(完整word版)换热器设计计算
(完整版)换热器热量及面积计算公式.doc
换热器热量及面积计算一、热量计算1、一般式Q=W h（H h,1- H h,2）= W c（H c,2- H c,1）式中：Q 为换热器的热负荷， kj/h 或 kw ；W 为流体的质量流量， kg/h；H 为单位质量流体的焓， kj/kg ；下标 c 和 h 分别表示冷流体和热流体，下标 1 和 2 分别表示换热器的进口和出口。
2、无相变化Q=W h c p,h(T1-T2)=W c c p,c(t2-t1)式中：c p为流体平均定压比热容，kj/(kg.℃)；T为热流体的温度，℃；T为冷流体的温度，℃。
二、面积计算1、总传热系数K管壳式换热器中的K 值如下表：冷流体热流体总传热系数 K，w/(m2. ℃）水水850-1700水气体17-280水有机溶剂280-850 水轻油340-910 水重油60-280有机溶剂有机溶剂115-340 水水蒸气冷凝1420-4250 气体水蒸气冷凝30-300水低沸点烃类冷凝455-1140 水沸腾水蒸气冷凝2000-4250 轻油沸腾水蒸气冷凝455-1020 注：1w=1J/s=3.6kj/h=0.86kcal/h1kcal=4.18kj2、温差（1）逆流热流体温度 T：T1→T2冷流体温度 t ：t2 ←t1温差△ t ：△ t1 →△ t2△t m=（△ t2- △t1 ）/ ㏑（△ t2/ △t1 ）（2）并流热流体温度 T：T1→T2冷流体温度 t ：t1 →t2温差△ t ：△ t2 →△ t1△t m=（△ t2- △t1 ）/ ㏑（△ t2/ △t1 ）3、面积计算S=Q/(K. △t m)三、管壳式换热器面积计算S=3.14ndL其中， S 为传热面积 m2、n 为管束的管数、 d 为管径， m；L 为管长，m。
四、注意事项冷凝段：潜热（根据汽化热计算）冷却段：显热（根据比热容计算）。
换热器的换热面积计算
换热器热量及面积计算
一、热量计算1、
一般式
Q=Wh（Hh,1-Hh,2）=Wc（Hc,2-Hc,1）
式中：
Q为换热器的热负荷，kj/h或kw；
W为流体的质量流量，kg/h；
H为单位质量流体的焓，kj/kg；
下标c和h分别表示冷流体和热流体，下标1和2分别表示换热器的进口和出口。
2、无相变化
Q=Whcp,h(T1-T2)=Wccp,c(t2-t1)
式中
cp为流体平均定压比热容，kj/(kg.℃)；
T为热流体的温度，℃；
T为冷流体的温度，℃
二、面积计算
1、总传热系数K
管壳式换热器中的K值如下表
注：
1w=1J/s=3.6kj/h=0.86kcal/h
1kcal=4.18kj2、
温差
（1）逆流
热流体温度T：T1→T2
冷流体温度t：t2←t1
温差△t：△t1→△t2
△tm=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1）（2）并流
热流体温度T：T1→T2
冷流体温度t：t1→t2
温差△t：△t2→△t1
△tm=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1）
3、面积计算
S=Q/(K.△tm)
三、管壳式换热器面积计算
S=3.14ndL
其中，S为传热面积m2、n为管束的管数、d为管径，m；L为管长，m。
四、注意事项
冷凝段：潜热（根据汽化热计算）
冷却段：显热（根据比热容计算
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换热器的换热面积计算图文稿
换热器的换热面积计算集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
换热器热量及面积计算
一、热量计算1、
一般式
Q=Wh（Hh,1-Hh,2）=Wc（Hc,2-Hc,1）
式中：
Q为换热器的热负荷，kj/h或kw；
W为流体的质量流量，kg/h；
H为单位质量流体的焓，kj/kg；
下标c和h分别表示冷流体和热流体，下标1和2分别表示换热器的进口和出口。
2、无相变化
Q=Whcp,h(T1-T2)=Wccp,c(t2-t1)
式中
cp为流体平均定压比热容，kj/(kg.℃)；
T为热流体的温度，℃；
T为冷流体的温度，℃
二、面积计算
三、
1、总传热系数K
管壳式换热器中的K值如下表
注：
1w=1J/s=3.6kj/h=0.86kcal/h 1kcal=4.18kj2、
温差
（1）逆流
热流体温度T：T1→T2
冷流体温度t：t2←t1
温差△t：△t1→△t2
△tm=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1）
（2）并流
热流体温度T：T1→T2
冷流体温度t：t1→t2
温差△t：△t2→△t1
△tm=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1）
3、面积计算
S=Q/(K.△tm)
三、管壳式换热器面积计算
S=3.14ndL
其中，S为传热面积m2、n为管束的管数、d为管径，m；L为管长，m。
四、注意事项
冷凝段：潜热（根据汽化热计算）
冷却段：显热（根据比热容计算。
(完整word版)煤油换热器的设计讲解
错了，0.023
6.2 壳程对流换热系数
换热器中心附近管排中流体通截面积为
h—折流挡板间距，
t—管中心距，对 的管子，
由正三角形排列，得：
因为 在 范围内，故可由下式计算 。
液体被冷却
6.3 污垢热阻
经查表得：
6.4 总换热系数
管子材料选用Q345R低碳合金钢，取其导热系数
选用该换热器时，要求过程的总传热系数为 ，在传热任务所规定流动条件下，计算出 ，所选择的换热器的安全系数为：
图2浮头式换热器剖视图
Fig.2The cutaway view ofFloating head heat exchanger
8
浮头式换热器的工艺设计主要包括以下内容：
①根据具体换热任务和有关要求确定设计的设备类型，查找资料确定流动液体的物性参数；
②初步计算过程工艺参数，确定换热器的规格和结构尺寸；
[14]王元文,陈连. 管壳式换热器的优化设计[J]. 贵州化工,2005,01:27-28+31.
[15]王元文. 管壳式换热器的优化设计[J]. 广东化工,2005,03:43-44.
[16]张海峰,唐平. 一种浮头式管板换热器的设计[J]. 科技信息,2011,18:362-363.
[17]康丽媛. 折流杆换热器的设计[J]. 科技传播,2012,12:132+138.
3 设计方案简介
3.1 换热器类型
两流体温度变化情况：热流体（煤油）进口温度为160℃，出口温度45℃；冷流体（循环水）进口温度为20℃，出口温度为40℃。
壳程煤油的定性温度：
管程流体的定性温度：
两流体温差：
因为 ，所以选用浮头式换热器。
换热器热量及面积计算公式
换热器热量及面积计算一、热量计算1、一般式Q=Q c=Q hQ=W h（H h,1- H h,2）= W c（H c,2- H c,1）式中：Q为换热器的热负荷，kj/h或kw；W为流体的质量流量，kg/h；H为单位质量流体的焓，kj/kg；下标c和h分别表示冷流体和热流体，下标1和2分别表示换热器的进口和出口。
2、无相变化Q=W h c p,h(T1-T2)=W c c p,c(t2-t1)式中：c p为流体平均定压比热容，kj/(kg.℃)；T为热流体的温度，℃；t为冷流体的温度，℃。
3、有相变化a.冷凝液在饱和温度下离开换热器，Q=W h r = W c c p,c(t2-t1)式中：W h为饱和蒸汽（即热流体）冷凝速率（即质量流量）（kg/s）r为饱和蒸汽的冷凝潜热（J/kg）b.冷凝液的温度低于饱和温度，则热流体释放热量为潜热加显热Q=W h[r+c p,h（T s-T w）] = W c c p,c(t2-t1)式中：c p,h为冷凝液的比热容（J/（kg/℃））；T s为饱和液体的温度（℃）二、面积计算1、总传热系数K管壳式换热器中的K值如下表：注：1 w = 1 J/s = 3.6 kj/h = 0.86 kcal/h1 kcal = 4.18 kj2、温差（1）逆流热流体温度T：T1→T2冷流体温度t：t2←t1温差△t：△t1→△t2△t m=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1）（2）并流热流体温度T：T1→T2冷流体温度t：t1→t2温差△t：△t2→△t1△t m=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1）对数平均温差，两种流体在热交换器中传热过程温差的积分的平均值。
( 恒温传热时△t=T-t，例如：饱和蒸汽和沸腾液体间的传热。
) 对数平均温差因为在冷凝器板换一系列的换热器中温度是变化的为了我们更好的选型计算所以出来一个相对准确的数值,当△T1/△T2>1.7时用公式：△Tm=（△T1-△T2）/㏑（△T1/△T2）.如果△T1/△T2≤1.7时，△Tm=（△T1+△T2）/2二种流体在热交换器中传热过程温差的积分的平均值。
(完整word版)固定管板式换热器课程设计
一 列管换热器工艺设计1、根据已知条件，确定换热管数目和管程数： 选用.5225⨯φ的换热管 则换热管数目：5.737019.014.35.2110A 0≈⨯⨯==d l n p π根 故738=n 根管程数：对于固定板式换热器，可选单管程或双管程，为成本计，本设计采用单管程。
2、管子排列方式的选择（1）采用正三角形排列（2）选择强度焊接,由表1.1查的管心距t=25mm 。
（3）采用正三角形排列，当传热管数超过127根，即正六边形的个数a>6时，最外层六边形和壳体间的弓形部分空间较大，也应该配置传热管。
不同的a 值时，可排的管数目见表1.2。
具体排列方式如图1，管子总数为779根。
30111 23 397 7 42 43912 25 469 8 48 51713 27 547 9 2 66 61314 29 631 10 5 90 72115 31 721 11 6 102 82316 33 817 12 7 114 93117 35 919 13 8 126 104518 37 1027 14 9 138 116519 39 1411 15 12 162 130320 41 1261 16 13 4 198 145921 43 1387 17 14 7 228 161622 45 1519 18 15 8 246 176523 47 1657 19 16 9 264 1921图1.1折流板的管孔及换热管及拉杆分布3、壳程选择壳程的选择：简单起见，采用单壳程。
4、壳体内径的确定换热器壳体内径与传热管数目、管心距和传热管的排列方式有关。
壳体的内径需要圆整成标准尺寸。
以400mm为基数，以100mm为进级档，必要时可以50mm为进级档。
对于单管程换热器，壳体内径公式0bt+-D d=~)32()1(式中，t 为管心距，单位mm ；0d 为传热管外径，单位mm 。
对于正三角形排列 n b 1.1= 将779=n 代入，得到 7.30≈b 取31，5.7975.2)1(D 0=+-=d b t结合换热管的排布图稍加圆整可选定mm 800D =二 列管换热器零部件的工艺机构设计1、折流板的设计（1）、折流板切口高度的确定 经验证明，20%的切口最为适宜： 因此可取mm D h 1608002.02.0=⨯== 切口高度h 确定后，还用考虑折流板制造中，可能产生的管控变形而影响换热管的穿入，故应将该尺寸调整到使被切除管孔保留到小于1/2孔位。
(完整word版)热管换热器设计计算及设计说明书
热管换热器设计计算及设计说明书第一章热管及热管换热器的概述热管是一种具有极高导热性能的新型传热元件，它通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量，它利用毛吸作用等流体原理，起到良好的制冷效果。
具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、温度可控制等特点。
将热管散热器的基板与晶闸管等大功率电力电子器件的管芯紧密接触，可直接将管芯的热量快速导出。
热管传热技术于六十年代初期由美国的科学家发明[1］,它是利用封闭工作腔内工质的相变循环进行热量传输，因而具有传输热量大及传输效率高等特点。
随着热管制造成本的降低，尤其是九十年代前后随着水碳钢热管相容性问题的解决，热管凭借其巨大的传热能力，被广泛应用于石油、化工、食品、造纸、冶金等领域的余热回收系统中.热管气—气换热器是最能体现热管优越性的热管换热器产品，它正在逐步取代传统的管壳式换热器。
热管气-气换热器是目前应用最广泛的一种气—气换热器.我国的能源短缺问题日趋严重，节能已被提到了重要的议事日程。
大量的工业锅炉和各种窑炉、加热炉所排放的高温烟气，用热管气—气换热器进行余热回收，所得到的高温空气可用于助燃或干燥,因此应用前景非常广阔。
据有关报道称，我国三分之二的能源被锅炉吞噬，而我国工业锅炉的实际运行效率只有65%左右，工业发达国家的燃煤工业锅炉运行热效率达85％，因此，提高工业锅炉的热效率，节能潜力十分巨大。
如果我国锅炉的热效率能够提高10％，节约的能耗则相当于三峡水库一年的发电量，做好工业锅炉及窑炉的节能工作对节约能源具有十分重要的意义[2~6].利用热管气—气换热器代替传统的管壳式气—气换热器,一方面,能够大大提高预热空气进入炉内的温度，降低烟气温度,从而大大提高锅炉的热效率；另一方面,热管气—气换热器运行压降非常小，有时甚至不需要增加引风机等设备，从而使得运行费用大大降低. 1。
1 热管及其应用热管是一种具有极高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管内工质的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点。
换热器热力设计方案计算
换热器热力设计方案计算
热力设计方案计算是确定换热器的尺寸和参数的重要步骤，这些参数
包括换热面积、换热系数、热传导方程等。
以下是一个换热器热力设计方
案计算的示例，详细说明了计算的步骤和方法。
首先，需要确定换热器所需的换热面积。
常用的计算方法是根据传热
方程来确定，传热方程为：
Q=U*A*ΔT
其中，Q是换热器的传热量，U是换热器的总传热系数，A是换热面积，ΔT是换热器的温度差。
通常情况下，需要根据实际工艺条件和热传
导方程来确定ΔT的值。
接下来，需要计算换热器的总传热系数U。
总传热系数是由换热器的
导热系数和对流传热系数组成的。
导热系数是指换热器材料的导热性能，
可以根据材料的热导率和厚度来计算。
对流传热系数是指流体在管内和管
外的传热性能，可以根据换热器的流体流速、壁面温度和换热器的材料来
计算。
在计算总传热系数U时，需要注意传热系数的单位。
通常情况下，传
热系数的单位是一次性热量的传递能力，单位为W/(m²·K)。
传热系数越大，传热效果越好，换热器的尺寸就越小。
在计算换热面积A时，需要考虑多个参数，包括介质流量、介质温度、介质性质和管束的布置方式等。
需要根据实际工艺条件和设计要求来确定。
最后，需要根据计算结果来确定换热器的尺寸和参数。
根据计算的结果，可以选择合适的换热器型号和规格，满足工艺生产的需求。
总之，换热器热力设计方案计算是一个复杂的工程项目，需要考虑众多的参数和条件。
通过准确计算和合理选择，可以设计出满足工艺要求和性能要求的换热器。
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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 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 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 ℃。