套管换热器计算

实验五套管换热器传热实验

实验五套管换热器传热实验实验学时： 4 实验类型：综合实验要求：必修一、实验目的通过本实验的学习，使学生了解套管换热器的结构和操作方法，比较简单内管与强化内管的差异。

二、实验内容1、测定空气与水蒸汽经套管换热器间壁传热时的总传热系数。

2、测定空气在圆形光滑管中作湍流流动时的对流传热准数关联式。

3、测定空气在插入螺旋线圈的强化管中作湍流流动时的对流传热准数关联式。

4、通过对本换热器的实验研究，掌握对流传热系数i α的测定方法。

三、实验原理、方法和手段两流体间壁传热时的传热速率方程为 m t KA Q ∆= （1）式中，传热速率Q 可由管内、外任一侧流体热焓值的变化来计算，空气流量由孔板与压力传感器及数字显示仪表组成的空气流量计来测定。

流量大小按下式计算：10012t t PA C V ρ∆⨯⨯⨯=其中：0C —孔板流量计孔流系数，0.65；0A —孔的面积，2m ；（可由孔径计算，孔径m d 0165.00=） P ∆—孔板两端压差，kPa ；1t ρ—空气入口温度（即流量计处温度）下的密度，3/m kg 。

实验条件下的空气流量V （h m /3）需按下式计算：11273273t t V V t ++⨯=其中：t —换热管内平均温度，℃；1t —传热内管空气进口（即流量计处）温度，℃。

测量空气进出套管换热器的温度t ( ℃ )均由铂电阻温度计测量，可由数字显示仪表直接读出。

管外壁面平均温度W t ( ℃ )由数字温度计测出，热电偶为铜─康铜。

换热器传热面积由实验装置确定，可由（1）式计算总传热系数。

流体无相变强制湍流经圆形直管与管壁稳定对流传热时，对流传热准数关联式的函数关系为：),,(d l P R f Nu r e =对于空气，在实验范围内，r P 准数基本上为一常数；当管长与管径的比值大于50 时，其值对Nu 准数的影响很小，故Nu 准数仅为e R 准数的函数，因此上述函数关系一般可以处理成：me R B Nu ⋅=式中，B 和 m 为待定常数。

自制简易换热器换热面积的计算——化工原理

简易换热器换热面积的计算问题的提出：工艺流程图逆流套管式换热器冷凝器为柱形，总体积为５升，总长４００ｍｍ，内置直径为１４ｍｍ的细直管。

物料为二甲苯携水蒸汽进管层（１４０－２１０摄氏度），冷却循环水（２５摄氏度）进壳层，最终收得２．７公斤的水，采用１．２公斤的二甲苯参与反应，大概持续时间为９个小时。

设备材质为３０４，无污垢层。

套管冷凝器：内管直径为14mm(最好有壁厚，没有也影响不大)外管直径125mm管长 400mm套管环隙走循环水，水温: 25度管内走二甲苯和水混合蒸汽：140-230度；蒸汽量为：2.7Kg水+1.2公斤二甲苯（6~9个小时）首先我想知道目前这个冷凝器设计的换热面积够不够？新冷凝器如何设计才合适？已知条件：1、二甲苯蒸气流量：1.2Kg/(6*3600)s ；潜热为 360[kj/kg]；水蒸气流量为:2.7 Kg/(6*3600)s;（甲苯水蒸气流经时间为6h ）2、进口温度230℃，出口蒸汽为100℃（假设水蒸汽已经完全冷却为液态水）；3、冷却水进口温度为25℃，水的比热为4.18[KJ/kg ℃]；4、二甲苯水蒸汽冷凝给热系数为10000[w/ m 2℃]；5、冷却水壳层流速为1m/s ，对流传热系数为1000[w/m 2℃]；6、查表得1atm,230℃水蒸气焓值为，2934.05KJ/Kg ，100℃水蒸气焓值为2646KJ/Kg ，100℃水的汽化潜热为2257.6KJ/Kg ；解：求传热面积A剖析冷凝过程：在230℃-140℃，二甲苯为气相，冷凝传热系数50[w/ m 2℃]，此过程传热为两个状态下蒸汽的焓值之差。

潜热为360[kj/kg]，,Q Cm t C ∆1＝其中为二甲苯比热容。

同样水蒸气过程：在230℃-100℃，水为气相，冷凝传热系数100[w/ m 2℃]，此过程传热为两个状态下蒸汽的焓值之差。

潜热为2257.6KJ/Kg 100℃气体-100℃液体此过程传热为汽化潜热，潜热为2257.6KJ/Kg 。

化工原理の传热实验

化工原理の传热实验一、实验目的1、学习传热系数的测定方法；2、学习传热膜系数及其准数联式的测定方法。

二、实验原理本实验有套管换热器4套，列管式换热器4套，首先介绍套管换热器。

套管换热器管间进饱和蒸汽，冷凝放热以加热管内的空气，实验设备如图2-2-5-1（1）所示。

传热方式为：冷凝—传导—对流 1、传热系数可用下式计算： ]/[2k m W t A qK m⋅∆⋅=(1)图2-2-5-1（1）套管换热器示意图式中：q ——传热速率[W] A ——传热面积[m 2] △t m —传热平均温差[K] ○1传热速率q 用下式计算： ])[(12W t t C V q p S -=ρ （2）式中：3600/h S V V =——空气流量[m 3/s]V h ——空气流量[m 3/h]ρ——空气密度[kg/m 3]，以下式计算：]/)[273(4645.031m kg t R p Pa ++=ρ （3）Pa ——大气压[mmHg]Rp ——空气流量计前表压[mmHg] t 1——空气进换热器前的温度[℃]Cp ——空气比热[K kg J ⋅/]，查表或用下式计算：]/[04.01009K kg J t C m p ⋅+= （4） t m =(t 1+t 2)/2——空气进出换热器温度的平均值（℃） t 2——空气出口温度[℃]②传热平均面积A ：][2m L d A m π= （5）式中：d m =传热管平均直径[m]L —传热管有效长度[m ]③传热平均温度差△t m 用逆流对数平均温差计算：T ←——T t 1——→t 2 )(),(2211t T t t T t -=∆-=∆2121ln t t t t t m ∆∆∆-∆=∆ (6) 式中：T ——蒸汽温度[℃]2、传热膜系数（给热系数）及其关联式空气在圆形直管内作强制湍流时的传热膜系数可用下面准数关联式表示：nr m e P R Nu 0α= （7）式中：N u ——努塞尔特准数R e ——雷诺准数 P r ——普兰特准数αo ——系数，经验值为0.023 m ——指数，经验值为0.8n ——指数，经验值为：流体被加热时n=0.4，流体被冷却n=0.3 为了测定传热膜系数，现对式（7）作进一步的分析：λαdNu =（8） α——空气与管壁间的传热膜系数[W/m 2·k] 本实验可近似取α=K[传热系数]，也可用下式计算：)(m W i t t A q -=α （9）A i ——传热管内表面积[m 2] t W ——管壁温[℃]t m ——空气进、出口平均温度[℃] d ——管内径[m]λ——空气的导热系数[W/m ·k]，查表或用下式计算：λ=0.0244+7.8×10-5t m （10） μρdu =Re （11）u ——空气在加热管内的流速[m/s]μ——空气定性温度（t m ）下的粘度[pa ·s]，查表或用下式计算：μ=1.72×10-5+4.8×10-8t m （12）d ，ρ——意义同上。

套管式地埋管换热器温度分布及换热性能计算

管间均存在热短路现象，但外进内出流动方式的热短路现象更加明显。增大内管壁热导率，使两种
流动方式的热短路现象明显增强。增大外管壁热导率，有利于改善两种流动方式的热短路情况。
其他参数不变的情况下，换热器进出口循环水温差、能效、换热流量均随钻孔深度的增大而增大。
其他参数不变的情况下，换热器进出口循环水温差随循环水质量流量的增大而逐渐降低; 能效随循
1 概述
地热能开发前景十分广阔，是 21 世纪能源发展中不可忽视的可再生能源之一［1 － 2］。目前，浅层地热能的利用以地埋管地源热泵技术为主，将储存在浅层地层中的低品位热能转化为高品位热能，通过风机盘管、地面辐射等末端装置，满足学校、医院、体育馆、写字楼、住宅、别墅等建筑的供暖和供冷需求［3 － 4］。地埋管换热器一般采用 U 形地埋管换热
·K)
λp1 ———外管壁的热导率，W / ( m·K) r1o ———外管的外半径，m λb———回填材料的热导率，W / ( m·K) r b ———钻孔半径，m Ｒ2 ———内管循环水与外管循环水间的单位长
度热阻，m·K / W
r2i ———内管的内半径，m h2i ———内管内壁面表面传热系数，W / ( m2 ·
摘要: 在设定钻孔壁温度均匀且不随时间改变的前提下，建立两种循环水流动方式下( 外
进内出: 循环水由外管流进，内管流出; 内进外出: 循环水由内管流进，外管流出) 的套管式地埋管
换热器( 以下简称换热器) 稳态换热模型，采用解析法计算环形流道、内管循环水沿程温度。将换
热器能效、换热流量作为评价指标，分析换热器换热能力的影响因素。在供冷工况下，得到以下结
图 1 套管式换热器结构( 外进内出)

换热器设计计算

污垢热阻的大致数值
流体种类
水(u<1m/s, t<50℃) 海水河水井水蒸馏水
锅炉给水未处理的凉水塔用水经处理的凉水塔用水多泥沙的水
盐水
污垢热阻 m2·℃/W
0.0001 0.0006 0.00058 0.0001 0.00026 0.00058 0.00026 0.0006 0.0004
校核性热计算针对现成的换热器，其目的在于确定流体的出口温度
因此：设计型——已知任务设备操作型——已知一定设备预测、调节结果
1、设计型计算的命题
给定生产任务：ṁ1，T1T2(or ṁ2，t1t2) 选择工艺条件：t1，t2 计算目的：换热器传热面积A（管子规格，根数）；ṁ2 特点：结果的非唯一性。
换热器设计计算
5.1 换热器类型
换热器类型按结构分为
间壁式
套管式交壳板叉管式流式(换管热壳器式)管管板翅束翅式式式
螺旋板式
夹套式
混合式
蓄热式
按用途分为：加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再沸器
蓄热器（蓄能器）
（一）间壁式换热器一、套管式换热器
二、管壳式换热器
2、设计计算公式：
质量衡算：ṁ1
ṁ2
ṁn = ?
dn = ?
热量衡算： Q = ṁ1Cp1(T1 - T2) = ṁ2Cp2(t2 - t1)
传热速率式： Q = KAtm
注意：计算单位要统一
➢ 热量：由于温差的存在会导致能量的交换。该交换过程称为热交换或热传递。热量的国际单位：焦耳（J）或常用单位：卡（cal）。换算关系：1cal=4.19J
（对数平均数）
Δt1 Δt2 ln Δt1

换热器计算

第九章传热过程分析和换热器计算在这一章里讨论几种典型的传热过程，如通过平壁、圆筒壁和肋壁的传热过程通过分析得出它们的计算公式。

由于换热器是工程上常用的热交换设备，其中的热交换过程都是一些典型的传热过程。

因此，在这里我们对一些简单的换热器进行热平衡分析，介绍它们的热计算方法，以此作为应用传热学知识的一个较为完整的实例。

9－1传热过程分析在实际的工业过程和日常生活中存在着的大量的热量传递过程常常不是以单一的热量传递方式出现，而多是以复合的或综合的方式出现。

在这些同时存在多种热量传递方式的热传递过程中，我们常常把传热过程和复合换热过程作为研究和讨论的重点。

对于前者，传热过程是定义为热流体通过固体壁面把热量传给冷流体的综合热量传递过程，在第一章中我们对通过大平壁的传热过程进行了简单的分析，并给出了计算传热量的公式 t kF Q ∆=， 9－1式中，Q 为冷热流体之间的传热热流量，W ；F 为传热面积，m 2；t ∆为热流体与冷流体间的某个平均温差，oC ；k 为传热系数，W/(⋅2m o C)。

在数值上，传热系数等于冷、热流体间温差t ∆=1 o C 、传热面积A =1 m2时的热流量值，是一个表征传热过程强烈程度的物理量。

在这一章中我们除对通过平壁的传热过程进行较为详细的讨论之外，还要讨论通过圆筒壁的传热过程，通过肋壁的传热过程，以及在此基础上对一些简单的包含传热过程的换热器进行相应的热分析和热计算。

对于后者，复合换热是定义为在同一个换热表面上同时存在着两种以上的热量传递方式，如气体和固体壁面之间的热传递过程，就同时存在着固体壁面和气体之间的对流换热以及因气体为透明介质而发生的固体壁面和包围该固体壁面的物体之间的辐射换热，如果气体为有辐射性能的气体，那么还存在固体壁面和气体之间的辐射换热。

这样，固体壁面和它所处的环境之间就存在着一个复合换热过程。

下面我们来讨论一个典型的复合换热过程，即一个热表面在环境中的冷却过程，如图9－1所示。

知识点：紊流状态的对流换热计算(综合训练)讲解

（5）验算管长

L 400 33.3 ＞10，不需要进行管长修正 d1 12
0.8 f 13 f

0.11
801.5 10 0.027 35776.4 5.42 314.9 10 6 对流换热系数
知识点：紊流状态的对流换热计算
0.618 Nu f 20.71 1066.57 W/m2.℃ d1 0.012
知识点：紊流状态的对流换热计算
综合训练
1.套管换热器，内管外径d1=12mm，外管内径d2=16mm，管长400mm，内外管之间的环形流道内水流速为2.4m/s，平均温度为tf=30℃，内管壁温tw=90℃。试求内管外表面的换热系数。已知：d1=12mm，L=400mm，w=2.4m/s，tf=30℃，tw=90℃ 求：α 解：（1）定性温度和水的物性参数定性温度tf=30℃，按tf查知识点紊流状态的对流换热计算中饱和水的热物理性质表（附表6），得水的物性参数 λ =0.618W/m.℃，ν =0.805×10-6m2/s， Prf=5.42 μ f=801.5×10-6N.s/m2，μ w=314.9×10-6N.s/m2
知识点：紊流状态的对流换热计算
（2）求雷诺数，确定流态 wd 2.4 0.012 4为旺盛紊流＞ 10 Re f 35776 . 4 0.805 10 6 （3）选择管内受迫流动旺盛紊流的Nuf的计算公式
f Nu f 0.027 Re Pr w

天然气集输P195～P201一，计算热负荷天然气质量流量ms0.171kg/s天然气定压比热Cp 2.558kj/kg·k 天然气入口温度t1'8℃天然气入口温度t1''28℃热负荷Q=ms·Cp(t1''-t1')8.74836kw二，计算逆流平均温差热水入口温度tw’80℃热水出口温度tw''76℃平均温差Δt59.1912831℃三，计算管内传热系数管内流体流速u 1.097m/s管内流体密度ρ45.58kg/m3管内径d0.066m流体动力粘度μ0.00001255Pa·s雷诺数Re=udρ/μ2.63E+05＞10000为湍流状态计算普朗特数管内流体导热系数λ0.03763w/m·k 普朗特数Pr=Cpμ/λ8.53E-01计算奴塞尔数温度校正系数εt1入口效应校正系数εL1弯管修正系数εR1被加热奴塞尔数Nu=0.023Re0.8Pr0.4εtεLεR4.68E+02管内传热系数h=Nuλ/d266.7024863w/m2·k 四，计算环形空间传热系数套管内径d20.15m内管外径d10.076m环形空间当量直径de0.220052632m环形空间液体流速ul0.03m/s环形空间液体密度ρl1000kg/m3环形空间液体动力粘度μl 3.15E-04Pa·s雷诺数Re=uldeρl/μl20957.39348＞10000为湍流状态计算普朗特数环形空间流体导热系数λl0.6698w/m·k 环形空间流体定压比热Cpl 4.356kj/kg·k 普朗特数Pr=Cplμl/λl2.05E+00计算奴塞尔数温度校正系数εt1入口效应校正系数εL1弯管修正系数εR1被冷却奴塞尔数Nu=0.023Re0.8Pr0.4εtεLεR8.17E+01环形空间传热系数h1=Nuλl/de248.6865006w/m2·k五，计算总传热系数K污垢热阻R1，R20.000260.0005m2·k/w 管壁导热系数λb45w/m·k总传热系数K=1/（d1/d·h+d1/2λb*ln(d1/d)+1/hl+R1+R2）108.4850274w/m2·k六，所需内管传热面积计算传热面积F=Q/K/Δt1.362382602m2七，所需内管长度计算内管长度L=F/PI/d15.70605067m 取长度为8m。

化工原理3.4传热计算

Δt m
Δt 1 − Δt 2 = ——对数平均温差 Δt 1 ln Δt 2
22
讨论：（1）也适用于并流
T1
Δt1 =T 1− t1
Δt 2 = T2 − t 2
Δt1
T2 Δt2 t2 t1 A
23
（2）较大温差记为Δt1，较小温差记为Δt2 （3）当Δt1/Δt2<2，可用（4）当Δt1＝Δt2
1. 逆、并流时的Δtm
T1 t2 T2
T1 t2 t T2 t1 A t t1 T1 T2 t2
T1 t1 t1 T2 t2
逆流
并流
A
18
以逆流为例推导Δtm 假设：（1）定态流动、传热；qm1、 qm2一定（2）cp1、cp2为常数，为tm下的值（3）K沿管长不变化（4）热损失忽略不计
T1 T2 t2 t1 A来自27加热：t2max < T2, 热敏物质冷却：T2min > t2, 易固化物
热流体冷却为例 • 并流：t2<T2 • 逆流：t2’>T2 t2’-t1 > t2-t1 Q一定,qm2’<qm2
T1
t2’
逆流并流
A
T2 t2
t1
t1
28
（3）采用其他流型的目的——提高α↑ 提高K↑ （4）单侧变温——Δtm与流型无关
19
T1 Δt1 t t2 dt dA t dT
逆流
T T2 Δt2 t1
Δt1 =T 1− t 2
Δt 2 = T2 − t1
A
20
dA段内热量衡算：dQ = − q m 1 c p 1 dT = − q m 2 c p 2 dt dA段内传热速率方程： dQ = K (T − t )dA

换热器的传热计算

换热器的传热计算换热器的传热计算包括两类：一类是设计型计算，即根据工艺提出的条件，确定换热面积；另一类是校核型计算，即对换热面积的换热器，核算其传热量、流体的流量或温度。

这两种计算均以热量衡算和总传热速率方程为根底。

换热器热负荷Q 值一般由工艺包提供，也可以由所需工艺要求求得。

Q=W c p Δt ，假设流体有相变，Q=c p r 。

热负荷确定后，可由总传热速率方程〔Q=K S Δt 〕求得换热面积，最后根据"化工设备标准系列"确定换热器的选型。

其中总传热系数K=0011h Rs kd bd d d Rs d h d o m i i i i ++++ 〔1〕在实际计算中，总传热系数通常采用推荐值，这些推荐值是从实践中积累或通过实验测定获得的，可以从有关手册中查得。

在选用这些推荐值时，应注意以下几点：1. 设计中管程和壳程的流体应与所选的管程和壳程的流体相一致。

2. 设计中流体的性质〔粘度等〕和状态〔流速等〕应与所选的流体性质和状态相一致。

3. 设计中换热器的类型应与所选的换热器的类型相一致。

4. 总传热系数的推荐值一般围很大，设计时可根据实际情况选取中间的*一数值。

假设需降低设备费可选取较大的K 值；假设需降低操作费用可取较小的K 值。

5. 为保证较好的换热效果，设计中一般流体采用逆流换热，假设采用错流或折流换热时，可通过安德伍德〔Underwood〕和鲍曼〔Bowman〕图算法对Δt进展修正。

虽然这些推荐值给设计带来了很大便利，但是*些情况下，所选K值与实际值出入很大，为防止盲目烦琐的试差计算，可根据式〔1〕对K值估算。

式〔1〕可分为三局部，对流传热热阻、污垢热阻和管壁导热热阻，其中污垢热阻和管壁导热热阻可查相关手册求得。

由此，K值估算最关键的局部就是对流传热系数h的估算。

影响对流传热系数的因素主要有：1.流体的种类和相变化的情况液体、气体和蒸气的对流传热系数都不一样。

牛顿型和非牛顿型流体的也有区别，这里只讨论牛顿型对流传热系数。

套管式换热器设计计算

套管式换热器设计计算摘要本文以套管式换热器的设计计算为主题，介绍了套管式换热器的工作原理和设计流程。

首先对套管式换热器的工作原理进行了介绍，包括热量传递的基本理论、传热系数的计算等。

然后对套管式换热器的设计流程进行了详细的分析，包括换热器的结构设计、传热面积的计算、流体参数的确定等方面。

最后，通过实例分析了套管式换热器的设计计算过程，验证了设计的合理性和可行性。

关键词：套管式换热器；设计计算；工作原理；传热系数；流体参数1. 引言套管式换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、石油、电力等工业领域。

套管式换热器具有结构简单、换热效率高、适用范围广等特点，是工业生产中常用的换热设备之一。

本文以套管式换热器的设计计算为主题，介绍了套管式换热器的工作原理和设计流程，旨在为工程技术人员提供一定的参考价值。

2. 套管式换热器的工作原理套管式换热器是利用管内外两侧流体之间的热量交换来完成热量传递的设备。

在套管式换热器中，一种流体（一般为冷热媒体）在内管中流动，另一种流体（一般为热热媒体）在外管中流动，通过内外两侧流体之间的传热来完成热量交换。

套管式换热器的工作原理可以用热量传递的基本理论来解释，即热量传递是由于温度差引起的。

热传导定律表明，热量沿着温度梯度的方向传递，热传导的速率与温度梯度成正比。

在套管式换热器中，内外两侧流体之间存在温度差，因此热量可以通过管壁传递，完成热量交换。

在套管式换热器中，热传导是热量传递的基本方式，但同时也存在传热系数的影响。

传热系数是衡量换热器性能的重要指标，它决定了热量传递的速率和效率。

传热系数的计算需要考虑流体参数、管壁材料等多种因素的影响，是套管式换热器设计计算的重要内容。

3. 套管式换热器的设计流程套管式换热器的设计流程包括结构设计、传热面积的计算、流体参数的确定等多个方面，是一个复杂的工程问题。

下面将对套管式换热器的设计流程进行详细的分析。

3.1 结构设计套管式换热器的结构设计是设计工作的第一步，它包括壳体、管束、支撑等部分的设计。

换热器及其基本计算

姓名：杜鑫鑫学号：0903032038合肥学院材料工程基础姓名：班级：09无机非二班学号：\课题名称：换热器及其基本计算指导教师：胡坤宏换热器及其基本计算一、换热器基础知识（1）换热器的定义：换热器是指在两种温度不同的流体中进行换热的设备。

（2）换热器的分类：由于应用场合不同，工程上应用的换热器种类很多，这些换热器照工作原理、结构和流体流程分类。

二、几个不同的换热器（1）管壳式换热器管壳式换热器又称列管式换热器，是一种通用的标准换热设备。

它具有结构简单、坚固耐用、造价低廉、用材广泛、清洗方便、适应性强等优点，应用最为广泛，在换热设备中占据主导地位。

管壳式换热器是把换热管束与管板连接后，再用筒体与管箱包起来，形成两个独立的空间。

管内的通道及与其相贯通的管箱称为管程；管外的通道及与其相贯通的部分称为壳程。

一种流体在管内流动，而另一种流体在壳与管束之间从管外表面流过，为了保证壳程流体能够横向流过管束，以形成较高的传热速率，在外壳上装有许多挡板。

而壳管式换热器又可根据不同分为U形管式换热器、固定管板换热器、浮头式换热器、填料函式换热器几类。

(2) 套管式换热器套管式换热器是用两种尺寸不同的标准管连接而成同心圆套管，外面的叫壳程，内部的叫管程。

两种不同介质可在壳程和管程内逆向流动(或同向)以达到换热的效果。

套管式换热器以同心套管中的内管作为传热元件的换热器。

两种不同直径的管子套在一起组成同心套管，每一段套管称为“一程”，程的内管（传热管）借U形肘管，而外管用短管依次连接成排，固定于支架上。

热量通过内管管壁由一种流体传递给另一种流体。

通常，热流体由上部引入,而冷流体则由下部引入。

套管中外管的两端与内管用焊接或法兰连接。

内管与U形肘管多用法兰连接,便于传热管的清洗和增减。

每程传热管的有效长度取4～7米。

这种换热器传热面积最高达18平方米，故适用于小容量换热。

当内外管壁温差较大时,可在外管设置U形膨胀节或内外管间采用填料函滑动密封，以减小温差应力。

XHeater(套管换热软件)用户手册

3S技术系列即输 Synchronous Input 即算 Synchronous Calculation 即见 Synchronous Display
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自然驾驭，智能反应，最人性化的—
换热器计算软件
XHeater®用户手册
直管套管、螺旋套管、夹套釜—严格热力计算
管程：
38 ℃的热水降温到 32 ℃。
两侧污垢均取： 0.0001 m2 K/W
主要结构参数：
单程管长：
500 mm
这些数据输入完成后，XHeater 的画面如 2.3 所示。操作这个计算过程十分简洁，计算结果
图 2.3 套管换热器计算结果
也是一目了然：全部集中在用户界面中。现在简要说明一下部分比较特殊的计算结果：
每个数据的后面带有单位选择，你随时可以选择单位。每个数据输入后回车，系统会立即响应计算。
一些数据旁边有下拉箭头，点开它，会有供你选择的数据。
2.1.3 Xheater 物性数据来源
手工输入。物性数据用户收集、查找，然后输入到 XHeater 中。使用物性数据库。XHeater 自带了一个简易的物性数据库，使用方法：1）在界面中按下“平均比热”右边的箭头，打开物性数据库；2）选择物质种类；3）填写温度和压力； 4）按下“计算”按钮；5）按下“确定”按钮。见图 2.1。使用流程模拟软件。XHeater 能够连接 Hysys，倒入其中的换热器模块数据，使用方法见图 2.2。
西安市维维计算机技术有限责任公司 Email:htcsoft@
前言
换热器除了列管式之外，还有好多类型的管式换热器，如套管、釜式等。Xheate®是专门用于同心圆筒结构的一类管式换热器的热力设计计算软件。Xheate®包括直套管式、螺旋套管式换热器和带夹套以及搅拌的加热釜、槽、罐。这类换热器的共同特征是换热器由两个同心圆柱体组成，中心和环形通道走两股换热流体。

传热-计算题

传热-计算题1、有一碳钢制造的套管换热器，内管直径为φ89mm×3.5mm ，流量为2000kg/h 的苯在内管中从80℃冷却到50℃其平均比热容为c ph =1.86×103J/（kg·K ）。

冷却水在环隙从15℃升到35℃。

苯的对流传热系数αh =230W/（m 2·K ），水的对流传热系数αc =290W/（m 2·K ），平均比热容为c pc =4.178×103J/（kg·K ）。

忽略污垢热阻。

试求：①冷却水消耗量；②并流和逆流操作时所需传热面积。

2、在一单程列管换热器内，用140℃的水蒸气将1800kg/h 、20℃的空气加热到120 ℃。

换热器壳程内为水蒸气冷凝。

换热器以外表面为基准的总传热系数)/(5.3120K m W K ⋅=。

换热器的换热管是由120根3m 长φ19⨯2mm 的钢管组成，问此换热器是否合用？已知空气的平均比热为1.02kJ/kg ⋅K ，空气在管程呈湍流流动，热损失及壁面和垢层热阻均可忽略。

3、一列管换热器，用水冷却某种有机溶剂。

已知水走管程，流量为3.0kg/s ，水的进口温度为300K ，出口温度为328K ，平均比热为4.2kJ/kgK ；有机溶剂走壳程，流量为2.0kg/s ，进口温度为383K ，平均比热为3.3kJ/kgK ，热损失取热负荷的4%，求（1）热流体出口温度为为多少K ？（2）逆流时换热器的对数平均温度差为多少K?4、有一平壁炉，由下列三种材料组成：耐火砖：λ1=1.4 W/m ⋅K ， δ1=225mm 最里层保温砖：λ2=0.15 W/m ⋅K ， δ2=115mm 中间层建筑砖：λ3=0.8 W/m ⋅K ， δ3=225mm 最外层今测得炉内壁温度为930℃，外壁温度为55℃，试求单位面积上的热损失和各层砖接触面上的温度。

5、一列管换热器，管程流体被加热，温度由300K 升高到360K ，流量为3600kg/h ，平均比热为3.4 kJ/kg ⋅K ，给热系数为2600 W/m 2⋅K ；壳程用一温度为393K 的饱和水蒸气冷凝，给热系数为10000 W/m 2⋅K 。

套管式换热器液气换热传热系数

套管式换热器是一种常见的热交换设备，广泛应用于化工、石油、电力等行业。

在工业生产中，液体和气体的换热传热系数对设备的性能和效率有着重要的影响。

研究套管式换热器的液气换热传热系数是非常有意义的。

一、套管式换热器液气换热传热系数的定义液气换热传热系数是指在套管式换热器中，液体和气体之间进行换热传热时的传热效率。

它反映了液体和气体之间热量传递的快慢和效率高低。

二、影响套管式换热器液气换热传热系数的因素1. 流体性质：液体和气体的物理性质和热物性对换热传热系数有着重要的影响。

流体的导热系数、粘度、密度等指标会直接影响传热系数的大小。

2. 换热器结构：套管式换热器的结构参数，如壁厚、管道长度、管道间距等都会影响换热传热系数。

合理的结构设计可以提高传热效率。

3. 流体流动状态：流体的流动状态对换热传热系数有着重要的影响。

湍流状态下的传热系数要高于层流状态。

4. 温度差：液体和气体之间的温度差也会影响换热传热系数，通常情况下，温度差越大，传热系数越高。

三、套管式换热器液气换热传热系数的计算方法1. 根据传热学的基本理论，可以利用换热传热系数的经验公式来计算。

对于对流换热，可以使用努塞尔数和普朗特数来计算传热系数。

2. 对于复杂的工况，可以采用数值模拟方法来计算。

通过建立数学模型，利用计算流体力学（CFD）软件对流态场和温度场进行数值模拟，最终求得换热传热系数。

3. 实验方法也是研究换热传热系数的常用手段。

通过设计合理的实验方案，利用实验设备和手段来测试不同工况下的换热传热系数。

四、套管式换热器液气换热传热系数的提高方法1. 优化换热器结构，增大换热面积，增加传热系数。

2. 选择合适的传热介质，提高流体的换热性能。

3. 控制流体的流动状态，促使流体达到湍流状态。

4. 控制温度差，避免温差过大影响传热效果。

五、结语套管式换热器液气换热传热系数是影响换热器性能的重要参数，研究和提高换热传热系数有着重要的理论意义和实际价值。

换热器选型计算常用工具公式

第六章传热1、给热系数：α（水平）=0.725×（ρ2gλ3r/dΔtμ)1/4式中d为圆管外径α（垂直）=1.13×（ρ2grλ3/μLΔt)1/4应用上式除汽化潜热r取冷凝温度t s外，其他各物性按规定取t s和t w 的算术平均值。

（例题6-4 PAGE194）2、水平管束外的冷凝给热系数α=0.725×（ρ2gλ3r/n2/3dΔtμ)1/43、过热蒸汽的冷凝热r’=r+c p(T V-T S)C p为过热蒸汽的比热容，T V为过热蒸汽的温度。

6.5热辐射1、吸收率等于1的物体称为黑体，黑体的辐射能力，即单位时间单位黑体表面向外界辐射的总能量E b=ζ0T4E b----W/m2ζ0----黑体辐射常数为5.67×10-8W/(m2K4)2、实际物体的辐射，通常将实体物体与同温度的黑体的辐射能力的比值称为该物体的黑度ε，ε=E/E b，其值恒小于1。

各物体不同温度下的黑体可由表格中查询。

3、灰体：（把实际物体当成是）对各种波长辐射能均能同样吸收的理想物体。

同一灰体的黑度与其吸收率a在数值上必然相等ε=a此式称为克希荷夫定律。

证明过程：假定有2个平行的板,板1是黑体,板2是任意物体（灰体）,板2辐射热收入和支出的差额是q=E-aE b,E是板2辐射出去热量,a 是板2的吸收率,当两个板子温度相等到热平衡时,q=E-aE b=0,导出a=E/E b,这个表达式和物体发射率的表达式是一样的.把这个关系延伸下就是对于灰体来说其一定温度下的吸收比恒等于发射率. 即ε=a。

4、黑体间的辐射传热和角系数两黑体间的热流量为Q12=Q1→2—Q2→1由蓝贝特定律Q1→2=(E b1/π)∫A1∫A2COSα1COSα2(1/r2)dA1dA2简化得Q1→2=A1E b1ψ12式中ψ12为黑体1对黑体2的角系数ψ12=（1/πA1）∫A1∫A2COSα1COSα2(1/r2)dA1dA2同理Q2→1=A2E b2ψ21ψ21=（1/πA2）∫A2∫A1COSα2COSα1(1/r2)dA2dA1于是又A1ψ12=A2ψ21于是Q12=Q1→2—Q2→1=A1E b1ψ12—A2E b2ψ21=A1ψ12（E b1—E b2）工程上为方便起见，通常把角系数绘成图，可从图中查询。

套管式换热器管径规格尺寸表

套管式换热器管径规格尺寸表1. 引言套管式换热器是一种常用的换热设备，广泛应用于石油化工、电力、冶金、制药等领域。

它通过套管将两种介质进行热量传递，以实现热能的转移。

在设计和选择套管式换热器时，管径规格尺寸是一个重要的考虑因素。

本文将介绍套管式换热器管径规格尺寸表及相关内容。

2. 套管式换热器管径规格尺寸表套管式换热器管径规格尺寸表是根据设计和使用要求制定的一张表格，用于指导套管式换热器的设计和选型工作。

它包括了各种不同管径的套管式换热器的相关参数，如内外径、壁厚、管长等。

下面是一个示例的套管式换热器管径规格尺寸表：管径（mm）内径（mm）外径（mm）壁厚（mm）管长（m）10 6 10 2 215 10 15 2.5 320 15 20 2.5 425 20 25 2.5 532 25 32 3.5 640 32 40 4 750 40 50 5 8这只是一个简单的示例表格，实际的套管式换热器管径规格尺寸表可能会更加复杂，包含更多的参数和管径规格。

在实际应用中，根据具体的需求和工艺要求，可以选择适当的管径规格。

3. 管径规格的选择选择合适的管径规格是套管式换热器设计和选型的关键步骤。

一般来说，管径较小的换热器可以提供更高的热传导效率，但换热面积相对较小，适用于热负荷较低的情况；而管径较大的换热器可以提供更大的换热面积，适用于热负荷较高的情况。

在选择管径规格时，需要考虑以下几个因素：3.1 热负荷根据实际的热负荷计算结果，选择合适的管径规格。

一般来说，热负荷较低的情况下可以选择较小的管径规格，热负荷较高的情况下可以选择较大的管径规格。

3.2 流速流速是影响换热器传热效果的重要因素之一。

较高的流速可以增加对流传热系数，但也会增加压力损失。

根据流体的性质和工艺要求，选择合适的流速范围，然后根据流速和流量计算出所需的管径规格。

3.3 材料选择套管式换热器的管径规格也会受到材料的选择影响。

根据介质的性质和工艺要求，选择适合的材料，并根据材料的特性确定合适的管径规格。