换热器计算例题

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换热器的操作型计算

2、计算公式和方法公式与设计型同：Q=qm1Cp1(T1-T2) =qm2Cp2(t2-t1) Q=KAtm 方法：以无相变逆流为例：热量衡算：
qm 2C p 2 qm1C p1 T1 T2 t2 t1
（1）
速率方程(逆流)： T t T t 1 2 2 1 Q=qm2Cp2(t2-t1)=KA T1 t2 ln T2 t1 = KA T1 T2 t2 t1
*进口温度的影响
原工况如图，现T1’其它条件不变，则T2’ t2’ tm’ K’ Q’
qm1, qm2不变KK，
T1’Q’
Q’=qm2Cp2(t2’-t1) t2’ Q’=K’Atm’ T2’ ，t2’ ，tm’，K’不变，Q’ 。
K ' qm 2 ' K qm 2
0 .8
Q' qm 2 ' C p 2 t2 't1 qm 2 ' Q qm 2C p 2 t2 t1 qm 2
Q' K ' tm ' Q K tm
可能有 K ' Q' ，则tm’的情况。
K Q
由速率方程
n 1 1 1 K ' K ' qm 2 ' K 1 2 K qm 2
0<n<0.8
0.8
Q' K ' tm ' qm 2 ' tm ' qm 2 ' Q Ktm qm 2 tm qm 2
例：已知：内管192mm， T1=90C，T2=50C，
t1=20C，t2=60C。管内1=100 W/m2C，管隙2=5000W/m2C， qm2=20kg/h，cp2=1kJ/kgC。求：（1）换热器长度L=? （2）将内管换成252.5mm，管隙不变，则t2=？

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℃。

换热器例题2009

1、已知热-冷流体的进、出口温度3001='t ︒C 、2001=''t ︒C 、302='t ︒C 、1202=''t ︒C ，试计算下列流动布置时换热器的对数平均温差：（1）顺流；（2）逆流；（3）一次交叉流（两种流体各自不混合）；（4）一次交叉流（一种混合，另一种流体不混合）解：（1）对顺流：C t t t 021********'''=-=-=∆，C t t t 021********''''''=-=-=∆C t t t t t m 02.156'''ln '''=∆∆∆-∆=∆ （2）对逆流： C t t t 021*********''''=-=-=∆，C t t t 021********'''''=-=-=∆C t t t t t m 0175'''ln '''=∆∆∆-∆=∆ （3）一次交叉流（一种混合，另一种流体不混合） 33.03030030120'''''2122=--=--=t t t t P ， 1.130120200300''''''2211=--=--=t t t t R 查图10－15得到：97.0=∆t ε所以C t t t m 017017597.0=⨯∆=∆∆＝逆ε（4）对一次交叉流（两种流体各自不混合）33.03030030120'''''2122=--=--=t t t t P ， 1.130120200300''''''2211=--=--=t t t t R 查图10－15得到：96.0=∆t ε所以C t t t m 016817596.0=⨯∆=∆∆＝逆ε2、有一台逆流式油-水换热器，已知油的进口温度1001='t ︒C ，出口温度601=''t ︒C ，油的密度8601=ρ kg/m 3，比热容1.2=p c kJ/(kg ⋅K)；冷却水的进口温度202='t ︒C ，出口温度502=''t ︒C ，流量32=m q kg/s 。

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

1、一台逆流套管式换热器在下列条件下运行，传热系数保持不变，冷流体质流量0.125kg/s ，定压比热为4200J/kg ﹒K ，入口温度40℃，出口温度95℃。

热流体质流量0.125kg/s ，定压比热为2100J/kg ﹒K ，入口温度210℃，若冷、热流体侧的表面对流传热系数及污垢热阻分别为2000W/m 2﹒K 、0.0004m 2﹒K /W 、120W/m 2﹒K 、0.0001m 2﹒K /W ，且可忽略管壁的导热热阻，试确定该套管式换热器的换热面积。

解：热流体出口温度：22221111(''')'''42000.125(9540)21010021000.125c m t t t t c m -=-⨯⨯-=-=⨯℃对数平均温差：'21095115,''1104070t t ∆=-=∆=-=℃℃，'''1157086.6'115ln ln ''70m t t t t t ∆-∆-∆===∆∆℃111(''')0.1252100(210100)28875C t t W Φ=-=⨯⨯-=228875 3.11107.1486.6m A m K t Φ===∆⨯2、一1-2型管壳式换热器，热水流量为1.86kg/s ，热水入口温度为92.3℃，出口温度为58.5℃。

冷水入口温度为37.8℃，流量为13.6t/h 。

热水位于管侧，h 1=2800W/m 2﹒K 。

冷水在壳侧，h 2=3958W/m 2﹒K 。

管子内外径分别为14mm 和16mm 。

热水c p1=4.195kJ/kg ，冷水c p2=4.174kJ/kg 。

温差修正系数Ψ=0.86。

忽略管壁导热热阻和污垢热阻。

求该换热器的传热面积。

解：热水侧换热量：1111(''')m p q c t t Φ=- 1.86 4.195(92.358.5)263.7kW =⨯⨯-=冷水侧出口温度：2222'''m p t t q c Φ=+263.737.854.54.17413.6/3.6=+=⨯℃ 对数平均温差为：12121212(''')(''')'''ln '''m t t t t t t t t t ---∆=ψ-- (92.354.5)(58.537.8)0.8624.492.354.5ln 58.537.8---=⨯=--℃ 传热系数为：0011i i k d h d h =+211513.3/0.016128000.0143958W m K ==+⨯传热面积为：m A k t Φ=∆ 2263.710007.141513.324.4m ⨯==⨯ 3、一卧式蒸汽冷凝器采用1-1壳管式换热器，冷凝蒸汽量q m1=1000kg/h ，从干饱和蒸汽凝结为饱和水。

换热器计算实例

8
解二： -NTU法
并流时：
1 e xp 1 C R NTU 1 CR
CRh qm hc ph qm c c pc c ph c pc 2.0 0.478 4.187
T1 T2 150 80 h 0.538 T1 t 1 150 20
c p2 4.174 kJ kg K
Pr 2 4.97
10
氨 T=40℃，950kg/h, 1=7000kW/m2K
解一： LMTD 法
t2=36℃
r=1099kJ/kg
比较A需、A实
t1 =32℃
A实 d 外 l N 0.025 4 272 85.4m 2 Q A需 Kt m
7
解二： -NTU法
前面已求得： A外 d外 1 1 1 0.025 1 K 1 A内 2 1d内 2 1.5 0.02 3.5
K 0.894kW m 2 K (以外表面为基准)
0.910 216 2.0 L逆 1.56m Kd 外 3600
24.n 31, L 1.65m
作业( 324)
25.L 9.53m 28.qm 0.0482kg / s 29.T2 76.50 C , t 2 17.90 C（参造例题6 13和6 16 ） (试分别用平均推动力法和传热单元数法） 30.(1)t 2 98.20 C , (2)提高水蒸气压强（ T) T 112.10 C , 查对应蒸汽压强 P 154.1kPa(绝) 0 32.T2 78.7 C , t 2 61.30 C 34.t 2 1190 C (非定态，pg296,6.6.6) 36.40.30 C ,43.90 C 38.L 1.08m, t 2 73.20 C

传热过程及换热器例题

传热过程与换热器1.一外直径为 20mm 的导线用橡胶做绝缘，橡胶绝缘层的厚度为 10mm ，导热系数为0.15 W/(m ・K)，它与外部空气间的表面传热系数为 10 W/(m 2 .K)。

试分析此情况下的橡胶绝缘层是否妨碍导线的散热。

解本题导线外直径d 1 =20mm ，绝缘层厚度：=10mm ，则绝缘层外直径 d 2 • 2" =20 • 2 10=40mm 。

临界绝缘直径 d c 为d c =2丄=2 015 =0.03m =30mm h 2 10显然，导线绝缘层外直径大于临界绝缘直径，即d 2 d c ，此时的热阻比临界绝缘直径时的热阻要大，使得导线的散热量减少。

因此从有利于导线的散热考虑，橡胶绝缘层厚度应取(d c -d 1)/2 =(30 -20)/2 =5mm 为宜。

2.已知热流体进口温度为 80C ，出口温度为 50C ，而冷流体进口温度为 10C ，出口温度为30 C 。

试计算换热器为下列情况下的对数平均温压。

(1)纯顺流。

(2)纯逆流。

(3)1-2型壳管式。

解根据题意，t ；=80 C,帚=50 C ； t 2 ^10 C, t ；=30 C,贝U(1)纯顺流时， t 二t ；-t 2 =80 -10 =70C ； t # -t 2 =50 -30 =20C,则丄ZT —A t " 70—20 :tm1 ： 7039.9 Cln( ) In:t 20⑵ 纯逆流时， *—t2=80 —30=50 C ； f =t1—t 2 =50—10=40 C,则3 1-2型壳管式，因为不是纯顺流或纯逆流，因此需要先按纯逆流考虑，再进行修正即可。

■ * jU «1■« 1« it 2 -t 230 —10t 1 -t 230-10寸巾284，查得1-2型壳管式换热 m2•勺一•址 50—40=44.8 Cln(■ ：t40即=f (R, P) =f (1.5,0.284) =0.95.■■:t m ^ _■ ■:t m 2 = 0.95 ：• 44.8 = 42.6 C可见，换热器在相同的流体进、出口温度下，以纯逆流方式的对数平均温压最大，纯顺流方式的对数平均温压最小，其他方式的对数平均温压介于纯逆流和纯顺流之间。

换热器设计例题

5.3.2.3换热器设计方法A.典型设计程序由于给热系数取决于传热过程，传热方式（传导、对流、辐射、冷凝给热及沸腾给热），流体的物理性质，流体的流速和换热器的形式等因素。

因此换热器的设计是一个试差过程，典型的换热器设计程序如下。

图5-29壳侧阻力因子j f （弓曲形挡板）[例5-1] 设计冷凝器使45 000 kg/h 轻烃混合物蒸汽冷凝。

冷凝器操作压力为1MPa ，轻烃蒸汽进入为饱和温度60 ºC ，冷凝至45 ºC 。

蒸汽的平均相对分子质量为52，蒸汽的焓为596.5 kJ/kg ，冷凝后为247 kJ/kg 。

冷却水进口温度为30 ºC ，出口最多可升高10 ºC ，冷凝器管子外径20mm ，内径16.8mm ，管长4.88m ，用海军黄铜制造。

蒸汽冷凝没有过冷现象。

解:（1）传热面积初值计算。

混合物的物理性质取自以正丙烷（分子量44）和正丁烷（分子量58）的平均值。

传热量 =-⨯=3600)0.2475.596(45000Q 4368.8 kW图5-30管侧阻力因子j f （弓曲形挡板）冷却水流量 5.10418.4)3040(8.4368=⨯-=c W kg/s 取总传热系数 K = 900 W/(m 2·ºC)平均温差 5.1304045601221=--=--=t t T T R ，33.0306030401112=--=--=t T t t S 选择卧式冷凝器，冷凝在壳程，为一壳程四管程结构，由换热器的平均温差校正图查得F T = 0.924.1730454060ln )3045()4060(ln )()(12211221ln =-----=-----=∆t T t T t T t T T ºC ΔT m = 0.92×17.4=16 ºC传热面积试差值 16900108.43683⨯⨯=F = 303 m 2 一根管子的面积（忽略壁厚的影响）：F 1=πd o L=π×20×10-3×4.88=0.305 m 2管子数N t = 303/0.305 = 992设管子中心距P t =1.25d = 1.25×20 = 25 mm查表5-17，由式（5-12）得: D b = d o (N t /K 1)1/n1D b = 20×(992/0.158)1/2.263 = 954mm中心一行管数 N r = D b /P t = 954/25= 38（2）壳程给热系数估计管壁温度T w ；假设冷凝给热系数为1500 W/(m 2·ºC)平均温差：壳侧温度：(60+45)/2=52.5 ºC ；管侧温度：(40+30)/2=35 ºC ；(52.5- T w )×1500=(52.5-35×900T w = 42.0 ºC平均冷凝温度T cm = (32.5 + 42.0)/2 = 47.0 ºC47.0 ºC 时，轻烃液体的物理性质:μL =0.16 mPa·s ； ρL = 551 kg/m 3；k L =0.13 W/(m 2·ºC)平均蒸汽温度下气相密度:ρV =1105.522732734.2252⨯+⨯= 19.5 kg/m 3 由（5-21）得：Γh =3106.299288.43600/45000-⨯=⨯=t c LN W kg/(m·s)由（5-20）得：b r h L V L L bc N g k h 13/1)(95.0)(-⎥⎦⎤⎢⎣⎡Γ-=μρρρ(h c )b = 0.95×0.136/13/13325106.21016.081.9)5.19551(551---⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⨯⨯⨯-⨯=1375 W/(m 2·ºC) (h c )b 值与假设的冷凝系数接近，故不必校核T w 。

换热器的选型典型例题分析

换热器的选型典型例题分析换热器的选型典型例题分析例: 某化工厂需要将50m 3/h 液体苯从80℃冷却到35℃，用水作为冷却剂，当地夏季水温为30℃，冬季水温为5℃。

现要求通过管程和壳程的压力降均不大于10kPa ，试选用合适型号的换热器。

解 (1)查取基本数据: 苯的定性温度为23580+＝57.5℃ 冷却水进口温度取夏季水温30℃，根据设计经验，选择冷却水温升为8℃，则其出口温度为38℃。

水的定性温度为2 3830+＝34℃ 查取苯在定性温度下的物性数据为：ρ＝879kg/m 3；μ＝0.41mPa ·s ；c p ＝1.84kJ/(kg ·K)；λ＝0.152W/(m ·K)查取水在定性温度下的物性数据为：ρ＝995kg/m 3；μ＝0.743mPa ·s ；c p ＝1.174kJ/(kg ·K)；λ＝0.625W/(m ·K) ；Pr ＝4.98(2)选择流径为了增强冷却效果，利用壳体散热，选择苯走壳程，水走管程。

(3)热负荷的计算由题意可知，热负荷应取苯的传热量；为了将热流体冷却，确定冷却水用量时，可不考虑热损失。

Q h ＝W h c ph （T 1－T 2）＝（50×879／3600）×1.84×(80－35)＝1.01×103kW冷却水用量)(12t t c Q W pc C -=＝)3538(174.41001.13-??＝30.25kg/s (4)暂按单壳程、偶数管程考虑，先求逆流时的平均温度差Δt m ＇＝2121ln t t t t -?＝4.1730)35(38)(80ln 30)35(38)(80=－－－－－℃ 计算P 和RP ＝1112t T t t --＝63.530383580=-- R ＝1221t t T T --＝16.030803038=-- 根据P 和R 查图得，t ??＝0.82>0.8，故选用单壳程、偶数管程可行。

(完整版)第十章换热器例题

h1 h2 8000 6175.3
A 5 108 17933.5
m2
Ktm 3485.1 8
l A
17933.5
7.615
dn 0.025 30000
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m
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【例10-6】有一台逆流壳管式冷油器，
新运行时，润滑油的进出口温度分别为 100℃和60℃，冷却水的进出口温度分别为 30℃和50℃，已知换热器的传热面积为 1.8m2，传热系数为340W/（m2·K）。
水的比热容 cp2=4.19 kJ/（kg·K）
2020/8/20
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解：该题中氨发生凝结，热容量（qmc）
max →∞，故热容比C=
→0 qmc min
qmc max
根据已知条件，该换热器传热单元数
NTU KA 900 114 1.02 qm2c2 24 4.19 103
换热器效率 1 eNTU 1 e1.02 0.639
冷凝换热量 qm c min t1 t2
=0.639×24×4190(38-28) =642.6×103 W
2020/8/20
7
冷却水出口温度
t 2根据ε的定义,由 t2 t2 0.639
t1t2
可得 t2 t2 (t1 t2 ) 34.4 ℃ qm2c2 (t2 t2 ) 643.6 103 W
2020/8/20
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8
【例10-4】某电厂的凝汽器是由单一壳
体和30000根管所组成的两次交叉流壳管式
换热器，管子是直径为25mm的薄壁结构，
蒸汽在管外表面凝结的换热系数为8000W/
（m2·K），靠流量为1.2×104kg/s的冷却水

换热器热力计算

换热器热力计算设计说明书一、热力计算1、原始数据:甲醇进口温度t1’=64.4 ℃甲醇出口温度t1”=38℃甲醇工作压力 P1=0.04MPa甲醇流量G1=1.3×1.986×103kg/h冷却水进口温度t2’=32℃冷却水出口温度t2”=42℃冷却水工作压力 P2 =0.36MPa2、定性温度及物性参数水的定性温度t2=(t2’+t2”)/2=(32+42)=37℃水的密度查物性表得ρ2=993.25kg/m3水的比热查物性表得C p2=4.174KJ/kg.℃水的导热系数查物性表得λ2=0.629W/m.℃水的粘度μ2=697.76×10-6Pa.s水的普朗特数查物性表得 P r2=4.64甲醇的定性温度，甲醇在0.04MP下的沸点温度t i=64.34℃冷凝段t1=( t1’+ t i)/2=(64.4+64.34)/2=64.4℃冷却段t1c=( t1”+ t i)/2=(64.34+38)/2=51.2℃甲醇在冷凝段温度下的物性常数：密度ρ1=2.31kg/m3比热C p1=1.42 KJ/kg.℃导热系数λ1=0.0169 W/m.℃粘度μ1=10.5×10-6 Pa.s普朗特数P r1=0.88甲醇在冷却段温度下的物性常数：密度ρ1ｃ＝777.87 kg/m3比热C p1C=2.75 KJ/kg.℃导热系数λ1ｃ＝0.1600 W/m.℃粘度μ1c=0.3351 Pa.s普朗特数P r1c=5.763、传热量与水热流量取定换热器热效率为η=0.98冷凝段传热量：Q1= G1·γ·η/3600=1.3×1.986×103×825.6×0.98/3600=580.25094KW=580250.94W冷却段传热量：Q1C= G1·C p1C·(t3- t1”)·η/3600=1.3×1.986×103×2.75×(64.34-38)×0.98/3600=50.90900KW=50909.00W总传热量Q 0= Q 1+ Q 1C =580250.94+50909.00=631159.94KW 冷却水的流量： G 2= )('2"220t t C Q P -?=631159.944.174×(42-32)=54436.4Kg/h 设定冷凝段和冷却段分界处水的温度为t 3 G 2= )(3''221t t C Q P c-?=54436.4Kg/h解得t 3=41.2℃ 4、有效平均温差冷凝段温差： Nt ?=)()(ln)()(3'1"2'13'1"2'1t t t t t t t t -----=324.64424.64ln)324.64()424.64(-----=27.1℃对于冷凝，冷凝温度基本一定，故温差校正系数为1，所以有效平均温差m t ?=27.1℃ 冷却段温差： Nct ?=)()(ln)()('2"13'1'2"13'1t t t t t t t t -----=32382.414.64ln)3238()2.414.64(-----=12.7℃换热器按单壳程2管程设计。

管壳式换热器传热计算示例(终)用于合并

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=0.3704×10－6Pa·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；管子内径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1.25d 0）；管束中心排管的管数按4.3.1.1所给的公式确定：取20根；壳体内径：m 取Di =0.7m ；长径比：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 0.6955m7）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：布管示意图m/s；壳程质量流速：kg m2/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：r2=0.000344m2.℃/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)计算管内壁温度：℃；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：；管内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。

换热器计算例题

壳管式换热器例题（一）确定计算数据用户循环水的供水温度为95℃，回水温度为70℃，外网蒸汽的温度为165℃，蒸汽焓为2763kJ/kg ，饱和水焓为694kJ/kg ，从水水换热器出来的凝结水温取80℃。

（二）计算用户循环水量和外网的蒸汽流量。

用户循环水流量：s kg t t c Q G h g /55.41)7095(41871035.4)(6''=-⨯=-= 外网蒸汽进入热力站的流量：s kg h h Q D n q /79.1)804187102763(1035.4)(36=⨯-⨯⨯=-= （三）热网回水从水水换热器出来进入汽水换热器前的水温t 2()℃7.73)70(418755.4185418779.170)80165(222=-⋅⋅=⋅⋅-⋅⋅=-⋅⋅t t t c G c D （四）汽水换热器的选择计算因为热负荷较大，初步选择N107-3DN650型汽水换热器两台并联。

换热器的主要技术数据如下：管内水流总净断面积为87.9×10-4m 2，管内径为0.02m ，外径为0.025m ，单位长度加热面积7.9 m 2，总管根数/行程数为112/4，最大一排管根数为12根，每纵排平均管数为9根。

1、单台汽水换热器的换热量为：()Mw h h D Q b q 85.12694000276300079.12)(=-=-= 2、汽水换热器的平均温差为：℃80951657.731657.73951221=---=---=∆In t t t t In t t t n n p 3、热网循环水在换热器内的流速可按下式计算：pn f G w ρ=式中p ρ－为换热器内热网水的平均密度，kg/m 3。

s m w m kg t n p pj /4.2969109.872/55.41/9694.8427.739543=⨯⨯===+=-ρ℃该流速在推荐流速范围内。

4、内壁与水的换热系数℃⋅=⨯-⨯+=-+=22.08.022.08.02/1370602.04.2)4.84041.04.84211630()041.0211630(m w d w t t pj pj i α5、外壁与蒸汽的凝结换热系数管外壁温度是未知的，假设管外壁温度比蒸汽饱和温度小30℃，则管外壁温度为：℃℃150216513513530165=+==-=m bm t t []()[]℃./3.5990135165025.09150163.01503.555028)(163.03.555028225.0225.020m w t t md t t bm b w m m =-⨯⨯-⨯+=--+=α6、传热系数℃⋅=+++=+++=20/8.25643.5990130003.0500025.01370611111m w K wg wg g g i αλδλδα 7、验算假定℃3.343.5990808.25640'=⨯=∆=-αpb bm t K t t 相差较大，重新计算，假设相差34℃。

传热经典例题

29
2
t2
)
13.8
4180
(t2
29)
qm1r
解得：t2 47.38o C
验0.5 t2 t1 52.62 / 71 2
蒸汽冷凝量qm1
பைடு நூலகம்
4.97
104
4180（47.38 2.26 106
29） 1690
kg
h
3. 在一单程列管式换热器内用 110℃的饱和蒸汽将某溶液加热,换热器由 38 根 φ25×2.5mm 的管子组成,长 2m,壳程为水蒸汽冷凝,其传热膜系数 α1=10000 W/(m2·K)，管程走溶液,流量为 0.03m3/s,进口温度 t1=20℃,密度 900kg/m3,比热 3.9kJ/(kg·℃)，管壁和污垢热阻可以忽略,管内溶液侧的传热膜系数 α2=2500 W/(m2·K)，管内为湍流，求：
70W/(m2·℃)，水蒸汽的冷凝传热系数为 8000 W/(m2·℃),管壁及垢层热阻可忽略不计。
（1）试确定所需饱和水蒸汽的温度；
（2) 若将空气量增大 25％通过原换热器，在饱和水蒸汽温度及空气进口温度均不变的情况
下，空气能加热到多少度？（设在本题条件下空气出口温度有所改变时，其物性参数可视为
1/6
水将壳程中 100℃的蒸汽冷凝，蒸汽冷凝侧热阻、管壁及两侧污垢热阻忽略不计,不计热
损失。冬季时冷却水进口温度为 15℃，出口温度为 37℃。已知冷却水的比热 Cp=4180J
／(kg·℃)，粘度 μ=1cp,导热系数 λ=0.6W/(m·℃),蒸汽冷凝潜热 r=2.26×106 J／kg。（设以
第六章传热典型计算例题
1. 在列管式换热器中，用饱和水蒸汽将空气由 10℃加热到 90℃，该换热器由 38 根

第十章换热器例题

冷凝换热量 q m c min t1 t 2 =0.639×24×4190(38-28) =642.6×103 W
2018/10/13 7
t 2 34.4 ℃ 冷却水出口温度 t 2 qm 2 c2
t 2 t2 0.639 或根据ε 的定义,由 t 1t 2
2018/10/13 16
润滑油出口温度升高为
旧 17970 t1 100 70 旧 t1 q m1c1 599
℃
传热平均温差增大为
t m 旧 t max t min t max 1n t min
(100 45) (70 30) 47.1 100 45 1n 70 30
hg 0.003 K）/W 0.025862 （m2· hg 0.116
【讨论】此时的最大局部热阻为灰垢层的导热热阻，为有效地增强传热，首先应清除灰垢。
2018/10/13
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21
5 108 t 2 t2 20 30 ℃ 4 q m 2 c2 1.2 10 4181
2018/10/13
计算值与所假设温度值吻合，计算有效。
10
（2）查两次交叉流，一种流体混合，另
一种流体不混合时的温差修正系数图
t1 t1 t 2 30 20 t2 0 P 0.714 R t 2 t2 t2 34 20 t1
=1.64 m/s ud 1.64 0.025 管内流动雷诺数 Re 2 6 0.9055 10
=45278.9＞104 属旺盛紊流
.8 0.4 Nu2 0.023 Re0 Pr 253.5 2 2
Nu2 2 h2 6175.3 d

传热习题课计算题要点

传热习题课计算题要点1、现测定一传热面积为2m2的列管式换热器的总传热系数K值。

已知热水走管程，测得其流量为1500kg/h，进口温度为80℃，出口温度为50℃；冷水走壳程，测得进口温度为15℃，出口温度为30℃，逆流流动。

（取水的比热c p=4.18×103J/kg·K）解：换热器的传热量：Q ＝q m c p (T 2－T 1)＝1500/3600×4.18×103×(80－50)=52.25kW传热温度差△t m ：热流体 80 → 50 冷流体 30 ← 15△t 1=50， △t 2=352355021<=∆∆t t 传热温度差△t m 可用算数平均值：5.4223550221=+=∆+∆=∆t t t m ℃ ⋅=⨯⨯=∆=23/6155.4221025.52m W t A Q K m ℃2、一列管换热器，由φ25×2mm 的126根不锈钢管组成。

平均比热为4187J/kg·℃的某溶液在管内作湍流流动，其流量为15000kg/h ，并由20℃加热到80℃，温度为110℃的饱和水蒸汽在壳方冷凝。

已知单管程时管壁对溶液的传热系数αi 为520W/m 2·℃，蒸汽对管壁的传热系数α0为1.16×104W/m 2·℃，不锈钢管的导热系数λ＝17W/m·℃，忽略垢层热阻和热损失。

试求：管程为单程时的列管长度（有效长度）（总传热系数：以管平均面积为基准，00111d d b d d K m i m i ⋅++⋅=αλα）解：传热量：Q ＝q m c p (t 2－t 1) ＝15000/3600×4187×(80－20) ≈ 1.05×106W总传热系数：（以管平均面积为基准）1111152023210002171116102325004Kd d b d d K i m i m =⋅++⋅=⋅++⨯⋅αλα ..解得： K ＝434.19W/m 2·℃ 对数平均温差： 1101102080△t 1=90 △t 2=30∆∆∆∆∆t t t t t m =-=-=12129030905461ln ln .℃传热面积：Q KA t m m =∆ A QK tm m m==⨯⨯=∆10510434195461442862....A n d L m m =π；列管长度：L A n d m m m ==⨯⨯≈π44281263140023487....3、有一列管式换热器，装有φ25×2.5mm钢管320根，其管长为2m，要求将质量流量为8000kg/h的常压空气于管程由20℃加热到85℃，选用108℃饱和蒸汽于壳程冷凝加热之。

换热器例题

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2019/12/30
5
【例10-3】一台卧式壳管式氨冷凝器，
氨冷凝温度 t1 t1 38 ℃，已知换热器传热面积为114m2，传热系数为900W/（m2·K），冷却水流量qm2=24kg/s，冷却水入口温度 ℃，试求换t2热器28效率、冷凝换热量及冷却水出口温度。
水的比热容 cp2=4.19 kJ/（kg·K）

20

1.2
5 108 104 4181
30
℃
计算值与所假设温度值吻合，计算有效。
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10
（2）查两次交叉流，一种流体混合，另
一种流体不混合时的温差修正系数图
P t2 t2 30 20 0.714 t1 t2 34 20
R t1 t1 0 t2 t2
可得 t2 t2 (t1 t2 ) 34.4 ℃ qm2c2 (t2 t2 ) 643.6 103 W
2019/12/30
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8
【例10-4】某电厂的凝汽器是由单一壳
体和30000根管所组成的两次交叉流壳管式
换热器，管子是直径为25mm的薄壁结构，
（3）当采用1-2型管壳式时查1-2型管壳式换热器的温差修正系数图
P t2 t2 30 10 0.286 t1 t2 80 10
R t1 t1 80 50 1.5 t2 t2 30 10
得ψ=0.95 ，平均温差为 △tm=ψ△tm逆=0.95×44.8=42.6℃
K 1
1
11
1 1
=3485.1 W/(m2·K)
h1 h2 8000 6175.3
A 5 108 17933.5

热交换器计算示例-精

《热交换器计算示例》2.6 管壳式热交换器[例2.2] 试对固定管板的管壳式煤油冷却器进行传热计算、结构计算和阻力计算。

在该热交换器中，要求将14 t/h的T-1煤油由140 ℃冷却到40 ℃，冷却水的进、出口水温为30 ℃和40 ℃，煤油的工作表压力为0.1 MPa，水的工作表压力为0.3 MPa。

[解]由已知条件，选用两台〈1－2〉型管壳式热交换器串联工作，水的结垢性强，工作压力也较高，故使其在管程流动，而煤油的温度、压力均不高，且较洁净，在壳程流动也是合适的，计算过程和结果列于表2.11中。

表2.11 例2.2计算表格3.1 螺旋板式热交换器[例3.1] 试设计一台螺旋板式热交换器，将质量流量3 000kg/h的煤油从t′1= 140℃冷却到t″1=40℃。

冷却水入口温度t′2=30 ℃，冷却水量为M2=15 m3/h。

[解]①煤油的热物性参数值煤油平均温度按卡路里温度计算，即t1m＝t″1＋F c (t′1－t″1)＝40＋0.3(140－40)＝70℃。

查得煤油在70℃时物性参数值：黏度μ1＝10.0×10－4kg/(m·s)，导热系数λ1＝0.14 W/(m·℃)，比热c p1＝2.22×103J/(kg·℃)，密度ρ1＝825 kg/m3。

②传热量QQ＝M1 c p1 (t′1－t″1)＝3 000×2.22×103×(140－40)＝666 000×103J/h③冷却水出口温度t″2由Q＝M2 c p2 (t″2－t′2)，得t″2＝QM2c p2＋t′2＝666 000×10315×994×4.18×103＋30＝40.6℃④冷却水的热物性参数值冷却水的平均温度t2m＝t′2＋t″22＝35.3℃，冷却水在该温度下的热物性参数值为：黏度μ2＝7.22×10－4kg/(m·s)，导热系数λ2＝0.627 W/(m·℃)，比热c p2＝4.18×103J/(kg·℃)，密度ρ2＝994 kg/m3。