换热器
换热器的工作原理
换热器的工作原理换热器是一种用于传递热能的装置，它起到了加热、冷却、调节温度的作用。
换热器广泛应用于工业生产和日常生活中，如空调系统、锅炉、汽车发动机等。
下面将详细介绍换热器的工作原理。
1. 热交换换热器的主要工作原理是通过热交换实现热能的传递。
热交换是指在两个不同的流体之间，通过热传导、热辐射或者对流传热的方式，使热量从一个流体传递到另一个流体。
换热器内部通常分为两个流体通道，分别为热源流体和冷却介质，通过这两个通道的热交换，实现热能的传递。
2. 热源流体热源流体是指需要被加热或冷却的流体。
它可以是气体或液体，常见的有蒸汽、水、油等。
热源流体进入换热器后，通过换热器内的管路，与冷却介质进行热交换。
在这个过程中，热源流体的温度会发生相应的变化。
如果需要加热，则热源流体的温度会升高；如果需要冷却，则热源流体的温度会降低。
3. 冷却介质冷却介质用于吸收或排放热源流体传递出来的热量。
它可以是水、空气等，根据不同的应用场景选择不同的冷却介质。
通常，冷却介质在进入换热器之前，通过一系列的控制装置，如水泵、风机等，将其送入换热器内部进行热交换。
在与热源流体进行热交换的过程中，冷却介质的温度也会相应地升高或降低。
4. 热交换管热交换管是换热器内部用于传输热能的主要构件。
它通常由金属或合金材料制成，具有良好的导热性能。
热交换管的数量和排列方式会根据换热器的设计要求而有所不同。
通过热交换管，热源流体和冷却介质之间发生热交换。
其中，热源流体进入管道的一端，通过管壁与冷却介质进行热交换，最后从另一端出口离开。
5. 热损失和效率在热交换的过程中，由于热传导、对流和辐射等因素的存在，换热器会发生一定程度的热损失。
这些损失导致了换热器的热效率降低。
为了提高换热器的效率，可以采取一些措施，比如增加交换面积、改善流体的流动方式、选择合适的绝热材料等。
此外，定期对换热器进行清洗和维护也是保持其高效工作的重要措施。
总结起来，换热器通过热交换实现热能的传递。
换热器基础知识
板式换热器的主要特点是: 1) 传热系数高
板式换热器具有较高的传热系数，一般约为管壳式换热 器的3～5倍。主要原因是板片的波纹能使流体在较小的流速 下产生湍流，湍流效果明显（雷诺数约为150时即为湍流）， 故能获得较高的传热系数。
2)对数平均温差大
板式换热器两种流体可实现纯逆流，一般为顺流或逆流 方式。但在管壳式换热器中，两种流体分别在壳程和管程内 流动,总体上是错流的流动方式,降低了对数平均温差。板式 换热器能实现温度交叉，末端温差能达到1℃；管壳式换热 器末端温差只能达到5℃ 。
对于介质是否具有腐蚀性，是否含有纤维或颗粒等易堵 塞物，是否容易结垢等物性，也是换热器选型要考虑的关键 因素。如果介质具有腐蚀性，就要合理选择耐腐的换热材料。 如果介质含有纤维或颗粒等易堵塞物，由于板式换热器流道 较小，就更容易堵塞和磨损。如果介质容易结垢，就应选择 容易拆卸和清洗的换热器。
3.2、提高换热效率的途径——强化传热过程
3）NTU大
NTU表示相对于流体热容流量，换热器传热能力的大小。
例如对于已定的传热系数K和热容量 GCp值，NTU的大小就意 味着换热器尺寸的大小，即传热面积的大小。管壳式换热器 的NTU约为0.2～0.3（平均0.25）。板式换热器的NTU约为 1.0~3.0（平均2.0），因此板式换热器结构紧凑、体积小。
在列管换热器中，由于管内外流体温度不同，使管束和 壳体的受热程度不同，导致它们的热膨胀程度出现差别。若 两种流体温差较大，就可能由于热应力而引起设备变形，管 子弯曲甚至破裂，严重时从管板上脱落。因此，当两种流体 的温度超过50℃时，就应当从结构上考虑热膨胀的影响，采 取相应的热补偿措施。根据热补偿方式的不同，列管换热器 分为三种形式：
常见换热器的种类及特点
常见换热器的种类及特点换热器是将热量从一个物质传递到另一个物质的设备，常见的换热器种类包括壳管式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器、换热管束和换热器组件等。
每种换热器都有其独特的特点和适用场景。
1. 壳管式换热器壳管式换热器是最常见的一种换热器，由一个外壳和多个内置管子组成。
热传导通过管壁实现，热量从热源通过管内流体流向冷却介质。
壳管式换热器具有结构简单、适用性广、换热效率高的特点。
常见的壳管式换热器有固定式和浮动式两种，固定式适用于高温高压场合，浮动式适用于温差较大的情况。
2. 板式换热器板式换热器由多个金属板组成，热传导通过板之间的薄层流体实现。
板式换热器具有体积小、传热效率高、清洗方便等特点。
板式换热器适用于低温低压场合，如冷却水、空调系统等。
3. 螺旋板式换热器螺旋板式换热器是将螺旋板组装在两个端盖上形成的，通过螺旋板的旋转实现热传导。
螺旋板式换热器具有体积小、传热效率高、清洗方便等特点。
螺旋板式换热器适用于高温高压场合。
4. 换热管束换热管束是将多根直径较小的管子束缚在一起，通过管壁实现热传导。
换热管束具有结构紧凑、传热效率高、适用性广的特点。
换热管束适用于高温高压场合。
5. 换热器组件换热器组件是由多个换热器组成的系统，可以根据不同的需求组合和调整。
换热器组件具有灵活性高、适应性强的特点。
换热器组件适用于需要灵活配置和调整的场合。
以上是常见的换热器种类及其特点。
根据不同的工作条件和需求，选择适合的换热器可以提高换热效率，降低能耗，实现更加有效的热量传递。
试述换热器的概念
试述换热器的概念换热器是一种用来将热量从一个流体传递到另一个流体的装置。
它通常被用于工业生产过程、建筑空调系统、供暖系统和其他热交换应用中。
换热器可以在不同的形式和尺寸中找到，以满足不同的应用需求。
换热器的主要工作原理是利用热传导的方式将热量从一个流体传递到另一个流体。
在换热器中，两种流体通常是通过一系列金属管道或管壳中流动的。
其中一个流体可以是热源，例如蒸汽、热水或电加热器产生的热流体。
另一个流体可以是想要加热或冷却的物质，例如水、空气或化学制品。
通过这种方式，换热器使两种流体之间的热量交换成为可能。
在现代的换热器中，有三种主要类型：散热器、冷凝器和蒸发器。
散热器主要用于冷却流体，例如汽车发动机中的散热器，它将汽车发动机冷却液中的热量散发到周围空气中。
冷凝器用于将蒸气或气体冷却成液体，例如在冷冻设备中使用的冷凝器，它将氨气冷却成液态氨。
蒸发器则相反地将液体转化成气体，例如在空调系统中使用的蒸发器，它将冷凝的制冷剂转化成冷气。
另外，换热器还可以根据其结构和工作原理来分类。
最常见的换热器类型包括壳管式换热器和板式换热器。
壳管式换热器由一个外壳和一组管子组成，热源流体流过管子，被加热或冷却，而需要加热或冷却的流体则流过外壳。
这种类型的换热器通常用于高流量和高温差的应用中。
板式换热器则由一系列金属板组成，流体在相邻的板之间流动，热量通过板的表面传递。
板式换热器通常体积小、重量轻，适用于空间有限的应用场合。
换热器的设计和选择取决于许多因素，如流体性质、流量、温度和压力。
在选择换热器时，需要考虑流体的化学性质、腐蚀性和蒸发和结垢的倾向。
此外，还需要考虑换热器的运行成本、维护成本和使用寿命等因素。
正确的换热器选择和设计可以有效地提高系统的能效和节约能源。
在工业生产过程中，换热器扮演着至关重要的角色。
例如，在化工工业中，换热器被广泛应用于生产过程中的加热、冷却和过程控制中。
在食品和饮料行业，换热器用于加热和冷却液体食品。
换热器基本知识
（2） 浮头式换热器
浮头式换热器 1—防冲板；2—折流板；3—浮头管板；4—钩圈；5—支耳
浮头式换热器
• 浮头式换热器 管束一端的管板可自由浮动，完 全消除了热应力;且整个管束可从壳体中抽出, 便于机械清洗和检修。浮头式换热器的应用较 广。
• 优点：管间和管内清洗方便，不会产生热应力 ；
• 缺点：结构复杂，造价比固定管板式换热器高 ，设备笨重，材料消耗量大，且浮头小盖在操 作中无法检查，制造时对密封要求较高。
• 流体每通过管束一次称为一个管程；每通过壳体一次称为一个壳程。 图示为最简单的单壳程单管程换热器,简称为1-1型换热器。为提高管内 流体速度,可在两端管箱内设置隔板，将全部管子均分成若干组。这样 流体每次只通过部分管子，因而在管束中往返多次，这称为多管程。 同样，为提高管外流速，也可在壳体内安装纵向挡板，迫使流体多次 通过壳体空间，称为多壳程。多管程与多壳程可配合应用。
设备。
二、间壁式换热器的类型
沉浸式蛇管换热器
管式换热器
间壁式换热器
板式换热器
喷淋式换热器
套管换热器
固定管板式
列管式换热器
U型管
平板式换热器
浮头式 填料函式
螺旋板式换热器 夹套式换热器
板翘式换热器 翘片式换热器
翘片管换热器
(一) 管式换热器
管式换热器特点
• 管式换热器虽然在换热效率、结构紧凑性和单位传热
• 缺点：由于受弯管曲率半径的限制，其换热管 排布较少，管束最内层管间距较大，管板的利 用率较低，壳程流体易形成短路，对传热不利 。当管子泄漏损坏时，只有管束外围处的U形 管才便于更换，内层换热管坏了不能更换，只 能堵死，而坏一根U形管相当于坏两根管，报 废率较高。
换热器的种类及应用
换热器的种类及应用换热器是一种用于传热的设备，广泛应用于化工、电力、冶金、石油等行业。
根据传热方式和工作原理的不同，换热器可以分为多种类型。
1. 管壳式换热器：管壳式换热器是最常见的换热器之一。
它由管束和外壳组成，热媒通过管束流动，被换热的物质则在外壳中流动，通过管壳内外流体的对流和传导传热，实现换热过程。
管壳式换热器广泛应用于化工、冶金等行业的蒸发、冷凝、汽化、加热等工艺中。
2. 板式换热器：板式换热器采用多层波纹板组成，通过多个波纹板的叠加形成通道，在通道内实现换热。
板式换热器具有换热效率高、紧凑、易于清洗等优点，被广泛应用于空调、制冷、化工、食品加工等领域。
3. 管束式换热器：管束式换热器由多根平行布置的管子组成，通过管子内的热媒与外壳中的被换热物质进行换热。
管束式换热器适用于高温、高压、粘稠液体的换热过程，常用于石油、化工等行业。
4. 螺旋板换热器：螺旋板换热器采用螺旋板作为热传输面，通过螺旋板的内外壁形成两个流通通道，通过流体在螺旋板内外壁之间交替流动，实现换热。
螺旋板换热器具有高换热效率、低压降等优点，广泛应用于化工、制药等行业。
5. 空气冷却器：空气冷却器以空气作为冷却介质，通过与被冷却物质接触，将被冷却物质的热量传递给空气，使其冷却。
空气冷却器广泛应用于电力、化工等行业中的冷却系统，如发电厂中的冷却塔、汽车发动机中的散热器等。
6. 管式加热器：管式加热器是一种通过将热媒加热后传递给被加热物质，实现加热的设备。
管式加热器应用于化工、电力等行业中需要对物质进行加热的工艺中，如石油精制中的加热炉、电站中的锅炉等。
总之，换热器可以根据不同的换热原理和应用场景，分为管壳式换热器、板式换热器、管束式换热器、螺旋板换热器、空气冷却器和管式加热器等多种类型。
这些换热器在不同的工业领域中发挥着重要作用，提高了能源利用效率，降低了设备运行成本，促进了工业生产的发展。
换热器详细介绍
顺流布置
∆t m = ∆t max − ∆t min ( 300 − 35) − (150 − 85) = 142.3 = ℃ ∆t max 300 − 35 ln ln ∆t min 150 − 85
蓄热式换热器：换热器由蓄热材料构成，并分成两半， 蓄热式换热器：换热器由蓄热材料构成，并分成两半，冷热流体轮 换热器 换通过它的一半通道，从而交替式地吸收和放出热量， 换通过它的一半通道，从而交替式地吸收和放出热量，即热流体流 过换热器时，蓄热材料吸收并储蓄热量，温度升高， 过换热器时，蓄热材料吸收并储蓄热量，温度升高，经过一段时间 后切换为冷流体，蓄热材料放出热量加热冷流体。一般用于气体， 后切换为冷流体，蓄热材料放出热量加热冷流体。一般用于气体， 如锅炉中间转式空气预热器，全热回收式空气调节器等。 如锅炉中间转式空气预热器，全热回收式空气调节器等。
Hot fluid
Hot fluid
Cold fluid
Cold fluid
T Th (Hot)
T
∆T1
Th Tc
∆T2
∆T1
Tc (cold) x
∆T2
x
顺流
逆流
21
复杂布置时换热器平均温差的计算
实际换热器一般都是处于顺流和逆流之间，或者有时是逆流， 有时又是顺流。由于逆流的平均温差最大，因此，人们想到对 纯逆流的对数平均温差进行修正以获得其他情况下的平均温差。
7
TB ,in (shell side)
TA,out
换热器设备规范标准最新
换热器设备规范标准最新1. 引言换热器是实现不同介质间热量传递的关键设备，广泛应用于石油、化工、电力、冶金等行业。
本规范旨在确保换热器的设计、制造、安装和运行符合最新的安全和效率要求。
2. 设备分类换热器根据其工作原理可分为：壳管式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器等。
每种类型应根据其特点和应用场景选择相应的设计和制造标准。
3. 设计要求- 设计应考虑介质的物理化学性质，包括温度、压力、腐蚀性等。
- 应根据热负荷和温差选择合适的换热面积和流道设计。
- 设计应满足流体动力学要求，避免流速过高或过低导致的效率降低或设备损坏。
4. 材料选择- 材料应根据介质的腐蚀性、温度和压力等级选择，确保长期稳定运行。
- 应优先选择符合国家或国际标准的材料。
5. 制造标准- 制造过程应符合ISO、ASME等国际标准。
- 焊接、热处理等关键工艺应有严格的质量控制。
6. 安装与调试- 安装前应对设备进行彻底检查，确保无损伤和缺陷。
- 安装应严格按照设计图纸和制造商指导进行。
- 调试过程中应监测设备运行参数，确保达到设计要求。
7. 安全与环保- 设备应配备必要的安全装置，如压力释放阀、温度监控器等。
- 应采取措施减少噪音和振动，符合环保要求。
8. 运行与维护- 制定详细的操作规程，确保操作人员正确使用设备。
- 定期对设备进行检查和维护，及时发现并解决问题。
9. 质量保证- 制造商应提供完整的质量保证体系，包括材料证明、工艺流程记录、出厂检验报告等。
10. 附录- 附录包括换热器的典型设计参数、计算方法、故障排除指南等。
11. 结语本规范标准旨在指导换热器的设计、制造、安装和运行，以确保设备的安全、可靠和高效。
建议用户根据具体应用场景和最新技术发展，对本规范进行适当调整和更新。
请注意，上述内容为示例文本，实际的换热器设备规范标准应根据具体的行业标准和法规进行制定。
换热器换热量计算公式
换热器换热量计算公式换热器是一种用于将热量从一种介质传递到另一种介质的装置。
根据换热器的类型和工作原理的不同，换热量的计算公式也会有所不同。
下面将介绍几种常见的换热器及其换热量计算公式。
1.单相流体传热换热器单相流体传热换热器是将一个单相流体中的热量传递到另一个单相流体中的换热器。
换热量的计算公式基于热平衡原理，即热量在两个流体之间的传递是相等的。
Q=m·c·(T2-T1)其中，Q为换热量，单位为焦耳/秒（J/s）或瓦特（W）；m为流经换热器的质量流率，单位为千克/秒（kg/s）；c为流体的比热容，单位为焦耳/千克·摄氏度（J/(kg·°C)）；T1和T2分别为流体的入口温度和出口温度，单位为摄氏度（°C）。
在实际应用中，为了计算方便，可以将换热率（U）引入公式。
换热率是描述换热器传热性能的参数，通常通过实验或理论计算确定。
Q=U·A·(T2-T1)其中，U为换热率，单位为焦耳/秒·平方米·摄氏度（J/(s·m^2·°C)）或瓦特/平方米·摄氏度（W/(m^2·°C)）；A为换热面积，单位为平方米（m^2）。
2.蒸发冷凝换热器蒸发冷凝换热器用于将一种流体从液态转化为气态或从气态转化为液态的过程中传递热量。
换热量的计算公式基于摩尔焓的变化。
Q=G·(h2-h1)其中，Q为换热量，单位为焦耳/秒（J/s）或瓦特（W）；G为质量流率，单位为摩尔/秒（mol/s）；h1和h2分别为流体的入口摩尔焓和出口摩尔焓，单位为焦耳/摩尔（J/mol）。
在实际应用中，为了计算方便，可以将换热系数（U）引入公式，并结合换热面积（A）进行计算。
Q=U·A·(h2-h1)其中，U为换热系数，单位为焦耳/秒·平方米·摄氏度（J/(s·m^2·°C)）或瓦特/平方米·摄氏度（W/(m^2·°C)）。
换热器
1）浮头式换热器
浮头式换热器两端的管板，一端不与壳体相连，该端称浮头。管子受热时，管束连同浮头可以沿轴向自由伸缩，完全消除了温差应力。
新型浮头式换热器浮头端结构，它包括圆筒、外头盖侧法兰、浮头管板、钩圈、浮头盖、外头盖及丝孔、钢圈等组成，其特征是：在外头盖侧法兰内侧面设凹型或梯型密封面，并在靠近密封面外侧钻孔并套丝或焊设多个螺杆均布，浮头处取消钩圈及相关零部件，浮头管板密封槽为原凹型槽并另在同一端面开一个以该管板中心为圆心，半径稍大于管束外径的梯型凹槽，且管板分程凹槽只与梯型凹槽相连通，而不与
结构：壳体、管束、管板、折流挡板和封头。 一种流体在管内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。
列管式换热器，按材质分为碳钢列管式换热器，不锈钢列管式换热器和碳钢与不锈钢混合列管式换热器三种，按形式分为固定管板式、浮头式、U型管式换热器，按结构分为单管程、双管程和多管程，传热面积1～500m2，可根据用户需要定制。在进行换热时，一种流体由封头的连结管处进入，在管流动，从封头另一端的出口管流出，这称之管程；另-种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程。
换热器作为传热设备被广泛用于耗能用量大的领域。随着节能技术的飞速发展，换热器的种类越来越多。适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器，结构型式也不同，换热器的具体分类如下：
1、换热器按传热原理可分为：
1）间壁式换热器
间壁式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，两种流体之间进行换热。因此又称表面式换热器，这类换热器应用最广。间壁式换热器根据传热面的结构不同可分为管式、板面式和其他型式。
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《管壳式换热器的设计和选型》一、设计题目1.1题目在一反应器的反应过程中,以400kw的加热功率加热10h,需要将反应过程中挥发出来的120号航空汽油(石油醚)冷却再回流到反应器中,试设计一管壳式换热器,要求能够把挥发出来的溶剂完全都回流到反应器中。
1.2 要求1) 对反应器的蒸发量进行计算,即 (溶剂kg/h).2) 冷却水采用天津地区的地下水(需要确定进口水的温度,出口温度自定;要确定水的压力以保证能够在壳程里流动).3) 溶剂走管程, 冷却水走壳程. 且管程与反应器连接,并且通大气.4) 计算换热面积等.5) 确定换热器的尺寸.6) 画出结构示意图,为设备制造企业提供可靠的基础数据(可以用计算机画).7) 该设计方案的费用计算，主要有:◆设备费（材料费和一些配件费,材料可以选用304不锈钢等）;◆操作费（冷却水消耗量）.8) 参考文献：a、《化工原理》上、下册，天津大学出版社b、《化工原理课程设计》，天津大学出版社c、《化工机械手册》，天津大学出版社d、《化工设备设计手册基础》，上海科学技术出版社二、设计过程2.1确定设计方案（1）初选换热器的类型溶剂：石油醚，按照正戊烷来计算。
冷却剂：天津地下水，其地下水温度取15℃。
两流体温度变化：热流体进出口温度均为常压下正戊烷的沸点温度36.07℃，进口处为饱和蒸汽，冷却过程发生冷凝；冷流体进口温度为16℃，出口温度为24℃。
（2）初定流动空间及流速冷却水走管程，正戊烷走壳程。
选用Φ25mmx2.5mm的304不锈钢管。
管程一般流体的常用流速范围为0.5-3.0m/s，初选管程冷却水的流速u i=0.5 m/s。
2.2 确定物性数据定性温度：取流体的进出口温度的平均值壳程流体的定性温度为t 0= =36.07℃管程流体的定性温度为t i = =20℃由定性温度，查得壳程和管程流体的有关物性数据如下：正戊烷在36.07℃下的有关物性数据如下：冷却水在20℃下的有关物性数据：2.3 计算总传热系数2.3.1 热流量16242+36.0736.072+由题意取Q=400kw2.3.2 平均传热温差 Δt=1212ln t t t t - =(36.0716)(36.0724)(36.0716)ln(36.0724)-----=15.733 ℃2.3.3 正戊烷蒸汽流量 ω0=Q H=400/357.4/kJ s kJ kg=1.119kg/s2.3.4 冷却水用量 ωi =p iQ C t =4004.1838x =11.953（kg/s ）2.3.5 总传热系数 (1)计算管程传热系数h i 雷诺系数 Re=d i u i ρi /μI=20x103-x0.5x998/1.005x103-=9930.348普朗特常数 Pr=Cp i μi /k i=4.183x103x1.005x103-/0.599=7.018管程传热系数h i =0.80.023(R e )(Pr )ni i i ik d ,由于管内正戊烷蒸汽发生冷凝，取n=0.3h i =0.023x0.599/0.02x9930.3480.8x7.0180.4 =2366.752 W/( m 2*℃)（2）壳程传热系数h o在此设计过程中，先假设壳程传热系数h o 为1000 W/( m 2*℃) （3）污垢热阻查附录二十可得：管内热阻Rsi=1.7197x104- m 2*℃/W ，管外热阻Rso= 1.7197x104- m 2*℃/W（4）管壁的导热系数查附录十二可得：管壁的导热系数λ=16.70 W/( m*℃) （5）计算总传热系数K K=o o i i1d d 1h d oiiobd RsiRso d d h λ++++=3443125100.0025251.71971025/20 1.7197101/10002366.752201017.1520x x x x x x x x ----++++=476.193 W/( m 2*℃)2.4计算传热面积S=Q K t∆=340010476.19315.733x x =53.391 m 22.5 工艺结构尺寸2.5.1 选取管径和管内流速选用Φ25mmx2.5mm 的304不锈钢管，管内流速u i =0.5 m/s 。
2.5.2 计算管程数和传热管数 单程传热管数：211.953/9980.7850.020.54i iVn x x d u π===76.28 ≈77 根按单程管来计算，所需的传热管长度为53.3913.140.02577o sL d nx x π=== 8.833 m系列标准中管长只有1.5m ，2m ，3m 和6m 四种，固该换热器采用多管程结构。
取传热管长L=6m ，则管程数Np=L/l=8.833/6≈2，从而管程数定为2。
传热管总数N=77x2=154 根2.5.3 平均传热温差单一饱和蒸汽冷凝的温度在整个热交换器中是一定的，温差修正系数为1，因此，有效温差等于对数平均温差，t ∆=15.733℃。
2.5.4 传热管排列和分程方法采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。
查表，管心距可取t=32mm 。
横过管束中心线的管数1.1c n ===13.651≈14 根2.5.5 壳体内径 采用多管程结构，'(1)2c D t n b=-+，其中'b 取值范围为（1-1.5）o d ，取'b =o d ，D=32x （12-1）+2x1.25x25=466（m ），取D=500mm 。
2.5.6 折流挡板采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高度h=0.25x500=125(mm)取折流挡板间距B=0.3D=0.3x500=150 mm折流挡板数Nb=传热管长/折流板间距-1=6000/150-1=39（块）2.6 换热器传热核算2.6.1 壳程对流传热系数 （1） 计算当量直径 e d 当量直径，由正三角形排列得：2222)40.0320.7850.025)2423.140.025o e od x x x d d x ππ--===0.0199 m（2）计算壳程流通截面积o S =BD(1-o d t)=0.150.5(125/32)x x -=0.01641 m 2（3）计算壳程流体流速及其雷诺数1.119/2.820.01641o u ==24.181 m/s33251062624.181R e 0.29910o o oo od u x x x x ρμ--=== 1265661.037（4）计算壳程的对流传热系数1/30.41/30.4232()626(626 2.82)9.810.0076[]Re 0.00760.0128[]1265661.037(0.22910)v o ogx x h k x x x x ρρρμ---== =1122.04 W/( m 2*℃) 2.6.2 管程对流传热系数 （1）管程流通截面积221540.7850.020.02418422i iN s dx xπ=== m 2（2）管程流体流速及雷诺数11.953/9980.4953(/)0.0195i u m s ==，和所选取的流速差别不大，表明之前的假设正确Re=d i u i ρi /μi =20x103-x0.4953x998/1.005x103-=9837.003 （3）计算管程对流传热系数 h i =0.80.023(R e )(Pr )ni i i ik d =0.023x0.599/0.02x99837.0030.8x7.0180.4= 2949.093 W/( m 2*℃)2.6.3 核算总传热系数 K=o o i i1d d 1h d oii obd RsiRso d d h λ++++3443125100.0025251.71971025/20 1.7197101/1122.042349.093201016.7020x x x x x x x x ----++++=562.860 W/( m 2*℃)K 计/K 选=562.860/476.193=1.182，符合K 计/K 选=1.15-1.25的设计要求，所设计的换热器能满足热量交换要求。
2.6.4 传热面积S S=Q K t∆=340010562.86015.733x x =45.170（m 2）该换热器的实际传热面积() 3.140.0256(15414)p o c S d L N n x x x π=-=-=65.94（m 2）2.7 换热器内流体的压降2.7.1 管程压降12()it s ppp p F N N ∆=∆+∆∑，其中，212i i iiu l p d ρλ∆=，2232u p xρ∆=根据，Re=9837.003，相对粗糙度e/d=0.03/20=0.0015, 查表可得，0.04iλ=2169980.49530.041468.99()0.022x p xxPa ∆==229980.49533367.25()2x p xPa ∆==t F =1.4mm,壳程数1s N =,管程数2p N =(1468.99367.25) 1.4125141.47()ipx x x Pa ∆=+=∑2.7.2 壳程压降''12()o t s p p p F N ∆=∆+∆∑，其中'1p ∆为流体流经管束的阻力，'2p ∆为流体流过折流板缺口的阻力，分别进行计算。
（1）计算流体流经管束的阻力'1p ∆2'1(1)2o o c B u p Ff n N ρ∆=+，F=0.5,n c =14, 因为 Re>500,0.2285.0R eofx -==2.0x1265661.0370.228-=0.0812'1 2.8224.1810.50.08114(391)1869.88()2x p x x x xPa ∆=+=（2）计算流体流过折流板缺口的阻力'2p ∆2'22(3.5)2oB u B p N D ρ∆=-=22150 2.8224.18114(3.5)3347.29()5002x x x xPa -=(3) 计算壳程压降'op ∆s F 取1.0，'op ∆=（1869.88+3347.29）x1.0x2=10434.34（Pa ）2.8 换热器主要结构尺寸和计算结果三、设计费用计算1、设备费（1）换热器造价换热器的换热管采用304不锈钢材料，规格为Φ25mmx2.5mm，每根长6m，共154根，市场报价30元/根，共计4620元；壳体材料采用304不锈钢，市场单价19元/千克，初步估算壳体重量为20千克，故造价为380元；法兰，本次设计采用法兰6个，参考网站，不锈钢法兰的价格为50元/个，总价为300元；（2）操作费电费：参考网站，工程所在地的电费为0.49元/度，则电费为4000x0.49=1960元；水费：天津的地下水成本费为3元/立方米，耗水量为43030.8x10=430308千克，共计430308/998=431立方米，水费为431x3=1293元综上，总价为4620+380+300+1960+1393=8653元，则加上其他潜在费用，初步估计使用价格在10000元四、参考文献《化工流体流动与传热》第二版柴诚敬，张国亮主编化学工业出版社《化工原理课程设计》天津大学出版社《化工机械手册》天津大学出版社《化工设备设计手册基础》上海科学技术出版社网站“天津地质网”《热交换器设计手册》【日】尾花英朗著徐中权译石油工业出版社。