换热器设计计算步骤
换热器设计步骤
(1)计算定性温度，确定物理常数：管程t ，壳程T 。
密度ρ，比热c p ，粘度µ，导热系数λ，T 壳程 ， t 管程(2)计算对数平均温差，R=1221T T t t -- S=2111t t T t --，Q=W S C PS (T 1-T 2)= W I C Pi (t 2-t 1) 求出冷流体的流量W i (3)修正温差系数t m t t ε∆∆=∆假定总传热系数K, 列管式换热器中的总传热系数K 的经验值(4)下标ｉ、ｏ、ｍ分别表示管内、管外和平均计算所需传热面积，根据传热面积选管径，管长，管心距，确定管根数N t 。
管径和管内流速 选用Φ25×2.5较高级冷拔传热管（碳钢），取管内流速管程数和传热管数 可依据传热管内径和流速确定单程传热管数Ns=24i Vd u π按单程管计算，所需的传热管长度为 L=po sA d n π按单程管设计，传热管长l ，宜采用多管程结构。
根据设计实际情况，采用非标设计，则换热器的管程数为Np=Ll传热管总根数 Nt=Ns*Np(5)计算壳程直径D s ，算出后根据具体情况决定直径D s 。
(6)分别计算管程与壳程的传热系数1.管程传热系数每程管侧的流路面积为A t =πdi2NT/4ntpassG i =Wt/atRe= di GI/µi查壳程传热系数与折流板圆缺关系图查出JH ,计算出hIh i = JHGICPi(cpµ/λ)-2/3(µ/µw)-0.14忽略粘度矫正µ/µw=12.壳程传热系数A．计算理想的管排传热系数hcB.计算JcC.计算JlD.计算JbE.计算JsF.计算hh 0=hcJcJlJbJsJr计算总传热系数核算总传热系数(7)1.计算管程与壳程的压力降p T =pt+pr+pn+pce= Gi 2/2ρ(1.5/ntpass+4FlS/di*1/Φtr+KC+KE+K)ntpassKC =0.3 KE=0.2 K=4 Φtr黏度校正系数Ret﹥2100,为(µ/µw)-0.14；Ret ＜2100，为(µ/µw)0.25 f为摩擦系数Ret﹥2100,为16/Ret；Ret ＜2100，为0.04/Ret0.162.计算壳程压力降BELL法管束中错流部分压力降+折流板缺口窗中压力降+进出口压力降。
换热器的设计计算
32.000 10.000
321.277 80.319 96.383 30.126 0.024 0.051
0.020 0.006 0.112 2595.401 11.338
w
0.14
1
427.291
w
0.14
1
0.006 0.517 14212.180 4.842 2827.998
K S计算 S实际 面积裕度H
2、换热器内流体的流动阻力
1）管程流动阻力
相对粗糙度 λ 流速 密度 ΔP1 ΔP2 P总1
0.005 0.03 0.517 993.600 597.735 398.490 6.97E+03
2）壳程阻力
流体流经管束的阻力 P1 16537.740 P2 11604.654 P总2 3.24E+04
w
0.14
1
w
0.14
1
管程流通截面积 壳程流体流速 2)管程对流传热 及其雷诺数 系数 α2 普兰特准数
S2 u2 Re2 Pr α2 289.538 13.264 16.956 21.78%
3)传热系数 6.换热器核算 4)传热面积
管程 循环水 30/40 10745 993.6 0.517 124.579 289.5 2828.0 0.000344 6.97E+03 4 碳钢 管数 64 排列方式 间距，mm 135 保温层厚度，mm
φ25*2.5 32 上下 321
管径(m) 管厚(m)
取管内流速(m/s)
0.020 0.025 0.600
1.确定设计方案
2.确定物性数据
化工原理课程设计换热器
化工原理课程设计换热器
换热器设计是化工原理课程设计中一个重要的部分。
下面将为您介绍步骤和注意事项。
一、设计步骤：
1. 确定换热器类型：根据工艺要求及介质性质，选择适合的换热器类型，如管壳式、板式、螺旋板式等。
2. 估算传热系数：根据换热器类型、流体类型、流量、温度等因素，估算出传热系数。
3. 计算传热面积：根据所需传热量和传热系数，计算指定温度下需求的传热面积。
4. 选择换热器管径及壳体规格：根据所需传热面积和换热器类型，选择合适的换热器管径及壳体规格。
5. 设计热损失：根据换热器使用环境，计算换热器热损失量，以确保能量转化的高效。
6. 设计流路：结合工艺流程及介质性质，确定换热器内部介质的流路和流速，
以确保传热效率。
二、注意事项：
1. 选用合适的换热器类型，以确保传热效率和占用空间的合理性。
2. 估算传热系数要考虑介质性质、流量、温度等因素，更加科学地估算传热系数。
3. 所需传热面积要根据实际需要，同时结合换热器的大小、材质等因素做出合理的选择。
4. 选择换热器管径及壳体规格要遵循一定的社会标准及安全规范，以确保换热器使用的稳定性和安全性。
5. 设计热损失要考虑换热器使用环境，以确保能量转化的高效。
同时，必须符合国家有关规定。
换热器设计计算详细过程
换热器设计计算详细过程1.确定换热器的换热负荷和传热系数：首先需要明确换热器所在系统的换热负荷，即所需传热功率。
根据系统的温度差、流体性质、质量流量等参数计算得到传热系数，该系数反映了换热器在给定条件下的传热能力。
2.确定流体入口和出口温度：根据所需的出口温度和流体的性质，可以通过传热方程计算得到流体的入口温度。
同时，需要考虑流体的流速、流态（单相流还是多相流）等因素。
3.选择合适的换热器类型：根据系统的特点和要求，选择合适的换热器类型，如壳管换热器、板式换热器等。
考虑换热器的传热特性、结构特点、施工方便程度等因素。
4.确定换热面积：通过传热方程和传热系数计算得到的换热负荷，可以反推计算出所需的换热面积。
同时还需要考虑换热器的热效率和流体流阻。
5.计算流体质量流量：通过需求传热功率、流体入口和出口温度的关系，可以计算得到流体的质量流率。
同时还需考虑流体的压降和速度等因素。
6.选择换热介质：根据流体的物性参数和流态选择合适的换热介质，如水、蒸汽、油等。
7.根据系统运行条件确定换热器材料：根据流体的性质、温度、压力等参数确定合适的换热器材料，如碳钢、不锈钢、钛合金等。
8.进行换热器的压力损失计算：根据流体的粘度、比热容率、流速等参数计算压力损失，以确保流体能够在换热过程中正常流动。
9.进行换热器的结构设计：根据所选的换热器类型和尺寸，进行换热器结构的设计，包括换热管的布置、壳体的设计等。
10.确定换热器的运行参数：包括换热器的入口温度、出口温度、流量、压力等参数，以便在实际运行中调整和监控换热器的工况。
11.进行换热器的强度计算与选择：根据换热器的运行条件和使用要求，进行强度计算和选择合适的材料和结构，以确保换热器的安全可靠运行。
12.进行换热器的经济性评价：对所设计的换热器进行经济性分析，包括建造成本、维护成本、运行成本等，以确定设计是否经济合理。
换热器设计步骤
换热器设计步骤换热器是用于传递热量的设备，广泛应用于工业生产和供暖系统中。
对于换热器的精确设计，需要经过一系列步骤才能得到最佳的设计方案。
下面是换热器精确设计的详细步骤：第一步：确定设计目标在进行换热器设计之前，需要明确设计目标。
这包括了热负荷、温度变化、流体属性以及安装条件等要求。
设计目标的明确可以为后续的设计提供指导。
第二步：收集原始数据为了进行精确的换热器设计，需要收集与设计有关的各种原始数据。
这些数据包括冷却剂的流量、温度和压力，以及被冷却物体的热负荷、温度和压力等信息。
此外，还需要收集流体的物性参数，如导热系数、比热容等。
第三步：确定换热方式根据实际需求和应用场景，确定合适的换热方式。
常见的换热方式包括对流换热、辐射换热和传导换热。
根据不同的热负荷和流体特性，选择最适合的换热方式。
第四步：统计设计条件根据收集的原始数据和所确定的换热方式，对设计条件进行统计和归纳。
这包括了流体的质量和能量平衡方程，换热面积和换热系数、传热功率、流体速度、压降等参数的计算。
第五步：选择换热器类型根据设计条件，选择合适的换热器类型。
常见的换热器类型包括管壳式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器等。
选择合适的换热器类型可以满足设计要求，并保证换热器的经济性和可靠性。
第六步：进行换热器的初步设计根据所选择的换热器类型，进行初步的设计计算。
根据换热器的工作原理和结构特点，计算换热面积、流体通道的尺寸、流体速度和压降等参数。
这些计算可以通过数学模型、经验公式和实验数据等方法进行。
第七步：进行换热器的详细设计在初步设计的基础上，进行详细的设计计算和优化。
对换热器的结构参数进行精确调整和优化，满足热负荷的要求，并保证换热器的性能和可靠性。
这些计算包括了换热面积的计算、流体通道的设计、板/管束的选择、传热面积的计算和流体速度和压降的计算等。
第八步：进行换热器的安装调试在设计完成后，进行换热器的安装调试。
根据设计要求，进行换热器的安装和连接，并进行初步的运行测试。
完整版换热器计算步骤
完整版换热器计算步骤第一步：确定换热器的基本参数在进行换热器计算之前，需要明确换热器的基本参数，包括所需的换热面积、流体质量流量以及进出口温度等。
这些参数将用于后续的计算。
第二步：确定传热系数换热器的传热系数是换热器计算的重要参数，它表示单位面积上传热的能力。
传热系数的计算可以根据换热器类型采用不同的方法，例如，对于壳管式换热器，可以采用Dittus-Boelter公式或Sieder-Tate公式等。
第三步：计算热负荷根据所需的换热量和传热系数，可以计算出热负荷。
热负荷表示单位时间内从一个流体传递给另一个流体的热量。
第四步：计算流体流量通过热负荷和已知的输入输出温度差，可以计算出流体的质量流量。
流体流量对换热器设计有重要影响，要合理确定。
第五步：计算换热面积在确定了热负荷和流体流量之后，可以通过换热器传热系数来计算所需的换热面积。
换热面积越大，换热效果越好，但对于实际应用来说，换热面积也需要在经济和操作上进行合理的限制。
第六步：确定流体速度流体速度对于换热器的设计和操作都有重要影响。
在实际应用中，需要保证流体速度能够使流体在换热器中均匀流动，并且尽量避免过高或过低的速度。
第七步：校核换热器尺寸换热器的尺寸必须满足设计要求和操作要求。
在校核换热器尺寸时，需要考虑到换热面积、流体速度、壳管或管束结构以及换热器的材料等因素。
第八步：确定换热器传热管的数量换热器传热管的数量是换热器计算中的重要参数。
根据已知的流体流量和传热系数，可以计算出所需的传热管数量。
此外，传热管的直径和长度也需要根据实际应用情况进行确定。
第九步：计算换热器的压力损失换热器的压力损失是通过流体流动过程中所发生的阻力造成的。
压力损失的计算涉及到换热器的结构和材料、流体的速度和粘度等因素。
通过计算压力损失，可以为换热器的实际运行提供参考依据。
第十步：优化设计方案根据以上计算结果，可以对换热器的设计方案进行优化。
通过对不同参数进行适当调整，可以得到满足工程要求和经济要求的最佳设计方案。
换热器设计完整版
换热器设计完整版换热器是一种用于转移热量的设备。
它将热量从一个流体传递到另一个流体，使流体达到所需的温度。
换热器在各种工业应用中广泛使用，包括化学、制造业、石油和天然气生产等。
换热器设计的主要考虑因素包括流体属性、流量、温度、压力和吸热面积。
为了确保换热器的高效性和长寿命，设计过程应该遵循以下步骤：1. 初步设计：在初步设计阶段，需要确定换热器的流体类型、工作温度和压力、需要传递的热量以及换热器所需的尺寸和形状。
这一阶段需要考虑管道直径、管道长度、管道数量、流体流量、进出口口径、外壳厚度、热传导率等因素。
2. 确定热传导模型：在确定热传导模型时，需要考虑流体的传热系数、导热系数、表面积、热容量、温度梯度等因素。
热传导模型可以通过使用Fouier定律或热传导方程式来计算热量传递。
3. 计算换热面积：换热器的面积是影响其效率的重要因素。
一般来说，换热面积越大，热传递效率就越高。
在计算换热面积时，需要考虑流体和换热器之间的热传导和流动性能。
可以使用LMTD法、NTU法等方法计算换热面积。
4. 选择材料：材料的选择会影响换热器的稳定性和寿命。
一般来说，换热器的材料应该具有良好的抗腐蚀性、强度、耐磨性和热传导性。
常用的材料包括铝合金、不锈钢、铜、碳钢等。
5. 设计细节：设计细节包括换热器流路、管道排列、管束间距、管束支撑和固定方式等。
这些细节将直接影响换热器的传热和流体性能。
设计人员应该警惕设计中的环节疏忽和细节问题，确保设计方案正确无误。
在进行换热器设计时，需要采用符合规范和标准的设计方法，确保换热器的质量、效率和安全性。
同时，设计人员应该具备相关的技术背景和实践经验，确保设计过程的科学性和实践性。
通过以上措施，可以设计出高效、可靠、安全的换热器，为工业制造和生产提供基础设施支持。
完整版换热器计算步骤
完整版换热器计算步骤换热器是一种常见的热交换设备，常用于将热能从一个流体传递给另一个流体。
换热器的设计需要进行一系列的计算步骤，以确保其正常运行和高效工作。
下面是一个完整版的换热器计算步骤，包括设计要素、计算公式和实际操作。
设计要素：1.温度：确定进口和出口的流体温度2.流量：计算流体的质量流量，即单位时间内通过换热器的物质量3.效率：计算换热器的传热效率，即输入热量与输出热量之间的比值4.压降：计算流体在换热器中的压降，以确保流体能够正常流动计算步骤：1.确定换热器的类型：换热器可以分为三类，即管壳式换热器、管束式换热器和板式换热器。
选择适合的类型要考虑流体的性质、压力、温度和流量等因素。
2.确定流体的物性参数：包括热导率、比热容和密度等参数。
这些参数可以通过查阅资料或实验测量得到。
3.计算传热面积：传热面积是换热器的一个重要参数，可以通过传热率和传热温差来计算。
传热率可以通过查表或经验公式计算得到。
4.计算输出温度：根据换热器的效率和输入温度，可以计算出输出温度。
效率可以根据使用经验或理论估计。
5.计算流体的质量流量：通常需要根据应用的需求确定流体的质量流量。
质量流量可以通过测量或经验公式计算得到。
6.计算传热面积：传热面积决定了换热器的尺寸和成本，一般需要通过经验公式或计算得到。
7.计算压降：压降是换热器设计的一个关键参数，需要根据应用的压力要求和流体的性质计算得到。
压降过大会导致流体流速降低，影响传热效率。
8.确定流体流向：根据应用需求和设计要求选择流体的进出口方向。
实际操作：1.收集流体数据：收集流体的压力、温度和流量等数据。
2.计算换热面积：根据选择的换热器类型和待换热流体的数据，计算换热器的传热面积。
3.计算输出温度：根据输入温度、效率和换热器的传热特性，计算输出温度。
4.计算质量流量：根据应用需求和设计要求计算流体的质量流量。
5.计算压降：根据流体的性质和流动条件计算压降。
6.确定流体流向：根据应用需求和设计要求确定流体的进出口方向。
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换热器设计计算步骤1. 管外自然对流换热2. 管外强制对流换热3. 管外凝结换热已知：管程油水混合物流量 G ( m 3/d)，管程管道长度 L (m)，管子外径do (m)， 管子内径di (m)，热水温度 t ℃， 油水混合物进口温度 t 1’, 油水混合物出口温度 t 2” ℃。
1. 管外自然对流换热1.1 壁面温度设定首先设定壁面温度，一般取热水温度和油水混合物出口温度的平均值，t w ℃， 热水温度为t ℃，油水混合进口温度为'1t ℃，油水混合物出口温度为"1t ℃。
"w 11t ()2t t =+1.2 定性温度和物性参数计算管程外为水，其定性温度为1()K -℃21()2w t t t =+管程外为油水混合物，定性温度为'2t ℃''"2111()2t t t =+根据表1油水物性参数表，可以查得对应温度下的油水物性参数值一般需要查出的为密度ρ (3/kg m ),导热系数λ(/())W m K •，运动粘度2(/)m s ，体积膨胀系数a 1()K -，普朗特数Pr 。
表1 油水物性参数表水t ρλvaPr10 999.7 0.574 0.000001306 0.000087 9.52 20 998.2 0.599 0.000001006 0.000209 7.02 30 995.6 0.618 0.000000805 0.000305 5.42 40 992.2 0.635 0.000000659 0.000386 4.31 50 998 0.648 0.000000556 0.000457 3.54 60 983.2 0.659 0.000000478 0.000522 2.99 70 997.7 0.668 0.000000415 0.000583 2.55 80 971.8 0.674 0.000000365 0.00064 2.21 90 965.3 0.68 0.000000326 0.000696 1.95 100958.40.6830.0000002950.000751.75油t ρλva Pr10 898.8 0.1441 0.0005646591 20 892.7 0.1432 0.00028 0.000693335 30 886.6 0.1423 0.000153 1859 40 880.6 0.1414 9.07E-05 1121 50 874.6 0.1405 5.74E-05 723 60 868.8 0.1396 3.84E-05 493 70 863.1 0.1387 0.000027 354 80 857.4 0.1379 1.97E-05 263 90 851.8 0.137 1.49E-05 203 100846.20.13611.15E-051601.3 设计总传热量和实际换热量计算0m v Q Cq t Cq t ρ=∆=∆v v C q t C q t αρβρ=∆+∆油油水水C 为比热容/()j kg K •，v q 为总体积流量3/ms ，αβ分别为在油水混合物中油和水所占的百分比，t ∆油水混合物温差，m q 为总的质量流量/kg s 。
实际换热量Q0Q Q *1.1/0.9=0.9为换热器效率，1.1为换热余量。
1.4 逆流平均温差计算逆流平均温差ΔTn ℃，max minmaxlnminn t t T t t ∆-∆∆=∆∆ 其中max t ∆和min t ∆分别为'1t t -和"1t t -中较大的差值和较小的差值1.5 换热系数的初选在计算中要对换热系数K 进行迭代，因此现初选换热系数K ’。
则初选传热面积F ’'*'n QF T K =∆总管数为t N ，'**t o F N d Lπ=1.6 管程换热系数2h 计算从传热学角度，管程内部属于强制对流换热。
管程流通面积2**224i t d N a π= 管程流速22*3600*24Gw a =管程雷诺数2Re id w ν=（ν的数值是按照1.2中油水混合物定性温度对应查得的数值）根据Re 的大小判断管内油水混合物的流动状态为层流还是湍流 一般Re>104，即为湍流，Re<104则为层流。
(1) 管内油水混合物换热状态为湍流换热0.80.023Re Pr n Nu =加热流体时n=0.4，冷却流体时n=0.3(2) 管内油水混合物换热状态为层流换热13RePr 1.86()/iNu L d =管程内换热系数2ih Nu d λ=1.7 壳程换热系数1h 计算 壳程的换热为自然对流换热32ga tL Gr ν∆=相关物性参数见1.2查表计算所得，g 为9.8.(Pr)n Nu C Gr =常数C 和n 的选取见表2壳程换热系数1eh Nud λ=当管外为纵向冲刷e d 为L ，当管外为横向冲刷e d 为0d1.8 污垢热阻计算水侧油污 20.00034r = 油水混合物油污10.00017r = 塑料导热系数 10.8λ= 钢管导热系数 43.6λ=1.9 传热系数计算002121111i i k d d r r h d h d λ=⎛⎫⎛⎫++++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭计算所得值和前面1.5设计选取进行对比，如果一致则即为所求答案，如果不一致，则把计算所得代入1.5，再次计算。
2.0 管板计算中心管排数 0.50 1.1t N N =管间距 01.25s d =管板直径00(1)4Ds s N d =-+2. 管外凝结换热1.1 壁面温度设定首先设定壁面温度，一般取热水温度和油水混合物出口温度的平均值，t w ℃， 热水温度为t ℃，油水混合进口温度为'1t ℃，油水混合物出口温度为"1t ℃。
"w 11t ()2t t =+ 1.2定性温度和物性参数计算管程外为水，其定性温度为1()K -℃21()2w t t t =+管程外为油水混合物，定性温度为'2t ℃''"2111()2t t t =+根据表1油水物性参数表，可以查得对应温度下的油水物性参数值一般需要查出的为密度ρ (3/kg m ),导热系数λ(/())W m K •，运动粘度2(/)m s ，体积膨胀系数a 1()K -，普朗特数Pr 。
表1 油水物性参数表水t ρλvaPr10 999.7 0.574 0.000001306 0.000087 9.52 20 998.2 0.599 0.000001006 0.000209 7.02 30 995.6 0.618 0.000000805 0.000305 5.42 40 992.2 0.635 0.000000659 0.000386 4.31 50 998 0.648 0.000000556 0.000457 3.54 60 983.2 0.659 0.000000478 0.000522 2.99 70 997.7 0.668 0.000000415 0.000583 2.55 80 971.8 0.674 0.000000365 0.00064 2.21 90 965.3 0.68 0.000000326 0.000696 1.95 100958.40.6830.0000002950.000751.75油t ρλva Pr10 898.8 0.1441 0.0005646591 20 892.7 0.1432 0.00028 0.000693335 30 886.6 0.1423 0.000153 1859 40 880.6 0.1414 9.07E-05 1121 50 874.6 0.1405 5.74E-05 723 60 868.8 0.1396 3.84E-05 493 70 863.1 0.1387 0.000027 354 80 857.4 0.1379 1.97E-05 263 90 851.8 0.137 1.49E-05 203 100846.20.13611.15E-051601.3 设计总传热量和实际换热量计算0m v Q Cq t Cq t ρ=∆=∆v v C q t C q t αρβρ=∆+∆油油水水C 为比热容/()j kg K •，v q 为总体积流量3/ms ，αβ分别为在油水混合物中油和水所占的百分比，t ∆油水混合物温差，m q 为总的质量流量/kg s 。
实际换热量Q0Q Q *1.1/0.9=0.9为换热器效率，1.1为换热余量。
1.4逆流平均温差计算逆流平均温差ΔTn ℃，max min maxlnminn t t T t t ∆-∆∆=∆∆ 其中max t ∆和min t ∆分别为'1t t -和"1t t -中较大的差值和较小的差值1.5 换热系数的初选在计算中要对换热系数K 进行迭代，因此现初选换热系数K ’。
则初选传热面积F ’'*'n Q F T K =∆总管数为t N ，'**t o F N d Lπ=1.6管程换热系数2h 计算从传热学角度，管程内部属于强制对流换热。
管程流通面积2**224i t d N a π= 管程流速22*3600*24Gw a =管程雷诺数2ih Nud λ=2Re id w ν=（ν的数值是按照1.2中油水混合物定性温度对应查得的数值）根据Re 的大小判断管内油水混合物的流动状态为层流还是湍流 一般Re>104，即为湍流，Re<104则为层流。
(3) 管内湍流换热0.80.023Re Pr n Nu =加热流体时n=0.4，冷却流体时n=0.3(4) 管内层流换热13RePr 1.86()/iNu L d =管程内换热系数2ih Nud λ=1.7壳程换热系数1h 计算 壳程的换热为凝结换热0.252319.81.13()w r h t t L ρλ⎡⎤=⎢⎥-⎣⎦r 为对应蒸汽温度t 下的气化潜热当蒸汽冲刷竖管壁，L 为管长。
当蒸汽横向冲刷，L 为管道外径1.8污垢热阻计算水侧油污 20.00034r = 油水混合物油污10.00017r = 塑料导热系数 10.8λ= 钢管导热系数 43.6λ=1.9传热系数计算002121111i i k d d r r h d h d λ=⎛⎫⎛⎫++++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭计算所得值和前面1.5设计选取进行对比，如果一致则即为所求答案，如果不一致，则把计算所得代入1.5，再次计算。
2.0 管板计算中心管排数 0.50 1.1t N N =管间距 01.25s d =管板直径00(1)4Ds s N d =-+3. 管外强制对流换热3.1温度油水混合进口温度为'1t ℃，油水混合物出口温度为"1t ℃。