换热器设计计算方法.docx
换热器：在不同温度的流体间传递热能的装汽称为换热器。在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器，且它们是匕述行业的通用设备，占有十分重要的地位。1、热力设计根据使用单位提出的基本要求，合理地选择运行参数，并进行传热计第。计算出总传热系数、传热面枳2、流动设计计算压降，为换热器的辅助设备提供选择参数3、结构设计根据传热面积的大小计算其主要零部件的尺寸4、强度设计应力计算。考虑换热器的受力情况，特别是在高温高压下换热器的受压部件应按照国家压力容器的标准设计。二、流体流速的选择增加流速对流传热系数T,污垢热阻!一总传热系数T传热面积1流动阻力T和动力还需考虑结构上：高流速T管子数目J-较长管子或增加程数管子太长不易清洗，且管长都有一定标准；程数增加使平均温度差卜降常用的流速范用不同粘度液体的流速流体种类流速管程光程川说休330.21.5盟结如流体>1>0.5气体J305-15液体粘度报大流速>15000.61500-5000.75500-1001.1100-351.53611.8<12.42 .管长以清洗方便及合理使用管材为原则合理的换热器管长：1.5m、2m、3m、6m等管r长度。公称l'i径之比，般为46,对宜役小的换热器可取大些。3 .管子排列方法正：向形、转角正三角形、IE方形、转向正方形等转板隹度疝：流体上短路机会少.Il扰动较大.W而对流传热系数较高：相同壳村内拧更名管r.便J清洗.玷光程流体初结垢的场分：似对流传热系数较正三角形的低.CM)，"八：，.介FIEel形和正方膨ZM.OSNh2.壳程数当温壬校正系数%低于08,可采用光方多程。如：在壳体内安装一块V管束平行的隔板，流体在壳体内流经两次，称为两壳程。但由r隔板在制造、安装和检修等方面都有困难，故一般不采用壳方多程的换热器，而是几个换热器小联使川六、折流挡板作用：提高光程内流体的流速;加强湍流强度；提高传热效率；支撑换热管。多管程克体内径:N找列管r数II；1管心知管板利用率正三角形排列一2管程：0.7-0.85；>4管程：0.6-0.8IE方形推列2管程：0.55-0.7;>4管程：0.45-0.65计算得到的壳内径应园整。壳体标准尺寸光体外径Zmm325400500600700800900100011001200最小城摩mn8101214八、主要附件1 .封头方形：用F直径小的壳体(<400mm)；阴形：用于大H役的光体。2 .缓冲挡板为防止光程流体进入换热器时对管束的冲击，可在进料管11装设缓冲挡板3 .导流筒壳程流体的进、出口与竹板间存在段流体不能流动的空间(死角)，为了提高传热效果，常在管束外增设导流筒.4 .放气孔、排液孔壳体上常安有放气孔和排液孔,排出不冷凝气体和冷凝液等。5 .接管换热器中流体进、出口的接管直径按下式计算，即"=收IS流体的体枳流最，W流体在接管中的流速流速“的经验值可取为：对液体H=1.5-2ms；对蒸气=2050ms；对气体“=(0.15).2)p1P(P为IK邮kPa；。为气体密度)。九、材料选用材料应根据操作年力、温度及流体的腐蚀性等来选用。目前常用的金属材料有：碳钢、不锈纲、低合金钢、铜和铝等.生金属材料有：石墨、聚四维乙烯和玻幽等。卜、流体流动阻力（压强降）的计算1.管程流动阻力总阻力等J洛程克管阻力、回弯阻力及进、出Il之和。般进、出口阻力可忽略不计，管程总阻力的计算式为：W=SPl+APDFINKP小、分别为人管及网穹管中闪庠擦阻力引起的压强降.PaE-结垢校正因数,对,ZSmmxNSmMU1.4对19mm2m曲U.5M-管程数：M5联的光程数。31p2p,=,d22.壳程流动阻力川埃索法计算光程东强降，即APO=(AP】+Ap"：M中流体横过管束的M强降.Pa:流体通过折流板缺11的压强降,尸&E-克界JM强降的结垢校正系数.液体可取1.15,气体可取1.0M-H瞅的克程虬M=FfQMNB+典M=M(3.5节写F-管子排列方法对JK强降的松正因素.正三角为0.5,转角正方形为0.4.正方形为O.3l光程流体的摩擦系数.当R/>50044=5Reo心84-横过管束中心线的管Ng-折流挡板数：-折流挡板间距,m:D-克体内怜.n»U1.按光程流通极而枳I喷的流速.mlt而4=力(。-"液体流经换热器的压强降为IOTOOkPa,气体为ITOkPa.设计步骤工、试算并初选设备规格确定流体在换热湍中流动途径。根据传热任务计弟热负荷Q。确定流体在换热器两端的温度，选择列转换热湍的形式：计算定性温度，并确定在定性温度卜的流体物性。计算平均温差，并根据温度差校正系数不应小于08的原则，决定光程数。依据总传热系数的经验值范困，或按生产实际情况，选定总传热系数K值.由传热速率方程，初步算出传热面积,并确定换热器的基木尺寸。2、计算管程、壳程压强降根据初定的设备规格，计算管程、壳程流体的流速和技强降。验算结果是否满足艺要求。若小强降不符合要求,要调整流速，再确定管程数或折流板间跖，或选择另一规格的换热器，重新计数木强降江至满足要求。3、核算总传热系数计第管程、壳程对流传热系数，确定污垢热阻，再计兑总传热系数比较K的初设值和计算值，若K,K=1.151.25,则初选的换热瑞合适。否则需另设K值，重复以上计算步骤。板式换效器选型计算及公式(1)求热负荷QpCPtG=Q(2)求冷热流体进出口温度t2=t1+Q/GpCp(3)冷热流体流脑G=Q/P除(t2-t)(4)求平均温度差Atmt.=(Tl-t2)-(T2-tl)In(Tl-t2)(T2-tl)gt»=(T1-t2)+(T2-tl)2(5)选择板型若所有的板型选择完，则进行结果分析.(6)由K值范围.if算板片数范围Nmin.NmaxNkin=QKmax.tm.FP.Nmax=QKmin.tm.FP.(7)取板片数N(NminNNmax)(8)取N的流程组合形式，若组合形式取完用做(7).(9)求Re.NuNu=WRede/VNu=31R2P113(10)求a,K传热而积FF=NUa入/deK=.J7ah+lax+j+y+0F=Q/Ktm(11)由传热面积F求所需板片数NNNN=FFp+2(12)若N<NN,做(8).(13)求压降APp=EuaRea5=EupW2(14)若Ap>A允.fl(8)：若ApWA允，记录结果，做(8)。注：1 .(1)、(2)、(3)根据已知条件的情况进行计煤.2 .当Tl-t2=T2-tl时采用Atm=(T1-t2)+(T2-tl)23 .修正系数一般0.70.9.压雷修正系数¢,单流程。度=1-1.2.二流程、三流程=1.820.四流程=2.62.8.al,a2.a3.a4、a5为常系数。型计算各公式符号意义及单位符号意义单位存意义单位Q熟丽WCpKACP流体密度KcZTItm平J福差iCG体积流量m3sF传热面积2nK传统系数W/J'CV流速n/sT；、T：热介质进出口温度rt;、t:热介质进出口温度C凯海呈数n流道数对流换热系数w/ICf里通道截面积2nV运动粘度m2s介质导熟系数w/£p阻力损失MpdEuEu=p.W2无翱Re雷诺勘Re=W.de/V襁纲de当里直径JlMuMu=de.a襁纲Pr普朗嬲Q板片导熟系数V/工t板厚m修正系数h、c热、冷介庚角标Y，热介后污垢热阻n2°CWYe冷介质'再垢热阻，C"
