螺旋盘管换热器计算2
盘管换热器相关计算资料

一、铜盘管换热器相关计算条件:600kg 水 6小时升温30℃ 单位时间内换热器的放热量为q q=GC ΔT=600*4.2*10^3*30/(6*3600)= 3500 w 盘管内流速1m/s ,管内径为0.007m ,0.01m ,湍流范围:Re=10^4~1.2*10^5 物性参数:40℃饱和水参数。
黏度—653.3*10^-6 运动黏度—0.659 *10^-6 普朗特数—4.31 导热系数—63.5*10^2 w/(m. ℃)求解过程:盘管内平均水温40℃为定性温度时换热铜管的外径,分别取d1=0.014m d2=0.02m 努谢尔特准则为0.4f 8.0f f Pr 023Re .0*2.1Nu ==1.2*0.023*21244.310.84.310.4=143.4 (d1) 0.4f8.0ff Pr 023Re.0*2.1Nu ==1.2*0.023*30349.010.84.310.4=190.7 (d2)管内对流换热系数为l Nu h ff i λ⋅==143.4*0.635/0.014=6503.39 (d1) lNu h ff i λ⋅==190.7*0.635/0.02=6055.63 (d2) 管外对流换热系数格拉晓夫数准则为(Δt=10)23/υβtd g Gr ∆==9.8*3.86*10^-4*10*.0163/(0.659*10^-6)2=356781.6 (d1) 23/υβtd g Gr ∆==9.8*3.86*10^-4*10*.0223/(0.659*10^-6)2=927492.9(d2)其中g=9.8 N/kgβ为水的膨胀系数为386*10^-6 1/K自然对流换热均为层流换热(层流范围:Gr=10^4~5.76*10^8)25.023w wPr t g l 525.0Nu ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅∆=να=0.525(356781.6*4.31)0.25=18.48755 (d1)25.023w wPr t g l 525.0Nu ⎪⎪⎭⎫⎝⎛⋅∆=να=0.525(927492.9*4.31)0.25=23.47504 (d2)其中Pr 普朗特数为4.31 对流换热系数为dNu m λα==18.48755*0.635/0.014=838.5422 (d1) dNu m λα==23.47504*0.635/0.014=677.5749 (d2)其中λ为0.635w/(m. ℃) .传热系数Uλδ++=o i h 1h 1U 1=1/6503.39+1/838.5422+1/393=0.003891 U=257.0138 (d1)λδ++=o i h 1h 1U 1=1/6055.63+1/677.5749+1/393=0.004186 U=238.9191 (d2)h i -螺旋换热器内表面传热系数 J /㎡·s ·℃ h o -螺旋换热器外表面传热系数 J /㎡·s ·℃ δ-螺旋换热器管壁厚 m δ=1m λ-管材的导热系数 J /m ·s ·℃ λ=393W/m ℃k o -分别为管外垢层热阻的倒数(当无垢层热阻时k o 为1) J /㎡·s ·℃ 自来水 k o =0.0002㎡℃/W换热器铜管长度 dq l απ70==3500/10/257.0138/3.14/0.014=27.1 (d1)A=1.53dq l απ70==3500/10/238.9191/3.14/0.022=21.2 (d2)A=1.65二、集热面积的相关计算(间接系统)条件:加热600kg 水,初始水温10℃,集热平面太阳辐照量17MJ /㎡以上,温升30℃,⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⋅+⋅=hx hx CL R c IN AU A U F 1A A =9.5㎡式中IN A —间接系统集热器总面积,㎡L R U F —集热器总热损系数,W/(㎡·℃)对平板集热器,L R U F 宜取4~6W/(㎡·℃) 对真空管集热器,L R U F 宜取1~2W/(㎡·℃)取1hx U —环热器传热系数,W/(㎡·℃) hx A —换热器换热面积,㎡c A —直接系统集热器总面积,㎡ )1(J f)t t (C Q A L cd T i end w w c ηη--=w Q —日均用水量,kgw C —水的定压比热容,kJ/(kg ·℃) end t —出水箱内水的设计温度,℃i t —水的初始温度,℃f —太阳保证率,%;根据系统的使用期内的太阳辐照、系统经济以用户要求等因素综合考虑后确定,宜为30%~80% 取1T J —当地集热采光面上的年平均日太阳辐照量kJ/㎡cd η—集热器的年平均集热效率;根均经验值宜为0.25~0.5 取0.6L η—出水箱和管路的热损失率;根据经验取值宜为0.20~0.30 取0.2结论:1) 换热器入口流速在1 m/s 左右2) 保证换热器内的平均温度在40℃左右 3) 换热器的入口压力不低于0.2 5MPa三、换热器计算1.传热面积TU Q A ∆=(2.1.1)A — 传热面积 ㎡ Q —传热量 J/s U —传热系数 J /㎡·s ·℃ ΔT -平均温度差 ℃2.平均温度差(考虑逆流情况)c1h2c2h1c1h2c2h1T T T T ln )T T ()T (T T -----=∆(2.2.1) 其中T c —冷流体温度 ℃ T h —热流体温度 ℃下标1为入口温度,下标2为出口温度 当c1h2c2h1T T T T --≤2时,可用算数平均值计算,即2)T T ()T (T c1h2c2h1-+-(2.2.2)3.传热系数U)A A (k 11)k 1h 1()A A (h 1U 1io i o o o i o i ++++=λδη(2.3.1)h i -螺旋换热器内表面传热系数 J /㎡·s ·℃ h o -螺旋换热器外表面传热系数 J /㎡·s ·℃ δ-螺旋换热器管壁厚 m λ-管材的导热系数 J /m ·s ·℃k i ,k o -分别为管内外垢层热阻的倒数(当无垢层热阻时k i ,k o 均为1) J /㎡·s ·℃ ηo -为肋面总效率(如果外表面为肋化,则ηo =1)ioA A -为换热管的外表面积与内表面积之比;4.螺旋管内表面传热系数lNu h ff i λ⋅=(2.4.1) 其中h i —管内表面传热系数 J /㎡·h ·℃f Nu —努塞尔数f λ—流体导热系数 W/m ·K换热器设计流量为:4L/min ~14L/min ,管内为湍流时实验关联式验证范围:Re f =104~1.2×105,Pr f =0.1~120,l/d ≥60; 管内径d 为特征长度。
螺旋缠绕式换热器计算

螺旋缠绕式换热器计算1、引言螺旋缠绕式换热器是一种常见的换热设备,其设计得到广泛应用。
它的优点在于具有大的换热面积、高效率、紧凑型、适应性强、维护容易等特点。
本文将详细介绍螺旋缠绕式换热器的计算方法。
2、螺旋缠绕式换热器的结构螺旋缠绕式换热器由两个圆盘夹持多根长螺旋片缠绕而成。
流体经过螺旋片时,因受到螺旋片的交错和扭曲作用,形成流体旋涡,从而增加传热的面积和效率。
螺旋片的宽度、长度、角度等都是影响换热性能的重要参数。
3、螺旋片的设计螺旋片的设计需要考虑三个方面:传热性能、流体的流态和压力损失。
传热性能包括传热系数和换热面积。
流体的流态可以根据雷诺数决定。
若雷诺数小于2100,流态为层流;若雷诺数大于4000,流态为紊流;在2100到4000之间,流态为过渡流。
压力损失的大小影响着流体的流速和能耗。
因此螺旋片的设计需要综合考虑以上三个方面。
4、螺旋缠绕式换热器的计算方法为了确定螺旋片的一些参数,需要进行计算。
其中有两种典型的计算方法,分别是传统的单元法和现代的整体法。
(1)单元法单元法将整个螺旋片划分成若干个小单元,然后对每一个小单元进行热力学分析。
由于单元法每个小单元的分析比较简单,所以该方法比较容易实现。
但是,单元法并不能完全反映螺旋片的复杂性,因此可能会存在误差。
(2)整体法整体法是指将螺旋片看作一个整体,在保证达到规定传热效果和流体流量的前提下,计算出某些关键的设计参数。
整体法的优点在于能够全面考虑螺旋片的各种特性,因此计算精度相对较高。
5、结论综上所述,螺旋缠绕式换热器计算是一个比较复杂的过程,需要综合考虑多个因素。
现代化的整体法为螺旋片的设计提供了一种更加全面、准确的计算方法。
在实际应用中,需要根据具体情况来选择合适的计算方法,以便得到最优的设计方案。
螺旋管式换热器设计参数计算

介质名称柴油进口温度t1 ℃粘度μ kg/m·h 91.375比热C kcal/kg·℃进口压力P1 MPa 75允许压降△P Kpa 污垢热阻ri kcal/m2·h·℃0.0006141管道绝对粗糙度ε mm介质名称水蒸汽进口蒸汽温度T1 ℃冷凝水粘度μf kg/m·h 0.80129冷凝水密度ρf kg/m3重力加速度g m/h2127000000所需冷凝液量Wf kg/h 材质CT90蛇管外径D0 m 蛇管螺旋间距Pt(1.5-2*D0) m 0.04蛇管根数 N 每根蛇管高度 m 2.8每根蛇管换热面积A m2导热系数Kw kcal/m·h·℃4321505954.590.015333333670.3127174计算所需传热面积A计四、总传热系数(外径基准)总传热系数U五、计算所需传热面积A计传热温差△T2.1德雷为德方程(层流)三、壳程对流传热系数ho(冷凝传热)(Di·Gi/μ)·(Di/DH)1/2=1.3蛇管结构一、工艺参数1.1管程介质1.2壳程介质二、管程对流传热系数hi管内质量流速Gi=4Wt/(πDi 2)=Di/DH=2.2西班方程(湍流)冷凝负荷Γ20出口温度t2 ℃125质量流量Wt kg/h 0.4811446导热系数k kcal/m·h·℃0.106554密度ρ kg/m36000预测的出口压力P2 MPa 69所需传热量Q kcal/h0.4175进口蒸汽压力P3 MPa 0.8出口冷凝水温度T2 ℃940.027冷凝水导热系数kf kcal/m·h·℃0.59048冷凝潜热q kcal/kg 902.8158783污垢热阻r0 kcal/m2·h·℃0.00020470.0318蛇管内径Di m 0.023蛇管螺旋径D H m 1每根蛇管圈数 N070每根蛇管长度L m 32.9546091壳侧容器内径D m 1.7壳侧容器筒体长度H m kg/m2·h 5413.263537412.60382365253.318115kcal/m2·h·℃34.62387087m20.00711834m2·h·℃/kcal 140.482186992.80520067233.7735832251.156885kcal/m2·h·℃2.736906852kg/m·h 雷诺数Re=Di·Gi/μ=Pr=Cμ/k=(Re)crit 20853.24704kcal/m2·h·℃kcal/m2·h·℃λ-1/2)=。
换热盘管换热功率计算公式

换热盘管换热功率计算公式换热盘管是一种常用的换热设备,用于在工业生产中进行换热操作。
换热盘管的换热功率是一个重要的参数,它可以帮助我们了解换热盘管的换热效率和性能。
在实际工程中,我们需要通过计算来得到换热盘管的换热功率,以便进行设计和操作。
换热盘管的换热功率计算公式可以通过传热学的基本原理推导得出。
换热盘管的换热功率与多个因素相关,包括换热盘管的表面积、传热系数、温度差等。
下面我们将介绍换热盘管换热功率计算公式的推导过程,以及在实际工程中的应用。
首先,我们需要了解换热盘管的换热面积。
换热盘管的换热面积可以通过几何参数计算得出,通常用于计算的几何参数包括换热盘管的长度、直径等。
换热盘管的换热面积可以表示为A,单位为平方米。
其次,我们需要了解换热盘管的传热系数。
传热系数是一个描述换热盘管换热性能的参数,它与换热盘管的材料、流体性质、流体速度等因素相关。
传热系数可以表示为h,单位为W/(m^2·K)。
最后,我们需要了解换热盘管的温度差。
温度差是指换热盘管内外流体的温度差异,它是影响换热功率的重要因素。
温度差可以表示为ΔT,单位为摄氏度。
根据传热学的基本原理,换热盘管的换热功率可以表示为:Q = A h ΔT。
其中,Q表示换热盘管的换热功率,单位为W。
A表示换热盘管的换热面积,单位为平方米。
h表示传热系数,单位为W/(m^2·K)。
ΔT表示温度差,单位为摄氏度。
通过这个换热功率计算公式,我们可以很方便地计算出换热盘管的换热功率。
在实际工程中,我们可以通过测量换热盘管的几何参数、流体性质和温度差,来得到换热盘管的换热功率。
这样可以帮助我们评估换热盘管的性能,进行设备选型和操作参数的确定。
除了上述的换热功率计算公式,我们还可以通过一些修正因子来考虑一些其他因素对换热功率的影响。
例如,对于换热盘管内外流体的传热不均匀性,我们可以引入一个修正因子来修正传热系数。
对于换热盘管的传热表面受到污垢或腐蚀的影响,我们也可以引入修正因子来修正传热系数。
螺旋缠绕式换热器计算

螺旋缠绕式换热器计算螺旋缠绕式换热器是一种常用的换热设备,具有高效换热、结构紧凑、节能环保等优点。
它广泛应用于化工、石油、电力、制药等行业,成为工业生产中不可或缺的设备之一。
螺旋缠绕式换热器的工作原理是通过将两种介质分别流经内外两个螺旋壳管之间的通道,实现热量的传递。
内壳管和外壳管之间的螺旋通道构成了换热器的核心部分。
热量从一个介质传递到另一个介质时,两种介质在螺旋通道中交替流动,充分利用了通道的长度,提高了换热效率。
螺旋缠绕式换热器的结构紧凑,占地面积小,适用于空间有限的场所。
同时,由于螺旋通道的存在,介质在通道中呈螺旋流动,使得换热器的换热面积得到有效扩大,进一步提高了换热效率。
此外,螺旋通道的结构还能够减小介质的流阻,降低泵功耗,节约能源。
螺旋缠绕式换热器的设计和选择需要考虑多个因素,包括换热介质的性质、流量、温度差、压力损失等。
在设计时,需要根据实际情况确定换热器的尺寸、螺旋通道的形状和尺寸,以及材料的选择等。
通过合理的设计和选择,可以实现最佳的换热效果,并满足工艺要求。
螺旋缠绕式换热器的应用范围广泛。
在化工行业中,它常被用于冷却和加热反应物、回收废热等;在石油行业中,它可用于原油蒸馏、石油化工等;在电力行业中,它可用于发电设备的冷却等;在制药行业中,它可用于药物生产中的热交换等。
无论是在哪个行业,螺旋缠绕式换热器都起到了至关重要的作用。
需要注意的是,在使用螺旋缠绕式换热器时,需要定期清洗和维护,以保证其正常运行。
同时,还需要注意对换热介质的控制,避免出现过高或过低的温度、压力等问题,以免对设备造成损坏。
螺旋缠绕式换热器是一种高效、紧凑的换热设备,广泛应用于各个行业中。
它通过螺旋通道实现了热量的传递,提高了换热效率,节约了能源。
在使用时,需要根据实际情况进行设计和选择,并定期进行清洗和维护,以确保其正常运行。
螺旋缠绕式换热器的应用将进一步推动工业生产的发展,为经济的可持续发展做出贡献。
新编各类型换热器面积计算公式

新编各类型换热器面积计算公式换热器是一种用于传导热量的设备,广泛应用于工业和日常生活中。
根据不同的换热方式和应用领域,换热器可以分为多种类型,例如壳管式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器等。
不同类型的换热器由于其结构和工作原理的差异,其面积计算公式也有所不同。
以下是各类型换热器的面积计算公式。
1.壳管式换热器:壳管式换热器是最常见的一种换热器类型,它由壳体和内部的多个管子组成。
壳管式换热器的面积计算公式如下:A=U×ΔTm/(R×λ)其中,A为换热器的有效传热面积,U为整体传热系数,ΔTm为壳管两侧介质的平均温差,R为热阻,λ为热导率。
2.板式换热器:板式换热器是一种紧凑型换热器,由一堆平行的金属板组成,板与板之间的空间用于流体流动。
板式换热器的面积计算公式如下:A=N×H×l其中,A为换热器的有效传热面积,N为板间的总数目,H为板的高度,l为板的长度。
3.螺旋板式换热器:螺旋板式换热器是一种带有螺旋通道的板式换热器,螺旋形通道能够增加流体的湍流程度,提高传热效果。
螺旋板式换热器的面积计算公式如下:A=(π×d×L)/N其中,A为换热器的有效传热面积,d为螺旋通道的直径,L为螺旋通道的长度,N为通道的总数目。
4.管壳式换热器:管壳式换热器是一种通过管道将热量传递给外部介质的换热器。
管壳式换热器的面积计算公式如下:A=n×D×L其中,A为换热器的有效传热面积,n为管的总数目,D为管的直径,L为管的长度。
5.管板式换热器:管板式换热器是一种结构复杂、传热效果较好的换热器。
管板式换热器的面积计算公式如下:A=A1+A2其中,A为换热器的有效传热面积,A1为管侧的传热面积,A2为板侧的传热面积。
管侧传热面积的计算公式可以采用管壳式换热器的公式进行计算,而板侧传热面积的计算则需要根据具体的结构来确定。
以上是各类型换热器的面积计算公式,不同类型的换热器由于其结构和工作原理的不同,其面积计算公式也有所不同。
螺旋板换热器几何尺寸的计算方法

长度。换热器的尺寸计算方法 ,不论是通过传热 面积 A得到 的螺旋通 道长 L ,还 是 已知换 热器外 径 D ,都需要 以螺线终点判别 式 ,首先算 出螺 旋通 道 终 点 的圈 数 N或 螺 旋 板 终 点 的 圈数 N , 。
再按 螺线方 程进行 相关计 算 。 螺旋 板换 热 器是 以 等 差 数 列 为 特 征 的 螺 旋 体 ,传热 板 的轮廓线是 半 圆螺线 。半 圆螺线是 由 两条 或两 条 以 上 直径 不 同 的 半 圆 弧 线 连 成 的 曲
N =1+ 7 。 ,
式 中,0 0 。 ≤n ≤1 有界 等差 数列 的最大项 数 为 :
N : r+ 1 t
个 极点 0和两个 圆心 0 与 0 ,见 图 1 : 。
由图可见 ,
01 02= t
因此 ,N 既可 以是整数 ,也可 以是非 整数 。 螺旋 板换 热器 与计 算有 关 的螺 线 只有 8条 ,
1 概 述
螺旋 板换 热器 的结构 是 瑞典 人 R sm ld在 oe ba
13 年提出的,世界各 国制造 的螺旋板换热器 90 都 采用此 结构 ,它是 由两 张 宽度 为 H、厚度 为 8 的平行钢板卷成的高效换热设备 ,它有两条宽度
分别为 b 和 b 的通 道 ,冷热介 质 在 各 自的螺旋
7 d + ( n+1 ]n 一q/ r[ l 2 )t 0 r 2 t
R=d/ l2+ ( +12 i t / )t
r =
() 7
结 尾 圈 的长度 :
( t h )n = 肿 0[(1 t ) + n] a+ a 0 2 d +/ 2 2t
= 7 [ ( l2+n) +d/ 2r o n d/ £ 12+ ( n+12 ] / )t
螺旋板换热器计算

原油/热媒油换热器计算
螺旋板板宽H=1m螺旋板圈数n=46.5
换热面积A=80m2螺旋板长度L=40.0m
螺旋中心管直径d=0.4m螺旋体外径D= 1.6m
钢板厚度d=0.004m冷流热流
冷流侧热流侧747000507100kg/h 通道间距b=0.01m通道间距b=0.008m总热负荷16668kW 介质导热系数l=0.2W/(m.o C.)介质导热系数l=0.114W/(m.o C)分流数8
介质粘度m=120mPa.s介质粘度m=0.88mPa.s单台流量9337563387.5
介质流量G=20000kg/h质量流速G=13749kg/h单台负荷2083.5kW
进口温度t1=50o C进口温度t1=120o C
出口温度t2=70o C出口温度t2=80o C
介质密度r=960kg/m3介质密度r=900kg/m3
介质比热Cp= 2.092kJ/(kg.o C)介质比热Cp= 2.3012kJ/(kg.o C)
污垢热阻r1=0.0005(m.o C)/W污垢热阻r2=0.0002(m.o C)/W
流速 V=0.58m/s流速 V=0.53m/s
膜传热系数a1=160.12W/(m2.o C)膜传热系数a1=551.42168W/(m2.o C)
冷流侧压降D P=0.06MPa(范宁)热流侧压降D P=0.03MPa(范宁)
0.05MPa(大连)0.02MPa(大连)232.444444
总传热系数K=114.172W/(m2.o C)平均温差D t=39.2o C
换热器负荷Q=235kW
计算换热面积A=53m2
实际需要换热面积A=421m2采用四路并联。
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计算结果
4034
26969
14
0.00015
确定传热 面积
对数平均 温差公式
tlm
[(管入 壳入) (管出 - 壳出)] ln([ (管管入出- 壳壳出入))]
对数平均 温差计算
管入T1(°C)
管出T2(°C) 壳入t1(°C) 壳出t2(°C)
计算结果
100
50
20
21.75
盘管所需
圈数
N
盘管所需
D*u*
管内雷诺 数计算
D(m)
(kg / m3)
μ(Kg/m.h) M(Kg/h)
计算结果
0.0043
977.8
1.476
420
盘形管传 热系数公
hi jH (K / D)NP1/r3
式
盘形管传 热系数计 jH
算
计算结果
200
K (kcal / h mc) 0.576
计算总传 热系数
111 x
计算壳程 传热系数 ho
盘管所需 长度公式
L N (6.28*r)2 p2
盘管所需 长度计算
r(m)
p(m)
计算结果
0.0963
L/N(m)
0.00945
0.605
流体的质
量流速公 式
Gs 4
C2 B2
M
C d0 2 B d0 2
流体的质 量流速计 C(m) 算
计算结果
B(m) 0.2052
热系数计算
计算结果
0.0043
hi0 (kcal / h m22ooC)
0.0063
26969
Q (m2 ) U * tc
do(m)
L/N(m) De(m)
0.0063 0.605
0.0178
μ (Kg/m.h)
K (kcal / h mc)
3.60 0.516
Npr 6.98
cal / h m22ooC)
Q(kcal/h)=M*Cp*( 管入-管出)
49.2
20979
A Q (m2 ) U * tc 0.280
d* 2 *1.257)* N 0
p(m)
do(m)
Vf / N
0.00945
0.0063
0.0001
μ (Kg/m.h)
NRe
3.6
15542
盘形管的壳 程当量直径公式
De De
4V f
4dV0fL d0 L
盘形管的壳
程当量直径计算
Vf / N m3
计算结果
0.0001
普兰德数公式
N Pr
Cp K
普兰德数计算 Cp (kacl / kg0C)
计算结果
1
hic (kcal / h m2oC)
39513
以盘管外径 为基础的传 热系数公式
hi0
hic
D d0
以盘管外径
为基础的传 D(m) do(m)
U
h0
hi 0
Ke
Rt Ra
D(m) 0.0043
总传热系 数计算公
1 U
1 h0
1 hi 0
x Ke
Rt
Ra
式
总传热系 数计算
h0(kcal/ h m2oC)
hi0(kcal / h m2oC) Ke(kcal/ h mc) Ri (kcal / h mc) Ra (kcal/ h m
do(m)
M(Kg/h)
0.18
0.0063
12000
传热系数 h0公式
N N h0
0.36K De
0.55 Re
1 3 P
r
i0
0.14
传热系数 K (kcal / h mc) h0计算
计算结果
0.516
De(m)
NRe 0.0178
15542
计算盘管内的传热系数hi0
管内雷诺 数公式
N Re
雷诺数公式算结果
De(m)
Gs (Kg / m2h)
0.0178
3147999
NPr
h0(kcal/ h m2oC)
6.98
4034
q(m3 / h)
A(m2 )
u(m/h)
0.430
1.4522E-05
NRe 29578.2
84257
μ(Kg/m.h) Cp (kacl / kg0C) Npr
圈数公式
L
2r 2 P2
盘管所需 圈数计算
L(m)
N
计算结果
14.14
23
Gs (Kg / m2h)
3147999
环形区内可供流 体流动的空间公式
d Vf
( * 4
C2 B2
*p * 4
2 *1.257)* N
0
环形区内可供流 体流动的空间计算
C(m)
B(m)
计算结果
0.2052
0.18
1.476
0.999
hi (kcal/ h m2oC) DH(m)
hic (kcal / h
2.560
36649
0.1926
Ra (kcal/ h mc) x(m) 0.00015
1/U 0.001
U (kcal / h m2oC)
0.000656408
1523
tlm (0C) 49.7
tc (0C)