换热器的选型和设计

换热器的选型和设计
换热器的选型和设计

换热器的选型和设计指南

一、概述

1.选型原则

2.工艺参数的选取

3.计算方法

4.结构设计

二、分类及结构特点

1.按照换热器作用原理分类

1.1间壁式换热器(冷热流体不允许混合的场合各种管式和板式换热)1.2直接接触式换热器(凉水塔、洗涤塔、文氏管、喷射冷凝器)

1.3蓄热式换热器

1.4中间载热体式换热器

2.按照换热器用途分类

2.1 加热器

2.2 预热器

2.3 过热器

2.4 蒸发器

2.5 再沸器

2.6 冷却器

2.7 冷凝器

3.按换热器传热面形状和结构分类

3.1 管式换热器

3.2 板式换热器

3.3 特殊形式换热器

4.按换热器所用材料分类

4.1 金属材料换热器

4.2 非金属材料换热器

:表1.1

三、选型需要考虑的因素

1.热负荷(显热+潜热的变化量)

2.流体流量的大小

3.流体的性质

4.流体在换热器中的温度及温度的变化

5.流体允许的压降

6.对清洗、维修的要求

7.设备结构的制造与材料

8.价格、使用安全性与寿命

9.技术经济指标的分析

3.1 管壳式换热器的选型

3.1.1. 适用范围

①压力:允许压力从高真空~41.5MPa,Pmax=60MPa,F≤5000m2

②温度:-100℃~1100℃(-270℃≤tmax≤1450)

3.1.2. 容量大、结构简单、坚固耐用、造价低廉、用材广泛、清洗方便、适应性强

3.1.3. U形管,适用于管、壳壁面温差较大,壳程易结垢管程清洁不易结垢及高温高压、腐蚀性强的场合,即高温高压腐蚀性强的介质走管内,密封易解决。

3.2

压降较大时选3较理想;对于10 翅片式空冷器选择条件:①水供应困难②水质不好,如结垢腐蚀③水热引起热污染,一般工艺出口温度较高>65℃(即>大气环境温度15~20℃),比列管式经济;工艺物料<50℃用水冷。

3.3 结构参数的选取

3.3.1. 两端封头(TEMA型号代码符合)

TEMA壳体换热器类型

流体在管内每通过管束一次称为一个管程,每通过壳体一次称为一个壳程。单壳程单管程换热器称1-1型换热器,两壳程四管程换热器称为2-4型换热器,如下图所示:

2-4型换热器

为提高管内流体速度:在两端封头设置适当隔板

为提高管外流体速度:在壳体内安装纵向隔板使流体多次通过壳体空间

各类换热器管程数限制表1.3

换热器类型管程数限制

U型管式任意偶数,分程隔板只装在换热器前端固定管板式任意数,前、后两端均有分程隔板

拔出封头式任意偶数,对于单程管,必须在浮头端

加密封节;一般不用于单管程换热器

带外密封套环的浮头式单管程或双管程,因为尾部没有分程隔

带双开卡环的浮头式任意偶数,单管程时浮头端要加装密封

带填料函的浮头式任意数

壳内径最大管程数

<250 4

250~510 6

510~760 8

760~1020 10

1270 12

①有相变

②无相变

3.3.

4. 合理压降

管壳式换热器、空冷器和套管式换热器表1.5

物流压降值

气体和蒸汽(高压)35-70Kpa

气体和蒸汽(低压)15-35Kpa

气体和蒸汽(常压) 3.5-14Kpa

蒸汽(真空)<3.5Kpa

蒸汽(真空冷凝塔)0.4-1.6Kpa

液体70-170Kpa

F型壳体,壳侧压降35-70Kpa

板翅式换热器

物流压降值

气体和蒸汽5-20Kpa

液体20-55Kpa

3.3.5冷介质温度

①冷却水温度≤60℃,高于工艺物流冰点5℃。

②温差:高温端△t≥20℃

低温端△t≥5℃

③工艺冷热流体换热时,低温端△t≥20℃。

3.3.6. 加热

被加热介质若有冷凝液,水合物,其出口温度必须高于露点或冰点5-10℃。

3.3.7. 接管位置

①被加热、蒸发:从下向上

②被冷凝:从上向下

被冷却介质视接管经济

3.3.8. 结构参数

①换热管直径小紧凑,但压降增大,Φ19~25,汽液相时Φ32,直接加热时Φ76。

②换热管长度通常用6米

③无相变换热器时,对于大面积换热可选用8~9米

④增加管束长度一是传热系数增加,二是在相同传热面积时,可减少管程,三是单位面积传热面比较低。但长管束一方面增加承重钢平台材料,另一方面增加占地及检修面积。

⑤翅片管:当光管的管外总阻力与管内阻力之比≥3时,要采用外翅片管,例如用蒸汽加热的再沸器,预热器,水冷器,及处理有机流体的冷凝器中。

⑥当传热壁面两侧热膜系数都很小时,宜用两面带翅的。

㈠折流板

型式:

①圆缺型、环盘型(压降小)、孔流型(压降大,但适用于清洁流体)

②其中圆缺型又分单圆,双圆缺、三圆缺。

折流板圆缺位置:

①无相变的对流传热,水平放置则壳体流体与管束不平行流动,也减少了壳程底部液体沉积。

②有悬浮物或结垢严重的流体使用的卧式换热器中,用圆缺板垂直型。

折流板圆缺高度:

①单圆缺型折流板的开口高度为直径的10~45%

②双圆缺型折流板的开口高度为直径的15~25%,两者一般取20~30%。

折流板间距:壳体直径的30~50%,最小折流板间距为壳体直径的1/5,并>50m/m ,亦最大折流板间距为壳体直径的1/2,并≤TEMA 规定的最大无支撑直管跨距的0.8倍。 ㈡ 折流杆

避免大圆缺小间距和小圆缺大间距。β取值0.9~0.92。 ㈢ 防旁流设施 ①密封条 ②盲管

③缓冲挡板

3.4 管壳式换热器的设计要点 3.

4.1. 选型(见3.1)

3.4.2. 计算换热面积,初选换热器型号 ①根据换热任务,计算传热量 ②确定流体在换热器中的流动途径

③确定流体在换热器中两端的温度,计算定性温度,确定在定性温度下流体物性 ④计算平均温度差,并根据温度差校正系数不小于0.8的原则,确定壳程数或调整加热介质或冷却介质的终温

⑤根据两流体的温差和设计要求,确定换热器的型式

⑥依据换热流体的性质及设计经验,选取总传热系数值K (选) ⑦依据总传热速率方程,初步算出传热面积S,并确定换热器的基本尺寸或按照系列标准选择设备规格 3.4.3. 计算管壳压降

若压降不符合要求,要调整流速,再确定管程和折流挡板间距 3.4.4. 核算总传热系数 计算管、壳对流传热系数,确定污垢热阻Rsi 和Rso ,再计算总传热系数K(计算)然后与K (选)比较,若K 计/K 选=1.15~1.25则初选的换热器合适。 3.4.5. 计算要点说明

3.4.5.1 冷热流体的热平衡方程式:

()()cold p hot P req t WC T WC Q ?=?=

换热器计算时还要加5%的散热,换热器面积还要有10%的余地。 传热速率方程式:

K t F R

1

T A Q act

???=???=∑

w f o

i R R h 1

h 1R +++=∑

式中:hi、ho 管内管外两流体的传热膜系数

Rf 两流体的污垢热阻

Rw 金属壁面热阻

3.4.5.2 计算类型

①物性数据:冷热流体的进出口温度,定性温度下的密度,比热容,粘度,导热系数,表面张力

②工艺数据:冷热流体的流量,进出口温度,进口压力,允许压降,及污垢系数

③结构数据:使其结构最优,尺寸最小

④壳体形式:管程数,管子类型,管长,管子排列,壳内径

⑤折流挡板型式:冷热流体流动通道方式

计算前先确定下列基本参数

①管长(3、5、6、7.2、9)

②管间距(1.25-1.5管外径)

③流向角管子排列角(30°,45°,60°,90°)

④换热管外径及管壁厚(19、25)

校核计算项目:

①管程数

②壳内径/管数

③折流板间距/折流板数型式

④管长/管间距

⑤流向角

⑥管内径/壁厚

最终计算

①总体设计尺寸

②热阻大小

③设计余量:水流速>1.5m/s时,不必余量太大,否则流速降低,换热系数下降

④压降的利用和分布---要增加在提高K上

压降来源:㈠进出口管口处,不宜消耗在此,控制占总压降的30%以下。

㈡横向管束错流,有利于传热

㈢防冲板、分布器流速,在压降允许范围内,尽量提高,因为提高流速以获得较大的K和较小的污垢热阻。

⑤有效平均温差

3.4.6 调整设计方案

㈠传热系数为控制因素时:

提高壳侧传热系数的方法

①使用低翅片(提高流动状态)

②减少换热管外径和管间距(提高壳侧流速)

③提高壳侧流体速度(减少折流板间距)

④选用F型G型(壳侧多分流)

提高管侧给热系数

①减少管外径

②增加管长

③变换流动分布

㈡压力降成为控制因素时:

降低壳侧压力降

①使用双圆缺折流板或管窗内部排管

②选用J型壳体,无隔板分流

③增加管间距

④改变流向角45°/90°

降低管侧压力降

①增大管径

②减少管长

㈢温度推动力为限制因素时

①选用纯逆流型

②增加壳程数

③减少管侧流体量

㈣减少振动---降低扰动频率或增加自然频率

①减小管子跨距长度

②减小壳侧流体速度

③改变折流板型式

④降低壳体流速

⑤增加折流板厚度

⑥将板与折流板孔之间的间距调到最小

⑦折流板材料不应比管子硬

⑧使用壁厚管并使管子紧固

⑨采用解滞隔板

⑩堵塞所有旁路流和流程分隔滞流

㈤冷热流体通道的选择

①不洁净和结垢的液体宜走管程,因管内清洗方便

②腐蚀性流体宜走管程,避免管束和壳体同时受到腐蚀

③压强高的流体宜走管内,以免壳体承受压力

④饱和蒸汽宜走壳程,因饱和蒸汽比较干净,给热系数与流速无关且冷凝液易排出

⑤被冷却的流体宜走壳程,便于散热

⑥若两流体温差较大,对于刚性结构的换热器,宜将给热系数大的流体通入壳程,以减少热应力

⑦流量小而粘度大的流体一般以壳程为宜,因在壳程Re>100即可达到湍流,但不是绝对的,如果流体流动阻力损失允许,将这种流体通入管内,并采用多管程结构,反而能得到更高的给热系数。

板式换热器选型计算书

目录 1、目录 1 2、选型公式 2 3、选型实例一(水-水) 3 4、选型实例二(汽-水) 4 5、选型实例三(油-水) 5 6、选型实例四(麦芽汁-水) 6 7、附表一(空调采暖,水-水)7 8、附表二(空调采暖,汽-水)8 9、附表三(卫生热水,水-水)9 10、附表四(卫生热水,汽-水)10 11、附表五(散热片采暖,水-水)11 12、附表六(散热片采暖,汽-水)12

板式换热器选型计算 1、选型公式 a 、热负荷计算公式:Q=cm Δt 其中:Q=热负荷(kcal/h )、c —介质比热(Kcal/ Kg.℃)、m —介质质量流量(Kg/h )、Δt —介质进出口温差(℃)(注:m 、Δt 、c 为同侧参数) ※水的比热为1.0 Kcal/ Kg.℃ b 、换热面积计算公式:A=Q/K.Δt m 其中:A —换热面积(m 2)、K —传热系数(Kcal/ m 2.℃) Δt m —对数平均温差 注:K值按经验取值(流速越大,K值越大。水侧板间流速一般在0.2~0.8m/s 时可按上表取值,汽侧 板间流速一般在15m/s 以时可按上表取值) Δt max - Δt min T1 Δt max Δt min Δt max 为(T1-T2’)和(T1’-T2)之较大值 Δt min 为(T1-T2’)和(T1’-T2)之较小值 T T1’ c 、板间流速计算公式: T2 其中V —板间流速(m/s )、q----体积流量(注意单位转换,m 3/h – m 3/s )、 A S —单通道截面积(具体见下表)、n —流道数 2、板式换热器整机技术参数表: 计压力1.0Mpa 、垫片材质EPDM 、总换热面积为9 m 2 板式换热器。 注:以上选型计算方法适用于本公司生产的板式换热器。 选型实例一(卫生热水用:水-水) Ln Δt m =

板式换热器选型参数表

选择板式换热器要注意以下三个事项 1、板式换热器板型的选择板片型式或波纹式应根据换热场合的实际需要而定。对流量大允许压降小的情况,应选用阻力小的板型,反之选用阻力大的板型。根据流体压力和温度的情况,确定选择可拆卸式,还是钎焊式。确定板型时不宜选择单板面积太小的板片,以免板片数量过多,板间流速偏小,传热系数过低,对较大的换热器更应注意这个问题。艾瑞德每种规格的板片,均具有至少两个板型,采用热混合技术,可以综合换热器的传热和压降,使其运行在最佳工作点。内旁通,双流道技术和不等流通截面积装配为两侧介质流量相差较大的工况提供了完美的解决方案。ARD艾瑞德板式换热器(江阴)有限公司板式换热器有AB系列、AM系列、AL系列、AP系列、AS系列等几大系列百余种板型。各种型号都有深波纹、浅波纹、大角度、小角度等,完全确保满足不同用户的需要,特殊工况可按用户需要专门设计制造。 2、流程和流道的选择流程指板式换热器内一种介质同一流动方向的一组并联流道,而流道指板式换热器内,相邻两板片组成的介质流动通道。一般情况下,将若干个流道按并联或串联的费那个是连接起来,以形成冷、热介质通道的不同组合。流程组合形式应根据换热和流体阻力计算,在满足工艺条件要求下确定。尽量使冷、热水流道内的对流换热系数相等或接近,从而得到最佳的传热效果。因为在传热表面两侧对流换热系数相等或接近时传热系数获得较大值。虽然板式换热器各板间流速不等,但在换热和流体阻力计算时,仍以平均流速进行计算。由于“U”形单流程的接管都固定在压紧板上,拆装方便。 3、压降校核在板式换热器的设计选型使,一般对压降有一定的要求,所以应对其进行校核。如果校核压降超过允许压降,需重新进行设计选型计算,直到满足工艺要求为止。 艾瑞德板式换热器(江阴)有限公司是专业生产可拆式板式换热器(PHE)、换热器密封垫(PHE GASKET)、换热器板片(PHE PLATE)并提供板式

蒸汽换热器的选型计算

一换热器结构形式的选择 螺旋板式操作温度在300~400℃以下,整个换热器焊为一体,密封性良好螺旋板换热器直径在1.5m之内,板宽200~1200mm,板厚2~4mm,两板间距5~25mm,可用普通钢板和不锈钢制造,目前广泛用于化工、轻工、食品等行业。其具有以下特点: (1)总传热系数高由于流体在螺旋形通道内受到惯性离心力的作用和定距柱的干扰,低雷诺数(Re=1400~1800)下即可达到湍流,允许流速大(液体为2m/s,气体为20m/s),故传热系数大。 (2)不易结垢和堵塞由于流速较高且在螺旋形通道中流过,有自行冲刷作用,故流体中的悬浮物不易沉积下来。 (3)能利用低温热源由于流道长而且两流体可达到完全逆流,因而传热温差大,能充分利用温度较低的热源。 (4)结构紧凑由于板薄2~4mm,单位体积的传热面积可达到150~500m2/m3。 相对于螺旋板式换热器,板式换热器处理量小,受密封垫片材料性能的限制,其操作温度一般不能高于200℃,而且需要经常进行清洗,不适于用在蒸汽冷凝的场合。 综上原因,选择螺旋板式换热器作为蒸汽冷凝设备。 二大流量换热器选型参数 1 一次侧介质质量流量 按最大质量流量14t/h进行计算 2 饱和蒸汽压力 换热器饱和蒸汽入口处的最高压力在2.0MPa左右 3 饱和蒸汽温度 饱和蒸汽最高温度按照 214℃进行计算 3 温度t℃ 0 2 4 6 8 压力密度压力密度压力密度压力密度压力密度

4 一次侧(高温侧)、二次侧(低温侧)的进出口温度 热侧入口温度 T1=214℃ 热侧出口温度 T2=50℃ 冷侧进口温度 t1=40℃ 冷侧出口温度 t2=60℃ 三 总传热量(单位:kW)计算 有相变传热过程计算公式为: )t -(t .)T -(T .r .122S c c h h h c q c q q Q =+= 其中r .h q 是饱和蒸汽凝结所放出的热量; )T -(T .2S h h c q 是饱和水温度降至目标温度时所需放出的温度;)t -(t .12c c c q 是冷却水吸收的热量。 式中:Q ------换热量,KW h q ------饱和蒸汽的质量流量,Kg/s ,此处取14t/h 即3.89 Kg/s r ----------蒸汽的汽化潜热,KJ/Kg ,2.0MPa 、214℃条件下饱和蒸汽的气化潜热 值为890.0KJ/Kg S T ----------饱和蒸汽入口侧压力下水的饱和温度,在2.0MPa 时,水的饱和温度为 214℃

换热器的选型和设计指南(全)

热交换器的选型和设计指南 1 概述 (1) 2 换热器的分类及结构特点。 (1) 3 换热器的类型选择 (2) 4 无相变物流换热器的选择 (11) 5 冷凝器的选择 (13) 6 蒸发器的选择 (14) 7 换热器的合理压力降 (17) 8 工艺条件中温度的选用 (18) 9 管壳式换热器接管位置的选取 (19) 10 结构参数的选取 (19) 11 管壳式换热器的设计要点 (23) 12 空冷器的设计要点 (32) 13 空冷器设计基础数据 (35)

1 概述 本工作指南为工艺系统工程师提供换热器的选型原则和工艺参数的选取及计算方法。 2 换热器的分类及结构特点。 表 2-1 换热器的结构分类

3 换热器的类型选择 换热器的类型很多,每种型式都有特定的应用围。在某一种场合下性能很好的换热器,如果换到另一种场合可能传热效果和性能会有很大的改变。 因此,针对具体情况正确地选择换热器的类型,是很重要的。换热器选型时需要考虑的因素是多方面的,主要有: 1) 热负荷及流量大小 2) 流体的性质 3) 温度、压力及允许压降的围 4) 对清洗、维修的要求 5) 设备结构、材料、尺寸、重量 6) 价格、使用安全性和寿命 在换热器选型中,除考虑上述因素外,还应对结构强度、材料来源、加工条件、密封性、安全性等方面加以考虑。所有这些又常常是相互制约、相互影响的,通过设计的优化加以解决。针对不同的工艺条件及操作工况,我们有时使用特殊型式的换热器或特殊的换热管,以实现降低成本的目的。因此,应综合考虑工艺条件和机械设计的要求,正确选择合适的换热器型式来有效地减少工艺过程的能量消耗。对工程技术人员而言,在设计换热器时,对于型式的合理选择、经济运行和降低成本等方面应有足够的重视,必要时,还得通过计算来进行技术经济指标分析、投资和操作费用对比,从而使设计达到该具体条件下的最佳设计。 3.1管壳式换热器 管壳式换热器的应用围很广,适应性很强,其允许压力可以从高真空到41.5MPa,温度可以从-100°C以下到 1100°C高温。此外,它还具有容量大、

热交换器的选型和设计指南(20210201114130)

热交换器的选型和设计指南内容 1 概述 2 换热器的分类及结构特点 3 换热器的类型选择 4 无相变物流换热器的选择 5 冷凝器的选择 6 蒸发器的选择 7 换热器的合理压力降 8 工艺条件中温度的选用 9 管壳式换热器接管位置的选取 10 结构参数的选取 11 管壳式换热器的设计要点 12 空冷器的设计要点 13 空冷器设计基础数据

1概述 本工作指南为工艺系统工程师提供换热器的选型原则和工艺参数的选取及计算方法2换热器的分类及结构特点。 3换热器的类型选择 换热器的类型很多,每种型式都有特定的应用范围。在某一种场合下性能很好的换热器, 如果换到另一种场合可能传热效果和性能会有很大的改变。 因此,针对具体情况正确地选择换热器的类型,是很重要的。换热器选型时需要考虑的因素是多方面的,主要有: 1)热负荷及流量大小 2)流体的性质 3)温度、压力及允许压降的范围 4)对清洗、维修的要求 5)设备结构、材料、尺寸、重量 6)价格、使用安全性和寿命

在换热器选型中,除考虑上述因素外,还应对结构强度、材料来源、加工条件、密封性、安 全性等方面加以考虑。所有这些又常常是相互制约、相互影响的,通过设计的优化加以解决。 针对不同的工艺条件及操作工况,我们有时使用特殊型式的换热器或特殊的换热管,以实现 降低成本的目的。因此,应综合考虑工艺条件和机械设计的要求,正确选择合适的换热器型 式来有效地减少工艺过程的能量消耗。对工程技术人员而言,在设计换热器时,对于型式的 合理选择、经济运行和降低成本等方面应有足够的重视,必要时,还得通过计算来进行技术 经济指标分析、投资和操作费用对比,从而使设计达到该具体条件下的最佳设计。 管壳式换热器 管壳式换热器的应用范围很广,适应性很强,其允许压力可以从高真空到 41.5MPa ,温度可 以从-100 °以下到1100°C 高温。此外,它还具有容量大、结构简单、造价低廉、清洗方便 等优点,因此它在换热器中是最主要的型式。 特殊型式的换热器 特殊型式的换热器包括有:板式换热器、空冷器、多管式换热器、折流杆式换热器、板翅式换 热器、螺旋板式换热器、蛇管式换热器和热管换热器等。它们的使用是受设计温度和设计压 力限制的。在下图中给出了特殊型式的换热器的适用范围,可供参考。 7001 -------------------------------------------- , 600- 500- 400 300- 表3- 1特殊型式换热器的使用范围 1C 0

换热器的选型和设计指南全

热交换器的选型和设计指南 2换热器的分类及结构特点。...................... 3换热器的类型选择......................... 4无相变物流换热器的选择....................... 5冷凝器的选择............................ 6蒸发器的选择........................... 7换热器的合理压力降......................... 8工艺条件中温度的选用....................... 9管壳式换热器接管位置的选取..................... 10结构参数的选取.......................... 11管壳式换热器的设计要点...................... 12空冷器的设计要点........................ 13空冷器设计基础数据........................

1概述 本工作指南为工艺系统工程师提供换热器的选型原则和工艺参数的选取及计算方法。 2换热器的分类及结构特点。 表2-1换热器的结构分类

3换热器的类型选择 换热器的类型很多,每种型式都有特定的应用范围。在某一种场合下性能很好的换热器,如果换到另一种场合可能传热效果和性能会有很大的改变。 因此,针对具体情况正确地选择换热器的类型,是很重要的。换热器选型时需要考虑的因素是多方面的,主要有: 1)热负荷及流量大小 2)流体的性质 3)温度、压力及允许压降的范围 4)对清洗、维修的要求 5)设备结构、材料、尺寸、重量 6)价格、使用安全性和寿命 在换热器选型中,除考虑上述因素外,还应对结构强度、材料来源、加工条件、密封性、安全性等方面加以考虑。所有这些又常常是相互制约、相互影响的,通过设计的优化加以解决。针对不同的工艺条件及操作工况,我们有时使用特殊型式的换热器或特殊的换热管,以实现降低成本的目的。因此,应综合考虑工艺条件和机械设计的要求,正确选择合适的换热器型式来有效地减少工艺过程的能量消耗。对工程技术人员而言,在设计换热器时,对于型式的合理选择、经济运行和降低成本等方面应有足够的重视,必要时,还得通过计算来进行技术经济指标分析、投资和操作费用对比,从而使设计达到该具体条件下的最佳设计。 3.1 管壳式换热器 管壳式换热器的应用范围很广,适应性很强,其允许压力可以从高真空到 41.5MPa,温度可以从-100 ° C以下到1100° C高温。此外,它还具有容量大、结构简单、造价低廉、清洗方便等优点,因此它在换热器中是最主要的型式。 3.2 特殊型式的换热器 特殊型式的换热器包括有:板式换热器、空冷器、多管式换热器、折流杆式换热器、板翅式换热器、螺旋板式换热器、蛇管式换热器和热管换热器等。它们的使用

板式换热器选型与计算方法

板式换热器选型与计算方法 板式换热器的选型与计算方法 板式换热器的计算方法 板式换热器的计算是一个比较复杂的过程,目前比较流行的方法是对数平均温差法和NTU法。在计算机没有普及的时候,各个厂家大多采用计算参数近似估算和流速-总传热系数曲线估算方法。目前,越来越多的厂家采用计算机计算,这样,板式换热器的工艺计算变得快捷、方便、准确。以下简要说明无相变时板式换热器的一般计算方法,该方法是以传热和压降准则关联式为基础的设计计算方法。 以下五个参数在板式换热器的选型计算中是必须的: 总传热量(单位:kW). 一次侧、二次侧的进出口温度 一次侧、二次侧的允许压力降 最高工作温度 最大工作压力 如果已知传热介质的流量,比热容以及进出口的温度差,总传热量即可计算得出。 温度 T1 = 热侧进口温度 T2 = 热侧出口温度 t1 = 冷侧进口温度 t2= 冷侧出口温度 热负荷 热流量衡算式反映两流体在换热过程中温度变化的相互关系,在换热器保温良好,无热损失的情况下,对于稳态传热过程,其热流量衡算关系为: (热流体放出的热流量)=(冷流体吸收的热流量)

在进行热衡算时,对有、无相变化的传热过程其表达式又有所区别。 (1)无相变化传热过程 式中 Q----冷流体吸收或热流体放出的热流量,W; mh,mc-----热、冷流体的质量流量,kg/s; Cph,Cpc------热、冷流体的比定压热容,kJ/(kg·K); T1,t1 ------热、冷流体的进口温度,K; T2,t2------热、冷流体的出口温度,K。 (2)有相变化传热过程 两物流在换热过程中,其中一侧物流发生相变化,如蒸汽冷凝或液体沸腾,其热流量衡算式为: 一侧有相变化 两侧物流均发生相变化,如一侧冷凝另一侧沸腾的传热过程 式中 r,r1,r2--------物流相变热,J/kg; D,D1,D2--------相变物流量,kg/s。 对于过冷或过热物流发生相变时的热流量衡算,则应按以上方法分段进行加和计算。 对数平均温差(LMTD) 对数平均温差是换热器传热的动力,对数平均温差的大小直接关系到换热器传热难易程度.在某些特殊情况下无法计算对数平均温差,此时用算术平均温差代替对数平均温差,介质在逆流情况和在并流情况下的对数平均温差的计算方式是不同的。在一些特殊情况下,用算术平均温差代替对数平均温差。 逆流时: 并流时:

换热器选型详解讲解

换热器选型详解 各种类型的换热器作为工艺过程必不可少的设备,如何根据不同的工艺生产流程和生产规模,设计出投资省、能耗低、传热效率高、维修方便的换热器是一项非常重要的工作。 换热器分类 按工艺功能分类 冷却器、加热器、再沸器、冷凝器、蒸发器、过热器、废热锅炉等。按传热方式和结构分类 间壁传递热量式和直接接触传递热量式,其中间壁传热式又分为管壳式、板式、管式、液膜式等其他形式的换热器。 从工艺功能选择换热器 冷却器 间壁式冷却器 ☆当传热量大时,可以选择传热面积和传热系数较大的板式换热器比较经济,但是板式换热器的使用温度一般不大于150℃,压降较大。 ☆对于压降和温度压力较高的情况,选用管壳式换热器较为合理。 ☆板翅式换热器由于翅片的作用,适用于气体物料的冷却,其使用温度一般也小于150℃。

☆空冷器适用于高温高压的工艺条件,其热物流出口温度要求比设计温度高15~20℃。 直接接触式冷却器 ☆适用于需要急速降低工艺物料的温度、伴随有吸收或除尘的工艺物料的冷却、大量热水的冷却和大量水蒸气的冷凝冷却等工况。 加热器 高温情况:当温度要求高达500℃以上时可选用蓄热式或直接火电加热等方式。 中温情况:对于150~300℃工况一般采用有机载热体作为加热介质。分为液相和气相两种。 低温情况:当温度小于150℃时首先考虑选用管壳式换热器,只有工艺物料的特性或者工艺条件特殊时,才考虑其他形式,例如热敏性物料加热多采用降膜式或波纹板式换热器。 再沸器 图1 四种再沸器类型

多采用管壳式换热器,分为强制循环式、热虹吸式和釜式再沸器三种。其设计温差一般选用20~50℃,单程蒸发率一般为10%~30%。

板式换热器选型计算

板式换热器选型计算 板式换热器是一种高效紧凑型热交换设备,它具有传热效率高、阻力损失小、结构紧凑、拆装方便、操作灵活等优点,目前广泛应用于冶金、机械、电力、石油、化工、制药、纺织、造纸、食品、城镇小区集中供热等各个行业和领域,因此掌握板式换热器的选型计算对每个工程设计人员都是非常重要的。目前板式换热器的选型计算一般分为手工简易算法、手工标准算法及计算机算法三种,以下就三种算法的特点进行简要的说明。 一、手工简易算法 计算公式:F=Wq/(K*△T) 式中F —换热面积m2 Wq—换热量W K —传热系数W/m2·℃ △T—平均对数温差℃ 根据选定换热系统的有关参数,计算换热量、平均对数温差,设定传热系数,求出换热面积。选定厂家及换热器型号,计算板间流速,通过厂家样本提供的传热特性曲线及流阻特性曲线,查出实际传热系数及压降。若实际传热系数小于设定传热系数,则应降低设定传热系数,重新计算。若实际传热系数大于设定传热系数,而实际压降大于设定压降,则应进一步降低设定传热系数,增大换热面积,重新计算。经过反复校核,直到计算结果满足换热系统的要求,最终确定换热器型号及换热面积大小。这种算法的优点是计算简单,步骤少,时间短;缺点是结果不准确,应用范围窄。造成结果不准确的原因主要是样本所提供的传热特性曲线及流阻特性曲线是一定工况条件下的曲线,而设计工况可能与之不符。此外样本所提供的传热特性曲线及流阻特性曲线仅为水―水换热系统,在使用中有很大的局限性。 以下给出佛山显像管厂总装厂房低温冷却水及40℃热水两套换热系统实例加以说明采用手工简易算法得出的计算结果与实测结果的差别:

二、手工标准算法 计算方法与步骤 (一)工艺条件 热介质 进出口温度℃Th1 Th2 流量m3/h Qh 压力损失(允许值)MPa △Ph 冷介质 进出口温度℃Tc1 Tc2 流量m3/h Qc 压力损失(允许值)MPa △Pc (二)物性参数 物性温度℃Th=(Th1+Th2)/2 Tc=(Tc1+Tc2)/2介质重度Kg/m3γh γc 介质比热KJ/kg·℃Cph Cpc 导热系数W/m·℃λh λc 运动粘度m2/s νh νc

列管式换热器选型设计计算

第一部分列管式换热器选型设计计算 一.列管式换热器设计过程中的常见问题 换热器设计的优劣最终要以是否适用、经济、安全、负荷弹性大、操作可靠、检修清洗方便等为考察原则。当这些原则相互矛盾时,应在首先满足基本要求的情况下再考虑一般原则。 1.流体流动空间的选择原则 (1)不洁净和易结垢的流体宜走管内,因为管内清洗比较方便。 (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,可节省壳体金属消耗量。 (4)饱和蒸气宜走管间,以便于及时排出冷凝液,且蒸气较洁净,它对清洗无要求。(5)有毒流体宜走管内,使泄漏机会较少。 (6)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。 (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,可以提高对流传热系数。 (8)对于刚性结构的换热器,若两流体的温度差较大,对流传热系数较大者宜走管间,因壁面温度与α大的流体温度相近,可以减少热应力。 在选择流体流径时,上述各点常不能同时兼顾,应视具体情况抓住主要矛盾。2.流体流速的选择 根据管内湍流时对流传热系数αi∝u0.8,流速增大,则αi增大,同时污垢热阻R si 减小,利于传热,从而可减少传热面积,节约设备费用;但同时又使压降增大,加大了动力消耗,提高了操作费用。可见应全面分析权衡比较适宜的流速。 (1)所选流速要尽量使流体湍流,有利传热。 (2)所选流速应使管长或程数恰当。管子过长,不便于清洗管内污垢;而管子过短,管程数增加,使结构复杂化,传热温差减少,均会降低传热效果。 (3)粘度大的流体,流速应小些,可按滞流处理。 (4)高密度流体(液体),阻力消耗与传热速率相比一般较小,可适当提高流速。 在我们教材及换热器设计手册中均给了出一些经验数据,以供参考。 3.管子规格及排列情况 (1)管径选择:国内换热器系列标准件中管子规格为Φ25×2.5mm、Φ19×2mm,在再沸器中可采用Φ38×3mm。 (2)管长:以清洗方便和合理使用管材为原则,系列标准件中采用1.5m,2m,3 m和6m四种。 (3)管子排列方法 管子在管板上的排列方法有三种:正三角形,正方形直列和正方形错列(见化工原理下册,天大版,P256,图4-25)。 正三角形排列使用最普遍,在同一管板面积上可以排列较多传热管,管外流体搅动较大,对流传热系数较高,但相应阻力也较大,管间不易清洗;正方形直列便于清洗管外表面,但传热系数较小;正方形错列介于上述两者之间,对流传热系数高于正方形直列。 (4)管中心距t 管子与管板采用胀管法连接t=(1.3-1.5)d o,管子与管板采用焊管法连接t=1.25d o,相邻两管外壁间距不应小于6mm。 4.折流挡板 前面已述常用的有圆缺形和盘环形挡板(见化工原理下册,天大版,P257,图4-27),而又以缺口面积为壳体内截面积25%的圆缺形折板用的最广泛。 折流挡板间距h:h=0.2~1D(壳内径),系列标准件中采用的板间距为:固定管板式有150、300、600mm三种,浮头式有150、200、300、480和600mm五种。 5.流体流动阻力

换热器设计

换热器设计: 一:确定设计方案: 1、选择换热器的类型 两流体温度变化情况,热流体进口温度130°C,出口温度80°C;冷流体进口温度40°C,出口温度65°C。该换热器用自来水冷却柴油,油品压力0.9MP,考虑到流体温差较大以及壳程压强0.9MP,初步确定为浮头式的列管式换热器。2、流动空间及流速的确定 由于冷却水容易结垢,为便于清洗,应使水走管程,柴油走壳程。从热交换角度,柴油走壳程可以与空气进行热交换,增大传热强度。选用Φ25×2.5 mm 的10号碳钢管。 二、确定物性数据 定性温度:可取流体进口温度的平均值。 壳程柴油的定性温度为 T1=130°C,T2=80°C,t1=40°C,t2=65°C T=(130+80)/2=105(°C) 管程水的定性温度为 t=(40+65)/2=52.5(°C) 已知壳程和管程流体的有关物性数据 柴油105°C下的有关物性数据如下: ρ=840 kg/m3 密度 定压比热容C o=2.15 kJ/(kg·k) 导热系数λo=0.122 W/(m·k) 粘度μo=6.7×10-4N·s/m2 水52.5°C的有关物性数据如下: ρ=988 kg/m3 密度 i C=4.175 kJ/(kg·k) 定压比热容 i λ=0.65 W/(m·k) 导热系数 i

粘度 μi =4.9×10-4 N·s/m 2 三、计算总传热系数 1.热流量 m 0=95000(kg/h) Q 0= m 0C o Δt o =95000×2.15×(130-80)=10212500kJ/h=2836.8(kw) 2.平均传热温差 m t '?=(Δt 1-Δt 2 )/ln(Δt 1/Δt 2)=[(130-65)-(80-40)]/ln[(130-65)/(80-40)]=51.5(°C) 其中Δt 1=T 1-t 2,Δt 2=T 2-t 1。 3.水用量 W c =Q 0/(C i Δt i )=10212500/[4.175×(65-40)]=97844.3kg/h=27.18kg/s 平均温差 1 221t t T T R --= =406580 130--=2 1112t T t t P --= =40 1304065--=0.28 选择卧式冷凝器,冷凝在壳程,为一壳程四管程,查图可得t ??=0.88。 m t m t t '??=???=0.88×51.5=45.32°C 管子规格5.225?φ,L=3m 。 管束排列方式:正三角形排列。 一壳程四管程三角形管束排列方式285.2175.011==n K ,。 四、传热面积初值计算 取总传热系数K=335W/(m 2.°C) 18632 .45335108.28363 =??=?=m t K Q F m 2 一管子面积 3102031???==-ππL d F i =0.1884m 2 管子数 9871884 .01861=== F F N t 管子中心距 o d t 25.1==1.25×25=31.25mm ,取t=32mm

换热器地选型和设计指南设计(全)

目录 热交换器的选型和设计指南 1 概述 (1) 2 换热器的分类及结构特点。 (1) 3 换热器的类型选择 (2) 4 无相变物流换热器的选择 (11) 5 冷凝器的选择 (13) 6 蒸发器的选择 (14) 7 换热器的合理压力降 (17) 8 工艺条件中温度的选用 (18) 9 管壳式换热器接管位置的选取 (19) 10 结构参数的选取 (19) 11 管壳式换热器的设计要点 (23) 12 空冷器的设计要点 (32) 13 空冷器设计基础数据 (35)

1 概述 本工作指南为工艺系统工程师提供换热器的选型原则和工艺参数的选取及计算方法。 2 换热器的分类及结构特点。 表 2-1 换热器的结构分类

3 换热器的类型选择 换热器的类型很多,每种型式都有特定的应用围。在某一种场合下性能很好的换热器,如果换到另一种场合可能传热效果和性能会有很大的改变。 因此,针对具体情况正确地选择换热器的类型,是很重要的。换热器选型时需要考虑的因素是多方面的,主要有: 1) 热负荷及流量大小 2) 流体的性质 3) 温度、压力及允许压降的围 4) 对清洗、维修的要求 5) 设备结构、材料、尺寸、重量 6) 价格、使用安全性和寿命 在换热器选型中,除考虑上述因素外,还应对结构强度、材料来源、加工条件、密封性、安全性等方面加以考虑。所有这些又常常是相互制约、相互影响的,通过设计的优化加以解决。针对不同的工艺条件及操作工况,我们有时使用特殊型式的换热器或特殊的换热管,以实现降低成本的目的。因此,应综合考虑工艺条件和机械设计的要求,正确选择合适的换热器型式来有效地减少工艺过程的能量消耗。对工程技术人员而言,在设计换热器时,对于型式的合理选择、经济运行和降低成本等方面应有足够的重视,必要时,还得通过计算来进行技术经济指标分析、投资和操作费用对比,从而使设计达到该具体条件下的最佳设计。 3.1管壳式换热器 管壳式换热器的应用围很广,适应性很强,其允许压力可以从高真空到41.5MPa,温度可以从-100°C以下到 1100°C高温。此外,它还具有容量大、

换热器的选型原则

换热器选型时需要考虑的因素很多,主要是流体的性质;压力、温度及允许压降的范围;对清洗、维修的要求;材料价格;使用寿命等。 目前应用^广泛的是列管式换热器,常用的分固定管板式和浮头式两种。一般要根据介质的性质、流量、腐蚀性、允许压降、操作温度与压力、结垢情况和检修清洗等要素决定选用列管换热器的型式。从经济角度看,只要工艺条件允许,应该优先选用固定管板式换热器。但遇到以下两种情况时,应选用浮头式换热器。①壳壁与管壁的温差超过70℃;壁温相差50~70℃。而壳程流体压力大于0.6MPa时,不宜采用有波形膨胀节的固定管板式换热器。②壳程流体易结垢或腐蚀性强时不能采用固定管板式换热器。 换热管规格选择 ①管子的外形:列管换热器的管子外形有光滑管和螺纹管两种。一般按光滑管设计。当壳程膜系数低,采取其他措施效果不显著时,可选用螺纹管,它能强化壳程的传热效果,减少结垢的影响。 ②管子的排列方式:相同壳径时,采用正三角形排列要比正方形排列可多排布管子,使单位传热面积的金属耗量降低。一般壳程流体不易结垢或可以进行化学清洗的场合下,推荐用正三角形排列。必须进行机械清洗的场合,则采用正方形排列。 ③管子直径:管径越小换热器越紧凑、越便宜。但管径越小换热器压降越大。为了满足允许的压力降一般选用Ф19mm的管子。对于易结垢的物料,为方便清洗,采用外径为25mm的管子。对于有气液两相流的工艺物流,一般选用较大的管径。直径小的管子可以承受更大的压力,

而管壁较薄,有利传热;相同的壳径,可以排较多的小管子,使传热面积增大,单位传热面积的金属耗量降低。所以,在管程结垢不是很严重,又允许压力降较高的情况下,采用Φ19mm×2mm的管子是合理的。 ④管长:无相变换热时,管子较长,传热系数增加。在相同传热面积时,采用长管管程数较少,压力降小,而且每平方米传热面积的性价比也高。但是,管子过长给制造带来困难。壳径较大的换热器采用较长的管子可降低单位传热面积的金属耗量,更为经济。因此,一般选用管长4~6m。对于大面积或无相变的换热器可以选用8~9m的管长。管心距:管心距小、设备紧凑,但将引起管板增厚、清洁不便、壳程压降增大,一般选用范围为管外径的1.25~1.5倍。

板式换热器选型所需的参数及原则

1板式换热器选型所需要的参数主要有:两种介质的成份、进出口的温度、流量。如果不能提供流量的必须要提供换热量,如果用于供热行业的,没有流量也可以提供换热面积及所用于的地区(因为地区不一样,单位平米的供热量也不一样)。 2设计的原则是经济合理。以达到换热效果为最终目的,由于现在的市场竞争非常的激烈,同等条件下,往往价格是很多业主考虑是否采用哪家供应商的最主要标准。在这种情况下,面积和型号的选择显得尤为重要。 3必须对本公司产品要相当的了解,对每一种型号的参数和使用范围都要烂熟于心。作为一个合格的技术人员,必须要对所有的型号都非常的熟悉,不仅仅是常用的型号,在一些特殊的工况中老型号反而占有很大的优势。 4不能依赖设计软件,软件的选型都有很大的局限性。型号比较固定,如果养成这样的习惯,将无法适应目前市场多变的环境。

艾瑞德板式换热器(江阴)有限公司作为专业的可拆式板式换热器生产商和制造商,专注于可拆式板式换热器的研发与生产。ARD艾瑞德专业生产可拆式板式换热器(PHE)、换热器密封垫(PHEGASKET)、换热器板片(PHEPLATE)并提供板式换热器维护服务(PHEMAINTENANCE)的专业换热器厂家。 ARD艾瑞德拥有卓越的设计和生产技术以及全面的换热器专业知识,一直以来ARD致力于为全球50多个国家和地区的石油、化工、工业、食品饮料、电力、冶金、造船业、暖通空调等行业的客户提供高品质的板式换热器,良好地运行于各行业,ARD已发展成为可拆式板式换热器领域卓越的厂家。 ARD艾瑞德同时也是板式换热器配件(换热器板片和换热器密封垫)领域专业的供应商和维护商。能够提供世界知名品牌(包括:阿法拉伐/AlfaLaval、斯必克/SPX、安培威/APV、基伊埃/GEA、传特/TRANTER、舒瑞普/SWEP、桑德斯/SONDEX、艾普尔.斯密特/API.Schmidt、风凯/FUNKE、萨莫威孚 /Thermowave、维卡勃Vicarb、东和恩泰/DONGHWA、艾克森ACCESSEN、MULLER、FISCHER、REHEAT等)的所有型号将近2000种的板式换热器板片和垫片,ARD艾瑞德实现了与各品牌板式换热器配件的完全替代。全球几十个国家的板式换热器客户正在使用ARD提供的换热器配件或接受ARD的维护服务(包括定期清洗、维修及更换配件等维护服务)。 无论您身在何处,无论您有什么特殊要求,ARD都能为您提供板式换热器领域的系统解决方案。

最新板式换热器选型手册

1、板式换热器本身原因 很多用户在购买换热器时只提供换热面积,没有换热量、介质流量、进出口温度等具体数据,结果导致所购买的板式换热器尽管型号面积没错,但流程组合不合理,板式换热器也达不到预想的效果,即使在此基础上加大面积也没用。 2、系统配置原因 板式换热器仅仅起到热量转换作用,遵循能量导恒定律,即热侧放走的热量等于冷侧吸收的热量,很多情况下,热侧来自于发热系统的热量没有足够的冷侧冷却水带走,如水量不够、水温不够,导致热侧温度下不来,如果是这种原因,换热器再大也没用。 艾瑞德依靠英国ARD艾瑞德板式换热器(江阴)有限公司的先进换热技术和生产制造技术,并结合英国ARD艾瑞德板式换热器(江阴)有限公司独有的A 系列板型,致力于ARD艾瑞德板式换热器(江阴)有限公司板式换热器在中国市场的推广和应用。且用户自己独特的选型软件根据不同工况测算出最适合的换热器面积,使其达到最优换热效果。

艾瑞德板式换热器(江阴)有限公司是专业生产可拆式板式换热器(PHE)、换热器密封垫(PHE GASKET)、换热器板片(PHE PLATE)并提供板式换热器维护服务(PHE MAINTENANCE)的专业换热器厂家。艾瑞德(ARD艾瑞德板式换热器(江阴)有限公司)在全球设有多个标准化工厂及库存中心,服务和销售网点遍布全球。 ARD艾瑞德板式换热器(江阴)有限公司拥有世界上最先进的设计和生产技术以及最全面的换热器专业知识,一直以来ARD艾瑞德板式换热器(江阴)有限公司致力于为全球50多个国家和地区的石油、化工、工业、食品饮料、电力、冶金、造船业、暖通空调等行业的客户提供高品质的板式换热器,目前已有超过50,000台的板式换热器良好地运行于各行业,ARD艾瑞德板式换热器(江阴)有限公司已发展成为可拆式板式换热器领域的全球领导者。 ARD艾瑞德板式换热器(江阴)有限公司同时也是板式换热器配件(换热器板片和换热器密封垫)领域全球排名第一的供应商和维护商。能够提供世界知名品牌(包括:阿法拉伐/AlfaLaval、斯必克/SPX、安培威/APV、基伊埃/GEA、传特/TRANTER、舒瑞普/SWEP、桑德斯/SONDEX、艾普尔.斯密特/API.Schmidt、日阪/HISAKA、风凯/FUNKE、萨莫威孚/Thermowave、维卡勃Vicarb、东和恩泰 /DONGHWA、艾克森ACCESSEN、MULLER、FISCHER、REHEAT等)的所有型号的板式

换热器的选型和设计指南全)

热交换器的选型和设计指南

1概述 本工作指南为工艺系统工程师提供换热器的选型原则和工艺参数的选取及计算方法。 2换热器的分类及结构特点。 表2-1换热器的结构分类

换热器的类型很多,每种型式都有特定的应用范围。在某一种场合下性能很好的换热器,如果换到另一种场合可能传热效果和性能会有很大的改变。 因此,针对具体情况正确地选择换热器的类型,是很重要的。换热器选型时需要考虑的因素是多方面的,主要有: 1)热负荷及流量大小 2)流体的性质 3)温度、压力及允许压降的范围 4)对清洗、维修的要求 5)设备结构、材料、尺寸、重量 6)价格、使用安全性和寿命 在换热器选型中,除考虑上述因素外,还应对结构强度、材料来源、加工条件、密封性、安全性等方面加以考虑。所有这些又常常是相互制约、相互影响的,通过设计的优化加以解决。针对不同的工艺条件及操作工况,我们有时使用特殊型式的换热器或特殊的换热管,以实现降低成本的目的。因此,应综合考虑工艺条件和机械设计的要求,正确选择合适的换热器型式来有效地减少工艺过程的能量消耗。对工程技术人员而言,在设计换热器时,对于型式的合理选择、经济运行和降低成本等方面应有足够的重视,必要时,还得通过计算来进行技术经济指标分析、投资和操作费用对比,从而使设计达到该具体条件下的最佳设计。 3.1管壳式换热器 管壳式换热器的应用范围很广,适应性很强,其允许压力可以从高真空到41.5MPa,温度可以从-100°C以下到1100°C高温。此外,它还具有容量大、结构简单、造价低廉、清洗方便等优点,因此它在换热器中是最主要的型式。

3.2特殊型式的换热器 特殊型式的换热器包括有:板式换热器、空冷器、多管式换热器、折流杆式换热器、板翅式换热器、螺旋板式换热器、蛇管式换热器和热管换热器等。它们的使用是受设计温度和设计压力限制的。在下图中给出了特殊型式的换热器的适用范围,可供参考。 表3-1特殊型式换热器的使用范围 3.3特殊型式的换热管 特殊型式的换热管包括有低翅管、高通量管(UCC)、Thermoexcell-E、C(日立)及槽管等。 3.4常用换热器 下表中概括地描述了常用换热器的型式及应用条件和特点。 表3-4换热器的类型及应用

换热器的设计选型与使用

换热器的设计选型与使用 李 红 (新疆钢铁设计院 乌鲁木齐830022) 摘 要 针对几种间壁传热换热器的特点及使用情况作以阐述,以供在换热器设计选型作比较。 关键词 换热器 设计选型 使用 能源是当前人类面临的重要问题之一,能源开发及转换利用已成为各国的重要课题,而换热器是能源利用过程中必不可少的设备,几乎一切工业领域都要使用,化工、冶金、动力、交通、航空与航天等部门应用尤为广泛。近几年由于新技术发展和新能源开发利用,各种类型的换热器越来越受到工业界的重视,而换热器又是节能措施中较为关键的设备,因此,无论是从工业的发展,还是从能源的有效利用换热器的合理设计、制造、选型和运行都具有非常重要的意义。 1 换热器的分类 1.1 直接传热式换热器。一种不需传热壁面,由冷流体与热流体直接接触进行换热的操作过程的换热器,此类换热器常用于工业生产中。 1.2 间壁传热式换热器。冷、热流体通过管子、板等壁面进行热量交换的传热操作过程的换热器,是最普通的也最常用的换热器,冷、热流体都是流体,可以是空气、烟气、蒸汽、水。这是本文重点进行讨论的换热器类型。 1.3 蓄热式换热器。系间歇传热,在废热再生器中是切实可行有效的回收废热的方式,常被用于回收燃烧气体的废热以及蒸汽等用量不均时作为调节手段。 2 几种换热器的特点及使用 在实际设计选型中,往往是已知高温流体与低温流体的两侧进出口温度,在做工艺设计选型时,需要考虑的是有尽可能小的换热面积下,有尽可能大的换热速率,以及较低的设备造价及施工费。另外,在操作运行及维护清洗较方便的前提下考虑换热器的设计选型。 传热基本方程式: Q=UAΔt K cal/h; 式中:U为传热系数,K cal/m2.h.℃;A为传热面积,m2;Δt为通过两种流体边界层的平均温度。 换热器的给热系数h,K cal/m2.h.℃和流速u,m/ s有如下关系: 管程给热系数h t: 层流区 (Re≤2100) h t∝u0.33 t 过渡流区(2100≤Re≤10000)h t∝u0.33~0.8 t 紊流区 (Re≥10000)h t∝u0.8t 壳程给热系数h g: 壳程流体因垂直流过管束,所以流型较乱,层流、 紊流区没有明显的区别:h t∝u0.55 g 对应的压力降ΔP、kg/cm2,管程和壳程大体相同: 层流、过渡流区 ΔP∝u1.0t 紊流区ΔP∝u1.8t 从上式可以看出,在一定的流速下,雷诺数越大,传热系数越大,同时,压力降也越大。 2.1 管壳式换热器。管壳式换热器是最常用的普通结构,它包括:固定管板式换热器、U型管壳式换热器、带膨胀节式换热器、浮头式换热器、分段式换热器、套管式换热器等。 固定管板式换热器具有结构简单、重量轻、造价低等优点;缺点就是由于热膨胀而引起管子拉弯。U 型管壳式换热器就是克服此缺点将管子作成“U”型,一端固定另一端活动,使得换热器不受膨胀的影响,结构较简单,重量轻,其缺点是不能机械清洗、管子不便拆换、单位容量及单位质量的传热量低,适用于温差大、管内流体介质比较干净的场合。 带膨胀节式换热器可解决膨胀问题,用膨胀接头的结构,故适用温差大的流体和高压流体,因为可将接头拆下来进行清洗,所以可处理易结垢流体,而对低压气体则不适宜,但其缺点就是制造复杂。 浮头式管壳换热器,其浮头不与外壳相连,可自由伸缩,这样既解决了热膨胀的问题,也方便清洗,检修时可将管芯抽出即可。 62新 疆 有 色 金 属 第1期

板式换热器选型计算的方法及公式

(1)求热负荷Q Q=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Δtm Δtm=(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,Nmax Nmin = Q/ Kmax .Δtm .F P .β Nmax = 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,Nu Re = W .de / ν Nu =a1.Re a2.Pr a3 (10)求a,K传热面积F a = Nu .λ / de K= 1 / 1/a h+1/ a c+γc+γc+δ/λ0

F = 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 a 5 Δp = 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)/2 3.修正系数β一般0.7~0.9。 4.压降修正系数ф ,单流程ф度=1~1.2 ,二流程、三流程ф=1.8~2.0,四流程ф=2.6~2.8。 5.a 1、a2、a3、a4、a5为常系数。

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