换热器热力计算表
热管换热器计算
热管换热器计算(2009-02-20 22:50:45)转载标签：热管换热器计算德天热管亚洲热管网热管换热器计算可用热平衡方程式进行计算，对于常温下使用的通风系统中的热管换热器的换热后温度，回收的冷热量也可用下列公式计算，由于公式采用的是显热计算，但实际热回收过程也发生潜热回收，因此计算值较实测值偏小，其发生的潜热回收可作为余量或保险系数考虑。
本文选自【亚洲热管网】热管换热器的计算：1. 热管换热器的效率定义η=t1-t2/t1- t3 (1-1)式t1、t2——新风的进、出口温度（℃）t3——排风的入口温度（℃）2.热管换热器的设计计算一般已知热管换热器的新风和排风的入口温度t1和t3，取新风量L x 与排风量L P相等。
即L x = L P，新风和排风的出口温度按下列公式计算：t2=t1－η(t1－t3) (1-2)t4=t3＋η(t1－t3) (1-3)t4——排风出口温度（℃）回收的热量Q (kW), 负值时为冷量：Q(kW)= L xρX C x（t2-t1）/3600 (1-4)式中L x——新风量（m3/h ）ρx——新风的密度（kg/m3）（一般取1.2 kg/m3）C x——新风的比热容，一般可取1.01kJ/ (kg ·℃)。
3.选用热管换热器时，应注意：1）换热器既可以垂直也可以水平安装，可以几个并联，也可以几个串联；当水平安装时，低温侧上倾5℃~7℃。
2）表面风速宜采用1.5 m/s~3.5m/s。
3）当出风温度低于露点温度或热气流的含湿量较大时，应设计冷凝水排除装置。
4）冷却端为湿工况时，加热端的效率η值应增加，即回收的热量增加。
但仍可按上述公式计算（增加的热量作为安全因素）。
需要确定冷却端（热气流）的终参数时，可按下式确定处理后的焓值，并按处理后的相对湿度为90%左右考虑。
h2=h1－ 36Q/ L×ρ (1-5)式中h1, h2——热气流处理前、后的焓值（kJ/kg）;Q ——按冷气流计算出的回收热量（W）;L ——热气流的风量（m3/h ）；ρ——热气流的密度（kg/m3）。
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
油和空气换热器设计计算
3
2
K2=1/[0.555/(1382×0.08168)+0.555/(2×45×1×π) ×ln(0.032/0.026)+1/(78.18/0.8)]=46.92 W/(m.℃),因此
Q=46.92×0.555×(238－184.8)=1.385KW. 2.空气阻力计算 根据换热器肋片管排列及数据,由横掠错列肋片管阻力公式: Δhhx=ζhx·ρ·w2/2, Pa;式中ζhx=ζj·z2 为横向冲刷管束阻力系数; 而ζj=Cz·Cs·Ref 为每排管子阻力系数. 其中,Cz 为管排数修正系数;当 Cz≥6 时, Cz=1; Ref=wk·B/νf 为错列肋片管束空气雷诺数;又 B=n·{d2(Sf－δ)+[D·δ+(D2－d2)/2] ·[π(D2－d2)/4]1/2}/(L1·d·δ) 为圆形肋片管定型尺寸,m.其中, L1=n·δ=96×0.0012=0.1152m 为肋片占管子部分长,m; β=H2/(πd·L)=0.555/(0.032×1×π)=5.52 为肋片系数(总表面积与光管表面积之 比).则 B=96×{0.0322×(0.01－0.0012)+[0.062×0.0012+(0.0622－0.0322)/2] ·
Pry=12.87;
根据图给定条件:肋片外径 D=0.062m,肋片厚δ=0.0012m,肋片管长 L=1m,每 1m
长管肋片数 n=96;肋片与管壁胀接时的传热系数λ=45 W/(m.℃).
由传热公式,每 1m 长管传热量:Q=K2H2(t1-t2),kW, 式中 H2=H2”+H2’为每 1m 长管总外表面积,㎡; H2”=2nπ[(rj2-r2)+rj·δ]为肋片表面积,㎡; H2’=nπd(Sf－δ)为每 1m 长管肋间管表面积㎡; 其中,rj=r+hj 为假想环肋外半径,m; 而 hj=h+δ/2=0.015+0.0012/2=0.0156m 为肋片假想高度,m.则 rj=0.032/2+0.0156=0.0316m; H2”=2×96×π[(0.03162-0.0162)+0.0316×0.0012]=0.47 ㎡; H2’=96×π×0.032×(0.01－0.0012)=0.085 ㎡; H2=0.47+0.085=0.555 ㎡. H1=dn·Lπ=0.026×1×π=0.08168 ㎡为每 1m 长管内表面积,㎡. 又η=( H2’+ H2”·η1)/H2 为肋片总效率; 而η1 为肋片效率, η1 的数值由 [α2/(λ·δ)]1/2·hj=[78.18/(45×0.0012)]1/2×0.0156=0.5936 与 rj/r=0.0316/0.016=1.975 查图求出: η1=0.765;那么 η=( 0.085+ 0.47×0.765)/0.555=0.8;
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:
管式换热器热力计算
这只是个模板，你还要自己修改数据，其中有些公式显示不出来。
不明白的问我。
一．设计任务和设计条件某生产过程的流程如图所示，反应器的混合气体经与进料物流患热后，用循环冷却水将其从110℃进一步冷却至60℃之后，进入吸收塔吸收其中的可溶组分。
已知混和气体的流量为227301㎏/h，压力为6.9MPa ,循环冷却水的压力为0.4MPa ，循环水的入口温度为29℃，出口温度为39℃，试设计一台列管式换热器，完成该生产任务。
物性特征：混和气体在35℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）：密度定压比热容=3.297kj/kg℃热导率=0.0279w/m粘度循环水在34℃下的物性数据：密度=994.3㎏/m3定压比热容=4.174kj/kg℃热导率=0.624w/m℃粘度二．确定设计方案1．选择换热器的类型两流体温的变化情况：热流体进口温度110℃出口温度60℃；冷流体进口温度29℃，出口温度为39℃，该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温度和壳体温度之差较大，因此初步确定选用浮头式换热器。
2．管程安排从两物流的操作压力看，应使混合气体走管程，循环冷却水走壳程。
但由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下贱，所以从总体考虑，应使循环水走管程，混和气体走壳程。
三．确定物性数据定性温度：对于一般气体和水等低黏度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。
故壳程混和气体的定性温度为T= =85℃管程流体的定性温度为t= ℃根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。
对混合气体来说，最可靠的无形数据是实测值。
若不具备此条件，则应分别查取混合无辜组分的有关物性数据，然后按照相应的加和方法求出混和气体的物性数据。
混和气体在35℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）：密度定压比热容=3.297kj/kg℃热导率=0.0279w/m粘度=1.5×10-5Pas循环水在34℃下的物性数据：密度=994.3㎏/m3定压比热容=4.174kj/kg℃热导率=0.624w/m℃粘度=0.742×10-3Pas四．估算传热面积1．热流量Q1==227301×3.297×(110-60)=3.75×107kj/h =10416.66kw2.平均传热温差先按照纯逆流计算，得=3.传热面积由于壳程气体的压力较高，故可选取较大的K值。
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
U型管换热器设计说明书
形式如下图：
（2）管板计算 按照 GB151——1999 管壳式换热器中 a 型连接方式管板的计算步骤进行下
列计算。 a)根据布管尺寸计算
在布管区围，因设置隔板槽和拉杆结构的需要，而未能被换 热管支撑的面积， 对于正方形排布
煤油在管中的流速为 0.8~1，取管程流体流速
常用换热管为
与
选用外径
管程流体体积流量可由煤油的要求流量的出：
n=20 N=4
换热管。
L=8m
取管数 由换热面积确定管程数和管长： 由于是 U 型管换热器，由 GB151-1999 管壳式换热器查得有 2，4 两种管程可 选。 初选管程为 4
考虑到常用管为 9m 管，为生产加工方便，选用单程管长 8m 又考虑到单程管长 8m 会使得换热器较长，在选取换热器壳体径时，尽量选取 较大的，以保证安全，因此换热器部空间较大，故选用较为宽松的正方形排 布。 换热管材料 由于管程压力大于 0.6MPa,不允许使用焊接钢管，故选择无缝冷拔钢管。
折流板间 距 200mm
计算压力
圆筒径由选定的圆筒公称直径得 设计温度下的圆筒材料的许用应力由选定的材料 Q345R 从 GB150.2 中查得
焊接接头系数
由于壳程流体为水，不会产生较严重的腐蚀，选取腐蚀 yu 量 又由于 Q345R 在公称直径为 400mm 是可选取得最小厚度为 8mm，则选择圆 筒厚度为 8mm 折流板间距： 折流板间距一般不小于圆筒径的五分之一且不小于 50mm；因此取折流板间 距为 200mm 核算传热系数： 由 GB151—1999 管壳式换热器得到包括污垢在的，以换热管外表面积为基准 的总传热系数 K 的计算公式:
(完整版)换热器计算书
7.2
m
0.08 0.0064 0.002962963
0.005925926 7.2
m
m
0.4 35.5
运动粘度 #NAME? m2/s
动力粘度 #NAME? pa*s
密度
#NAME? kg/m3
m 雷诺数 #NAME?
摩擦系数 #NAME?
压降
#NAME? Mpa
#NAME? m
350
热介质进、出水口直径 、流速 mm、m/s
900
12777300 911.54 1002.7
#NAME? #NAME?
浆液比热 浆液密度 粘度
换热器参数
3.457 1180 0.0022
kj/kg*℃ kg/m3 pa*s
浆液入口温度 浆液出口温度 浆液体积流量 水侧入口温度 水侧出口温度 水侧体积流量 水侧质量流量 换热器板片规格 换热器换热面积 浆液侧板间流速 水侧板间流速 浆液侧流道宽度 浆液侧阻力 水侧阻力 换热器净重 换热器荷重
m2
8.0 12.7 10.2 1600
8.64
冷介质流程数
N1
冷介质单道流通面积 A1
m2
1 0.00264
热介质流程数
N2
1
热介质单道流通面积 A2
m2
0.0156
板片数
n
116.05207
冷介质板间流速
V1
m/s
#NAME?
热介质板间流速
V2
m/s
#NAME?
冷介质进、出水口直径 、流速 mm、m/s
板片宽度 板片长度 水 浆侧液实测际实槽际深槽 深 水 浆侧液当测量当槽量深槽 深 夹紧尺寸
浆液参数 3.457 1180
换翅片换热器热力计算书
1.924069 1.924069 1.9222507
4.174
1.05851E-05 1.05851E-05 1.05509E-05 7.12580E-04
2.21460E-02 2.21460E-02 2.20938E-02
0.6282
993.6
7.71400E-07
4.754
0.005808 0.009855
0.988096452 0.987956217 0.990459285 0.011903548 0.012043783 0.009540715 28.46774847 28.46217765 28.56273939
1.033276753 1.033577471 1.027784607
2.91737E-02 2.91729E-02 2.91359E-02
干空气的相对成分 kg/kg
水蒸气的相对成分 kg/kg
湿空气气体常数 kJ/(kg.k)
湿空气中干空气容积成分
湿空气中水蒸气容积成分
湿空气的假湿拟空分气子的量定k压g/k比m热ol
kg/(kJ.K)
湿空气的导热系数 W/(m.K)
湿空气的动力粘度 Pa.s
湿空气的密度 kg/m3
计算是否有水析出 冷却器出口含湿量 kg/kg
二级 576 288 748
三级 540 270 748
838
838
788
3.348048 3.348048 3.348048
0.167744 0.167744 0.133248
2.252466432 2.252466432 1.789254144
1.095581568 1.095581568 1.558793856
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。
换热器热力计算基础
度为，肋侧总面积。假设肋壁
材料的热导率为常数，肋侧表
面传热系数也为常数。在稳态
情况下，可以分别对于传热过
程的三个环节写出下面三个热
流量的计算公式： 精选可编辑ppt
11
对于左侧对流换热 对于壁的导热
A1h1 tf1tw1
tf1tw1 1
t w 1 t w2
A1h1
A1
对于肋侧对流换热 A 2 h 2 t w 2 t f 2 A 2 h 2 t w 2 t f 2
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56
2多次交叉流型(P18)
1一种流体为单程，另一种流体以串联形式 与前一种流体多次交叉，其总趋势为逆 流。
2一种流体为单程，另一种流体以串联形式 与前一种流体多次交叉，其总趋势为顺 流。
3对其它流型平均温压的讨论，P18
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57
五、加权平均温压
加权平均温压，P31
精选可编辑ppt
根据肋片效率的定义式
f
A 2 h2tw 2tf2 A 2 精h 选2可t编w 辑2 pp t tf2
tw 2tf2 tw 2tf2
12
联立三式，可得通过肋壁的传热热流量计算公式为
1
tf1 tf2
1
A1h1 A1 A2h2
上式还可以改写成
A 1h 11 tf1 A A tf1 2 21 h2 A 1h 11 tf 1 tf21h 2
精选可编辑ppt
3
2－2传热系数
•
精选可编辑ppt4Fra bibliotek一、平壁的传热系数
对于一个无内热源、热导率为常数、厚度
为的单层无限大平壁、两侧流体温度分
h1
别为tf1 与tf2、 表面传热系数分别为与的
化工原理课程设计__换热器.
目录一、设计任务 (1)一、设计任务1.空气压缩机后冷却器设计操作参数;（1）空气处理量: 14m3/min；操作压强：1.45MPa（绝对压）。
空气进口温度160℃，终温：50℃（2）冷却剂：常温下的水初温：25°；终温：30℃；温升（3）冷却器压降：压降2.设计项目（1）确定设计方案，确定冷却器型式，流体流向和流速选择，冷却器的安装方式等。
（2）工艺设计：冷却器的工艺设计和强度计算，确定冷却剂用量，传热系数，传热面积，换人管长，管数，管间距，校对压力等。
（3）结构设计：管子在管板上的固定方式，管程分布和管子排列，分程隔板的连接，管板和壳体的连接，折流挡板等。
（4）机械设计：确定壳体，管板壁的厚度尺寸，选择冷却器的封头、法兰、接管法兰、支座等。
（5）附属设备选型3.设计分量（1）设计说明书一份；（2）冷却器装配图；（3）冷却器工艺流程图；（4冷却器的强度及支座等的估算一、设计任务书二、确定设计方案2.1 选择换热器的类型本设计中空气压缩机的后冷却器选用带有折流挡板的固定管板式换热器，这种换热器适用于下列情况：①温差不大；②温差较大但是壳程压力较小；③壳程不易结构或能化学清洗。
本次设计条件满足第②种情况。
另外，固定管板式换热器具有单位体积传热面积大，结构紧凑、坚固，传热效果好，而且能用多种材料制造，适用性较强，操作弹性大，结构简单，造价低廉，且适用于高温、高压的大型装置中。
采用折流挡板，可使作为冷却剂的水容易形成湍流，可以提高对流表面传热系数，提高传热效率。
本设计中的固定管板式换热器采用的材料为钢管(20R钢)。
2.2 流动方向及流速的确定本冷却器的管程走压缩后的热空气，壳程走冷却水。
热空气和冷却水逆向流动换热。
根据的原则有：（1）因为热空气的操作压力达到1.1Mpa，而冷却水的操作压力取0.3Mpa，如果热空气走管内可以避免壳体受压，可节省壳程金属消耗量；（2）对于刚性结构的换热器，若两流体的的温度差较大，对流传热系数较大者宜走管间，因壁面温度与对流表面传热系数大的流体温度相近，可以减少热应力，防止把管子压弯或把管子从管板处拉脱。
逆流开式冷却塔计算(精品ZTQ版)
+4/(h"T3-(h2-3δh))+2/(h"T4-(h2-4δh))+4/(h"T5-(h2-5 A/B=4/3 宜≤4.0m/s
2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 0.77 0.82 0.87 0.92
理论冷却数 填料特性数
备注 一般水温差＜15℃时 常取n=2就可保证精度
换热器计算（逆流开式冷却塔）
序号
一
名
基础数据
称
符号
单位
数值来源或计算公式
计算结果
其他数据
校核结果
（一） 热力计算 1 大气压 2 3 4 5 6 7 8 干球温度 湿球温度 处理水量 进水温度 出水温度 喷淋密度 填料参数 1） 填料高度 2） 填料特性数计算参数 3） 容积散质系数参数
P θ τ Q t1 t2 q H A m B α β
95.50 4.39 1.66
Ω 1.81 1.88 1.95 填料特性数 Aλm 公式1：h2=h1+4.1868(t1-t2)/(Kλ) 公式2：理论冷却数 N=4.1868(t1-t2)/(3n)*[1/(h"1-h2)+4/(h"T1-(h2-δh))+2/(h" +2/(h"T6-(h2-6δh))+4/(h"T7-(h2-7δh))+1/(h"2-h1)]
3.24 78.22 31.16 0.03 260.00 1.09 14.11 1.09E-04 14.11
G/Nf*γ/1.2*Pt/(102*9.81*0.95*0.7)
（三） 水量损失计算 1 喷嘴数 2 蒸发水量损失率 3 4 5 冷却塔蒸发损失水量 风吹损失水量 塔内补水量
除氧器过热汽水热力计算
双纹管换热器热力计算(汽水）一、已知参数被加热水流量 G t/h 6.015750524m3/h 6.2被加热水比热容 Cp kcal/kg℃ 1.0005被加热水密度ρkg/m3976.3入口水温 T1℃60出口水温 T2℃85蒸汽压力（绝压） P Mpa0.5过热蒸汽温度 t1℃200蒸汽比容 v"m3/kg0.43饱和蒸汽温度 t0℃151.867过热蒸汽焓值 h3kcal/kg682.2汽化潜热 r kcal/kg503.9饱和蒸汽焓值 h2kcal/kg656.489疏水焓值 h1kcal/kg90.0449疏水温度 t2℃90二、传热计算换热量 Q MW.kcal/h0.175150472.79Φ1=(h3-h2)/(h3-h1)0.043Φ2=r/(h3-h1)0.85T0=T2-Φ1(T2-T1)83.9T0'=T0-Φ2(T2-T1)62.7ΔT1=t1-T2115ΔT0=t0-T067.942ΔT0'=t0-T0'89.192ΔT2=t2-T130过热段对数温差ΔTm1℃89.4过热段传热系数 K1kcal/m2h℃400传热面积 F1m20.1饱和段对数温差ΔTm2℃78冷凝段传热系数 K2kcal/m2h℃2016传热面积 F2m20.8冷却段对数温差ΔTm3℃54.30冷却段传热系数 K3kcal/m2h℃800传热面积 F3m20.3传热面积 F m2 1.20换热面积(15%的裕量)m2 1.1 1.32核算总的对数温差ΔTm℃76核算总的传热系数 K kcal/m2h℃1651三、设计参数换热器公称直径 D mm159换热管外径 d mm 16换热管壁厚 δmm 1换热管长度 L m 1.08换热管间距 S mm22管程数 N P 2换热管总数 n 26单程换热管数 n113蒸汽耗量 W t/h 0.3进汽口直径 、流速mm 、m/s 4024.36疏水口直径、流速mm 、m/s 250.14进、出水口直径 、流速mm 、m/s401.36四、阻力计算 1.管程流体阻力流体运动粘度 νm 2/s 4.025E-07流速 ωm/sω=G/(n1πdi 2/4) 1.09雷诺数 R e Re=di ω/ν37921摩擦系数 f 紊流时 f=0.308/Re 0.250.022流体直管段压降 △p 1Pa △P 1=f L ρω2/(2d)1577.6流体回弯处压降 △p 2Pa △P 2=3 ρω2/21740结垢校正因数 F t d=25 取1.4, d=19 取 1.5 1.5管程总阻力 ∑△P Pa ∑△Pi=(△P 1+△P 2)F t N P9952bar 0.1002.壳程流体阻力蒸汽动力粘度 μkg/(m.s)0.000153蒸汽密度 ρkg/m 3 2.3057流速 u m/su=W v"/(3600h(D-n c d 0))0.00雷诺数 R e Re=d u ρ/μ0.1332271摩擦系数 f 0Re ＞500时 f 0=5.0Re -0.2287.91704中心管子数 n c Δ: n c =1.1n 0.5, 口: n c =1.19n 0.56布管方式校正因数 F Δ:取0.5,转口:取0.4,口:取0.30.5折流板间距 h m 0.8折流板数 N B N B =L/h-10.3530167横过管束压降 △P'1Pa △P'1=F f 0 n c (N B +1) ρu 2/27.049E-06通过折流板缺口压降 △P'2Pa △P'2=N B (3.5-2h/D)ρu 2/2 2.897E-07壳程总阻力 ∑△PPa ∑△P=△P'1+△P'27.338E-06bar0.00结构形式T 设计压力 1.0换热管材料B -型号选择：SHQw:卧式，L:耳式，T:腿式SHQT159-1.0-2-2B。
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换热器热力计算表
序号计算项目符号单位计算公式或图表数值备注原始数据
管程冷却水进口温度t'2℃给定30
出口温度t"2℃给定40
工作压力p2barg给定3
流量G2kg/h
定性温度t2℃0.5*(t'2+t"2)35出入口温差不大
密度ρ2kg/m3查物性表994
比热Cp2kJ/kg℃查物性表 4.187
定压重量比
壳体内径
长径比
弓形折流板弓高
折流板间距
折流板数
壳程换热系数
壳程流通截面
壳程流速
壳程量流速
壳程当量直径
壳程雷诺数
切去弓形面积比例壳程传热因子
管外壁温度
壁温下煤油粘度
粘度修正系数
壳程换热系数
传热系数
水侧污垢系数
煤油侧污垢系数
管壁热阻
总传热热阻
传热系数
传热系数比值
管壁慢度
管外壁热流密度
管外部温度
误差校核
管程压降
壁温下水的粘度
管程粘度修正系数管箱摩擦系数
管子沿程压降
回弯压降
进出口管处质量流速进出口管处压降
管程结垢校正系数管程压降
壳程压降
雷诺数
壳程摩擦系数
管束压降
管嘴处质量流速进出口管压降
导流板阻力系数导流板压降
壳程结垢修正系数壳程压降
管程允许压降
壳程允许压降
压降校核。