换热器壳程的金属壁温
化工原理习题及答案
化⼯原理习题及答案第四章传热⼀、名词解释1、导热若物体各部分之间不发⽣相对位移，仅借分⼦、原⼦和⾃由电⼦等微观粒⼦的热运动⽽引起的热量传递称为热传导（导热）。
2、对流传热热对流是指流体各部分之间发⽣相对位移、冷热流体质点相互掺混所引起的热量传递。
热对流仅发⽣在流体之中, ⽽且必然伴随有导热现象。
3、辐射传热任何物体, 只要其绝对温度不为零度(0K), 都会不停地以电磁波的形式向外界辐射能量, 同时⼜不断地吸收来⾃外界物体的辐射能, 当物体向外界辐射的能量与其从外界吸收的辐射能不相等时, 该物体就与外界产⽣热量的传递。
这种传热⽅式称为热辐射。
4、传热速率单位时间通过单位传热⾯积所传递的热量（W/m2）5、等温⾯温度场中将温度相同的点连起来，形成等温⾯。
等温⾯不相交。
⼆、单选择题1、判断下⾯的说法哪⼀种是错误的（）。
BA 在⼀定的温度下，辐射能⼒越⼤的物体，其⿊度越⼤；B 在同⼀温度下，物体吸收率A与⿊度ε在数值上相等，因此A与ε的物理意义相同；C ⿊度越⼤的物体吸收热辐射的能⼒越强；D ⿊度反映了实际物体接近⿊体的程度。
2、在房间中利⽤⽕炉进⾏取暖时，其传热⽅式为_______ 。
CA 传导和对流B 传导和辐射C 对流和辐射3、沸腾传热的壁⾯与沸腾流体温度增⼤，其给热系数_________。
CA 增⼤B 减⼩C 只在某范围变⼤D 沸腾传热系数与过热度⽆关4、在温度T时，已知耐⽕砖辐射能⼒⼤于磨光铜的辐射能⼒，耐⽕砖的⿊度是下列三数值之⼀，其⿊度为_______。
AA 0.85B 0.03C 15、已知当温度为T时，耐⽕砖的辐射能⼒⼤于铝板的辐射能⼒，则铝的⿊度______耐⽕砖的⿊度。
DC 不能确定是否⼤于D ⼩于6、多层间壁传热时，各层的温度降与各相应层的热阻_____。
AA 成正⽐B 成反⽐C 没关系7、在列管换热器中，⽤饱和蒸汽加热空⽓，下⾯两项判断是否正确： A甲、传热管的壁温将接近加热蒸汽温度；⼄、换热器总传热系数K将接近空⽓侧的对流给热系数。
换热器壁温计算
35 41.09
换热器壁温计算
1.工艺参数：
热流体进口温度Ti（0C）
120 热流体出口温度To（0C）
冷流体进口温度ti（0C）
31 冷流体出口温度to（0C）
热流体侧污垢热阻rdh（m2。0C/W）
0.00172 冷流体侧污垢热阻rdc（m2。0C/W）
热流体侧给热系数α h(W/m2。0C)
309.358 热流体侧给热系数α c(W/m2。0C)
总传热系数K(W/m2。0C)
146.6776 热强度q(W/m2)
2.计算结果：
换热器大温差端的流体温差△t1（0C）
89 换热器小温差端的流体温差△t2（0C）
流体有效平均温差△tM（0C）
19.61
Hale Waihona Puke 热流体平均温度Tm（0C）
80 冷流体平均温度tm（0C）
热流体侧的壁温tth（0C）
65.76 冷流体侧的壁温ttc（0C）
一般情况下换热管管壁温度tt（0C）
53.42
管壁热阻小且管壁很薄温度tt（0C）
48.48
估算换热管管壁温度tt（0C）
39.93
3.结论：
换热管管壁温度tt（0C）
53.42
壳壁温度ts（0C）
本表的计算适用于传热系数K值固定不变时△tM的计算
40 39 0.00172 2513.243 2875.62
换热器平均金属壁温-概述说明以及解释
换热器平均金属壁温-概述说明以及解释1.引言1.1 概述换热器是一种用于传递热量的设备，广泛应用于工业生产中的热能转换过程中。
在换热器中，金属壁面的温度是影响换热效果的重要因素之一。
因此，研究换热器金属壁温的分布规律对于提高换热效率具有重要意义。
本文旨在探讨换热器金属壁温的分布规律，重点介绍计算平均金属壁温的方法。
通过对金属壁温的影响因素进行分析，可以更好地了解换热器的工作原理和性能特点，为实际工程应用提供参考依据。
文章将从换热器的作用、金属壁温的影响因素和计算平均金属壁温的方法等方面展开讨论，旨在帮助读者深入了解换热器金属壁温的重要性及其对换热效果的影响，为相关领域的研究和工程实践提供指导和参考。
1.2 文章结构本文将首先介绍换热器的作用，包括其在工业生产中的重要性和应用领域。
接着将探讨影响金属壁温的因素，如流体性质、热流量、壁材料等。
最后，将详细介绍计算换热器平均金属壁温的方法，包括理论分析和实验测试等方面。
通过全面的论述，旨在帮助读者更好地理解换热器中平均金属壁温的重要性和计算方法，为相关工程实践提供参考依据。
1.3 目的本文的目的旨在探讨换热器的平均金属壁温，通过分析换热器工作原理和金属壁温的影响因素，深入了解如何计算换热器的平均金属壁温，并讨论其在工程实践中的应用。
通过本文的研究，可以帮助工程师和设计者更好地理解换热器的热传导特性，提高换热器的效率和性能，为工程实践提供有益的参考和指导。
同时，本文还有助于促进换热器领域的研究与发展，推动换热器技术的不断创新和进步。
2.正文2.1 换热器的作用换热器是一种用于传热的设备，其主要作用是将热能从一个流体传递到另一个流体。
在工业生产中，换热器被广泛应用于加热、冷却和蒸发等过程中。
换热器可以根据传热方式的不同分为接触式和间接式两种类型。
在接触式换热器中，传热介质之间直接接触传热，例如冷凝器和蒸发器。
这种换热器的优点是传热效率高，但也存在传热介质混合和腐蚀的问题。
TEMA新旧标准的对比[1]
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化 工 设 备 与 管 道
第# $卷
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孙玉辉
（ 吉林化工工程公司， 吉林 % ） # / , / %
摘要
必要。
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合金
; < % 6 8 5 / 2 : 0 < 3 8 2 / ; :
’ ( ).& / % 折流板切口大小按弓形开口高度与壳体内径的百分比或切口面积与壳体内总自由面积 （ 壳体横截面减去换热 折流板 管占的面积） 的百分比来确定。 多弓形折流板重叠部分的换热管数量的确定应保证通过每块折流板的净流通面 形式 积基本相等。 ’ ( ).& / 0 横向折流 板及支持 板的间隙 表’ 补充6 内容如下： 单位= 英寸 ( ) .& / 0 % 7 .% $ $ 7 8 9 9 : 公称直径 壳体设计内径.折流板外径 （ ） ; ; .6 2 % 0 2 5 .% 5 ; 0 （ ） 5 $ .3 &% 5 5 3 .# % 0 & （ ） ; < % 6 5 / 2 （ ） 0 < 32 / ;
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’ ( ) .% / % & 增加如下内容： “ 施工安装用材料 （ 包括垫片） 由用户规定， 无论任何原因， 制造商对部件损坏不承担任何 / / / / / 材料.术 责任。“ 语的定义 标准试验 液压试验压力更改为“ 按规范要求” 。 ’ ( ).% / 0’ ( ) .% / 0 % 试验 按规范要求” 。 ’ ( ) .% / 0 #气压试验压力也更改为“ ’ ( ) .% / & #换热器元件的设计温度全文变化如下： 版’ 节分成两部分： % 1把% 2 3 3 ( ) .% / & # 不与管壳程介质同时接触的元件 第一部分： ’ ( ) .% / & # % 在% 版原文相应内容的基础上增加： “ 标准提供了在规定的设计温度下进行设计的元件的许用应力” ； 2 3 3 / / / 与管壳程介质同时接触的元件在% 版原文相应内容的基础上增加：“ 当金属设计温 ’ ( ).% / & 第二部分： ’ ( ) .% / & # 2 3 3 / / / 金属温度 度小于’ 中设计温度较高者时， 金属设计温度及其所涉及的元件应在4 节制造商铭牌中给出” 。 ( ) .% / & # % .0 / % 节 平均金属壁温共分两种情况： # 1新增加’ ( ) .% / & 0 第一种’ ( ) .% / & 0 %不与管壳程介质同时接触的元件 其目的是 第二种’ ( ) .% / & 0 #与管壳程介质同时接触的元件平均金属壁温是操作条件下元件的金属计算温度， 建立操作条件下的金属性能， 是以所接触的管壳程介质的操作温度为基础的。 此节为新增加内容： ’ ( ).% / 5 制造商不负责“ 阳极保护” 。 如需配备， 由用户在询价时向制造商提供安装方法、 所需数量、 具体尺寸、 生产厂商、 阳极保护 材质、 位置图及之间距离等资料。换热器制造商对“ 阳极保护” 可能产生的一切后果概不负责。 表’ 内容如下： 单位： 英寸 .0 / % 0补充6 % 7 .% $ $ 7 8 9 9 : 最小壁厚 ’ ( ) .0 / % 0 壳体最小 第 五 章 ’ ( ) * + , -’ ( )级 换 热器机械标准 壁厚 公称直径 管制 （ ） 6 % .3 $ % ; & 2 .# $ 0 # . 碳钢 板制 % < # 8 % # / 5 : ; < % 6 8 5 / 2 : 0 < 3 8 2 / ; : 合金
5.填空题-题目
层次：A(1) t05a01009等温面不会相交，因为__________________________________________________。
(2) t05a01011为了减少高温发热体辐射的散失，可采用在发热体之外设置_______________的措施。
(3) t05a01012在多层平壁稳定热传导中，通过各层的热通量________________。
(4) t05a01033在流体与间壁间的换热过程中，计算式d Q = ·d A·Δt中，Δt表示为_______________。
(5) t05a01034努塞尔准数的定义式是_________________________。
(6) t05a01035定性温度是指___________________________________。
(7) t05a01041对流给热过程的特征尺寸是指______________________________。
(8) t05a01054滴状冷凝的给热系数________膜状冷凝给热系数。
(9) t05a01055沸腾传热时，在核状沸腾区壁面与沸腾流体的温差愈大，则α__________。
(10) t05a01063蒸汽冷凝时，当蒸汽流速较大，且蒸汽和液膜流向相同，则使蒸汽冷凝给热系数______________。
(11) t05a01068单一饱和蒸汽冷凝时，热阻由_______________决定。
(12) t05a01076相等(13) t05a01078黑色的表面粗糙的物体热辐射能力__________________。
(14) t05a01079为了增加电器设备的散热能力，可在表面涂上黑度____________的油漆。
(15) t05a01085物体的辐射传热速率与绝对温度的____________成正比。
热辐射是由________________________________________所引起。
化工原理课程设计——换热器设计
化工原理课程设计——换热器设计本课题研究的目的要紧是针对给定的固定管板式换热器设计要求，通过查阅资料、分析设计条件，以及换热器的传热运算、壁厚设计和强度校核等设计，差不多确定固定管板式换热器的结构。
通过分析固定管板式换热器的设计条件，确定设计步骤。
对固定管板式换热器筒体、封头、管板等部件的材料选择、壁厚运算和强度校核。
对固定管板式换热器前端管箱、后端管箱、传热管和管板等结构进行设计，对换热器进行开孔补强校核。
绘制符合设计要求的固定管板式换热器的图纸，给出相关的技术要求；在固定管板换热器的结构设计过程中，要参考相关的标准进行设计，比如GB-150、GB151……，使设计能够符合相关标准。
同时要是设计的结构满足生产的需要，达到安全生产的要求。
通过设计过程达到熟悉了解换热器各部分结构特点及工作原理的目的。
关键词：换热器；固定管板；设计；强度名目摘要 ....................................................... 错误!未定义书签。
1绪论 (1)1.2固定管板换热器介绍 (2)1.3本课题的研究目的和意义 (3)1.4换热器的进展历史 (4)2产品冷却器结构设计的总体运算 (6)2.1 产品冷却器设计条件 (6)2.2前端管箱运算 (8)2.2.1前端管箱筒体运算 (8)2.2.2前端管箱封头运算 (10)2.3后端管箱运算 (11)2.3.1后端管箱筒体运算 (11)2.3.2后端管箱封头运算 (12)2.4壳程圆筒运算 (13)3各部分强度校核 (15)3.1开孔补强运算 (15)3.2壳程圆筒校核 (18)3.3管箱圆筒校核 (19)4换热管及法兰的设计 (20)4.1换热管设计 (20)4.2管板设计 (21)4.3管箱法兰设计 (22)4.4壳体法兰设计 (25)4.5各项系数运算 (27)5 产品冷却器制造过程简介 (34)5.1 总则 (34)5.2零部件的制造 (34)结论 (43)参考文献: (44)致谢 (44)1绪论1.1换热器的作用及分类在工业生产中，换热设备的要紧作用是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到工艺过程规定的指标，以满足工艺过程上的需要。
四壳程低温换热器的设计
４３ ８ 强度焊加贴胀 二类
标 准 号 Ｇ３３－９６ Ｂ ５ １ １ ９ Ｇ ３３一９６ Ｂ ５ １ ｌ ９
供 货 状 态 正火 正 火
换热 管
管 板 设 备 法 兰
ＯＭＤ ９ｎ
０ Ｍ Ｎ ＤＩ ９ ｎ ｉ Ｉ Ｉ ０ Ｍ Ｎ ＤＩ ９ ｎ ｉ Ｉ Ｉ
管材
锻件 锻件
图３ 隔板与折流板 的焊接
图４ 隔板与拉杆的焊接
图５ 隔板 与支撑板 的接 ．换
换 热 管 与 管 板 连 接 的质 量 是 换 热 器 整 体 质 量 的 最重 要 标 志 。换 热 器 的失 效 绝 大 多 数 出 现 在 管接 头上 ，合 理 选 用 安 全 可 靠 的管 接 头 型 式 ， 使 用 相 应 的 加 工 设 备 与 技 术 是 换 热 器 制 造 技 术 的 关 键 。本 设 备 采 用 强度 焊 加 贴 胀 的连 接 方 式 （ 图 ７ ， 既 满 足 强度 及 密 封 性 的要 求 ， 又 避 免 设 备 ） 在 工 作 中承 受 振 动 、 疲 劳 以 及 间 隙 腐 蚀 等 的 影 响 。具 体 要 求 如 下 ：换 热 管 与 管 板 的连 接采 用氩 弧 焊 打 底 两 道 强 度 焊 加 贴 胀 。轻 胀 定 位 后氩 弧 焊 打底 焊 ，随后 ｌ０ ０ ％渗 透 检 测 ，合 格 后 以压 力 为 ００ ＭＰ 的压 缩 空 气 检 漏 ；合 格 后 施 行 第 二 道 氩 ．５ ａ 弧焊 ， 完 成 后 再 进 行 表 面 １ ０ ０ ％渗 透 检 测 ，按 Ｊ Ｂ／
Ｔ ７ ０５２ ０ 级合 格 ；最后 贴胀 ，开始 贴 胀 出于 ４ ３ ．—０ ５Ｉ 焊接 接头距 离 必须 ≥ １ｍｍ。 ５
图７换热管与管板的连接图
换热器、热网加热器计算示例
管壳式换热器选型计算书编写：张景富西安协力动力科技有限公司二零一零年九月十三日一、换热器的工艺计算及工艺条件现在从一台管壳式换热器工艺计算过程来体现工艺条件内容： 1.设计参数 壳程：工作介质：蒸汽、水 Ps=0.2Mpa 蒸汽流量135m 3/h 进口温度：135℃ 出口温度：90℃ 管程：工作介质：含碱水 Pt=0.3Mpa 水流量300m 3/h 进口温度：80℃ 出口温度：110℃ 液体比重：1.25 比热：0.85～0.86 2.工艺计算冷源：q=300m 3 比重:γ=1.25g/cm 3 比热c=0.86J/kg ·℃ T1=135℃ T2=135℃ t1=80℃ t2=110℃ 取a c =2000kcal/㎡·h ·℃ a h =10000kcal/㎡·h ·℃ 换热管规格：φ19×1 其内径d1=0.017m 外径d2=0.019m 中径dm=0.018m 壁厚δ=0.001m金属导热系数λ=17.0 w/m ·h ·℃=17.0/1.16222=14.6 kcal/㎡·h ·℃ （1）传热系数K取传热系数K=1400kcal/㎡·h ·℃ (2)平均温差Δt m （按逆流状态计算）(3)传热面积FC 4.1680-90110-135ln 80)-90(110)-135(1221ln )12()21(lnt 2121︒=-=-----=∆∆∆-∆=∆t T t T t T t T t t t t m 2m 42116.4140080)-(11086.01250300tm K t1)-(t2c q F =⨯⨯⨯⨯=∆⨯⨯⨯⨯=γC h m kcal d dm d dm K h c ︒=+⨯+⨯=++=2/7.14436.14001.010000019.0018.02000017.0018.012111λδαα（4）管子根数n （管长L=6m ）（5）程数N 单程流速管壳换热器中换热管内水的流速为0.7～1.5m/s N=1.5/0.313=4.79，可以选择Ⅳ程标准DN1000 Ⅳ程换热器，φ19×1的管子，n=1186根，L=6000mm 传热面积F=425㎡推荐设备材质：管程316L 壳程16MnR （6）换热器壁温的计算a.壳程的壁温：由于有保温，可以取蒸汽的平均温度 Tm=1/2（135+90）=112.5℃b.换热管的壁温估算：热流侧Tm=112.5℃ 冷流侧tm=1/2（80+110）=95℃ 换热管的壁温：（7）换热器接管的计算 （a ）壳程蒸汽进口 蒸汽流速一般取15～20m/s进蒸汽截面A=135/(15×3600)=2.5×10-3㎡ 接管内径进汽管取φ76×4（DN65） （b ）管程进出管管程流动的是含微量碱的水溶液，当P ≤0.6Mpa 时，其流速为1.5～2.5m/s11736019.04212F n =⨯⨯=⨯⨯=ππL d sm nd /313.01173017.04300/36004q221=⨯⨯=⨯⨯=ππωCa a t t c c m t ︒=+⨯+⨯=++=6.10920001000020009510000112.5a a T n n m mAd 564.0105.2443=⨯⨯==-ππ进出管流通截面A=300/(2.5×3600)=0.0333㎡ 接管内径取φ219×6（DN200） 3.提条件设计参数表及管口表设计数据注：管程材质为不锈钢316L ，管板材质为16MnR/316L ，φ1130，b=52。
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换热器壳程的金属壁温
换热器壳程的金属壁温一般可以通过换热器的设计和工况参数来计算或估算。
一般来说，换热器壳程的金属壁温受到以下几个因素的影响：
1. 外壳温度：外壳温度是指换热器外壳的表面温度，它受到环境温度和散热方式的影响。
如果换热器外壳有散热装置，其外壳温度可以通过散热计算或测量得到。
2. 内管温度：内管温度是指换热器内部流体通过管子时的温度。
内管温度取决于流体的进口温度、流速、流量以及换热器的传热效率等因素。
3. 壳程传热系数：壳程传热系数是指换热器壳程中传热介质和金属壁之间的传热系数。
传热系数取决于介质性质、壁面性质以及流体和壁面之间的传热方式。
根据这些因素，可以通过传热学的基本原理和换热器的设计参数计算得到换热器壳程的金属壁温。
具体计算方法可以使用传热计算软件或者手工计算，但需要注意使用适当的换热模型和假设，以及合理的边界条件。
在实际工程中，通常采用校核试算和工程经验来估算换热器壳程金属壁温。