换热器换热面积选型计算方法教学文稿.ppt

主要物性参数表 介质 性质 密度 kg/m3 比热 kJ//(kg·℃) 粘度 Pa·s 热导率W/(m·℃) 植物油 热流体 950 2.261 0.742× 10-3 0.172 井水 冷流体 995.7 4.174 0.801× 10-3 0.618 三、估算传热面积 1.热流量 2.平均传热温差 先按照逆流计算，得 3.传热面积 由于壳程植物油的压力较高，故可选取较大的K值。假设K=395W/ (m2·℃)则估算的传热面积为： 考虑到外界因素的影响，根据经验取实际传热面积为估算值的1.15倍，则实际传热面积为： 4.井水用量 四、工艺结构尺寸 1.管径和管内流速 选用Φ25×2.5较高级冷拔传热管（碳钢），取管内流速u1=0.75m/s。 2.管程数和传热管数 依据传热管内径和流速确定单程传热管数： 按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。根据本设计实际情况，采用标准管设计，现取传热管长L=8m，则该换热器的管程数为： 传热管总根数：n=20×2=40（根） 按单程管计算，所需的传热管长度为： 3.平均传热温差校正及壳程数 平均温差校正系数： 按单壳程，双管程结构，查图得： 平均传热温差 由于平均传热温差校正系数大于0.8，同时壳程流体流量较大，故取单壳程合适。 换热器课程设计 第三节 换热器计算方法 换热器：在不同温度的流体间传递热能的装置称为换热器。 在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器，且它们是上述行业的通用设备，占有十分重要的地位。 管壳式换热器结构 管箱（封头） 壳体 内部结构（包括管束等） 单管程固定管板换热器 接管 壳体 管束 管板 封头（ 端盖、管箱） 折流挡板 管程 壳程 ① 不洁净和易结垢的液体宜在管内-清洗比较方便 ② 腐蚀性流体宜在管内-避免壳体和管子同时腐蚀，便于清洗 ③ 压强高的流体宜在管内-免壳体受压，节省壳程金属消耗量 ④ 饱和蒸汽宜走管间-便于及时排除冷凝液 ⑤ 有毒流体宜走管内，使泄露机会较少 ⑥ 被冷却的流体宜走管间-可利用外壳向外的散热作用 ⑦ 流量小或粘度大的液体，宜走管间-提高对流传热系数 ⑧ 若两流体的温差较大，对流传热系数较大者宜走管间-减少热应力 一、流体流径的选择-冷、热流体走管程或壳程 上述各点若不能同时兼顾，应视具体情况抓主要矛盾。 先流体的压强、防腐蚀和清洗等要求，再校核对流传热系数和压强降。 增加流速 对流传热系数↑ ，污垢热阻↓→总传热系数↑ →传热面积↓ 流动阻力↑和动力消耗↑ 还需考虑结构上： 高流速→管子数目↓→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下降 二、流体流速的选择 一定传热面积 常用的流速范围 不同粘度液体的流速 流体种类 流速 管程 壳程 一般流体 0.5~3 0.2~1.5 易结垢流体 1 0.5 气体 5~30 3~15 液体粘度 最大流速 1500 0.6 1500~500 0.75 500~100 1.1 100~35 1.5 35~1 1.8 1 2.4 三、流体两端温度的确定 若冷、热流体的温度都由工艺条件所规定，就不存在确定两端温度的问题。 若其中一个流体已知进口温度，则出口温度应由设计者来确定。 例如：用冷水冷却某热流体，冷却水进口温度可根据当地气温条件作出估计，出口温度需根据经济衡算来决定。 为节省水量，出口温度提高，则传热面积要大些； 为减少传热面积，出口温度降低，则要增加水量。 一般，设计时冷却水两端温度差可取为5~10℃。 1.管径 应尽可能使流速高些，但一般不应超过前面的流速范围 目前列管式换热器系列标准中管径具有： Φ25mm × 2.5mm、 Φ 19mm × 2mm 四、管子的规格和排列方法 小直径管子单位传热面积的金属消耗量小，传热系数稍高，但容易结垢，不易清洗，用于较清洁的流体； 大直径管子用于粘性大或易结垢的流体。 2.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 管子长度与公称直径之比，一般为4～6 ，对直径小的换热器可取大些。 3.管子排列方法 正三角形、转角正三角形、正方形、转角正方形等 管板强度高；流体走短路机会少，且扰动较大，因而对流传热系数较高；相同壳程内排更多管子