体各自均非混合的单流程叉流流动
德雷克（Drake） 近似关系式
NT0U .22
1exp C*
expC*NT0U .781
效率-传热单元数法
平均温差法
其他流动形式
在相同的进口、出口温度条件下，逆流的平均温差 最大。
tmtlm
温度修正系数
tmAcoun terR,P
tlm Aother
R
t1' t2"
t1" t2'
P
t
" 2
t
' 2
t1' t2'
平均温差法
一种流体混合和另一种流体非混合的 单流程叉流式换热器的修正系数曲线
平均温差法
对流表面传热系数越大，翅片高度越大，翅 片效率会越高吗？
为什么说有翅片一侧的热阻包含了流体对翅 片表面的对流换热热阻及翅片的导热热阻？
常用的翅片形状
流体与洁净带翅片壁面间的对流换 热热阻
流体通过带翅片的壁面换热
AAf Ap
f p
Ap tw tAf f tw t
Ap Af f tw t
翅片效率
翅片效率用来表征因翅片内部存在导热热阻，沿 翅片高度上的温度梯度降低了翅片表面的传热效 率，相对于翅根（或基壁），翅片传热效率的降 低。
肋片效率＝ 实际散 Φ热量 假设整个肋 基 表 温 面 度 处 下 于 Φ0的 肋
f
tanhmh
mh
m
2f f 1bf
2 ff
几种常用扩展表面的翅片效率
两种流体均非混合的单流程叉流式换热器的修正系数曲线
效率-传热单元数法
换热器效率
W 1t1 ' t1 " W 2t2 " t2 ' maW xmti1 ' nt2 ' W mti1 ' nt2 '
max 只能在传热面积无限大的逆流式 换热器内实现。
逆流式换热器中的最大温差
效率-传热单元数法
R w
R 2
RK 1A R1RwR2
间壁的导热热阻
Atw1tw2tw1tw2
A
Rw A
Rwln2d0Ldi
流体与洁净光壁的对流换热热阻
At
t 1
A
R 1
A
流体与结垢表面的热阻
污垢系数（污垢热阻）：
rd
d d
tw t rd 1
A A
污垢的形成及性质与流体的性质、壁 面的材料和形状、流体的速度及运行 的时间有关，准确选值比较困难。
逆流式换热器的效率曲线
效率-传热单元数法
顺流流动
1e1NCT*U 1C*
C*0 1eNTU
C*11e2NTU
2
顺流式换热器的效率曲线
换热过程中有一种流体温度不变时， 其效率值与流体流动方向无关。
顺流式换热器的效率曲线
效率-传热单元数法
一种流体混合和另一种流体非混合的单流程叉流流动
W1 Wm Wmin,W2 WumWmax
d
t1t2
KdA
A
Km
1 A
KdA
A
KmtmA
1
tm
1 t1dt2
KtmA
平均温差的定义式
tm1AAt1t2dA
换热器的传热热阻
tm 1 KA
I U R
间壁传热过程简图
换热器的传热热阻
通路中忽略污垢热阻后
t1t2 R1RwR2
t1tw 1tw 1tw 2tw 2t2
R 1
AKt1t2dA
间壁式换热器 的基本参数
热容量
流体的质量流量 q m 与其比热容 c 的乘积 qmcW 对应单位温度变化产生的流动流体的能量储存
速率，单位为W/K
较小者为 W mi n qm cmin 较大者为 W ma xqmcmax
平均温差定义
微元传热面的传热热流量 d K t1t2dA
各类换热器的效率关系式见表2-4
换热器传热计算的步骤
设计计算
根据给定的工作条件及换热量，确定所需的换热
面积，进而确定换热器的具体尺寸。通常已知 W1、W2 和 t1'、t1"、t2'、t2" 四个温度中的三个。
校核计算
对已有换热器的换热能力进行校核或变工况计算。
根据给定的换热器结构参数和两侧流体的工作条件
平均温差法
顺流
tm
t1' t2' t1" t2"
ln
t1' t1"
t2' t2"
tm
tmax tmin ln tmax
tmin
顺流中的温度分布
平均温差法
逆流
tm
t1' t2" t1" t2'
ln
t1' t1"
t2" t2'
tl
m
tmax tmi ln tmax
n
tmin
逆流中的温度分布
Aef tw t
流体与洁净带翅片壁面间的对流换 热热阻
0A A ef1A Af 1f
表面效率：有效传热面积与总传热面积之比
A0twt0t1 wttw1t A A
考虑污垢热阻后典型带翅片间壁的 传热热阻
平壁
平壁两侧 带翅片
K 1 AA 1 w 1rd 1 1rd 2
K 1 A 1 r d A 10 1A w 1 r d A 10 2
逆流型多流程叉流换热器效率
逆流型三流程叉流换热器流程示意图
效率-传热单元数法
逆流型多流程叉流换热器效率
假定流体在流程之间相互充分混合，总效率与单 流程效率间的关系为
1111CC*i*ii i33C1*
i
1
11C*3 1
1
11C*3 C*
效率-传热单元数法
逆流型多流程叉流换热器效率
C * 1 1 n n i1 i i n n 1
换热器
第二章 换热器的传热及阻力计算
2.1 换热器传热计算中的基本参数和方程 2.2 换热器的传热热阻及翅片效率 2.3 换热器传热计算的基本方法
传热计算的基本参数和方程
热流体1放热热流量 冷流体2吸热热流量 换热器的传热热流量
q m 1 c 1 t 1 ' t 1 " W 1 t 1 ' t 1 " q m 2 c 2 t 2 " t 2 ' W 2 t 2 " t 2 '
效率-传热单元数法
热容比
C* Wmin 1 Wmax
效率-传热单元数法
效率-传热单元数关系式
fNT ,C * U ,流动 形式
逆流流动
1eNT1U C* 1C*eNT1U C*
NTU11C*ln11C*
C * W mW im n a0 x 1 e NTU
C*1 NTU
1NTU
及 W1、W2、t1' 及
t
' 2
，求传热热流量
和两流体的出
口温度
t
" 1
和
t
" 2
。
换热器传热计算的步骤
进行换热器传热设计计算的步骤
换热器传热计算的步骤
进行换热器传热校核计算的步骤
The end
圆管壁
K 1 d A 1 iL 1 r d 1 l2 d n o L d i d 1 o L 1 r d 2
圆筒壁外
侧带翅片
K 1 A d 1 iL 1 r d 1 l2 d n oL d i 1 r d A 1 0 2
传热单元数
KA NTU
Wmin
KA 当换热器的平均温差为1℃时所传递的热量
NT tm U K tA m 1 NT tm Uax
tmaW xm itm n ax
tm
W2WminPtt1 2"' tt22 ''
W 1W m inP W W 1 2 ,Rtt2 1 "' tt1 2 " ' W W 1 2