管壳式换热器热力计算

1、臂魂奂热器热力计算管壳式换热器的基本步骤：久初诜换扌的尺7M格九久初搖滋动方式,计算温差修正系数斤,如果Ft<0.8 ,采用多管程或 多个换热器串联。九2初估总传热系数K估，在九3初定换热器的主要结构参数。久.4计算所j2计算管2d如果管程压|2.250数押构参数j只人估弋/估FQtm）。换热器的实次面积及实际所需的总传热系数。数 许压力降，则调整管#X<K估，则改变管程数重新计算:若改'PtV/kp允.q<K估的要杏则重薪估计K估值，力降，可增大折流板间距2澈小折流板间距。如不能同地值，.堂变结构参数进行? 313 2如果程压力降和传热膜系数的要求，则重新估卡 计算

2、。4计算总传热系数，校核传热面积所选用的换热器的换热面积应留有久575%的裕度。算。传热系数和导热系数的区别L传热系数以往称总传热系数。国家现行标准规范统一定 名为传热系数。传热系数K值，是指在稳定传热条件下， 围护结构两侧空气温差为1度（K ,迄），1小时内通过1 平方米面积传递的热量，单位是瓦/平方米度（W/kK , 此处K可敗慾替）o 2导热系 *宦传热条件下.Im厚的材料，两侧 K°C ）,在1小时内，通楚1平方米面*单位为瓦张一数与材料的-”咅一 晶体结构！密度较低的材料：导热 _材料的含水率温度较低时，导热系数较 管把导热系数较低的材料称为葆温材料，而把导热系数在 0.0

3、5瓦/米度以下的材料称为高效瞬材料-°C代替j。（W/m-K ,此处茹 結构、密度、含;雷诺数ReRe=pvd/p ,其中v、p、p分别为流体的流速、密度与黏 度，d为一特征长度。例如流体流过圆形管道，贝归为管 道直径。利用雷诺数可区分流体的流动是层流或湍流，也 可用来确定物体在流体中流动所受到的阻力o 普朗特麥Pr=pc/ ,其中p容与导热索-也亠奴塞尔僅Cp、入分别为流体的粘度、定压比热了热边界层与流动边界展的相对厚度,輙l、入分另si为流体的传热系除扁延2 数。代表了长度与热边界岑厚度之比:品事 热能力的大小。_4Io代護了热边界层与流动边界层出 勅量扩散与热量扩散能力的对比。

4、长 了流体对久稳态传热方程热流体将热量通过某固定面传给冷流体成为传热，稳态传热的基本方程为：Q=KAAtm式中Q热负荷* W 尸i 0传热秦数奂呼总传热面枫, 进行换热的两;用本W/(m2 °C);邑m2 ；心二间的平均温養,当忽略换热器对周围环境的散热损失时,根据能量平衡, 热流体所放出的热量应等于冷流体所吸收的热量。即：Q=B¥p,g(Tc,o-Tc i) = rHhlp,h(Th,厂 Th,o) 式中mc/流体、热流体的质量極,kg/s ;别 流体、热流体的定压比热生(kg°C); 李流体的进、出温度,°c ；*_热流体的进、出口温度，°

5、C ; 2 曲 热损失Q,则燕流祐妇 热量Q ：。代畑 Jp.h用出彳/Q2=ncQi热损失系数嘔通0.970.98 ;不管师傅考虑橱员失，在管壳式换热器録计计算中， 热负荷Q般取管内流体放出或吸收的热量。12总传热系数K4.l/K=l/ao4-l/a,(Ao/ A() + ro+ r,( A/ A,) + 6AO/ 入w Am°C)/W分别为管外(m2W/(m2 °C】W/(m2 °C)管外流体传热膜系数l=J式中a。禺|13平均温度差和温差修正系数算术平均舷差Atml= (AL+ At2)/2对数平: 如2 = 式中气温厦差(At2i 切呷(At2 / Atx

6、)虜丁 4 厂弋矢的温度差；W瞬錢小的温度差。迅局蛭'八'均温度差，否贝礫靳数 时,对无相变的对运佞热 *任申茬工並疫甘*，在满巨壬艺桑衽師富况亍7通常选用 逆流。八（3）温差修正系数Ft在错流和折流换热器中，温度分布情况相当复杂,可按（2）2.对流传热膜系数21无相变对流传热的传热膜系数管内传热膜系数内的流动流体在嘗内流动.拱其流动阻力和传热膜系数与流体在管 萸）流动状态以雷诺数大空来区分。（"满流Re茨）000f 一斗对于低粘蘆流体（山<2宀，嘉为常温下水的粘度），可用 卿）:觀入;gRe卿V尸 处 Re > 1000（/lPr< 120 , L

7、/d.>6D0 幺或7d虫0时,应将上式乘以1 +（4/L）o7进仗修正。"定性温度:流体进出口温度的算术平均值；特征尺寸：管内径。对高粘度流体，应用：.a i=0.027Ai/diRei08Pri1/3(Mi/ %)°嚏定性温度：赊弧壁温下的值外，其余为流体进出口温度的算 术平均值；%特征尺非管，'过渡流(1.2)过渡痣 Re=230010000传热膜系数可： 果乘以校正系数q)<E T cp =l-6xlO5/ReL8 a过渡涼"CP x a湍流'戈盒(L3)层流 Re<2300 ,可用：Nu=l86Rei/3Pri/3(di

8、/L)i/3(|Vpw)°M 应用范围：Re<2300 , 0.6<Pr<6700 z ( RePrL/d, ) >100o 定性温度:除Pw为壁温下的值外，其余为流体进出口温度的算术平均值。特征尺寸：圆形管为管内径dj ;非圆形管为de=4A/ n式中S-茹中A流体流通截面积，m2 ;' 扌口一流体浸润周边，mo 弩 i/3i)(Cp»/入)俨4/%)0"直 七内流体传热膜系数，W/(m2 °C)一点/本14/轴洪。厂卜7管内流体质量流速,kg/(m2 - s) P i工一浇体平均温度下的米谨灵唇 M w管壁温度下流体的

9、粘度入i流体导热系数,W/(m °C); L管长,m ;Jh由下图选取(2)管外传热膜系数(2.1 )换热器壳程无折流板时管外传热膜系数的计算可管内传热膜系数的计算式计算,此 时以当量直径des作为定性尺寸代替管子内径。对管壳式1(2.2)换热器壳程有折流板时通常缺口面积耳 面积,壳程的对流传热膜系数可采用: (a)Nu=0z23Re°-6Pr1/3( p/ 几帰当管子成正三角形排列时： 缎kdes=l.lPt2/do-do当嘗子呈疋方形排列时：用窘中心距，mo r j, a “c(o=023 A/do(doup/|j)a6(Cp|j/A)1/3(p/|jw)014应用范围

10、Re = (32) xlOOOO ;特征尺寸：管外径氏；定性温度：取流体进、出口温度的算术平均值。U取流体通过每排管子中最狭窄通道处的速度。(b) ao=0.36 A/de(deuoP/M)opri/3(M/Mw)o.i4应用范围炖X.m. xl06 ;/瞬 /饰平均值特征尺寸：氏矽.與des计算； 定性温审总除n和壁温外其余均取流体进、出亡I温度的篡 术平均值°'丿 也宅湖体流邀管I、嘉大截面积As计算 穴二应七了迅( 式貂洛A折流板间距,m ;虫了国換热器的壳体内径，m。厂 一(c) Js=(aodes/ Xo(cpo|jO/AO) 1/3(po/kO14Js由Re°s查下图求取；ReesdesGs/iJ16 IB参= lls珂nl“:kir5IlfKI 多务»a an折麻n彫免WHIMSSSS2：式中Q。-¥ GydesDiCpMo注：来一管外传热膜系数，W/(m2 °C);质量流速，kg/(m2 s)； 一当量直径，m； 壳体内径，m;斗詡呈