換熱器的設(shè)計(jì)型計(jì)算.ppt

1、,換熱器計(jì)算,Q=qm1Cp1(T1-T2) =qm2Cp2(t2-t1) Q=KAtm,（無(wú)相變傳熱過(guò)程，Re104，Pr0.7，,兩類(lèi)計(jì)算問(wèn)題：設(shè)計(jì)型任務(wù)設(shè)備 操作型一定設(shè)備結(jié)果 調(diào)節(jié) 設(shè)計(jì)型計(jì)算 1、設(shè)計(jì)型計(jì)算的命題 給定生產(chǎn)任務(wù)：qm1，T1T2(or qm2，t1t2) 選擇工藝條件：t1，t2 計(jì)算目的：換熱器傳熱面積A（管子規(guī)格， 根數(shù)）；qm2 特點(diǎn)：結(jié)果的非唯一性。,2、計(jì)算公式： 質(zhì)量衡算： 熱量衡算：Q=qm1Cp1(T1-T2)=qm2Cp2(t2-t1) 傳熱速率式：Q=KAtm 3、計(jì)算方法： 套管換熱器設(shè)計(jì),關(guān)鍵：條件參數(shù)的選擇！,4、條件參數(shù)的選擇 選擇的依據(jù)：

2、技術(shù)可行，經(jīng)濟(jì)合理優(yōu)化 t1：決定于工藝需要，現(xiàn)實(shí)條件，經(jīng)濟(jì)性。 溫度要求不很低，以河水為冷卻劑時(shí)，應(yīng)以夏季水溫為設(shè)計(jì)溫度更安全。,2) t2：技術(shù)角度：理論上t2可選范圍,經(jīng)濟(jì)性：qm1Cp1(T1-T2)=qm2Cp2(t2-t1) t2越大， qm2消耗越少， 經(jīng)常性操作費(fèi)用少 但tm，同時(shí)qm2可能導(dǎo)致K 則 設(shè)備投資費(fèi)用大,有經(jīng)濟(jì)優(yōu)化問(wèn)題。一般經(jīng)驗(yàn)tm10C 對(duì)工業(yè)冷卻水，一般t245C（防止結(jié)垢）,3) 流速的選擇 uK，壓降P (阻力損失) 例：?jiǎn)喂艹谈碾p管程 經(jīng)濟(jì)上要權(quán)衡。一般盡量避免層流。,4）流向選擇（對(duì)設(shè)計(jì)型而言，qm1,T1,T2定）,t2maxT1t2maxT2 tm

3、=0，A=tm=0，A=,等傳熱面，A并=A逆=時(shí)， Q=qm2Cp2(t2-t1)t2逆t2并 qm2逆 qm2并 且t2逆再利用價(jià)值高。 若等qm2，則t2逆=t2并,即T1,T2 ,t1,t2確定后， tm逆 tm并 由Q=KAtm，A逆 A并 一般情況下，逆流優(yōu)于并流。逆流能提供最大的傳熱推動(dòng)力。,例：要求加熱冷水10C40C，熱流體T1=80C，,逆流：T1=80C,T2min =t1=10 C ， t2max=46.7 C 40 C 并流，t1=10C， t2max=38C，無(wú)法完成任務(wù)。 只能選擇逆流。,并流: 壁溫較均勻,出口溫度t2不會(huì)過(guò)高，適合于熱敏性物料、高粘性液體,換熱

4、器下部3mm厚的鋼板嚴(yán)重腐蝕，原因？ 有機(jī)酸酐，遇水有強(qiáng)腐蝕性 不遇水無(wú)腐蝕性,分析結(jié)果：氣中含水3%，p=22.8mmHg， 對(duì)應(yīng)的飽和溫度（露點(diǎn)）24C 計(jì)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：已知套管換熱器，逆流。內(nèi)管252.5mm，熱油qm1=400kg/h，Cp1=2kJ/kgC，T1=100C T2=80C 1=1500W/m2C；管隙：冷卻液t1=20C， 2=3500W/m2C，Cp2=1kJ/kgC，qm2=400kg/h，忽略壁、垢層熱阻 求：管長(zhǎng)l,解：,qm1Cp1(

5、T1-T2)=qm2Cp2(t2-t1) Q=qm1Cp1(T1-T2)= =4444.44W,Q=KAtm,C,換熱器的選型設(shè)計(jì) 定型設(shè)備(產(chǎn)品)設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)，選型 非定型設(shè)備設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)，機(jī)械設(shè)計(jì) 1） 管殼式（列管式）換熱器的基本種類(lèi)與結(jié)構(gòu)： 列管：固定管板式，浮頭式，U型管式 固定管板:溫差小時(shí)用，50。 溫差大有熱脹冷縮問(wèn)題，采用膨脹節(jié)，浮頭式，U型管式 2） 設(shè)計(jì)的基本思想 依據(jù)：技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上優(yōu)化 Q=KAtm 完成一定任務(wù)Q下，AK但hfp,設(shè)備投資(A)與操作費(fèi)用(hf)是一對(duì)矛盾.,管程 uNp Np0.8 阻力 hfNp3 殼程：,u （ ）0.55 埃索估算式：hf

6、（ ）3,設(shè)計(jì)計(jì)算中的選擇： 冷卻水進(jìn)、出口溫度選擇； 選流速； 選通道。,選流向； 選結(jié)構(gòu)；,設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容要求： 1、設(shè)計(jì)任務(wù) 2、初選換熱器的尺寸規(guī)格 選t2；(參見(jiàn)p215) 查冷、熱流體物性（附錄）； 選流動(dòng)方式（逆、并、復(fù)雜流） 初估K值； (參見(jiàn)p231) 計(jì)算熱負(fù)荷Q、tm、 (參見(jiàn)p230) 、A估； 按換熱器標(biāo)準(zhǔn)初選型號(hào)，查定管徑、長(zhǎng) 度、排列等參數(shù)，列成表格； (參見(jiàn)p298) 確定管、殼程通道(參見(jiàn)p225) 。,3、計(jì)算管程的壓降和給熱系數(shù) 根據(jù)管程流通面積算流速， 并對(duì)照表6-9，10（可調(diào)節(jié)管程數(shù)），計(jì)算Re； 計(jì)算管程壓降（6-151，152） 計(jì)算管程給熱系數(shù)（式6-41） 4、計(jì)算殼程壓降和給熱系數(shù) 根據(jù)殼程流通面積算流速，并對(duì)照表6-9，10可調(diào)節(jié)折流板間距。 (選B,參見(jiàn)p226) 殼程 (算de,參見(jiàn)p227),計(jì)算殼程壓降（式6-154，155，156） 計(jì)算殼程給熱系數(shù)（式6-146） 5、核算傳熱系數(shù)、傳熱面積A； 選擇適當(dāng)?shù)墓笇訜嶙鑂； (參見(jiàn)p210) 計(jì)