换热器设计计算

1、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di (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。1.2 定性温度和物性参数计算管程外为水，其定性温度为管程外为油水混合物，定性温度为根据表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

2、的为密度 (),导热系数，运动粘度，体积膨胀系数a，普朗特数Pr。表1 油水物性参数表水tvaPr10999.70.5740.0000013060.0000879.5220998.20.5990.0000010060.0002097.0230995.60.6180.0000008050.0003055.4240992.20.6350.0000006590.0003864.31509980.6480.0000005560.0004573.5460983.20.6590.0000004780.0005222.9970997.70.6680.0000004150.0005832.5580971.80

3、.6740.0000003650.000642.2190965.30.680.0000003260.0006961.95100958.40.6830.0000002950.000751.75油tvaPr10898.80.14410.000564659120892.70.14320.000280.00069333530886.60.14230.000153185940880.60.14149.07E-05112150874.60.14055.74E-0572360868.80.13963.84E-0549370863.10.13870.00002735480857.40.13791.97E-05

4、26390851.80.1371.49E-05203100846.20.13611.15E-051601.3 设计总传热量和实际换热量计算为比热容，为总体积流量，分别为在油水混合物中油和水所占的百分比，油水混合物温差，为总的质量流量。实际换热量Q0.9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Tn ，其中和分别为和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总管数为，1.6 管程换热系数计算从传热学角度，管程内部属于强制对流换热。管程流通面积管程流速管程雷诺数（的数值是按照1.2中油水混合物定性温

5、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管程内换热系数1.7 壳程换热系数计算壳程的换热为自然对流换热 相关物性参数见1.2查表计算所得，g为9.8.常数C和n的选取见表2壳程换热系数当管外为纵向冲刷为L，当管外为横向冲刷为1.8 污垢热阻计算水侧油污 油水混合物油污塑料导热系数 钢管导热系数 1.9 传热系数计算计算所得值和前面1.5设计选取进行对比，如果一致则即为所求答案，如

6、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 管间距 管板直径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，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。1.2定性温度和物性参数计算管程外为水，其定性温度为管程外为油水混合物，定性温度为根据表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 (),导热系数，运动粘度，体积膨胀系数a，普朗特数Pr。表1 油水物性参数表水tvaPr10999.70.5740.0000013060.0000879.5220998.20.599

7、0.0000010060.0002097.0230995.60.6180.0000008050.0003055.4240992.20.6350.0000006590.0003864.31509980.6480.0000005560.0004573.5460983.20.6590.0000004780.0005222.9970997.70.6680.0000004150.0005832.5580971.80.6740.0000003650.000642.2190965.30.680.0000003260.0006961.95100958.40.6830.0000002950.000751.75油

8、tvaPr10898.80.14410.000564659120892.70.14320.000280.00069333530886.60.14230.000153185940880.60.14149.07E-05112150874.60.14055.74E-0572360868.80.13963.84E-0549370863.10.13870.00002735480857.40.13791.97E-0526390851.80.1371.49E-05203100846.20.13611.15E-051601.3 设计总传热量和实际换热量计算为比热容，为总体积流量，分别为在油水混合物中油和水所占

9、的百分比，油水混合物温差，为总的质量流量。实际换热量Q0.9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Tn ，其中和分别为和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总管数为，1.6 管程换热系数计算从传热学角度，管程内部属于强制对流换热。管程流通面积管程流速管程雷诺数（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) 管内湍流换热加热流体时n=0.4，冷却流体时n=0

10、.3(4) 管内层流换热管程内换热系数1.7 壳程换热系数计算壳程的换热为凝结换热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 油水混合物油污塑料导热系数 钢管导热系数 1.9 传热系数计算计算所得值和前面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 管间距 管板直径3. 管外强制对流换热3.1温度油水混合进口温度为，油水混合物出口温度为。管外热水进口温度为，管外热水进口温度为，3.2定性温度和物性参数计算管程外为水，其定性温度为管程外为油水混合物，

11、定性温度为根据表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 (),导热系数，运动粘度，体积膨胀系数a，普朗特数Pr。表1 油水物性参数表水tvaPr10999.70.5740.0000013060.0000879.5220998.20.5990.0000010060.0002097.0230995.60.6180.0000008050.0003055.4240992.20.6350.0000006590.0003864.31509980.6480.0000005560.0004573.5460983.20.6590.0000004780.0005222.99709

12、97.70.6680.0000004150.0005832.5580971.80.6740.0000003650.000642.2190965.30.680.0000003260.0006961.95100958.40.6830.0000002950.000751.75油tvaPr10898.80.14410.000564659120892.70.14320.000280.00069333530886.60.14230.000153185940880.60.14149.07E-05112150874.60.14055.74E-0572360868.80.13963.84E-0549370863

13、.10.13870.00002735480857.40.13791.97E-0526390851.80.1371.49E-05203100846.20.13611.15E-051603.3 设计总传热量和实际换热量计算为比热容，为总体积流量，分别为在油水混合物中油和水所占的百分比，油水混合物温差，为总的质量流量。实际换热量Q0.9为换热器效率，1.1为换热余量。3.4 逆流平均温差计算逆流平均温差Tn ，其中和分别为和中较大的差值和较小的差值3.5 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总管数为，3.6 管程换热系数计算从传热学角度，管程内部属于强制对流换热。管程流通面积管程流速管程雷诺数（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。(5) 管内湍流换热加热流体时n=0.4，冷却流体时n=0.3(6) 管内层流