热交换器计算题
板式换热器换热量的计算
板式换热器例题1、换热器换热量的计算w t Gc Q 1046750)2065(4187360020000=-⨯⨯=∆= 2、外网进入热水供应用户的水流量s kg t c Q G /10)7095(418710467500=-=∆= 3、加热水的流通断面积换热器内水的流速取0.1～0.5m/s 。
加热水的平均温度为（95＋70）/2＝82.5℃，该温度下水的密度为970.2kg/m 3。
200206.02.9705.010m w G f r r r =⨯==ρ 4、被加热水的流通断面积换热器内水的流速取0.1～0.5m/s 。
被加热水的平均温度为（65＋20）/2＝42.5℃，该温度下水的密度为991.2kg/m 3。
201868.02.9913.0360020000m w G f l l l =⨯⨯==ρ 5、选型初选BR12型板式换热器，单片换热面积为0.12m 2/片，单通道流通断面积为0.72×10－3。
6、实际流速加热水流道数为281072.00206.03=⨯==-d r r f f n 被加热水流道数为261072.001868.03=⨯==-d l l f f n 取流道数为28。
加热水实际流速s m f n G w r d r r /5.02.9701072.0281030=⨯⨯⨯==-ρ 被加热水实际流速s m f n Gw l d l l /28.02.9911072.02856.53=⨯⨯⨯==-ρ 7、传热系数查图知传热系数为3600w/m 2.K 。
8、传热温差()()()()℃396595207065952070)()()()(11221122=-----=-----=∆In t t In t t t p ττττ 9、传热面积246.73936001046750m t K Q F p =⨯=∆= 10、需要的片数6212.046.7===d F F N 11、实际片数考虑一个富裕量。
热交换器计算示例-精
《热交换器计算示例》2.6 管壳式热交换器[例2.2] 试对固定管板的管壳式煤油冷却器进行传热计算、结构计算和阻力计算。
在该热交换器中，要求将14 t/h的T-1煤油由140 ℃冷却到40 ℃，冷却水的进、出口水温为30 ℃和40 ℃，煤油的工作表压力为0.1 MPa，水的工作表压力为0.3 MPa。
[解]由已知条件，选用两台〈1－2〉型管壳式热交换器串联工作，水的结垢性强，工作压力也较高，故使其在管程流动，而煤油的温度、压力均不高，且较洁净，在壳程流动也是合适的，计算过程和结果列于表2.11中。
表2.11 例2.2计算表格3.1 螺旋板式热交换器[例3.1] 试设计一台螺旋板式热交换器，将质量流量3 000kg/h的煤油从t′1= 140℃冷却到t″1=40℃。
冷却水入口温度t′2=30 ℃，冷却水量为M2=15 m3/h。
[解]①煤油的热物性参数值煤油平均温度按卡路里温度计算，即t1m＝t″1＋F c (t′1－t″1)＝40＋0.3(140－40)＝70℃。
查得煤油在70℃时物性参数值：黏度μ1＝10.0×10－4kg/(m·s)，导热系数λ1＝0.14 W/(m·℃)，比热c p1＝2.22×103J/(kg·℃)，密度ρ1＝825 kg/m3。
②传热量QQ＝M1 c p1 (t′1－t″1)＝3 000×2.22×103×(140－40)＝666 000×103J/h③冷却水出口温度t″2由Q＝M2 c p2 (t″2－t′2)，得t″2＝QM2c p2＋t′2＝666 000×10315×994×4.18×103＋30＝40.6℃④冷却水的热物性参数值冷却水的平均温度t2m＝t′2＋t″22＝35.3℃，冷却水在该温度下的热物性参数值为：黏度μ2＝7.22×10－4kg/(m·s)，导热系数λ2＝0.627 W/(m·℃)，比热c p2＝4.18×103J/(kg·℃)，密度ρ2＝994 kg/m3。
1 热交换器的热基本计算
Q-热负荷，W; M1,M2- 分别为热流体与冷流体的质量流量，kg/s； h1，h2-分别为冷热流体的焓，J/kg； 1代表热流体，2代表冷流体；
代表流体的进口状态， 代表流体的出口状态。
热计算基本方程式
热平衡方程式
Q M1 h1 h1 M 2 h2 h2
当流体无相变时，热负荷也可用下式表示：
为修正系数
其它流动方式时的平均温差
tm tlm,c
若令
t2 t2 冷流体的加热度 P t2 两流体的进口温差 t1 t1 热流体的冷却度 t1 R t2 冷流体的加热度 t2
P的数值代表了冷流体的实际吸热量与最大可能的 吸热量的比率，称为温度效率，恒小于1。 R是冷流体的热容量与热流体的热容量之比， 可以大于1、等于1或小于1。
t t e
μkA
t x t e
-μ kAx
t ln μ kA t
t t t t tm ( 1) t t t ln ln t t
由于式中出现了对数，故常把tm称为对数平均温差。
d dt1 qm1c1 d dt2 qm 2c2
由于qm1c1和qm2c2 不变，则d↓ ， dt1、dt2↓
故沿着流体流动方向，冷热流体温度变化渐趋平缓，温 度分布曲线形状的凹向不可能反向。
逆流情况下的平均温差
逆流换热器中冷、热流体温度的沿程变化如下图。
d k[t1 ( x) t2 ( x)]dA kt ( x)dA
d[t ( x)] k t ( x)dAx
顺流情况下的平均温差
1 1 d[t ( x)] dt1 ( x) dt2 ( x) qm1c1 qm2c2 d d
最新热交换器期末复习计算题
3.某一错流式热交换器中(两流体各自均无横向混合的一次错流)，以排出的热气体将2.5kg/s 的水从35℃加热到85℃，热气体的比热为1.09kJ/(kg ℃)，进入热交换器的温度为200℃，离开时的温度为93℃，若该热交换器的传热系数为180W/(m 2℃)，试求其传热面积和平均温度。
若水的流量减少一半，而气体的流量及两流体的进口温度保持不变，计算因水流量减少而导致换热量减小的百分比，假定传热系数不变。
解：（1）由题，2M =2.5 kg /s ，2t =35 '℃，2t =85 ''℃ ()p2c =4187 J /kg ⋅℃，()p1c =1090 J /kg ⋅℃，1t =200 '℃，1t =93 ''℃，()2K=180 W /m ⋅℃。
()()()()()()1212lm,1212200859335t ===83.27 20085ln ln 9335t t t t t t t t ''''''------∆-'''--'''-c ℃， 221285350.30320035t t P t t '''--===''--，112220093 2.148535t t R t t '''--==='''--，查图1.14得（P19），ψ＝0.92。
错流的平均温差为：,0.9283.2776.61 m lm c t t ∆=ψ⋅∆=⨯=℃。
不考虑散热损失，传热量()2222() 2.541878535523375 W p Q M c t t '''=-=⨯⨯-= 传热面积252337537.95 m 18076.61m Q F K t ===∆⨯。
换热器设计题
（二）初步选定换热器型号 查阅标准： JB/T 4714 浮头式换热器 JB/T 4715 固定管板式换热器 JB/T 4717 U形管式换热器
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（二）初步选定换热器型号 查附录：选浮头式换热器FB-600-86.9-2.5-Ⅳ 折流挡板间距300 mm 根据附录主要参数表: 该换热器公称直径600 mm 传热面积86.9 m2 承受压力为2.5 MPa 四管程 总管数188根 每程管数为47根来自（一）估算传热面积A估
∆t m = 62 × 0.91＝56.4°C
查资料初估
K = 250W m ⋅ K
2
Q 1076000 A估 = = = 76.3 m2 K∆t m 250 × 56.4
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原油的物性：
K = 250W m ⋅ K
2
ρ2 = 815kg m cp = 2.2 kJ kg ⋅ K
3
2
µ2 = 300×10−5 Pa⋅ s λ2 = 0.128 W m⋅ K
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解：（一）估算传热面积A估
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（二）初步选定换热器型号 计算单程管数和管长 Vs=34000/(715 × 3600) ＝n × 1.0 × π/4 × 0.022 n=42
A=nπdoL＝42 π ×0.025 × L=76.3 m2 L=23.1 m 选择6m长的换热管，需要4管程， 一台换热器的总管数需要168根
冷板热交换计算
冷板热交换计算
冷板热交换器是一种用于控制流体温度的设备，通常用于工业生产中的加热、冷却和恒温控制等方面。
其工作原理是通过在冷板表面与流体之间进行热量交换来控制流体的温度。
冷板热交换器的计算涉及到多个因素，包括流体的流量、温度、粘度、热导率、冷板表面积和材料等。
以下是冷板热交换器的一些基本计算公式：
1. 热交换量：Q = m * c * ΔT，其中m为流体的质量流量，c为流体的比热容，ΔT为流体的温度差。
2. 冷板表面积：A = Q / (k * ΔT)，其中k为冷板表面传热系数。
3. 热阻：R = 热导率* 厚度/ 面积，其中热导率为材料的热导率，厚度为冷板的厚度，面积为冷板表面积。
需要注意的是，在实际计算中，还需要考虑流体的压力、温度和流量等因素对热交换效率的影响，以及冷板表面的清洁和维护等问题。
因此，在进行冷板热交换器的计算和设计时，应根据实际情况选择合适的计算方法和参数，并进行详细的分析和测试，以确保热交换器的性能和稳定性。
换热器 复习题
一、选择题1、高压容器的设计压力范围P为：（）（a）P≥10 MPa (b) 1.6≤P＜10 MPa (c) 10≤P＜100 MPa (d) P≥1002、容器标准化的基本参数有：（）(a)压力Pa (b) 公称直径DN (c) 内径 (d) 外径3、为了防止管子与管板连接处产生不同程度的泄漏，应采用哪一种管板：（）（a）平管板 (b) 薄管板 (c)椭圆管板 (d) 双管板4、下列哪一种换热器在温差较大时可能需要设置温差补偿装置？（）(a)填料函式换热器 (b)浮头式换热器（c）固定管板式换热器5、管壳式换热器属于下列哪种类型的换热器？（）（a）混合式换热器 (b)间壁式换热器 (c)蓄热式换热器 (d)板面式换热器6、U形管换热器的公称长度是指：（）(a) U形管的抻开长度 (b)U形管的直管段长度 (c)壳体的长度 (d)换热器的总长度7、换热管规格的书写方法为（）（a）内径×壁厚 (b) 外径×壁厚 (c) 内径×壁厚×长 (d) 外径×壁厚×长8、有某型号为：2.5980020041.625BEM I----的换热器，其中的200为（）（a）公称换热面积 (b)换热器的公称长度 (c)换热器公称直径 (d) 管程压力为1000Kg/m29、折流板间距应根据壳程介质的流量、粘度确定。
中间的折流板则尽量等距布置，一般最小间距不小于圆筒内直径的（）。
(a) 三分之一 (b) 四分之一 (c) 五分之一 (d) 六分之一10、冷热两流体的对流给热系数h相差较大时，提高总传热系数K值的措施是( )(a)提高小的h值； (b) 提高大的h值；(c)两个都同等程度提高；(d) 提高大的h值，同时降低小的h值。
11、顺流式换热器的热流体进出口温度分别为100℃和70℃，冷流体进出口温度分别为20℃和40℃，则其对数平均温差等于（）A．60.98℃B．50.98℃C．44.98℃D．40.98℃12、高温换热器采用下述哪种布置方式更安全？（）A．逆流B．顺流和逆流均可C．无法确定D．顺流13、为了达到降低壁温的目的，肋片应装在（）A．热流体一侧B．换热系数较大一侧C．冷流体一侧D．换热系数较小一侧14、有折流挡板存在时，壳程流体的流动方向不断改变， Re=（），即可达到湍流。
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。
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管侧 ℃ ℃ ℃ ℃
℃
数据，解得t1″=71.5℃】 为每小时13500kg，总传热系数K=1740W/（m2
】 热水流量为9360kg/h，冷水流量为4680kg/h，传热系数为830W/ （kg•℃）。
19℃下降到45℃，空气流量为19.6kg/min，换热器总传热系数
3.一台逆流式水-水换热器，t1′=87.5℃,流量为每小时9000kg，t2′=32℃，流量为每小时13500kg，总传热 K），传热面积A=3.75m2，试确定热水的出口温度。 解：取水的定压质量比热cp=4200J/( kg•K) 热水热容量
冷水热容量
因而W1=Wmin，W2=Wmax
【或利用实际传热量Q=εWmin(t1′-t2′)=W1(t1′-t1″)，代入数据，解得t1″=64.7℃】 所以热水的出口温度为64.7℃。 4.温度为99℃的热水进入一个逆流型的热交换器，将4℃的冷水加热到32℃，热水流量为9360kg/h，冷 （m2•℃），试计算该热交换器的传热面积和传热有效度。水的比热为cp=4186J/（kg•℃）。 解法一：
（4）由课本图1.11查得
0.97
Δtm=104.9×0.97=101.8℃ （5）Δtmax =t1′-t2′=300-100=200℃
Δtmin =t1″-t2″=210-200=10℃
管侧 100 200
96.52693992
2.1-2型管壳式换热器，用30℃的水来冷却120℃的热油（c0=2100J/（kg
K）），冷却水流量为1.2kg/s，油流量为2kg/s，设总传热系数K=275W/(m2 K),传热面积A=20m2，试确定水与油各自的出口温度。 解：取水的定压质量比热cp=4200J/(kg K)， 热油的热容量 W1=M1c0=2 2100=4200W/K, 冷水的热容量 W2=M2cp=1.2 4200=5040W/K 因而 W1=Wmin，W2=Wmax 则 , ,
壳侧
t1'
300
℃
t2'
t1"
210
℃
t2"
Δtmax=
t1"-t2'=
210-100=
110
Δtmin=
t1'-t2"=
300-200=
100
Δtim=
(Δtmax-Δtmin)/in(Δtmax/Δtmin)=
104.9205869
P=
(t2"-t2')/(t1'-t1")= (E3-E2)/(B2-E2)=
W1=Wmax，W2=Wmin， Rc=Wmin/Wmax=4680/9360=0.5，
又
NTU=KF/Wmin F=NTUWmin/K=
解法二：由热平衡方程W1(t1′-t1″)=W2(t2″-t2′)，代入数据，解得t1″=85℃ 逆流型换热器的对数平均温差为
【或者用算术平均温差Δtm= (Δtmax+Δtmin)】 传热量Q=W2Δt2=5441.8 (32-4)=152370.4W 又
0.5
R=
(t1'-t1")/(t2"-t2')= (B2-B3)/(E3-E2)=
查得Φ= 0.92
Δtm=Δtim*Φ= Δtm=104.9*0.92=
1.已知，，，。试计算下列流动布置时换热器的对数平均温差。
（1）逆流布置；
（2）一次交叉，两种流体均不混合；
（3）1-2型管壳式，热流体在壳侧；
（4）2-4型管壳式，热流体在壳侧；
（5）顺列布置。
解：（1）Δtmax=t1″-t2′=210-100=110℃ Δtmin=t1′-t2″=300-200=100℃ 由课本图1.14查得
0.92
Δtm=104.9 0.92=96.5℃ （3）由课本图1.8查得
0.85 Δtm=104.9×0.85=89.2℃
传热有效度 代入数据，得 0.539 又因为 ,所以解得 t1″=71.5℃【或利用实际传热量Q=εWmin(t1′-t2′)=W1(t1′-t1″)，代入数据，解得t1″=71.5℃】 热平衡关系 W1(t1′-t1″)=W2(t2″-t2′),即 4200 (120-71.5)=5040 (t2″-30),解得t2″=70.3℃ 所以水的出口温度为70.3℃，油的出口温度为71.5℃
5.在一台1-2型壳式换热器中，管内冷却水从16℃升高到35℃，管外空气从119℃下降到45℃，空气流 K=84W/（m2•K），试计算所需的传热面积。 解：先按逆流算出对数平均温差为
故查图1.8，, =0.952，故对数平均温差
空气平均温差 cp=1009J/(kg•K) 空气的换热量
故需传热面积