容积式换热器的能量消耗
容积式、半容积式换热器选型计算
计算公式：G=(1.1-1.2)3600Qh/(C(tmc-tmz))
计算公式：F=1000CrQh/(ε kΔ tj)（汽-水系数2617；水-水系数1454） 1.6、热媒与热水温差计算 名称 代码 单位 数值 热媒初始温度 tmc ℃ 95.00 热媒终止温度 热水终止温度 热水初始温度 tmz ℃ 75.00 tz ℃ 50.00 tc ℃ 5.00 57.50 （换热）温差 Δ tj
计算公式：Q2)3600Qh/(im-in) 1.4-2、热媒耗量计算（热水） 名称 代码 单位 数值 热媒水初始温度 热媒水终止温度 tmc ℃ 95.00 tmz ℃ 75.00 1.5、水加热器加热面积计算 名称 代码 单位 数值 传热系数 ε W/m²*℃ 1454.00 热效率系数 k 0.7-0.9 0.80 57.50 （换热）温差 Δ tj 热损系数 Cr 1.1-1.2 1.15 水加热器加热面积 F m² 24.00 1.1-1.2 1.15 热损系数 热媒耗量 G Kg/h 69016.39
容积式、半容积式换热器选型计算 1.1、耗热量计算 名称 设计小时热水用量 热水终止温度 热水初始温度 代码 单位 数值 Q L/h 26673.00 tz ℃ 50.00 tc ℃ 5.00 1.2、贮热量计算 名称 代码 单位 数值 贮热时间 T S（秒） 60.00 分钟需要换算 30.00 计算公式：Qc=QhT 1.3、贮水容积计算 名称 代码 单位 数值 水的密度 p 1000Kg/m³ 1000.00 计算公式：Ve=Qc/(Cp(tz-tc)) 1.4-1、热媒耗量计算（蒸汽） 名称 代码 单位 数值 蒸汽热焓 im KJ/Kg 2725.50 蒸汽冷凝水热焓 in KJ/Kg 251.22 in=C*tmz 冷凝水温度 60.00 1.1-1.2 1.15 热损系数 蒸汽耗量 G Kg/h 2335.80 设计小时耗热量 Ve m³ 13.34 设计小时耗热量 Qc KJ 2512796.65 水的比热容 C KJ/（Kg.℃） 4.187 设计小时耗热量 Qh KW 1396.00
容积式换热器的传热系数
容积式换热器的传热系数
【原创版】
目录
1.容积式换热器的概述
2.容积式换热器的传热系数的计算
3.容积式换热器的优点和应用范围
4.结论
正文
一、容积式换热器的概述
容积式换热器是一种广泛应用于工业和民用建筑的热水供应系统的换热设备。
它的主要特点是换热量大、热煤温降大、换热效果好、散热损失小、节能、冷水区小、容积利用率高、水头损失低，供水安全稳定，方便清垢，维修方便等。
容积式换热器有各种规格和型号，可以满足不同热水产量的需求。
二、容积式换热器的传热系数的计算
传热系数是衡量换热器传热效果的重要指标，它与换热器的结构、材料、工作条件等因素有关。
容积式换热器的传热系数一般通过实验测量或者计算得到。
在计算传热系数时，需要考虑管道的导热和管内外流体的对流，这三个因素共同构成了传热系数。
通过计算传热系数，可以优化换热器的设计和提高其传热效果。
三、容积式换热器的优点和应用范围
容积式换热器具有许多优点，例如：换热量大、热煤温降大、换热效果好、散热损失小、节能、冷水区小、容积利用率高、水头损失低，供水安全稳定，方便清垢，维修方便等。
因此，它广泛应用于一般工业及民用建筑的热水供应系统，如宾馆、酒店、住宅热水工程等。
四、结论
容积式换热器是一种具有优良性能和广泛应用的换热设备。
它的传热系数是衡量其传热效果的重要指标，可以通过实验测量或者计算得到。
容积式换热器工作原理
容积式换热器工作原理
容积式换热器是一种利用流体的热容量进行换热的设备。
它的工作原理可以简要描述如下：
1. 原料流体进入容积式换热器，并通过一系列流道流过换热材料（如管道、板片等）。
2. 当原料流体流经换热材料时，与材料发生热传导，从而使原料流体的温度发生变化。
3. 当原料流体温度低于换热材料的温度时，换热材料吸收原料流体的热量，从而使其温度升高。
4. 当原料流体温度高于换热材料的温度时，换热材料向原料流体释放热量，从而使其温度降低。
5. 经过一段时间的流动，原料流体的温度逐渐接近换热材料的温度，达到热量平衡。
6. 经过换热后，原料流体带着传递给它的热量离开容积式换热器。
容积式换热器的主要特点是能够快速进行热量的传递和控制，适用于高温高压等工况条件。
它广泛应用于石油化工、制药、食品加工等行业的生产过程中，以提高生产效率和能源利用效率。
容积式换热器原理
容积式换热器原理解析容积式换热器 (Volumetric Heat Exchanger)是一种常见的热交换器，其工作原理是利用两种流体之间的热传递来实现能量转移。
本文将详细解释容积式换热器的基本原理，并提供相关实例和应用。
1. 基本概念容积式换热器主要由两个流体流道组成，它们分别是热源流体 (Hot Fluid) 和冷却流体 (Cold Fluid)。
这两个流体通过换热器分别流入，经过热传递后分别流出，完成能量的交换。
容积式换热器通常由一组平行的管道或管束组成，这些管道或管束被固定在一个壳体内。
热源流体和冷却流体在管内和壳体外依次流动，通过壁面的传热来实现能量的转移。
2. 工作原理容积式换热器的工作原理基于两种流体之间的传热和热量传递。
热源流体和冷却流体在换热器中分别经过管道和壳体，实现热量的传递和平衡。
具体工作原理可分为以下几个步骤：2.1 热负荷传递首先，热源流体和冷却流体进入换热器，它们分别在管内和壳体外流动。
热源流体通过管道流入换热器的进口，经过管内的壁面传热，将热量传递给壳体外的冷却流体。
冷却流体通过壳体外的流道进入换热器，通过壁面吸收热量，实现热负荷的接收。
2.2 热量传导在换热器中，热量的传导主要通过壁面实现。
管道和壳体之间的壁面扮演着传热的媒介，通过导热的方式将热量从热源流体传递给冷却流体。
壁面通常由导热性能较好的金属或合金制成，如铜、铁、不锈钢等。
这些材料能够有效地传导热量，将其从一个流体传递到另一个流体中。
2.3 流体循环热源流体和冷却流体在换热器内的流动是由外部设备驱动的，通常通过泵或风扇来实现。
热源流体进入换热器后，被外部设备驱动流动，经过管内的壁面传热后，将热量传递给冷却流体。
热源流体在传热过程中逐渐降温，流出换热器。
冷却流体进入换热器后，通过外部设备驱动流动，沿着壳体外的流道经过壁面吸收热量。
冷却流体在传热过程中逐渐升温，流出换热器。
2.4 热平衡与效率容积式换热器的目标是实现热平衡，即使热源流体和冷却流体达到温度均衡，在两个流体之间传递的热量达到平衡状态。
容积式换热器的 管程 壳程
容积式换热器的管程壳程容积式换热器是一种常见的热交换设备，广泛应用于工业生产中。
它以其高效的换热性能和多样的结构形式，在热力系统中发挥着重要的作用。
在容积式换热器中，由于热量的传递需要通过壳程和管程之间的传导和对流来完成，因此优化管程和壳程结构是提高换热效果的关键。
容积式换热器中的管程位于壳程之中，其主要作用是传导和扩散工作介质之间的热量。
管程通常由一组圆柱形管子组成，管子之间通过固定在管板上的管束来支撑和固定。
这种结构形式使得管道之间的间隙相对较小，有效地增加了热量的传递面积，同时也增加了流体的流动阻力。
在容积式换热器中，管程通常具有较高的热传导率，这是因为管道通常由导热性能较好的金属材料制成。
此外，为了提高管程的热传导效果，还可以在管道表面增加导热层。
导热层可以有效地增加管道的热传导面积，提高热量的传递效率。
在设计过程中，还需要考虑管道的内部凹凸不平和壁面的腐蚀问题，以保证换热效果的稳定和可靠。
与管程相比，壳程在容积式换热器中起到了更加重要的作用。
壳程是热工工作介质流动的主要路径，其流动状态和结构形式直接影响着换热效果。
在设计壳程结构时，需要考虑介质的流动速度、流动方向和流动路径等因素。
在容积式换热器的壳程中，可以采用多种结构形式，例如单壳程、多壳程和壳程内多管程等。
单壳程是最简单的结构形式，介质只在一个壳程中流动，适用于对换热效果要求不高的场合。
多壳程和壳程内多管程结构则能够在一定程度上提高换热效果，增加了介质的流动路径，使热量的传递更加充分。
除了结构形式外，壳程的流动方式也对换热效果起着重要的影响。
壳程的流动可以分为串联流动和并联流动两种方式。
串联流动是指介质在壳程中依次流过每个管程，这种流动方式在热量传递上具有较好的效果。
并联流动则是指介质在壳程中同时流过多个管程，这种方式适用于介质需求量大且流动速度较快的情况。
在容积式换热器的设计和使用过程中，需要综合考虑管程和壳程的结构形式、热传导特性和流动方式等因素，以达到最佳的换热效果。
容积式热交换器的工作原理
容积式热交换器的工作原理热交换器是一种广泛应用于工业和生活中的热能转换设备，其中容积式热交换器是一种常见且有效的热交换器类型。
本文将介绍容积式热交换器的工作原理。
容积式热交换器是一种通过传导热量的设备，它使用流体（通常是水、油或蒸汽）在内部的容器中循环，并通过壁面将热量传递给外部流体。
容积式热交换器通常由一个或多个并联或串联的容器组成。
每个容器内部都存在着用于媒介流动的通道，这些通道使内外流体之间能够接触到壁面，从而实现热量的传递。
容积式热交换器的工作过程分为两个主要步骤：热量的吸收和热量的释放。
首先，热源和冷源将分别与容积式热交换器的两侧连接。
热源中的热流体通过容积式热交换器的一个侧面进入，而冷源中的冷流体则通过另一侧面进入。
当热流体进入容积式热交换器后，它将沿着容器内的通道流动。
在流动的过程中，热流体与容积式热交换器内壁面接触，接触面积越大，热量传递的效率就越高。
热流体通过传导、对流和辐射等方式将热量传递给容积式热交换器的壁面，使其温度升高。
同时，冷流体也会进入容积式热交换器内部的通道中，并与容器内壁面接触。
由于热流体的温度高于冷流体，热量将从热流体传递给冷流体，使冷流体吸收热量，温度升高。
这个过程可以通过流体之间的对流和传导来实现。
在容积式热交换器内部，热流体和冷流体的温度差距决定了热量传递的速率。
换句话说，温度差越大，传热效率就越高。
因此，容积式热交换器的设计目标之一是最大限度地增加热流体和冷流体之间的温度差，以提高热量传递效率。
为了实现这一目标，容积式热交换器通常采用复杂的结构设计，如螺旋型、板式、管式等。
这些设计可以增加接触面积，增强流体之间的混合效果，从而提高热量传递的效率。
总体而言，容积式热交换器是一种利用流体在内部通道中循环，通过传导热量来实现热能转换的设备。
它的工作原理是通过热流体和冷流体之间的热量传递，使得热源和冷源之间实现热能的转移。
容积式热交换器的设计可以根据具体的应用需求进行定制，以达到最佳的换热效果。
容积式换热器和板式换热器
容积式换热器膨胀罐主要用在水系统上，在锅炉供暖系统上主要是用来吸收由于温度升高系统水膨胀引起的压力波动；在变频供水或其他供水设备上主要是用来调节因阀门开关，水泵启闭而引起的压力波动，消除水锤效应的一个装置。
膨胀罐的结构主要分为两个部分：外部罐体和内部气囊，两者用法兰盘连接。
在气囊与罐体之间预充一定压力的氮气，这样当膨胀罐装在系统上工作时，当系统由于工作压力异常，压力开关大于膨胀罐内部预充氮气压力时，系统水就会冲入膨胀罐内吸收压力波动，避免系统压力过高而损坏其他元器件，而系统因为泄漏等原因压力降低小于膨胀罐内氮气压力时，膨胀罐内那部分水会在氮气压力的作用下挤出补回系统，维持系统压力不会降低太多。
正是因为膨胀罐的这个特殊作用，它经常和变频供水系统一起使用，可见减少变频泵的启动次数，大大延长水泵的使用寿命。
容积式换热器的有关问题：为何用热水与冷水进行交换而不是直接加热冷水？这样能量利用率不是更高？主要考虑的热水的水质可能是不需要的，冷水的水质好，但没有太好的加热容器等等，比如不能用暖气里的水洗澡（水质差），加个换热器，将凉水变热水洗澡就没问题了。
水锤效应：在水管内部，管内壁光滑，水流动自如。
当打开的阀门突然关闭，水流对阀门及管壁主要是对阀门会产生一个压力。
由于管壁光滑后续水流在惯性的作用下，迅速达到最大，并产生破坏作用，这就是水力学当中的“水锤效应”，也就是正水锤。
在水利管道建设中都要考虑这一因素。
相反，关闭的阀门在突然打开后，也会产生水锤效应，叫负水锤，也有一定的破坏力，但没有前者大。
为什么不可以用暖气里的水洗澡？原因：暖气用水一般是工业用软化水，或除氧软化水，也有普通自来水的，基本无毒，但有些地区的暖气用户经常偷放热水，热力公司为了保证压力正常只好往供暖水里加些化学物质，一般有微毒。
暖气用水绝不能让人用于洗浴的。
为了保证锅炉、供热系统安全运行，供热部门要在系统水中添加防腐阻垢软化处理药剂，出去锅炉内的锈垢，防止锅炉和供热系统发生堵塞爆管，这类药剂含有碱性物质，具有较高的腐蚀性。
容积式换热器的传热系数
容积式换热器的传热系数容积式换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于供热、制冷和工业生产等领域。
传热系数是容积式换热器的一项重要性能参数，它表示换热器在单位时间内通过单位传热面积传递的热量，用于评估换热器的传热性能。
容积式换热器的传热系数受到多种因素的影响，包括换热器材料、结构、操作条件和流体特性等。
根据不同的因素，传热系数可以在一定范围内变化。
一般来说，容积式换热器的传热系数在100-200 W/（m2·K）之间，具体数值取决于具体的换热器设计和操作条件。
其中，材料的选择对传热系数的影响较大。
不同材料的导热性能和热膨胀系数不同，这些因素都会影响传热系数。
例如，不锈钢和铜等高导热系数的材料通常具有较高的传热系数，而碳钢和铝合金等材料的传热系数较低。
此外，换热器的结构和操作条件也会影响传热系数。
一般来说，换热器的传热面积越大，传热系数越高。
同时，操作温度和流体流速也会影响传热系数。
在较高的操作温度下，材料的导热性能提高，传热系数也会相应增加。
流体流速越快，对流传热系数越高，但同时也会增加流体阻力和能量消耗。
为了提高容积式换热器的传热系数，可以采取一些措施。
首先，选择高导热系数的材料可以显著提高传热性能。
其次，优化换热器的结构和设计可以提高传热面积和流体湍流程度，从而提高传热系数。
此外，提高流体流速和操作温度也可以提高传热系数，但需要注意增加的流体阻力和能量消耗。
除了提高传热系数外，还需要考虑容积式换热器的其他性能参数，如换热效率、压力损失和成本等。
在设计和选择容积式换热器时，需要综合考虑这些因素，以达到最佳的性能和经济效益。
总之，容积式换热器的传热系数受到多种因素的影响，包括材料、结构、操作条件和流体特性等。
为了提高传热性能，可以采取选择高导热系数的材料、优化结构和设计、提高流体流速和操作温度等措施。
同时，需要综合考虑其他性能参数，以实现最佳的性能和经济效益。
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（半）容积式换热器的能量消耗
（半）容积式换热器在酒店、医院、工厂等热水系统运用较为广泛，也是目前较为理想的热交换设备。
很多厂家或者设计师在设备选型的过程中，往往只计算把流体加热到目标温度温度所需要的热量，再在此基础上放大15%-20%的设计富裕量作为设计负荷，其实这不是最准确的计算，尤其是针对星级酒店，负荷往往过大，造成设备初期投资大，后期运行过程中能量损失过大。
针对该问题，本文主要讲述如何精准计算罐体的能量需求：
当计算制程流体的罐体需要的热量时，需要的总热量包含部分或全部下列热量：
1. 把流体加热到目标温度需要的热量；
2. 把容器材料加热到工作温度需要的热量；
3. 从容器表面散失到大气环境的热损失；
4. 从液体表面散失到大气环境的热损失；
5. 其它冷的物体浸入制程流体时吸收的热量；
第1、第2项 - 用来加热流体和罐体温度的热量和第5项 - 被冷的物体吸收的热量，可以用公式t T
C m Q p ∆=**计算。
通常，在设计过程中，第2-5条往往容易忽略，第3和第4项, 罐
体和液体表面的散热损失可以用公式T F U Q ∆=**来计算。
但是，散热损失计算要复杂的多，通常使用的是经验数据，正如上文提到的15-20%的设计富裕量，其实这并不准确，应根据实际情况，利用可信赖的图表和数据一一计算。
罐体表面的散热损失：
热量仅在表面与环境之间存在温差的时候才会发生热传递。
如果罐体的底部没有暴露在空气中，而是采用裙座放置在地上（裙座一般运用到容积较大的情况），通常，这部分的散热损失可以被忽略。
但是一般的容换规格都不是太大，基本在10m ³之内，约70%集中在2.0-4.5m ³，常规采用支承式支座，罐体底部暴露在空气中的情况居多）
例如：一台立式的容积式换热器，容积为2.5m ³（直径1300mm,直段1400mm,封头为标准椭圆封头），加热时间1小时，管/壳程的设计压力为1.0/1.0MPa,型号为RV-04-2.5H(1.0/1.0)，水的初始温度为7℃，终温为60℃。
请计算出启动时需要的平均换热功率：
第1部分 启动时需要的平均换热功率:
第2部分 运行过程中最大传换热功率:
第1部分 计算启动时平均换热功率Q M(启动)
它是以下各项的总和:
A1. 加热流体的热量Q M （液体）
A2. 加热水罐材料的热量Q M （箱体）
A3. 水箱表面的散热损失Q M （表面）
A4. 液体表面的热损失Q M （表面）
1.1 加热液体的热量Q M （液体）
初始状态T 1 = 7℃ 最终状态T 2 = 60℃ 温度上升ΔT = 60－7= 53℃
液体体积 = 2.5m 3 液体质量m = 2500kg t = 1h = 3600s
液体比热c p = 4.187kJ/(kg ·℃)
t T C m Q p M ∆=**(液体）
3600
53*187.4*2500(=液体）M Q 1.154(=液体）M Q KW
1.2加热罐体材料所需的热量Q M （罐体）
筒体和封头的名义厚度 = 8mm
主筒体的质量M1 = 361 kg
主封头对的质量M2=119.3*2
=238.6 kg
管箱附件质量（含换热机芯）M3=165kg
t T C M M M Q p M ∆++=**)321(（罐体）
3600
53*5.0*)1656.238361(++=（罐体）M Q KW Q M 63.5(=罐体）
备注：(钢板Q235-B 密度 = 7850 kg/m 3， c p = 0.5 kJ/(kg ·℃))
1.3罐体表面的热损失Q M（表面）
*
Q M∆
=*
T
F
U
(罐体表面）
式中:
ΔT为平均温差ΔT m，℃；
ΔT M = T m - T amb，℃；
T m = 平均液体温度(即（7+60）/2=33.5℃）；
T amb = 设计环境温度（按流体初始温度7℃计）；
F为罐体的外表面积（该罐体的外表面积约为11.2㎡）；
U为罐体与空气的换热系数；（查下表可得： U = 11 W/(m2·℃)
静止的空气条件下的总的传热系数（该表参考斯派莎克的实验数据）对25mm的隔热层，换热系数U需要乘以系数0.2。
对50mm的隔热层，换热系数U需要乘以系数0.1。
*
11
(
Q
11
26
1000
2.
/)5.
*
M
(=
罐体表面）
Q M3.3
KW
罐体表面）
(=
备注：暂不考虑保温措施。
1.4 液体表面的热损失Q M（液体表面）：
由于该罐体是全闭式状态工作，满罐工作，液体表面不存在热损失，故Q M（液体表面）=0KW 备注：针对开式水箱需考虑该部分损失。
（其具体计算方法不在此描述）
1.5 总的平均需要传热量Q M（start-up）
Q M（启动）= Q M（液体）+Q M（罐体）+Q M（罐体表面）+Q M（液体表面）
Q M（启动）= 154.1 kW+5.63 kW+3.3 kW+0kW
Q M（启动）= 160.33 kW
按照经验值15-20%的选型：Q M（启动）=（1.15－1.2）* Q M（液体）
=174.11-181.68KW
相比实际核算出来的，每台高出大约14-21KW,大约高出9%-15%，一般的星级酒店对容换的配置为一用一备，分区供应热水，少则三个分区，多则四到五个分区。
这样下来整个热水系统高出的负荷按照10%计算，以一个1500KW的热水系统，则有150KW的浪费，这150KW的负荷可产热水量2.44m³（7/60℃）的，实在是浪费资源。
由上述结果看到：针对工厂定时供应热水的系统，可以延长启动过程，这样可以降低最大传热率，对锅炉的运行有好处，而且对温度控制系统的要求也降低了。
设备投资也降低了，能耗也降到最低。
本文由四川迪瑞机电设备有限公司提供，上述计算数值仅供参考。