换热器换热面积选型计算方法.ppt

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第三节 换热器计算方法
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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。
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，并进行传热计算。
计算出总传热系数、传热面积
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。
流动设计
计算压降，为换热器的辅助设备提供选择参数
结构设计
根据传热面积的大小计算其主要零部件的尺寸
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
01
流体流速的选择
02
一定传热面积
03
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
~3
~
易结垢流体
>1
>
气体
5~30
3~15
液体粘度
最大流速
>1500

1500~500

500~100

100~35

35~1

<1

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℃。

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 × 、 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。
以清洗方便及合理使用管材为原则
01
合理的换热器管长：、2m、3m、6m等
02
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。
03