换热器的设计型计算.ppt

1、,换热器计算,Q=qm1Cp1(T1-T2) =qm2Cp2(t2-t1) Q=KAtm,（无相变传热过程，Re104，Pr0.7，,两类计算问题：设计型任务设备 操作型一定设备结果 调节 设计型计算 1、设计型计算的命题 给定生产任务：qm1，T1T2(or qm2，t1t2) 选择工艺条件：t1，t2 计算目的：换热器传热面积A（管子规格， 根数）；qm2 特点：结果的非唯一性。,2、计算公式： 质量衡算： 热量衡算：Q=qm1Cp1(T1-T2)=qm2Cp2(t2-t1) 传热速率式：Q=KAtm 3、计算方法： 套管换热器设计,关键：条件参数的选择！,4、条件参数的选择 选择的依据：

2、技术可行，经济合理优化 t1：决定于工艺需要，现实条件，经济性。 温度要求不很低，以河水为冷却剂时，应以夏季水温为设计温度更安全。,2) t2：技术角度：理论上t2可选范围,经济性：qm1Cp1(T1-T2)=qm2Cp2(t2-t1) t2越大， qm2消耗越少， 经常性操作费用少 但tm，同时qm2可能导致K 则 设备投资费用大,有经济优化问题。一般经验tm10C 对工业冷却水，一般t245C（防止结垢）,3) 流速的选择 uK，压降P (阻力损失) 例：单管程改双管程 经济上要权衡。一般尽量避免层流。,4）流向选择（对设计型而言，qm1,T1,T2定）,t2maxT1t2maxT2 tm

3、=0，A=tm=0，A=,等传热面，A并=A逆=时， Q=qm2Cp2(t2-t1)t2逆t2并 qm2逆 qm2并 且t2逆再利用价值高。 若等qm2，则t2逆=t2并,即T1,T2 ,t1,t2确定后， tm逆 tm并 由Q=KAtm，A逆 A并 一般情况下，逆流优于并流。逆流能提供最大的传热推动力。,例：要求加热冷水10C40C，热流体T1=80C，,逆流：T1=80C,T2min =t1=10 C ， t2max=46.7 C 40 C 并流，t1=10C， t2max=38C，无法完成任务。 只能选择逆流。,并流: 壁温较均匀,出口温度t2不会过高，适合于热敏性物料、高粘性液体,换热

4、器下部3mm厚的钢板严重腐蚀，原因？ 有机酸酐，遇水有强腐蚀性 不遇水无腐蚀性,分析结果：气中含水3%，p=22.8mmHg， 对应的饱和温度（露点）24C 计算：150W/m2C，21000 W/m2C q=K(T-t)= 1 (T-TW) =22.6C24C，水在壁上冷凝。 措施：改用并流。,例：已知套管换热器，逆流。内管252.5mm，热油qm1=400kg/h，Cp1=2kJ/kgC，T1=100C T2=80C 1=1500W/m2C；管隙：冷却液t1=20C， 2=3500W/m2C，Cp2=1kJ/kgC，qm2=400kg/h，忽略壁、垢层热阻 求：管长l,解：,qm1Cp1(

5、T1-T2)=qm2Cp2(t2-t1) Q=qm1Cp1(T1-T2)= =4444.44W,Q=KAtm,C,换热器的选型设计 定型设备(产品)设计工艺设计，选型 非定型设备设计工艺设计，机械设计 1） 管壳式（列管式）换热器的基本种类与结构： 列管：固定管板式，浮头式，U型管式 固定管板:温差小时用，50。 温差大有热胀冷缩问题，采用膨胀节，浮头式，U型管式 2） 设计的基本思想 依据：技术上可行，经济上优化 Q=KAtm 完成一定任务Q下，AK但hfp,设备投资(A)与操作费用(hf)是一对矛盾.,管程 uNp Np0.8 阻力 hfNp3 壳程：,u （ ）0.55 埃索估算式：hf

6、（ ）3,设计计算中的选择： 冷却水进、出口温度选择； 选流速； 选通道。,选流向； 选结构；,设计报告内容要求： 1、设计任务 2、初选换热器的尺寸规格 选t2；(参见p215) 查冷、热流体物性（附录）； 选流动方式（逆、并、复杂流） 初估K值； (参见p231) 计算热负荷Q、tm、 (参见p230) 、A估； 按换热器标准初选型号，查定管径、长 度、排列等参数，列成表格； (参见p298) 确定管、壳程通道(参见p225) 。,3、计算管程的压降和给热系数 根据管程流通面积算流速， 并对照表6-9，10（可调节管程数），计算Re； 计算管程压降（6-151，152） 计算管程给热系数（式6-41） 4、计算壳程压降和给热系数 根据壳程流通面积算流速，并对照表6-9，10可调节折流板间距。 (选B,参见p226) 壳程 (算de,参见p227),计算壳程压降（式6-154，155，156） 计算壳程给热系数（式6-146） 5、核算传热系数、传热面积A； 选择适当的垢层热阻R； (参见p210) 计