混合式换热器计算书
《热质交换原理与设备》课件：第7章混合式热质交换设备的热工计算
在工业上用这种设备来洗涤气体有各种目的，例如用液体吸收 气体混合物中的某些组分，除净气体中的灰尘，气体的增湿或 干燥等。但其最广泛的用途是冷却气体，而冷却所用的液体以 水居多。空调工程中广泛使用的喷淋室，可以认为是它的一种 特殊形式。
（3）喷射式热交换器
在这种设备中，使压力较高的流体由喷管喷出，形成很高的 速度，低压流体被引入混合室与射流直接接触进行传热传质， 并一起进入扩散管，在扩散管的出口达到同一压力和温度后 送给用户。
第七章 混合式热质交换设备的热工计算
混合式热交换器是依靠冷、热流体直接接触而进行传 热的，这种传热方式避免了传热间壁及其两侧的污垢 热阻，只要流体间的接触情况良好，就有较大的传热 速率。故凡允许流体相互混合的场合，都可以采用混 合式热交换器，例如气体的洗涤与冷却、循环水的冷 却、汽—水之间的混合加热、蒸汽的冷凝等等。它的 应用遍及化工和冶金企业、动力工程、空气调节工程 以及其它许多生产部门中。
3.冷却塔的类型与结构
(1)冷却塔的类型
冷却塔有很多种类，根据循环水在塔内是否与空气直 接接触，可分成干式、湿式。
干式冷却塔是把循环水通入安装于冷却塔中的散热器内被空 气冷却，这种塔多用于水源奇缺而不允许水分散失或循环水 有特殊污染的情况。
湿式冷却塔则让水与空气直接接触，它是本章讨论的对象。
(a)开放式冷却塔，利用风力和空气的 自然对流作用使空气进入冷却塔，其冷 却效果要受到风力及风向的影响，水的 散失较大。
淋水装置可根据水在其中所呈现的现状分为点滴式、薄膜式 及点滴薄膜式三种。
点滴式 这种淋水装置通常用水平的或倾斜布置的三角 形或矩形枝条按一定间距排列而成，如图6-7所示。水 滴下落过程中水滴表面的散热以及在板条上溅散而成的 许多小水滴表面的散热约占总散热量的60%～75%，而 沿枝条形成的水膜的散热只占总散热量的25%～30%。
换热器强度计算书
换热器强度计算书
换热器强度计算书是一份重要的技术文件，用于评估换热器在设计条件下的结构强度和安全性。
以下是一个简要的换热器强度计算书的示例，供参考：
1. 换热器概述
对换热器的类型、设计条件、主要结构和材料进行描述。
2. 设计规范和标准
列出计算所依据的相关设计规范和标准。
3. 载荷分析
分析换热器在正常操作、停车、检修等不同工况下所承受的载荷，包括压力、温度、重量等。
4. 强度计算
根据载荷分析的结果，采用适当的计算方法（如压力容器设计规范中的计算公式）对换热器的各个部件进行强度计算，包括壳体、封头、接管、法兰等。
5. 结果评估
对强度计算的结果进行评估，判断是否满足设计规范和标准的要求。
如有不满足的情况，提出相应的改进措施。
6. 结论
总结强度计算的结果，明确换热器在设计条件下的结构强度是否满足要求。
7. 附录
包括计算所使用的主要公式、计算过程中的中间结果、材料性能数据等。
需要注意的是，这只是一个示例，实际的换热器强度计算书应根据具体的设计条件和要求进行编制，并由专业的工程师进行审核和签署。
某化工厂混合气体冷却列管式换热器热力设计
某化工厂混合气体冷却列管式换热器热力设
计
1. 确定换热器的工作参数：混合气体进口温度和出口温度、进口流量和出口流量、换热面积。
2. 确定换热器换热方式：列管式换热器，确定管子材料和壁厚。
3. 计算热传导系数：根据管子材料、工作温度、表面情况等因素，计算出管子的热传导系数。
4. 计算气侧传热系数：混合气体在管外流动时，与管子表面发生传热，根据气体物理特性、流速、管子内径等因素，计算出气侧传热系数。
5. 计算管侧传热系数：混合气体在管内流动时，与管壁发生传热，根据气体物理特性、管子内径、壁厚等因素，计算出管侧传热系数。
6. 根据热平衡方程，解出换热器的热传递量。
7. 根据换热器的热传递量和传热系数，计算出需求的换热面积。
8. 根据实际选择的管子数量和管排布方式，确定换热器尺寸和管长。
9. 按照设计要求，绘制出换热器的图纸和装配方案。
换热器计算书
a、管内传热膜系数计算：
其中：
g
0.023 g dg
Re0.8 Pr 0.4
Re diu0
则：
g 732.05
b、烟气横向冲刷管束时，管外传热膜系数 对于顺列管束
其中
y
0.2C s C Z
Re 0.65 Pr 0.33 y de
Re diu0 ＝2712
则： c、管壁热阻
y 27.87
Rw
b j
其中：b＝0.0035，λj＝40 则：
Rw＝0.0001
d、管外污垢热阻：0.003 e、管内污垢热阻：0.00176 f、总体传热系数
K
1/( 1 k
Rw d0 dm
Rj
1 g
d0 ) ＝25.49w/(m2.K) dn
e、换热面积计算 取换热系数＝25 w/(m2.K)
换热面积
Qnj＝（259.08-160)×4.467＝442.23 由于过热蒸汽部分放热较少，在此忽略不计。
则按换热效率 0.95 计算，则蒸汽流量为：
Vs=3106Kg/h
三、换热面积计算： 根据上述设定，烟气换热按如下两部分进行： 1、凝结水换热 1) 平均传热温差：
tm
t1 t2 ln( t1 )
t2
烟气加热器计算书
一、基础数据 1、烟气侧数据： 入口烟气流量：57333 Nm3/h 入口烟气温度：70℃ 出口烟气温度：＞130℃，按 131℃选取 2、蒸汽侧数据： 蒸汽入口温度：278.8℃ 蒸汽入口压力：4.6Mpa 蒸汽流量：待定 Kg/h 凝结水出口温度：160℃（设定） 3、烟气物性参数 烟气平均温度＝（131＋70/2=100.5 定性温度下，烟气平均比热：1.195KJ/Kg 定性温度下，烟气平均导热系数：λ＝0.031344 定性温度下，烟气普朗特系数：Pr＝0.7 定性温度下，烟气比重：1.174Kg/m³ 4、蒸汽物性参数 蒸汽入口压力：4.6Mpa 下， 入口压力下蒸汽相变温度：259.08℃ 入口压力下蒸汽汽化潜热：1662KJ/Kg 入口压力下蒸汽密度：23.73Kg/m³ 入口压力下蒸汽导热系数：0.0518w/(m.c) 入口压力下蒸汽普朗特系数：Pr＝1.4 入口压力下蒸汽比热：4.047KJ/Kg 5、凝结水物性参数 凝结水平均比热：4.647 凝结水平均导热系数：0.64 w/(m.c) 凝结水平均普朗特系数：Pr＝0.98 二、蒸汽流量计算 换热过程按三个部分组成： 1、过热蒸汽换热部分。 2、饱和蒸汽的相变换热部分。 3、凝结水换热部分。 按热平衡方程
换热器流通面积计算
设备规格 φ 600*1980*8 工作压力 壳程/管程
设计压力 壳程/管程 0.8/0.4 MPa 全容积
计算依据 GB151--1999《管壳式换热器》5.11.3 和附录K。
序号
数据或项目名称
代号 单位 数据或计算公式
说明
1-1 壳程进出口接管截面积
A
mm2 A=1/4π di2
1-2 壳程进出口接管内径
4-2 入口处折流板间距 4-3 布管限定园直径 4-4 横过管束有效弦长 4-5 防冲档板面积 4-6 无限制的纵向流通面积 4-7 4-8 4-9 校核管束入口处最小流通面积 5-1 最大ρ υ 2值 5-2 壳程最大允许流量
Bs
mm
已知
DL
mm Di-2*8
K
mm
已知
Ap
mm2 Ap=Lp2 Lp-方形防冲档板边长
di
mm di=di',否则，分别计算
已知
2-1 设计温度和压力下气体的密度
ρ
kg/m3
273 M P' 22.4 (273 t)
2-2 设计压力 2-3 设计压力 2-4 气体摩尔质量 2-5 设计压力下介质的温度 2-6 设计压力下介质的温度 3-1 壳程进口处最小流通面积 3-2 自由高度平均值 3-3 最大自由高度平均值
说明：下表换热器流通面积计算仅适用壳程工作介质为空气，壳程进出口接管直径相等并且布管 对称，壳程进口加防冲档板。不考虑最大ρ υ 2值时，流通面积计算可用于壳程工作介质为其它气 体或液体。
换热器流通面积计算书
设备名称
冷却器 工作介质 壳程/管程 空气/河水 设计温度 壳程/管程 150/50℃ 主体材质
第七章 混合式热质交换设备的热工计算
dQ Gdi
Gdi (Wdt tdW)c cWdt cWdt ctdW K (1 ) Gdi
cW (t1 t2 ) 对全塔积分： i2 i1 KG
综合各式可得 hmd (i' 'i)AdZ cW dt/ K
z c dt A AZ 分离变量并积分： i' 'i 0 hmd W dZ hmd W K t2 t1
喷淋室
特例：绝热加湿过程
在这种情况下，η1 已无意义，所以喷淋 室的热交换效果只能 用表示空气状态变化 完善程度的η2来表示
2.喷淋室的热交换效率系数和接 触系数的实验公式
实验条件：离心喷嘴；喷嘴密度为13个/m2排； vρ ＝1.5～3.0kg/（m2s）；喷嘴前水压1.0～ 2.5atm
水-水喷射式热交换器的特性方程
G g (1 u ) G 0 i0 uih (1 u ) i g
质量守恒方程 能量守恒方程
2 ( G 0 w p G h w 2 ) ( G 0 G h ) w 3 ( P3 P2 ) A3
动量守恒方程
Pg / Pp f ( u , A3 / A p )
N hmd ( d " d ) As 0.01835 ( d " d ) As G
0 .8
喷射泵的热工计算
喷射器：是使压力、温度不同的两种流体相互 混合并在混合过程中进行能量交换的设备。 分类：汽-水热交换、水-水热交换、汽-汽热交 换。 工作原理：喷管、扩压管 优点：在提高被引射流体的压力的过程中不直 接消耗机械能，结构简单，与各种系统连接方 便。 应用：室外热水管网热水供热系统
换热器计算书
换热器计算书讲详细一点,具体步骤如下:1,确定热负荷,手算机算均可,关键是用户提供数据要全,流量,组分,温度,压力,石油馏分要有D86分割数据;2,确定定性温度,层流为进出口的平均温度,紊流为40%入+60%出口温度; 3,确定在性温度下的两侧流体物性:比热,粘度,导热系数,4,冷凝再沸的要有表面张力,及热释放曲线(里面含干度及比焓,压力依存关系等); 5,确定基管尺寸及材质,两侧污垢系数;6,确定筒体大小及程数等,及换热器型式(T E M A或G B151);7,确定逆或顺流(看是否防止基管壁温过高,或是否存在温度交叉)8,计算对数平均温差;9,计算R,P值,查图或计算F T值;10,FT值小于0.8则用多壳程串联型式;11,计算管程内雷诺数,普郎特数,传热J因子,温度较正因子等(此步要迭代,气体一般不需要),再计算出传热系数;12,计算壳体当量直径,其它如管程,但要特别考虑折流板布置及板间距;注:有冷凝或再沸,有预热或过热的要分段计算,壁温与流体平均温差要迭代出来; 13,有内外翅片的或波节管等强化传热的要计算翅片效率及翅片表面膜传热系数等; 14,计算总K;15,面积F=Q/(K*FT*M DT),再比较换热面积裕量,并验算壁温,16,校核两侧阻力;17,校核两侧介质流速;18,考虑零部件的加工制造,运输及安装等等之类!上面仅仅是管壳式换热器的计算,换热器种类太多,最好用专业软件,但必需知道其中的道理,故推荐先手算或机算!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(m3/d)，管程管道长度L(m)，管子外径do(m)，管子内径d i (m)，热水温度t ?，油水混合物进口温度t1’, 油水混合物出口温度t2” ?。
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，tw?，热水温度为t ?，油水混合进口温度为?，油水混合物出口温度为?。
换热器计算
热力计算书使用单位：一已知条件：高温水进口温度：t1150高温水出口温度：t250高温水流量：W16低温水进口温度：t1'40低温水出口温度：t2'80低温水流量：W215.00二计算数据1传热量Q=W×1000×(t1-t2)600000 2对数温差150508040T1=70T2=10ΔTm=(T1-T2)/Ln(T1/T2)=30.83 3传热系数 K=1950 4传热面积 F=Q/(K×ΔTm)=9.98 510%面积裕量 F'=F*1.1=10.98 6实取换热面积8.60 7实取换热面积裕量-13.87三管程计算高温水流量t/h6高温水进口温度 t1℃150高温水出口温度 t2℃50高温水进口比容m3/kg0.0010904高温水出口比容m3/kg0.0010119体积水流量m3/s0.001751917换热管规格mm19换热管壁厚mm1换热管数量根50换热管长度m3换热管程数2管板厚度mm60换热面积m28.60壳体公称直径mm1200.00单程换热管流通面积m20.005674502换热管内流速m/s0.30873489接管内流速m/s2接管进口DN16接管进口(圆整)DN200四壳程计算低温水流量t/h15.00低温水进口温度 t1℃40低温水出口温度 t2℃80低温水进口比容m3/kg0.001029低温水出口比容m3/kg0.00103245体积水流量m3/s0.004294688壳程流速m/s0.005442093换热器程数1接管内流速m/s 1.8接管进口DN27接管进口(圆整)DN200五管程阻力计算：流量 Q t/h用户给定 6.00体积水流量m3/s 1.777E-03高温水进口比容m3/kg0.0010928高温水出口比容m3/kg0.001039769流体密度 ρkg/m3937.835921流体运动粘度 γm2/s用户给定 3.6663E-07一程换热管根数 N n25换热管内径 d0m0.017流速 u m/s u=Q/(N*PI()*d*d0/4)=0.30873489雷诺数 R e Re=d0*u/γ=14315.6989摩擦系数λ湍流时 λ=0.3164/(Re^0.25)0.02892566流体流经的直管段 L m换热管直段m L= 3管程流体直管段流阻 △p1Pa△P=λ*L*ρ*u^21/(2*d)228.151831流体回弯处压降 △p2Pa△P2=3*ρ*u^2/2134.087886管程分程数 N p2串联的壳程数 N S1结构校正因数 F t 1.5管程总阻力∑△ p i MPa∑△Pi=(△P+△P2)1*F t*N S*N P0.00108672六壳程阻力计算管子排列校正因数 F0.5流量 Q t/h用户给定15.00体积水流量m3/s 4.295E-03高温水进口比容m3/kg0.001029高温水出口比容m3/kg0.00103245流体密度 ρkg/m3970.190885折流板间距 h m0.75壳体内直径 D m 1.2横过管束中心线的管数 n c m3/h正三角形排列的n c=1.1*(n总^0.5)7.77817459管子外径 d0m0.019壳程流通面积 A0m2A0=h(D-n C d0)/20.78916101壳程流速 u0m/s u0=Q/(A0*36000)0.00544209壳程流体粘度 γm2/s0.00000054壳程雷诺数 Re R=d0*u0/γ191.481045壳程摩擦系数 f0f0=5.0*Re^(-0.223) 1.54901618折流板数 N B9流体横过管束时压降△p1/Pa△p1/ =F*f*u0*(N B+1)*1000*u0^2/20.00062416流体过折流板缺口压降△p1/Pa△p2/ =NB*(3.5-2*h/D)*1000*u0^2/20.29986579壳程结垢校正系数 Fs液体 1.15壳程 流体阻力 △p1/Pa∑△p0/ =(△P1/+△P2/)*Fs*Ns0.34556344(= 3.4556E-07七传热校核计算管程水Pr数: 4.331管程水导热系数W/m.kλ0.6072管程Nu系数Nu=0.023*Re0.8*Pr0.487.2997812管程给热系数a1a1=Nu*λ/d13118.14277壳程水Pr数: 3.563壳程水导热系数W/m.kλ0.643壳程Nu系数Nu=0.33*Re0.6*Pr0.33 6.55071786壳程给热系数a2a2=Nu*λ/d1221.690083管子导热系数λ116.3计算总传热系数k11/(1/a1+1/a2+0.002/λ1+0.0000)202.312222考虑污垢85%后,总传热系数k0.85*k1172=(148八结论该换热器满足使用要求℃℃t/h℃℃t/hkcal/h2512200Kj/h751.8319吨标准煤375916元751831.9℃kcal/m2h℃m2m2m2%)MPakcal/m2.h.℃)元。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
备设计参数表
Байду номын сангаас
用蒸汽直接加热冷水的工艺，设备安装在水箱内，通过设备内 的噪声。 生水换热器 SS 650 1.159 347.2 0.2 1300 3 25 4.19 16644 50129 20-40 10026 DN350 蒸汽量50.13t/h,进水量650t/h,出水650t/h；进水 管DN350PN1.0,蒸汽管DN350 PN4.0
设备设计参数表
产品名称:蒸汽加热器 简要说明: 蒸汽消音加热器采用蒸汽直接加热冷水的工艺，设备安装在水箱内，通过设备内 的特殊结构加热冷水减少振动的噪声。 设备名称 设备材质 水最大流量(m3/h) 蒸汽工作压力(MPa)A 蒸汽工作温度(ºC) 蒸汽比容m3/kg 蒸汽定压汽化热h”(KJ/kg) 水入口温度(°C) t1 要求出口温度(°C) t2 水的定压比热(Cp2)(KJ/kg.k) 冷水加热所需热负荷Q(KJ/s或KW) 蒸汽流量G0(kg/h) 设定管道蒸汽流速m/s 蒸汽流量(m3/h) 管道口径 结论