换热器的设计型计算.ppt

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1、换热器计算Q=qm1Cp1(T1-T2)=qm2Cp2(t2-t1)Q=KAtm（无相变传热过程，Re>104，Pr>0.7，两类计算问题：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，T1T2(orqm2，t1t2)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=KAtm3、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：技术可行，经济合理优化t1

2、：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mint1tmmaxAmin逆：t2qm2tmAmaxT1qm2min0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tm>10C对工业冷却水，一般t2<45C（防止结垢）3)流速的选择uK，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，

3、qm1,T1,T2定）t2maxT1t2maxT2tm=0，A=tm=0，A=等传热面，A并=A逆=时，Q=qm2Cp2(t2-t1)t2逆>t2并qm2逆tm并由Q=KAtm，A逆40C并流，t1=10C，t2max=38C，无法完成任务。只能选择逆流。并流:壁温较

4、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）24C计算：150W/m2C，21000W/m2Cq=K(T-t)=1(T-TW)=22.6C<24C，水在壁上冷凝。措施：改用并流。例：已知套管换热器，逆流。内管252.5mm，热油qm1=400kg/h，Cp1=2kJ/kgC，T1=100CT2=80C1=1500W/m2C；管隙：冷却液t1=20C，2=3500W/m2C，Cp2

5、=1kJ/kgC，qm2=400kg/h，忽略壁、垢层热阻求：管长l解：qm1Cp1(T1-T2)=qm2Cp2(t2-t1)Q=qm1Cp1(T1-T2)==4444.44WQ=KAtm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=KAtm完成一定任务Q下，AK但hfp设备投资(A)与操作费用(hf)是一对矛盾.管程∵

6、uNpNp0.8阻力hfNp3壳程：∵u（）0.55埃索估算式：hf（）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①选t2；(参见p215)②查冷、热流体物性（附录）；③选流动方式（逆、并、复杂流）④初估K值；(参见p231)⑤计算热负荷Q、tm、(参见p230)、A估；⑥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)⑦确定管、壳程通道(参见p225)。3、计算管程的压降和给热系数①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

7、Re；②计算管程压降（6-151，152）③计算管程给热系数（式6-41）4、计算壳程压降和给热系数①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)②计算壳程压降（式6-154，155，156）③计算壳程给热系数（式6-146）5、核算传热系数、传热面积A；①选择适当的垢层热阻R；(参见p210)②计算K计值（式6-118）③算④换热器实际面积A实NT