换热器工艺设计计算
列管式换热器工艺设计
列管式换热器工艺设计列管式换热器是一种常用的热交换设备，广泛应用于化工、石油、能源、医药等领域。
其工艺设计涉及到换热区的结构和管束布局、进出口管道设计、冷却介质的选择、换热器的尺寸计算等方面。
本文将对列管式换热器的工艺设计进行详细介绍。
首先，在进行列管式换热器的工艺设计时，需要确定换热器的工作参数。
包括流体的流量、进出口温度、换热效率等。
这些参数可以根据工艺流程需要和热力计算来确定。
然后需要确定换热器的结构和管束布局。
列管式换热器一般由壳体和管束组成，壳体内有多个并联的管束，通过壳体和管束间的两端盖固定。
在确定结构和布局时，需要考虑流体的流动方向、流动形式、管道排列方式等。
通常有以下几种管束布局形式：平行流、逆流和混合流。
根据换热区的结构和管束布局，可以进行进出口管道的设计。
进出口管道应考虑流体的流量、流速、压降等参数。
一般采用接近等径管道，并且尽量减小进出口管道对管束的阻力影响。
在进行换热器工艺设计时，还需要确定冷却介质的选择。
冷却介质的选择对换热器的性能和使用寿命有着重要影响。
应根据工艺要求、介质的物化性质和成本等因素进行选择。
最后，需要进行换热器的尺寸计算。
换热器的尺寸是根据工艺参数和热力计算结果来确定的。
一般包括换热面积、管道长度、管径等。
换热面积的计算可以通过换热器的热负荷、进出口温度差和换热系数来确定。
综上所述，列管式换热器的工艺设计涉及到换热区的结构和管束布局、进出口管道设计、冷却介质的选择、换热器的尺寸计算等方面。
通过合理设计，可以提高换热器的热交换效率，满足工艺需要，并确保换热器的安全可靠运行。
换热器计算步骤
第2章工艺计算2.1设计原始数据表2—1名称设计压力设计温度介质流量容器类别设计规范单位Mpa ℃/ Kg/h / /壳侧7.22 420/295 蒸汽、水III GB150 管侧28 310/330 水60000 GB1502.2管壳式换热器传热设计基本步骤（1）了解换热流体的物理化学性质和腐蚀性能（2）由热平衡计算的传热量的大小，并确定第二种换热流体的用量。
（3）确定流体进入的空间（4）计算流体的定性温度，确定流体的物性数据（5）计算有效平均温度差，一般先按逆流计算，然后再校核（6）选取管径和管内流速（7）计算传热系数，包括管程和壳程的对流传热系数，由于壳程对流传热系数与壳径、管束等结构有关，因此，一般先假定一个壳程传热系数，以计算K，然后再校核（8）初估传热面积，考虑安全因素和初估性质，常采用实际传热面积为计算传热面积值的1.15~1.25倍l（9）选取管长（10）计算管数NT（11）校核管内流速，确定管程数（12）画出排管图，确定壳径D和壳程挡板形式及数量等i（13）校核壳程对流传热系数（14）校核平均温度差（15）校核传热面积（16）计算流体流动阻力。
若阻力超过允许值，则需调整设计。
第2章工艺计算2.3 确定物性数据2.3.1定性温度由《饱和水蒸气表》可知，蒸汽和水在p=7.22MPa、t>295℃情况下为蒸汽，所以在不考虑开工温度、压力不稳定的情况下，壳程物料应为蒸汽，故壳程不存在相变。
对于壳程不存在相变，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。
其壳程混合气体的平均温度为：t=420295357.52+=℃（2-1）管程流体的定性温度：T=3103303202+=℃根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。
2.3.2 物性参数管程水在320℃下的有关物性数据如下：【参考物性数据无机表1.10.1】表2—2密度ρi-=709.7 ㎏/m3定压比热容cpi=5.495 kJ/㎏.K热导率λi=0.5507 W/m.℃粘度μi=85.49μPa.s普朗特数Pr=0.853壳程蒸气在357.5下的物性数据[1]：【锅炉手册饱和水蒸气表】表2—3密度 ρo =28.8 ㎏/m 3定压比热容 c po =3.033 kJ/㎏.K 热导率 λo =0.0606 W/m.℃ 粘度 μo =22.45 μPa.s 普朗特数Pr=1.1222.4估算传热面积 2.4.1热流量根据公式（2-1）计算：p Q Wc t =∆ 【化原 4-31a 】 （2-2）将已知数据代入 （2-1）得：111p Q WC t =∆=60000×5.495×310 (330-310)/3600=1831666.67W式中： 1W ——工艺流体的流量，kg/h ；1p C ——工艺流体的定压比热容，kJ/㎏.K ；1t ∆——工艺流体的温差，℃；Q ——热流量，W 。
列管式换热器的选型和计算
列管式换热器的选型和计算选择和计算列管式换热器时，需要考虑以下几个重要因素：工艺要求、流体性质、传热面积、传热系数、压降和尺寸等。
1.工艺要求：首先需要了解工艺要求，确定换热器的工作条件，如需求的热交换量、流体进出口温度、换热器操作压力等。
2.流体性质：对于液体流体，需要知道其流量、密度、比热容和粘度等参数；对于气体流体，需要知道其流量、密度、比热容、粘度以及含湿量等参数。
此外，还需要了解流体的腐蚀性和脏污程度等因素。
3.传热面积：传热面积是换热器设计的关键，它决定了换热效果的好坏。
通常，换热面积越大，传热效率越高。
传热面积的计算需要根据需要传热的热流量、热交换的温差以及换热器的传热系数来确定。
4.传热系数：传热系数是描述换热器传热性能的重要参数，它是指单位时间内单位面积的传热量与温度差的比值。
传热系数受到流体流速、流体性质、传热表面形式和腐蚀程度等因素的影响。
一般来说，传热系数越大，传热效果越好。
5.压降：换热器的设计还要考虑流体在管内和管外的压降。
流体在管内的压降与流速、管道尺寸、流体性质和管道长度等因素有关。
流体在管外的压降主要受到流体通过管束时的速度和管束间距的影响。
合理控制压降，可以保证换热过程的均衡和稳定。
6.尺寸：选择合适的换热器尺寸，需要考虑到实际安装场地的限制。
一般来说，尺寸越小，安装成本越低，但传热面积较小，传热效果也相应较差。
因此，在满足工艺要求的前提下，尽量选择较大的换热器尺寸。
换热器选型时，可以参考换热器厂家提供的产品目录和工程经验，综合考虑上述因素，选择符合要求的型号。
选定后，可以使用传热计算软件进行详细的热力学计算，确定换热器的几何尺寸，进一步优化设计。
总之，换热器的选型和计算是一个比较复杂的过程，需要综合考虑各种因素，并利用适当的工具进行计算和分析。
只有选择合适的换热器，才能满足工艺要求，提高换热效率，并确保系统的可靠运行。
夹套换热面积计算
夹套换热面积计算夹套换热面积是指在换热器中，通过夹套的表面积来进行热交换的过程。
夹套换热器广泛用于化工、石油、食品等工业领域，用于加热、冷却、蒸发、冷凝等工艺过程。
下面将从夹套换热器的定义、设计原则、计算方法等方面进行详细介绍。
一、夹套换热器的定义夹套换热器是一种常见的换热设备，其结构一般由内筒、夹套和外筒组成。
内筒用于传递热量的流体，夹套则被用来传递热量的介质。
通过夹套与内筒之间的换热面积，实现了热量的传递。
夹套换热器的设计原理是通过将介质流经夹套，使夹套与内筒之间形成热传递的界面，从而实现热量的交换。
二、夹套换热器的设计原则夹套换热器的设计应该遵循以下原则：1. 确定换热面积：根据工艺要求和换热介质的性质，确定夹套换热器的换热面积。
换热面积的大小直接影响到热量的交换效果，一般情况下，换热面积越大，换热效果越好。
2. 选择合适的夹套形式：根据工艺要求和介质特性，选择合适的夹套形式，包括单夹套、双夹套、半管夹套等。
不同的夹套形式适用于不同的工艺需求。
3. 确定夹套材质：夹套的材质应该能够满足工艺要求和介质特性，一般情况下，不锈钢、碳钢等材质是常用的夹套材质。
4. 设计合理的流体路径：夹套换热器的流体路径应该设计得合理，以确保流体能够充分接触换热面，提高换热效果。
三、夹套换热面积的计算方法夹套换热面积的计算是设计夹套换热器的重要步骤之一。
常用的计算方法有以下几种：1. 理论计算法：根据换热器的工艺要求和介质特性，利用传热学的理论计算方法，计算夹套换热器的换热面积。
这种方法需要考虑介质的流速、温度差等因素，通过公式计算得出换热面积的大小。
2. 经验公式法：根据实际工程经验，利用经验公式计算夹套换热器的换热面积。
这种方法相对简单，但需要结合实际情况进行修正，以提高计算的准确性。
3. 数值模拟法：利用计算机软件进行数值模拟，模拟夹套换热器的换热过程，通过计算得出换热面积的大小。
这种方法可以更精确地计算换热面积，但需要具备相关的计算软件和计算能力。
工艺设计要点之十七：换热器
工艺设计要点之十七：换热器
1。
热交换器计算式Q = U×A×F×(LMTD)中LMTD的校正因子可取F = 0.9。
2。
最常见的换热管外径为19、25、38 mm ，三角形排列，管长6000、3000 mm 。
3。
壳径300 mm的换热器面积约为9.3 m2；
壳径600 mm 的换热器面积约为37.2 m2；
壳径900 mm的换热器面积约为102 m2。
4。
换热管内液体流速应该为1 ~ 3 m/s ；气体流速应该为9 ~ 30 m/s 。
5。
带有腐蚀、污浊、锈蚀或者高压的流体通常安排在管内侧。
6。
粘性和冷凝的流体通常安排在管外壳侧。
7。
对于蒸发工况，压降约为0.1 bar；其他工况约为0.2 ~ 0.68 bar。
8。
管壳式换热器中对于同端面管内外流体的最小温差约为10o C；对于冷剂约为5o C 。
9。
凉水塔出口温度通常为30o C ，返水温度不高于45o C 。
10。
从参考文献中可以找到许多管壳式换热器中传热系数的估算式，
参见本园地2000-12-22刊发的“如何设计换热器及平均总传热系数U的初估”。
11。
对于换热面积为10 ~ 20 m2的工况，最好选用套管式换热器。
12。
螺旋板换热器通常用于泥浆及含有固体物料的工况。
13。
带垫片的板式换热器温度可高达160o C，由于其高效传热及“交错温差”的特性，而被广泛应用。
换热器工艺设计
目录第一章文献综述····························································································第一节概述 ··························································································一、换热器旳概念二、换热器旳分类三、列管式换热器旳原则简介四、列管式换热器选型旳工艺计算环节第二节换热器设备应满足旳基本规定·························································一、合理旳实现所规定旳工艺条件二、安全可靠性三、安装、操作及维护以便四、经济合理第三节列管式换热器构造及基本参数·························································一、管束及壳程分程二、传热管三、管旳排列及管心距四、折流板和支撑板五、旁路挡板和防冲挡板六、其他重要附件七、列管式换热器构造基本参数第四节设计计算旳参数选择·····································································一、冷却剂和加热剂旳选择二、冷热流体通道旳选择三、流速旳选择四、流向旳选择第二章列管式换热器旳设计计算 ······································································第一节换热面积旳估算 ············································································一、计算热负荷二、估算传热面积第二节换热器及重要附件旳试选 ································································一、试选管型号二、换热器构造某些基本参数旳选择第三节换热器校核 ··················································································一、核算总传热系数二、核算压强降第四节设计成果一览表 ············································································第五节设计总结及感想 ············································································一、设计总结二、感想参照文献··································································································第一章 文献综述(略)第二章 列管式换热器旳设计计算 第一节 换热面积旳估算一、计算热负荷(不考虑热损失)由于设计条件所给为无相变过程。
板翅式换热器的设计计算
板翅式换热器的设计计算板翅式换热器是一种高效的热交换设备，广泛应用于石油、化工、电力、冶金和船舶等行业。
设计计算是确保换热器能够满足工艺要求的重要环节。
下面将从换热器的基本原理、设计计算流程以及重要参数的计算方法三个方面详细介绍板翅式换热器的设计计算。
一、基本原理板翅式换热器由一系列平行排列的金属翅片和板片组成，通过翅片与板片之间形成的通道进行热传递。
热流经过翅片时，翅片的薄壁将热量传递给流体，使之升温，同时冷却流体使之降温。
换热器的设计目标是使流体在热交换过程中温差最小，换热面积最大。
二、设计计算流程1.确定换热器的工艺参数，如设计流量、进出口温度、压力损失要求等。
2.选择合适的换热器型号和规格。
3.计算换热面积：根据热传导原理，换热面积与传热系数成正比，与温差和热交换流体的流速成反比。
可以利用换热器的选型手册或经验公式计算换热面积。
4.计算传热系数：传热系数反映了流体与换热面之间传热的速率。
通过流体的流速、物性、管道的材质和换热器的结构等参数来计算传热系数。
5.计算换热器的压降：通过流体流过换热器时产生的阻力和流速来计算压降。
一般要求换热器的压降控制在一定范围内，以确保流体的流动和换热效果。
6.判断换热器的适用性：根据计算结果判断换热器是否满足工艺要求。
如不满足，需重新调整参数，重新计算，直至满足要求为止。
三、重要参数的计算方法1.换热面积（A）的计算方法：A=Q/(u*ΔTm)其中，Q为传热量，u为传热系数，ΔTm为平均温差。
2.传热系数（u）的计算方法：u=k/(s/δ)其中，k为热导率，s为板翅的壁厚，δ为流体的热边界层厚度。
3.压降（ΔP）的计算方法：ΔP=(f*L*ρ*v^2)/(2*D*De)其中，f为摩阻系数，L为流道长度，ρ为流体的密度，v为流体的流速，D为换热流体通道的有效直径，De为流体通道的有效等效直径。
以上是板翅式换热器设计计算的一般步骤和常用参数的计算方法，通过合理选择和计算这些参数，可以确保换热器的性能满足工艺要求，实现高效的热交换。
管壳式换热器的设计及计算
所谓提高换热器性能，就是提高其传热性能。狭义的强化传热系指提高流体和传热面之间的传热系数。其主要方法归结为下述两个原理，即使温度边界层减薄和调换传热面附近的流体，前者采用各种间断翅片结构，后者采用泡核沸腾传热[2]。最近还兴起一种EHD技术，即电气流体力学技术，又称为电场强化冷凝传热技术，进一步强化了对流、冷凝和沸腾传热，特别适用于强化冷凝传热，并适用于低传热性介质的冷凝，因而引起人们的普遍关注[3]。其原理是，对某些不导电液体的表面施以相垂直的电场，使液体表面变得很不稳定，借冷凝液表面的张力作用和在静电场下液膜的不稳定现象使液膜厚度减薄，从而强化冷凝传热。其所需电场耗用的电力很小。人们想尽各种办法实施强化传热，归结起来不外乎两条途径，即改变传热面的形状和在传热面上或传热流路径内设置各种形状的湍流增进器或插入物。
当前换热器发展的基本趋势是：继续提高设备的传热效率，促进设备结构的紧凑性，加强生产制造的标准化系列化和专业化，并在广泛的范围内继续向大型化的方向发展。各种新型高效紧凑式换热器的应用范围将得到进一步扩大。在压力、温度和流量的许可范围内，尤其是处理强腐蚀性介质而需要使用贵重金属材料的场合下，新型紧凑式换热器将进一步取代管壳式换热器。
第一章
在化工生产中，为了工艺流程的需要，常常把低温流体加热或把高温流体冷却，把液态汽化或把蒸汽冷凝程液体，这些工艺过程都是通过热量传递来实现的。进行热量传递的设备称为换热设备或换热器。换热器是通用的一种工艺设备，他不仅可以单独使用，同时又是很多化工装置的组成部分。
在化工厂中，换热器的投资约占总投资的10%——20%，质量约为设备总质量的40%左右，检修工作量可达总检修工作量的60%以上。由此可见，换热器在化工生产中的应用是十分广泛的，任何化工生产工艺几乎都离不开它。在其他方面如动力、原子能、冶金、轻工、制造、食品、交通、家电等行业也有着广泛的应用。
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工艺设计计算
一、确定设计方案
1．选择换热器的类型
两流体的变化情况：热流体进口温度140℃，出口温度40℃；
冷流体进口温度20℃，出口温度40℃。
考虑冷热流体间温差大于50℃，初步确定选用浮头式换热器。
2．流程安排
与有机液相比，水易于结垢，如果其流速太小，会加快污垢增长速度使换热器传热速率下降。
有机液被冷却，走壳程便于散热。
因此，冷却水走管程，有机液走壳程。
二、确定物性数据
1．定性温度
对于粘度低的流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。
所以，
壳程流体的定性温度为：T=
902
40140=+℃ 管程流体的定性温度为：t=3024020=+℃
2．物性参数
定性温度下，管程流体(井水)、壳程流体（有机液）有关物性参数由《主要物性参数表》得出。
三、估算传热面积
1.热流量
Q 1=111t c m p ∆
=6000×2.22×(140-40)=1.332×106kj/h =
2.平均传热温差 先按照纯逆流计算，得
塑m t ∆=7.4920
4040140ln )2040()40140(=-----℃ 3.传热面积
由于壳程有机液的压力较高，故可选取较大的K 值。
假设K=395W /(㎡·℃)则估算的传热面积为： A=23
119.197
.4939510833.376m t K Q m =⨯⨯=∆ 考虑到估算性质的影响，根据经验取实际传热面积为估算值的1.15倍，则实际传热面积为：
15.1=p A A 207.22m =
4.井水用量：m =i
pi t c Q ∆1=()
h kg s kg /8.16250/51.4204010174.410833.37633==-⨯⨯⨯ 四、工艺结构尺寸
1.管径和管内流速 选用选用Φ25×
2.5较高级冷拔传热管（碳钢），取管内流速u 1=0.75m/s 。
2.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=2075.002.0785.0)7.9953600/(8.16250422≈⨯⨯⨯=u
d V
i π
（根） 按
单程管计算，所需的传热管长度为： L=m n d A s o p
1505.1420
025.014.307.22≈=⨯⨯=π 按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。
根据本设计实际情况，采用标准管设计，现取传热管长L=8m ，则该换热器的管程数为：Np=
2815≈=l L （管程） 传热管总根数：Nt=20×2=40（根）
3.平均传热温差校正及壳程数
平均温差校正系数： R=5204040140=-- P=2.040
1402040=-- 按单壳程，双管程结构，查图得：85.0=∆t ε
平均传热温差 24.4249.70.85=⨯=∆=∆∆塑m t m t t ε℃
由于平均传热温差校正系数大于0.8，同时壳程流体流量较大，故取单壳程合适。
4.传热管排列和分程方法
采用正方形错列。
取管心距t=1.25d 0，则 t=1.25×25=31.25≈32mm
隔板中心到离其最近一排管中心距离：S=t/2+6=32/2+6=22mm
各程相邻管的管心距为：22×2=44mm
5.壳体内径
采用多管程结构，取管板利用率η=0.85，则壳体内径为：
D=1.05t mm N T 27558.0/403205.1/=⨯=η
按卷制壳体的进级档，可取D=300mm
6.折流板
采用弓形折流板,取弓形之流板圆缺高度为壳体内径的25%，
则切去的圆缺高度为：H=0.25×300=75m
取折流板间距B=0.3D ，则 B=0.3×300=90mm 古可取B=100mm 折流板数目：691100
70001=-=-=折流板间距传热管长B N 7.其他附件
拉杆数量与直径按表选取，本换热器壳体内径为300mm ，故： 拉杆直径为Ф12，拉杆数量不得少于4。
8.接管
壳程流体进出口接管：
取接管内流体流速为u1=2m/s ，则接管内径为：
m 320.02
14.3)9503600/(600044V D 11=⨯⨯⨯==
πμ 管程流体进出口接管：
取接管内液体流速u2=2.5m/s ，则接管内径为：
m D 030.05
.214.33420000/600042=⨯⨯= 圆整后，取壳程流体进出口接管（热轧无缝钢管）规格为：Φ150×10 取管程流体进出口接管（热轧无缝钢管）规格为：Φ150×10。