《列管换热器》ppt课件

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1、2.3管壳式换热器的数学模型及模拟计算以逆流、间壁式管壳换热器为例进行研究：一、问题的提出知：某管壳式换热器，冷热流体无相变，逆流操作，传热面积确定为A，且：冷流体：流量Wc，比热Cp.c，入口温度TC1热流体：流量Wh，比热Cp.h，入口温度TH1求:1、冷热流体出口温度,TC2,TH22、传热系数，K3、传热温差，△tm二、数学模型的建立1、热衡算方程（忽略热损失）：WhCph（Th1-Th2）=WcCpc（Tc2-Tc1）2、传热速率方程：Q=KA△Tm三模型分析1热衡算方程中：Cph，Cpc均为Tc2，Th2的函数。2传热速率方程中：0对流传热系数K均为温度的函数i（涉及参数随温度

2、变化）3△Tm为Tc2，Th2的函数。WhCph（Th1-Th2）=WcCpc（Tc2-Tc1）Q=KA△Tm4总传热面积A0=nd0LAi=ndiL与温度无关。∴该模型很难直接求解，需搞清：Cph，Cpc与Tc2，Th2关系。K（a0、ai）与Tc2，Th2的关系，并想出求解办法。由于无法直接求解，只能采用迭代的方法（又称试差法）。四、模型求解基本思路（步骤）相等设定Tc2，Th2计算物性参数及对流传热系数计算Tc2，Th2STOP比较设定值与计算值不等1、Tc2、Th2的设定利用传热单元数法给出的传热效率表达式进行估算。传热效率虽然此换热器的传热效率我们目前也不知道但值总在0.5左右

3、，据此，我们可算出Tc2=Tc1+（Th1-Tc1）此即，设定了或Th2=Th1-（Th1-Tc1）一侧出口的温度另一侧的出口温度：则用热量恒算式：WhCph（th1-th2）=WcCpc（Tc2-Tc1）估算。1、Tc2、Th2的设定但由于此时：Cph，Cpc均未知，则暂时先认为Cph，Cpc相等，根据热量恒算式有：WhTc2-Tc1WcTh1-Th2则有：Tc2=Tc1+Wh/Wc（Th1-Th2）Th2=Th1-Wc/Wh（Tc2-Tc1）至此：Tc2设，Th2设均已设定。〓1、Tc2、Th2的设定2、物性参数及传热系数的计算1）定性温度：Tmh=1/2（Th1+Th2）Tmc=1/

4、2（Tc1+Tc2）2）计算物性参数：a、Cph，Cpc比热、热容。b、其中为粘度或运动粘度，为密度又称比容、比重。2、物性参数及传热系数的计算3）根据结构参数计算uo，ui。N管程数；Ao根据管板间距确定4）计算a0，ai。2、物性参数及传热系数的计算5）估算壁温或者，为简单起见：被冷却一侧：也可被加热一侧：此时，估算壁温一项可略。2、物性参数及传热系数的计算6）计算总传热系数K0忽略壁面热阻。3计算两侧流体出口温度Tc2，Th21）计算两侧流体的热容流率，WCp；令：Cmin=（WCp）min热容流率较小者Cmax=（WCp）max热容流率较大者2）计算换热器的传热单元数；3计算两侧流

5、体出口温度Tc2，Th23）令其中：NTU传热单元数。4）计算换热器传热效率：不同的换热器，其传热效率计算公式不同。并流套管程换热器：逆流单壳程偶数管程列管换热器：逆流套管程换热器：3计算两侧流体出口温度Tc2，Th2根据计算得到的传热效率计计算换热器冷流体（或热流体）的出口温度：Tc2=Tc1+计（Th1-Tc1）或Th2=Th1-计（Th1-Tc1）4比较设定出口温度值与计算值比较：Th2计（或Tc2计）与Th2设（Tc2设）的大小。两者相等，则将计算结果打印输出；否则，以Th2计代替Th2设，以Tc2计代替Tc2设；返回第二步，重新计算定性温度、物性参数等。六、例题（第一次大作业）

6、一管壳式换热器，单壳程、双管程，用渣油预热原油。渣油的质量流量入口温度原油的质量流量入口温度求：原油的出口温度，换热器的总传热系数，传热效率换热器的结构参数如下：传热面积A=130m2壳体直径D=0.7m管子规格Φ25×2.5mm管中心距P=32mm，正方形排列管长L=6m管程通道截面积AT=0.0459m2壳程通道截面积AS=0.0525m2渣油侧的污垢热阻R渣油＝0.0005m2·K/W原油侧的污垢热阻R原油＝0.0001m2·K/W换热介质的有关物理性质（1）相对密度D式中X=1+t/100;t－定性温度D20－20℃时油品相对密度，D20渣油＝0.919D20原油＝0.850(2)比热

7、Cp式中，K为油品特性因数，可查取或实测对渣油，K渣油＝12.5对原油，K原油＝12.5(3)导热系数λ(4)粘度υ(单位为cSt1cSt=10-6m2/s式中z－渣油;y－原油迭代计算的收敛精度要求(1)出口温度迭代收敛精度要求(2)壁温迭代收敛精度要求要求：听懂，并编程上机。此例题作为上机第一题.解：1初设出口温度Th2或Tc2。1）设定热容流率较小一侧流体的出口温度。∵Wh=68250㎏/h