化工传热英文讲义-换热器(heat exchangers)

化工传热英文讲义-换热器(heat exchangers)
化工传热英文讲义-换热器(heat exchangers)

Heat exchangers

1.Classification:

(a). According to flow arrangement

(1). Parallel flow (co-current flow)

(2). Counter flow (counter-current flow)

(3). Cross flow

(b). According to type of construction

(1). Finned (mainly for gas/liquid systems), un-finned

(2). Shell and tube (probably most commonly used), very flexible,relatively cheap, used at

high pressure

(3). Plate heat exchangers (when cleaning is important, foodindustry, milk processing),

only at low pressure

(4). Spiral heat exchangers

(5). Compact heat exchangers

Types of heat exchangers

(1). Concentric tube heat exchanger

(a)Parallel flow, (b) counter-flow. This kind of heat exchanger has low heat transfer rate

and thus very limited applications.

(2). Shell and tube heat exchangers-very common in liquid-liquid systems, also as condensers.

One shell pass and one tube pass (cross-counterflow)

One shell pass and two tube passes

Two shell passes and four tube passes

Cross flow heat exchangers:

(a) (b)

(a)Finned with both fluids unmixed, (b) un-finned with one fluid mixed and the other unmixed Compact heat exchanger

(a) Fin-tube (flat tubes, continuous plate fins), (b) Fin-tube (circulartubes, continuous plate fins), (c) Fin-tube (circular tubes, circular fins),

(d) plate-fin (single pass), (e) plate-fin (single pas).Large specific surface area > 700 m2 /m3 but laminar flow because ofsmall size of channels (low heat transfer coefficients).

Overall heat transfer coefficient:

Where:

R f′′-fouling factor (additional thermal resistance)

R w-thermal resistance in the wall separating hot and cold fluid (corresponding to conduction) depends on material and geometry

ηo-overall surface efficiency defined q=ηo?A(T b?T∞)

Typical values of fouling factor:

Typical values of overall heat transfer coefficients

Energy balance (for all types of heat exchangers)

Heat load –net change of internal energy in hot and cold fluid:

Subscript h – hot fluid, subscript c – cold fluid

If no phase change and specific heat is constant:

Energy transfer from hot to cold fluid:

In general T h and T c vary along heat transfer surface.

In engineering applications the driving force for the heat transfer is expressed in terms of inlet and outlet temperatures and:

F- correction factor for non-parallel flows

Energy balance:

This form of energy balance is always used in engineering calculations and designing of heat exchagers

Calculations based on log mean temperature difference

Parallel flow

Counter flow

Special operating conditions

Temperature distribution depends on thermal capacity of hot C?=m??c p,? and cold C?=m??c p,c fluid.

During boiling/ condensation of a single component fluid/ vapour the temperature is constant assuming.

For equal thermal capacities of both fluid local temperature difference is constant.

Multi-pass and cross flow heat exchangers

The flow conditions can be more complex but the equations developedfor parallel flow heat exchangers can still be used but log meantemperature difference has to be modified:

Calculate the driving force for counter current flow and multiply bycorrection factor F (depends on inlet and outlet temperatures and flowpattern) taken from the literature/graphs.

Correction factor for two shells and four passes heat exchanger.

Correction factor for cross flow heat exchanger with both fluids unmixed.

Calculations based on effectiveness – NTU (number of transfer units) method

If all inlet and outlet temperatures are given the Log MeanTemperature Difference method is recommended, but if only inlettemperatures are given (typical design problem) use of LMTD requiresiterative procedure.In such cases effectiveness-NTU method is better.

Effectiveness of heat exchanger is defined as the ratio of actual heattransfer rate to the maximum possible heat transfer rate:

Heat transfer rate can be easily calculated if ε, T h,i and T c,i are known as the actual heat transfer rate can be calculated from:

Specific relations between NTU and ε depend on the type of heatexchanger and are given in the literature:

For concentric tube, counterflow heat exchanger:

For other types of heat exchangers algebraic relation are more complex and graphs are commonly used.

Effectiveness of single pass, cross-flow heat exchanger with both fluidsun-mixed.

Summary

A. The nature of the whole process for which heat exchanger is designedfrequently determines its type:

a) hygiene/cleanliness is important (food industry) –plate heat exchanger,

b) When process is carried out at high pressure – shell and tube,

c) When space is limited – compact heat exchanger,

d) Cost is also a major factor, shell and tube exchangers are cheap, plateor compact exchangers are expensive.

B. If the inlet and outlet temperatures and mass flow rate of fluid (A) andthe inlet temperature of fluid (B) are known LMTD is recommended.

1. Calculate heat load from energy balance for fluid (A)

2. Assume flow rate and inlet temperature of fluid (B) and calculateoutlet temperature of fluid (B), or assume outlet temperature of fluid (B)(often temperature constrains) and calculate flow rate from energybalance for fluids (A) and (B).

3. Draw the temperature distributions and calculate driving force

4. Calculate heat transfer coefficients

5. Calculate overall heat transfer coefficient (see methodology above)

6. Calculate the heat transfer area

C. Alternatively (if not all temperatures are given) effectiveness-NTUmethod can be used.

列管式换热器说明书

目录 一、设计任务 (2) 二、概述与设计方案简介 (3) 2.1 概述 (3) 2.2设计方案简介 (4) 2.2.1 换热器类型的选择 (4) 2.2.2流径的选择 (6) 2.2.3流速的选择 (6) 2.2.4材质的选择 (6) 2.2.5管程结构 (6) 2.2.6 换热器流体相对流动形式 (7) 三、工艺及设备设计计算 (7) 3.1确定设计方案 (7) 3.2确定物性数据 (8) 3.3计算总传热系数 (8) 3.4计算换热面积 (9) 3.5工艺尺寸计算 (9) 3.6换热器核算 (11) 3.6.1传热面积校核 (11) 3.6.2.换热器压降的核算 (12) 四、辅助设备的计算及选型 (13) 4.1拉杆规格 (13)

4.2接管 (13) 五、换热器结果总汇表 (14) 六、设计评述 (15) 七、参考资料 (15) 八、主要符号说明 (15) 九、致 (16) 一、设计任务

二、概述与设计方案简介 2.1 概述 在工业生产中用于实现物料间热量传递的设备称为换热设备,即换热器。换热器是化工、动力、食品及其他许多部门中广泛采用的一种通用设备。 换热器的种类很多,根据其热量传递的方法的不同,可以分为3种形式,即间壁式、直接接触式、蓄热式。 间壁式换热器又称表面式换热器或间接式换热器。在这类换热器中,冷、热流体被固体壁面隔开,互不接触,热量从热流体穿过壁面传给冷流体。该类换热器适用于冷、热流体不允许直接接触的场合。间壁式换热器的应用广泛,形式繁多。将在后面做重点介绍。 直接接触式换热器又称混合式换热器。在此类换热器中,冷、热流体相互接触,相互

课程设计—列管式换热器

课程设计设计题目:列管式换热器 专业班级:应化1301班 姓名:王伟 学号: U201310289 指导老师:王华军 时间: 2016年8月

目录 1.课程设计任务书 (5) 1.1 设计题目 (5) 1.2 设计任务及操作条件 (5) 1.3 技术参数 (5) 2.设计方案简介 (5) 3.课程设计说明书 (6) 3.1确定设计方案 (6) 3.1.1确定自来水进出口温度 (6) 3.1.2确定换热器类型 (6) 3.1.3流程安排 (7) 3.2确定物性数据 (7) 3.3计算传热系数 (8) 3.3.1热流量 (8) 3.3.2 平均传热温度差 (8) 3.3.3 传热面积 (8) 3.3.4 冷却水用量 (8) 4.工艺结构尺寸 (9) 4.1 管径和管内流速 (9) 4.2 管程数和传热管数 (9)

4.3 传热管排列和分程方法 (9) 4.4 壳体内径 (10) 4.5 折流板 (10) 4.6 接管 (11) 4.6.1 壳程流体进出管时接管 (11) 4.6.2 管程流体进出管时接管 (11) 4.7 壁厚的确定和封头 (12) 4.7.1 壁厚 (12) 4.7.2 椭圆形封头 (12) 4.8 管板 (12) 4.8.1 管板的结构尺寸 (13) 4.8.2 管板尺寸 (13) 5.换热器核算 (13) 5.1热流量衡算 (13) 5.1.1壳程表面传热系数 (13) 5.1.2 管程对流传热系数 (14) 5.1.3 传热系数K (15) 5.1.4 传热面积裕度 (16) 5.2 壁温衡算 (16) 5.3 流动阻力衡算 (17) 5.3.1 管程流动阻力衡算 (17) 5.3.2 壳程流动阻力衡算 (17)

化工原理专业英语课文翻译第五单元阅读材料.

本文由hufei0419贡献化学工业主要行业国税发化工行业需要,如011和天然气,石灰石和盐天然原料人数较少和转换(通过化学处理或化学反应)他们把几千年的化学中间体。正如我们已经看到,这些都是再转换到终端或消费者的产品。这15 11llportant指出,增加值15在每一个阶段,这个过程和最终产品的价值,可能有有哪些在开始使用的原料很多次。显然,在价值提升附加在每一个阶段必须超过15加工成本ifthe公司为实现其活动的利润。主要行业有化工行业国税发:。石化产品。氯碱一alkaliproducts 。聚合物。 Sulphuricacid(sulphurindustry)。染料。Ammoniaandfertilizers(nitrogenindustry)。农用化工产品。Phosphoricacidandphosphates 。制药(phosphorusindustry)石化行业提供了关键中间体或积木(从011和天然气提取),如乙烯,丙烯,苯,甲苯,这些都是一个巨大的有机化工工业的范围,这是在生产合成的出发点下游加工国税发国税发在其他行业的一些上市的关键中间体。 15对聚合物部门的主要使用者ofpetrochemical 中间体和消耗几乎一半的有机化工原料所生产的总产出。它包括塑料,合成纤维,橡胶,合成橡胶和粘合剂,它是与他们的特殊新材料,往往小说,物业,对有机化工行业1950年至1970年爆发性增长带来了巨大的需求。虽然染料行业15比前两个更小,它已与他们紧密的联系。这是由于传统的染料,这对于棉花,羊毛天然纤维细,分别为尼龙和聚酯像新的合成纤维完全不合适的。的研究和技术部门内的大量工作造成了惊人的颜色多种,其中15个可用的现代服装。随着一药品和植物保护剂(农药),染料的精细化学品的例子,我。 é。在相对较小的化学品生产的吨位是用于高纯度和高价值的单位重量。近年来,农用化学品(农药),以及制药业,有constifuted一个化工行业,我bluechip部门。 é。为这些公司,可以继续经营也很有利可图的。药物被现在因为他们的高levelsof profitabilit犷一altliough这几年似乎常常吸引批评,对一些药品的利润太高了富有魅力的部门国税发产业。后者的意见,必须对风险和成本非常高(在5160 millionpermarketablecomPound过量)ofdiscoveringanddevelopingnewproducts集。这两个部门15日在与客户的关系,并认为其产品的15个需求不大受经济衰退极大的反差所有其他部门,其实是唯一的。氯碱一碱产品生产部门主要是一非常高吨位化学品氯气和氢氧化钠。这

列管式换热器设计说明书

摘要: 列管式换热器属于间壁式换热器,冷热流体通过换热管壁进行热量的交换。参照任务书的任务量,需设计年冷却15000吨乙醇的列管式换热器,设计时先确定流体流程,壳程走乙醇,其进、出口温度都为80℃,相变放出潜热,井水走管程冷却乙醇,进口温度为32℃,出口温度为40℃。再进行热量衡算、传热系数校核,初选冷凝器的型号,然后通过进行设备强度校核等一系列的计算和选型,最终确定的设计方案为固定管板式换热器,所选用型号为BEM400-2.5-30-9/25-2 Ⅰ,换热器壳径为400mm,总换热面积为27.79m2,管程为2,管子总根数为60,管长6000 mm,管束为正三角排列,两端封头选取标准椭圆封头。 关键词:列管式换热器,乙醇,水,温度,固定管板式。 Abstract: The tube type heat exchanger is a dividing wall type heat exchanger, fluids with different temperatures exchange heat by means of tube wall’s heat transfer.According to the assignment, A tube type heat exchanger which has a process capacity of .?4 1510t/a is needed. The ethanol flow in the shell,the temperature in the entrance and exits is 80℃.The water which cool the ethanol flow in tubes, the inlet and outlet temperatures are 32℃and 40℃.Then by taking series calculating to confirm the module of the heat exchanger . After the design of intensity designing and a series calculating and choosing , the last result of our design is the fasten-board heat exchanger. The style of the heat exchange is 9 BEM400 2.530 2 25 Ⅰ ----, and the diameter of the receiver is 400mm ,The area of the heat exchange is 27.79 m2, The heat-exchanger in cludes two tube passes,one shell passes and 60 tubes.And the length of tubes is 6000mm . Tubes are ranked of the shape of triangle ,the envelops are oval-shaped.

化工原理课程设计摘要中英文

摘要 利用混合物中各组分挥发能力的差异,通过液相跟气相的回流,使气液两相逆相多级接触,在热能驱动和相平衡条件的约束下,使得易挥发组分不断从液相往气相中转移,而难挥发组分却由气相向液相中迁移,使混合物不断分离,该过程称为精馏。该过程中,传热、传质过程同时进行,属传质过程控制。 原料从塔中适当部位进塔,将塔分为两段,上为精馏段,不含进料,下段含进料板为提留段,冷凝器从塔顶提供液相回流,再沸器从塔底提供气相回流。气液相回流是精馏的重要特点。在精馏段,气相上升的过程中,气相轻组分不断得到精制,在气相中不断地增浓,在塔顶获得轻组分产品。在提馏段,其液相在下降的过程中,其轻组分不断地提馏出来,使重组分在液相中不断地被浓缩,在塔底获得重组分的产品。 本设计是以丙酮—水为设计物系。通过对精馏塔的运算,主要设备的工设艺设计计算—物料衡算、热量衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算,可以得出精馏塔的各种设计如塔的工艺流程、生产操作条件及物性参数通过只图解法计算得理论板数为 14块,回流比是3.2,实际塔板数是33块,进料位置是第7块,通过筛板塔流体力学验算,证明各指标数据均符合标准。在此次设计

中,对塔进行了物料衡算,本次设计过程正常,操作合适。 Absract Using of volatile ability of a component in the mixture,we can backflow the gas phase and liquid phase,to make two-phase reverse multistage quickly contact.Under the thermal drive and the constraints of the phase epuilibrium condictions ,the volatile components from liquid to gas phase in the shift,but difficult volatile components in the gas phase into liquid phasr migration,which separate the mixture constantly,the process is know as rectification.The process include heat transfer and mass transfer,and mass transfer control the process. Raw materials is from the appropriate location of the tower into tower, the tower can be divided into two section,one section is rectifying section.contains no feed,the other section contains the feed plate is the stripping section.The condenser is from the top to provide liquid reflux.The reboiler Provides liquide backflow from the top of the tower bottom.Gas and liquid refluxing is one of the important characteristics of rectification.In the rectifying section,in the process of

中文版列管式冷却器说明书

中文版列管式冷却器说明 书 Prepared on 24 November 2020

冷却器 产品使用说明书 中国广东 郁南县中兴换热器有限公司 一﹑概述 郁南县中兴换热器有限公司是广东中兴液力传动有限公司下属生产热交换器的专业厂家,主要产品有GLC﹑GLL﹑LQ型系列列管式冷却器,BR型系列板式冷却器, FL型﹑KL型、YOFL型(液力偶合器专用)系列空气(风)冷却器及各种热交换器,换热面积从~800m2。产品广泛使用在电力﹑冶金﹑矿山﹑机械﹑船舶﹑化工﹑空调、食品以及液压润滑行业,将工作介质换热(冷却)到规定的温度。 列管式冷却器由进出端盖﹑壳体﹑管束﹑后端盖、密封件及紧固件等组成,冷却介质(水)一般从换热管内通过,被冷却介质(油)从换热管外壳体内通过,冷热介质通过换热管传热,使被冷却介质温度下降。 列管式冷却器一般采用优质铜管﹑不锈钢管﹑钛管等作为换热管,管程可采用单回程、二回程或多回程,管程数增加使冷却介质流通时间加长,提高换热效果,换热管束上一般采用弓形折流板,使被冷却介质(油)在壳程内的流道为S形,达到被冷却介质(油)与换热管充分接触目的。 空气冷却器由进出端盖、本体、后端盖、风机、密封件、紧固件等组成,换热管采用单金属或双金属高效复合管。空气冷却器采用空气(风)作为冷却介质,具有工作稳定、无介质混合、运行费用低、节能环保、维护方便的优点。 二﹑型号及参数

三﹑使用说明 1﹑首先检查冷却器型号与规定要求是否相符,资料附件是否齐全(见装箱单),检查冷却器外观是否破损,紧固螺栓是否松动,冷却器出厂时已进行压力试验和清洗,一般不允许拆动紧固螺栓,确需拆卸清洗的,清洗完后必须进行压力试验,无泄漏、无异常方可使用。 2﹑冷却器安装前须确认进入冷却器的介质压力不大于冷却器铭牌标示设计压力。冷却器一般安装在系统回路或系统中压力相对较低处,必要时设置压力保护装置。列管式冷却器介质为油水时,油侧压力一般应大于水侧压力。试车前应在系统中设计傍路防止过高压力冲坏冷却器。连接冷却器的管道和系统须清洗干净,进入冷却器的介质须进行过滤,严防杂质堵塞和污染冷却器,以免影响冷却器效果。 空气冷却器安装应考虑进出风顺畅,在1米内无阻挡物。安装在室外时,应设置遮盖,防曝晒、防雨淋,以提高换热效率和使用寿命。 3﹑安装时须检查冷却器介质进出口无堵塞,将冷却器与介质管道连接紧密无泄漏。 4﹑冷却器工作时,先打开冷却器出口阀门,缓慢打开冷介质(水)进入阀,再缓慢打开热介质(油)进入阀,调整介质进入流量,以达到最佳效果。注意在打开冷却水进口阀门时不要过快,否则使换热管表面产生导热性很差的“过冷层”影响换热效果。 5﹑冷却器接通介质后,应检查各部位有无泄漏,并注意排尽冷却器中的气体,以提高换热效率和减少腐蚀。 6﹑在冬季冷却器停用时应放尽介质,防止介质冻结澎胀损坏冷却器。长期停用,应将冷却器拆下进行清洗、防锈等维护保养。

换热器计算思考题及参考答案

换热器思考题 1. 什么叫顺流?什么叫逆流(P3)? 2.热交换器设计计算的主要内容有那些(P6)? 换热器设计计算包括以下四个方面的内容:热负荷计算、结构计算、流动阻力计算、强度计算。 热负荷计算:根据具体条件,如换热器类型、流体出口温度、流体压力降、流体物性、流体相变情况,计算出传热系数及所需换热面积 结构计算:根据换热器传热面积,计算热交换器主要部件的尺寸,如对管壳式换热器,确定其直径、长度、传热管的根数、壳体直径,隔板数及位置等。 流动阻力计算:确定流体压降是否在限定的范围内,如果超出允许的数值,必须更改换热器的某些尺寸或流体流速,目的为选择泵或风机提供依据。 强度计算:确定换热器各部件,尤其是受压部件(如壳体)的压力大小,检查其强度是否在允许的范围内。对高温高压换热器更应重视。尽量采用标准件和标准材料。 3. 传热基本公式中各量的物理意义是什么(P7)? 4. 流体在热交换器内流动,以平行流为例分析其温度变化特征(P9)?

5. 热交换器中流体在有横向混合、无横向混合、一次错流时的简化表示(P20)? 一次交叉流,两种流体各自不混合 一次交叉流,一种流体混合、另一种流体不混合 一次交叉流,两种流体均不混合 6. 在换热器热计算中, 平均温差法和传热单元法各有什么特点(P25、26)? 什么是温度交叉,它有什么危害,如何避免(P38、76)? 7.管壳式换热器的主要部件分类与代号(P42)? 8.管壳式换热器中的折流板的作用是什么,折流板的间距过大或过小有什么不利之处(P49~50)? 换热器安装折流挡板是为了提高壳程对流传热系数,为了获得良好的效果,折流挡板的尺寸和间距必须适当。对常用的圆缺形挡板,弓形切口过大或过小,都会产生流动“死区”,均不利于传热。一般弓形缺口高度与壳体内径之比为0.15~0.45,常采用0.20和0.25两种。 挡板的间距过大,就不能保证流体垂直流过管束,使流速减小,管外对流传热系数下降;间距过小不便于检修,流动阻力也大。一般取挡板间距为壳体内径的0.2~1.0倍,我国系列标准中采用的挡板间距为:固定管板式有150,300和600mm三种;浮头式有150,200, 300,480和600mm五种。 a.切除过少 b.切除适当 c.切除过多 9管壳式换热器中管程与壳程中流体的速度有什么差异(P292)? 管壳式换热器中管程流体的速度大于壳程中流体的速度。 10.板式换热器与管壳式换热器的比较,板式换热器有什么优点(P125~127)? ? 1)传热系数高:由于平板式换热器中板面有波纹或沟槽,可在低雷诺数(Re=200

列管式换热器设计课程设计说明

化工原理课程设计说明书列管式换热器设计 专业:过程装备与控制工程 学院:机电工程学院

化工原理课程设计任务书 某生产过程的流程如图3-20所示。反应器的混合气体经与进料物流换热后,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性组分。已知混合气体的流量为220301kg 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℃,出口的温度为39℃,试设计一列管式换热器,完成生产任务。 已知: 混合气体在85℃下的有关物性数据如下(来自生产中的实测值) 密度 3190kg m ρ= 定压比热容1 3.297p c kj kg =g ℃ 热导率10.0279w m λ=g ℃ 粘度51 1.510Pa s μ-=?g 循环水在34℃下的物性数据: 密度 31994.3kg m ρ= 定压比热容1 4.174p c kj kg =g K 热导率10.624w m λ=g K 粘度310.74210Pa s μ-=?g

目录 1、确定设计方案 ............................................................................................. - 4 - 1.1选择换热器的类型 (4) 1.2流程安排 (4) 2、确定物性数据............................................................................................. - 4 - 3、估算传热面积............................................................................................. - 5 - 3.1热流量 (5) 3.2平均传热温差 (5) 3.3传热面积 (5) 3.4冷却水用量 (5) 4、工艺结构尺寸............................................................................................. - 5 - 4.1管径和管内流速 (5) 4.2管程数和传热管数 (5) 4.3传热温差校平均正及壳程数 (6) 4.4传热管排列和分程方法 (6) 4.5壳体内径 (6) 4.6折流挡板 (7) 4.7其他附件 (7) 4.8接管 (7) 5、换热器核算 ................................................................................................ - 8 - 5.1热流量核算 (8) 5.1.1壳程表面传热系数.......................................................................................... - 8 -5.1.2管内表面传热系数.......................................................................................... - 8 -5.1.3污垢热阻和管壁热阻...................................................................................... - 9 -5.1.4传热系数.......................................................................................................... - 9 -5.1.5传热面积裕度.................................................................................................. - 9 -5.2壁温计算. (9) 5.3换热器内流体的流动阻力 (10) 5.3.1管程流体阻力................................................................................................ - 10 -5.3.2壳程阻力........................................................................................................ - 11 - 5.3.3换热器主要结构尺寸和计算结果................................................................ - 11 - 6、结构设计 .................................................................................................. - 12 - 6.1浮头管板及钩圈法兰结构设计 (12) 6.2管箱法兰和管箱侧壳体法兰设计 (13) 6.3管箱结构设计 (13) 6.4固定端管板结构设计 (14) 6.5外头盖法兰、外头盖侧法兰设计 (14) 6.6外头盖结构设计 (14) 6.7垫片选择 (14)

化工基础习题解答《传热过程及换热器》(张近主编)

传热过程及换热器 1.燃烧炉的平壁是一层耐火砖和一层普通砖砌成,内层耐火砖厚度为230mm ,外层普通砖厚度为240mm ,当达到定态传热时,测得炉内壁温度是700℃,外表面温度是100℃,为了减少热量损失,在普通砖外面加砌一层厚度为40mm 的保温材料,当定态后测得内壁面温度为720℃,保温材料外表面温度为70℃。求加保温材料前后每平方壁面热损失是多少?耐 火砖、普通砖、保温材料的热导率分别为1.163W·m -1·℃-1, 0.5815W·m -1·℃-1,0.07W·m -1·℃-1。 解:根据多层平壁热传导公式:i i i t Q A δλΣΔ=Σ 加保温材料前:Σt i =t 1-t n+1=700-100=600℃ 0.230.241.1630.5815 0.6105i i δλΣ=+= 26000.6105 982.8W/m Q A == 加保温材料后:Σt i =t 1-t n+1=720-70=650℃ 0.230.240.041.1630. 1.185815007 20.i i δλΣ=++= 2545W/m 1.1862 50Q A == 2.如习题1加保温材料后测得内壁面温度为720℃,保温材料外表面温度为70℃。计算耐火砖与普通砖、普通砖与保温材料间的交界面温度。 解:加保温材料后,传热速率为:2545W/m 1.1862 50Q A == 根据平壁热传导公式:1211 545t t Q A δλ?== t 1=720;λ1=1.163W·m -1·℃-1,δ1=0.24m 代入上式解得: t 2=1110.23720545 1.163 6211.Q t A δλ??=?×=℃ 同理得 t 3=3430.0470545031.74.08Q t A δλ+ ?=+×=℃ 3.平壁炉的炉壁内层为120mm 厚的耐火材料和外壁厚度为230mm 建筑材料砌成,两种材料的导热系数为未知,测得炉内壁面温度为800℃,外侧壁面温度113℃,后来在普通建筑材料外面又包一层厚度为50mm 的石棉以减少热损失,包扎后测得炉内壁面温度为800℃,耐火材料与建筑材料交界面温度为686℃,建筑材料与石棉交界面温度为405℃,石棉外侧温度为77℃,问包扎石棉后热损失比原来减少的百分数?

列管式换热器课程设计说明书

列管式换热器课程设计说明书 1.工原理课程设计任务书 一、设计题目:设计一煤油冷却器 二、设计条件: 1、处理能力 160000吨/年 2、设备型式列管式换热器 3、操作条件 允许压力降:0.02MPa 热损失:按传热量的10%计算 每年按330天计,每天24小时连续运行 三、设计容 4、前言 5、确定设计方案(设备选型、冷却剂选择、换热器材质及载体流入空间的选择) 6、确定物性参数 7、工艺设计 8、换热器计算 (1)核算总传热系数(传热面积) (2)换热器流体的流动阻力校核(计算压降) 9、机械结构的选用 (1)管板选用、管子在管板上的固定、管板与壳体连接结构 (2)封头类型选用 (3)温差补偿装置的选用 (4)管法兰选用 (5)管、壳程接管 10、换热器主要结构尺寸和计算结果表 11、结束语(包括对设计的自我评书及有关问题的分析讨论) 12、换热器的结构和尺寸(4#图纸) 13、参考资料目录

2.流程图 3.工艺流程图水(30℃) 煤油(140℃)浮头式换热器 水(50℃) 可循环利用 产品: 煤油(80℃)

4.设计计算 4.1设计任务与条件 某生产过程中,用自来水将煤油从140℃冷却至80℃。已知换热器的处理能力为160000吨/年,冷却介质自来水的入口温度为30℃,出口温度为50℃,允许压力降为0.02MPa ,热损失按传热量的10%计算,每年按330天计,每天24小时连续运行,试设计一台列管式换热器,完成该生产任务。 4.2设计计算 4.2.1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1T 140℃,出口温度2T 80℃, 冷流体进口温度1t 30℃,出口温度2t 50℃。 进口温度差1T -1t =110℃>100℃,因此初步确定选用浮头式换热器。 (2) 管程安排 由于自来水较易结垢,若其流速太低,将会加快污垢增长速度,使 换热器热流量下降,而且管程较壳程易于清洗,再加上热流体走壳程可以使热流体更易于散热,减小能耗,所以从总体考虑,应使自来水走管程,混合气体走壳程。 4.2.2确定物性参数 定性温度:对于一般气体和水等低粘度流体,其定性温度可取流体进、出口温度的平均值。故壳程煤油的定性温度为 110280140=+= T ℃ 管程流体的定性温度为 402 5030=+=t ℃ 查资料得,煤油在110℃下的有关物性数据如下: 水在40℃下的有关物性数据如下:

化工专业英语单元操作

单元操作 Unit operation 单元操作是化学工业和其他过程工业中进行的物料粉碎、输送、加热、冷却、混合和分离等一系列使物料发生预期的物理变化的基本操作的总称。对这些操作的研究,是化学工程的一个重要分支。各种单元操作依据不同的物理化学原理,应用相应的设备,达到各自的工艺目的。如蒸馏根据液体混合物中各组分挥发能力的差异,可以实现液体混合物中各组分分离或某组分提纯的目的。对单元操作的研究,以物理化学、传递过程和化工热力学为理论基础,着重研究实现各单元操作的过程和设备,故单元操作又称为化工过程及设备。单元操作的应用遍及化工、冶金、能源、食品、轻工、核能和环境保护等部门,对这些部门生产的大型化和现代化起着重要作用。 Unit operation is a general term for a series of material handling, transportation, heating, cooling, mixing and separation of materials in the chemical industry and other process industries. The study of these operations is an important branch of chemical engineering. Various unit operations according to different physical and chemical principles, the application of the corresponding equipment, to achieve the purpose of their respective processes. Such as distillation according to the difference of the volatile capacity of the liquid mixture, can achieve the purpose of separation of components in liquid mixture or a group of purification. Based on the theory of physical chemistry, transfer process and chemical thermodynamics, the research on the operation of the unit has focused on the process and equipment of realizing the operation of each unit, so the unit operation is also called the chemical process and equipment. Application of unit operation in chemical industry, metallurgy, energy, food, light industry, nuclear energy and environmental protection departments, the production of these departments and the modernization of large-scale play an important role. 单元操作沿革 Unit operation evolution 单元操作在化学工业的发展过程中,人们最初以具体产品为对象,分别进行各种产品的生产过程和设备的研究。随着化工生产的发展,人们逐渐认识到,各种不同产品的生产过程是由为数不多的基本操作和各种化学反应过程所组成的。在19世纪末英国学者G.E.戴维斯便提出了这种观点,但当时未引起足够重视。1915年美国学者A.D.利特尔首先提出单元操作这一概念,明确指出:“任何化工生产过程不论规模如何,皆可分解为一系列名为单元操作的过程,例如粉碎、混合、加热、吸收、冷凝、浸取、沉降、结晶、过滤等。” 1923年W.H.华克尔,W.K.刘易斯和W.H.麦克亚当斯等合著的《化工原理》一书出版,成为第一本全面阐述单元操作的著作。从此单元操作得到了广泛重视,成为化学工程中的奠基学科,常称为化工原理。

第十章—传热和换热器

第十章 传热和换热器 第一节 通过肋壁的传热 一、肋片传热计算式 1.以平壁的一侧为肋壁,分析肋壁的传热。 设肋和平壁为同一种材料,平壁厚度为δ,导热系数为λ, 肋表面积为2A ('2 ''22A A A +=,其中'2A 为肋片之间的基部面积,' '2A 为肋片表面积)。 (1)无肋的光壁表面积为1A ,光壁侧流体1的表面传热系数为1h ,温度为1f t ,光壁面温度为1w t 。 (2)肋壁侧流体2的表面传热系数为2h ,温度为2f t ,肋基壁面温度为2w t ,肋片''2A 的平 均壁温为m w t ,2,设1f t >2f t 。 在稳态情况下,各传热环节的热量为: ① 光壁换热:)(1111w f t t A h -=Φ ② 平壁导热:)(211w w t t A -= Φδ λ ③ 肋壁换热:)()(2,2' '2222'22f m w f w t t A h t t A h -+-=Φ 肋片效率为:2 22,222' '2 22,2' '22) () (f w f m w f w f m w f t t t t t t A h t t A h --= --= η )())((222222' '2'22f w f w f t t A h t t A A h -=-+=Φηη 式中,2 ' '2 '2A A A f ηη+= ,称为肋片的总效率。 整理以上各式,将肋壁传热公式写成两侧流体温差表示的形式,即: 122112 1221112 1111A A h A h t t A h A A h t t f f f f ηλδηλδ+ +-=++-=Φ 将上式写为:12111)(f f t t A k -=Φ 式中,1k 是以光壁面面积1A 为基准的传热系数。 t f 1t w 1t w 2 t f 2

新版化工原理习题答案(05)第五章传热过程基础

第五章 传热过程基础 1.用平板法测定固体的导热系数,在平板一侧用电热器加热,另一侧用冷却器冷却,同时在板两侧用热电偶测量其表面温度,若所测固体的表面积为0.02 m 2 ,厚度为0.02 m ,实验测得电流表读数为0.5 A ,伏特表读数为100 V ,两侧表面温度分别为200 ℃和50 ℃,试求该材料的导热系数。 解:传热达稳态后电热器的加热速率应与固体的散热(导热)速率相等,即 L t t S Q 2 1-=λ 式中 W 50W 1005.0=?==IV Q m 02.0C 50C 200m 02.0212=?=?==L t t S ,,, 将上述数据代入,可得 ()() ()()C m W 333.0C m W 5020002.002 .05021??=??-??=-= t t S QL λ 2.某平壁燃烧炉由一层400 mm 厚的耐火砖和一层200 mm 厚的绝缘砖砌成,操作稳定后,测得炉的内表面温度为1500 ℃,外表面温度为100 ℃,试求导热的热通量及两砖间的界面温度。设两砖接触良好,已知耐火砖的导热系数为10.80.0006t λ=+,绝缘砖的导热系数为 20.30.0003t λ=+,W /(m C)??。两式中的t 可分别取为各层材料的平均温度。 解:此为两层平壁的热传导问题,稳态导热时,通过各层平壁截面的传热速率相等,即 Q Q Q ==21 (5-32) 或 2 32212 11b t t S b t t S Q -=-=λλ (5-32a ) 式中 115000.80.00060.80.0006 1.250.00032t t t λ+=+=+?=+ 21000.30.00030.30.00030.3150.000152t t t λ+=+=+?=+ 代入λ1、λ2得 2.0100)00015.0315.0(4.01500)000 3.025.1(-+=-+t t t t 解之得 C 9772?==t t ())()C m W 543.1C m W 9770003.025.10003.025.11??=???+=+=t λ

安装列管换热器的使用说明书1

列管换热器 一、概述 列管换热器是一种高效换热器。它主要由传热板、定距柱、连接管、头盖及衬垫等部件组成。两块厚约2.5~6mm的金属板卷成一对同心圆的螺旋形流道,流道始于中心,终于边缘。中心处用隔板将两边流体隔开,甲、乙两流体在金属板两边的流道内逆流流动而实现了热交换。本公司目前生产全逆流式结构的列管换热器。 二、列管换热器的工作特点和应用 列管换热器的性能类似于板式换热器。但也有其独特之处,其主要优点为: 1、传热效率高。列管换热器内介质螺旋型流动的离心力能增强湍流。据实验,当Re=1400~1800时就能形成湍流,且因流阻较管壳式小而使流速可以提高,结果使传热系数K可提高至2.5倍。此外,全逆流列管换热器的传热平均温差最大,这有助于提高传热效率。 2、结构紧凑,不用管材。由于板型传热面的面积大,单位体积传热面可达44-100m2/m3,约为管壳式换热器的2~3倍,加之传热系数和平均温差都大,这就必然导致结构的紧凑和轻巧。

3、不易污塞。由于单流道、高流速、污垢不易沉积,一旦有所沉积使流道截面减小随即导致流速增高,从而加强了对污塞物的冲刷作用。这种“自洁”作用,管壳式换热器是没有的。据统计显示,列管污塞的速率只及管壳式的十分之一。 4、能有效利用低温热源,精密控制温度。由开双螺旋流道能较完全地形成逆流传热且流道较长,有助于降低换热器设计所允许的(两种介质之间)有利于连续均匀地换热或升降温度。这就为利用一些低温热源(如地下热源)或精密控制介质温度提供了有利条件,从经验数据知道,板式和列管换热器的介质温差是最低的。 5、流阻较小。试验表明,与同样条件的管壳式换热器相比,列管换热器的流阻较小。 列管换热器相对于列管式换热器,也有其自身的不足之处。在设计、制造和安装使用过程中需要注意掌握的有以下几个方面: 承压能力受限。这一点在安装使用当中,要求用户按铭牌上的设计参数使用,不可超压和超温工作;以保证其安全使用。 容量受限。由于单流道流通能力较小。故介质的体积流量受到限制,流道不能过大,否则,流阻增大,使输送动力消耗加大。 制造复杂,传热部分和密封部分制造比较复杂。 总之,列管换热器优点突出,已经广泛应用于化工、食品、医药等部门。列管换热器在使用过程中,还可以切换通道,利用一侧流体去冲刷另一侧流道的污垢,但应注意对于易生硬垢的介质不宜采用。另外,如果用作冷凝器使用时,必须立式放置,其它情况立卧放置均可。

第五章 传热过程分析和换热器计算

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,o C ;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 m 2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。由热表面的热平衡可知,表面的散热热流应等于其与环境流体之间的对流换热热流加上它与包围壁面之间的辐射换热热流,即r c Q Q Q +=,式中 图9-1热表面冷却过程

第10章 传热过程分析与换热器的热计算(杨世铭,陶文栓,传热学,第四版,答案)

第10章 传热过程分析与换热器的热计算 课堂讲解 课后作业 【10-3】一卧式冷凝器采用外径为25mm ,壁厚1.5mm 的黄铜管做成热表面。已知管外冷凝 侧的平均传热系数)/(700520K m W h ?=,管内水侧平均的表面传热系数 )/(30042K m W h i ?=。试计 (1)(2)【流动,t ?='202 (1)(2)(3)【80,,=℃; 根内径 为h 15000=度。 ?m t 的修正。 【10-22】欲采用套管式换热器使热水与冷水进行热交换,并给出s kg q C t s kg q C t m m /0233.0,35,/0144.0,2002211=?='=?='。取总传热系数为2225.0),/(980m A K m W k =?=,试确定采用顺流与逆流两种布置时换热器所交换的热量、冷却水出口温度及换热器的效能。 【10-27】一台逆流式换热器刚投入工作时在下列参数下运行:360,1=t ℃,300,,1=t ℃,30,2=t ℃,200,,2=t ℃,11c q m =2500W/K ,K=800() k m W ?2。运行一年后发现,在11c q m 、22c q m 、

及,1t 、, 2t 保持不变的情形下,冷流体只能被加热到162℃,而热流体的出口温度则高于300℃。试确定此情况下的污垢热阻及热流体的出口温度。 【解】不结垢时, ()2.210160/270ln 160270=-=?m t ℃,()2892.02.2108003003602500m t k A m =?-?=?Φ= K W c q c q m m /4.882170602500302003003601122==--=. 结垢后,()W t c q m 116471301624.882222=-?==Φδ。 又 1255030162,,,2,,211--t t q c q m ?m t k ,,1【r i 条件 即 由此得 【T ∞的气流 ε,∞=300K , mc 解得T

相关文档
最新文档