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换热器设计与计算例题(带答案)一、设计任务及已知条件某化工生产过程中，需要将流量为10000kg/h的热水从90℃冷却到40℃，冷却介质采用冷水，冷水入口温度为20℃，出口温度为35℃。热水走管程，冷水走壳程，试设计一台管壳式换热器完成该换热任务。二、物性数据1.热水物性参数定性温度tm1=90+402密度ρ1=980

kg/m3，比热容cp2.冷水物性参数定性温度tm2=20+352密度ρ2=997

kg/m3，比热容cp三、热负荷计算1.计算热水放出的热量Q根据热量计算公式Q=m1cp1(T1,in-T已知m1=10000

kg/h=100003600

则Q因为冷热流体的热交换满足Q=m2cp2(T则m其中Δ选用ϕ25×2.5的钢管（外径do先假设管内热水的流速u1根据流量公式m1=ρ1A1u1n=m1ρ12.管长的初步确定先假设管长L=6

六、传热系数计算1.管内热水的对流传热系数α管内热水的雷诺数Ru1=1.5

m/s，Re1=对于湍流流动，采用迪图斯贝尔特（DittusBoelter）公式α普朗特数P先计算(68372)0.8对于壳程流体，需要先确定壳程的当量直径de。假设采用正方形排列，de=4(Sπ4d壳程冷水的流速u2先计算壳程的横截面积Ashell，假设壳程的内径D对于壳程的对流传热系数，采用经验公式（这里简化处理），假设α3.污垢热阻Rs1和查污垢热阻表，取管内热水的污垢热阻Rs1=0.0002

m4.管壁热阻钢管的导热系数λw=45

W5.传热系数K根据传热基本方程Q=已知Q=581.62×103

实际的传热面积我们重新调整管长，设管长L则实际传热面积Aactual八、流体阻力计算1.管程阻力计算管程的摩擦阻力系数λf对于湍流（Re1管程阻力Δ壳程阻力的计算较为复杂，这里采用简化公式Δp2=fFf0nc(Nb+1)ρ2u222假设f=0.3，F=1通过以上计算，我们完成了管壳式换热器的设计与计算。最终确定的换热器结构参数为：选用ϕ25×2.5的钢管16根，管长为20

m计算得到的传热系数K≈685

W/(m2·∘C)，传热面积为在设计过程中，我们首先根据热负荷确定了冷水的流量，通过假设管内流速初步确定了管数，然后计算了管内外的对流传热系数、传热系数和传热面积，并进行了流体阻力的计算。在计算过程中，采用了一些经验公式和假设，这些假设是基于一般的工程实践，但在实际设计中可能需要根据具体

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