板式换热器例题
1、换热器换热量的计算
w t Gc Q 1046750)2065(41873600
20000=-??=?= 2、外网进入热水供应用户的水流量
s kg t c Q G /10)
7095(418710467500=-=?= 3、加热水的流通断面积
换热器内水的流速取0.1～0.5m/s 。加热水的平均温度为（95＋70）/2＝82.5℃，该温度下水的密度为970.2kg/m 3。
200206.02
.9705.010m w G f r r r =?==ρ 4、被加热水的流通断面积
换热器内水的流速取0.1～0.5m/s 。被加热水的平均温度为（65＋20）/2＝42.5℃，该温度下水的密度为991.2kg/m 3。
201868.02
.9913.0360020000m w G f l l l =??==ρ 5、选型
初选BR12型板式换热器，单片换热面积为0.12m 2/片，单通道流通断面积为0.72×10－3。
6、实际流速
加热水流道数为
2810
72.00206.03=?==-d r r f f n 被加热水流道数为 261072.001868.03=?==
-d l l f f n 取流道数为28。
加热水实际流速
s m f n G w r d r r /5.02
.9701072.0281030=???==-ρ 被加热水实际流速
s m f n G
w l d l l /28.02
.9911072.02856.53=???==-ρ 7、传热系数
查图知传热系数为3600w/m 2.K 。
8、传热温差
()()()()℃396595207065952070)
()()
()(112
21122=-----=-----=?In t t In t t t p ττττ
9、传热面积
246.739
36001046750m t K Q F p =?=?= 10、需要的片数
6212
.046.7===d F F N 11、实际片数
考虑一个富裕量。 62×1.25＝78
换热器热量及面积计算 一、热量计算 1、一般式Q=Q c=Q h Q=W h（H h,1- H h,2）= W c（H c,2- H c,1） 式中： Q为换热器的热负荷，kj/h或kw； W为流体的质量流量，kg/h； H为单位质量流体的焓，kj/kg； 下标c和h分别表示冷流体和热流体，下标1和2分别表示换热器的进口和出口。 2、无相变化 Q=W h c p,h(T1-T2)=W c c p,c(t2-t1) 式中： c p为流体平均定压比热容，kj/(kg.℃)； T为热流体的温度，℃； t为冷流体的温度，℃。 3、有相变化 a.冷凝液在饱和温度下离开换热器，Q=W h r = W c c p,c(t2-t1) 式中： W h为饱和蒸汽（即热流体）冷凝速率（即质量流量）（kg/s）
r为饱和蒸汽的冷凝潜热（J/kg） b.冷凝液的温度低于饱和温度，则热流体释放热量为潜热加显热 Q=W h[r+c p,h（T s-T w）] = W c c p,c(t2-t1) 式中： c p,h为冷凝液的比热容（J/（kg/℃））；T s为饱和液体的温度（℃） 二、面积计算 1、总传热系数K 管壳式换热器中的K值如下表： 注：
1 w = 1 J/s = 3.6 kj/h = 0.86 kcal/h 1 kcal = 4.18 kj 2、温差 （1）逆流 热流体温度T：T1→T2 冷流体温度t：t2←t1 温差△t：△t1→△t2 △t m=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1） （2）并流 热流体温度T：T1→T2 冷流体温度t：t1→t2 温差△t：△t2→△t1 △t m=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1） 对数平均温差，两种流体在热交换器中传热过程温差的积分的平均值。( 恒温传热时△t=T-t，例如：饱和蒸汽和沸腾液体间的传热。) 对数平均温差因为在冷凝器板换一系列的换热器中温度是变化的为了我们更好的选型计算所以出来一个相对准确的数值, 当△T1/△T2>1.7时用公式： △Tm=（△T1-△T2）/㏑（△T1/△T2）. 如果△T1/△T2≤1.7时，△Tm=（△T1+△T2）/2 二种流体在热交换器中传热过程温差的积分的平均值。
板式换热器例题 1、换热器换热量的计算 w t Gc Q 1046750)2065(41873600 20000=-??=?= 2、外网进入热水供应用户的水流量 s kg t c Q G /10) 7095(418710467500=-=?= 3、加热水的流通断面积 换热器内水的流速取0.1～0.5m/s 。加热水的平均温度为（95＋70）/2＝82.5℃，该温度下水的密度为970.2kg/m 3。 200206.02 .9705.010m w G f r r r =?==ρ 4、被加热水的流通断面积 换热器内水的流速取0.1～0.5m/s 。被加热水的平均温度为（65＋20）/2＝42.5℃，该温度下水的密度为991.2kg/m 3。 201868.02 .9913.0360020000m w G f l l l =??==ρ 5、选型 初选BR12型板式换热器，单片换热面积为0.12m 2/片，单通道流通断面积为0.72×10－3。 6、实际流速 加热水流道数为 2810 72.00206.03=?==-d r r f f n 被加热水流道数为 261072.001868.03=?== -d l l f f n 取流道数为28。 加热水实际流速 s m f n G w r d r r /5.02 .9701072.0281030=???==-ρ 被加热水实际流速 s m f n G w l d l l /28.02 .9911072.02856.53=???==-ρ 7、传热系数 查图知传热系数为3600w/m 2.K 。 8、传热温差
()()()()℃396595207065952070) ()() ()(112 21122=-----=-----=?In t t In t t t p ττττ 9、传热面积 246.739 36001046750m t K Q F p =?=?= 10、需要的片数 6212 .046.7===d F F N 11、实际片数 考虑一个富裕量。 62×1.25＝78
换热器计算的设计型和操作型问题--传热过程计算 与换热器 日期:2005-12-28 18:04:55 来源:来自网络查看:[大中小] 作者：椴木杉热度： 944 在工程应用上，对换热器的计算可分为两种类型：一类是设计型计算（或称为设计计算），即根据生产要求的传热速率和工艺条件，确定其所需换热器的传热面积及其他有关尺寸，进而设计或选用换热器；另一类是操作型计算（或称为校核计算），即根据给定换热器的结构参数及冷、热流体进入换热器的初始条件，通过计算判断一个换热器是否能满足生产要求或预测生产过程中某些参数（如流体的流量、初温等）的变化对换热器传热能力的影响。两类计算所依据的基本方程都是热量衡算方程和传热速率方程，计算方法有对数平均温差（LMTD）法和传热效率-传热单元数（e-NTU）法两种。 一、设计型计算 设计型计算一般是指根据给定的换热任务，通常已知冷、热流体的流量以及冷、热流体进出口端四个温度中的任意三个。当选定换热表面几何情况及流体的流动排布型式后计算传热面积，并进一步作结构设计，或者合理地选择换热器的型号。 对于设计型计算，既可以采用对数平均温差法，也可以采用传热效率-传热单元数法，其计算一般步骤如表5-2所示。 表5-2 设计型计算的计算步骤
体进出口温度计算参数P 、R ； 4． 由计算的P 、R 值以及流动排布型式，由j-P 、R 曲线确定温度修正系数j ；5．由热量衡算方程计算传热速率Q ，由端部温度计算逆流时的对数平均温差Δtm ； 6．由传热速率方程计算传热面积 。 体进出口温度计算参数e 、CR ； 4．由计算的e 、 CR 值确定NTU 。由选定的流动排布型式查取 e-NTU 算图。可能需由e-NTU 关系反复计算 NTU ；5．计算所需的传热面积 。 例5-4 一列管式换热器中，苯在换热器的管内流动，流量为 kg/s ，由80℃冷却至30℃；冷却水在管间与苯呈逆流流动，冷却水进口温度为20℃，出口温度不超过50℃。若已知换热器的传热系数为470 W/（m2·℃），苯的平均比热为1900 J/（kg·℃）。若忽略换热器的散热损失，试分别采用对数平均温差法和传热效率-传热单元数法计算所需要的传热面积。 解 （1）对数平均温差法 由热量衡算方程，换热器的传热速率为 苯与冷却水之间的平均传热温差为 由传热速率方程，换热器的传热面积为 A = Q/KΔt m = = m 3 （2）传热效率-传热单元数法 苯侧 (m C ph ) = *1900 = 2375 W/℃ 冷却水侧 (m c C pc ) =(m h C ph )(t h1-t h2)/(t c1-t c2) =2375*(80-30)/(50-20)= W/℃ 因此， (m C p )min=(m h C ph )=2375 W/℃ 由式（5-29），可得
热量的基本知识 热量的单位：营养学中用千卡”故热量的单位。1千卡是1000克水由15 C升高1度所需要的热量。 热量消耗的途径主要有三个部分，第一部分是基础代谢率，约占了人体总热量消耗的65~70%，第二部分是身体活动，约占总热量消耗的 15~30%，第三部分是食物的热效应，占的比例最少约10%，这三者的比例大致已经固定。 热量的单位：大卡，1大卡二1000卡 关系换算： 1 千卡（KCAL）=4.184 千焦耳（KJ） 1 千焦耳（KJ）=0.239 千卡（KCAL） 1卡=4.184焦耳 1焦耳=0.239卡 食物中的热量计算： 饮食中可以提供热量的营养素是糖类（碳水化合物）、脂肪、蛋白质、酒精、有机酸等。它们所含的热量，以每克为单位，分别是：醣类（碳水化合物）4大卡、脂肪5大卡、蛋白质4大卡、酒精7 大卡、有机酸2.4大卡。 计算食物或饮食所含的热量，首先要知道其中热量营养素的重量，然后利用以下公式计算： 热量（kcal）=糖类克数M+蛋白质克数M+脂肪克数刈+酒精克数X7 成人消耗的热量利用在三方面：基础代谢量、活动量、食物热效应；成长阶段与怀孕阶段还需要额外的热量以供建构组织。
人体每日所需热量计算公式 摄入的热量=消耗的热量，则体重维持不变；摄入的热量〉消耗的热量，则体重增加；摄入的热量V消耗的热量，则体重减轻。 成人每日需要热量 成人每日需要的热量=人体基础代谢的需要的基本热量+体力活动所需要的热量+消化食物所需要的热量。 消化食物所需要的热量=10% x （人体基础代谢的需要的最低热量+体力活 动所需要的热量） 成人每日需要的热量=1.1 x （人体基础代谢的需要的最低基本热量+体力活 动所需要的热量） 成人每日需要的热量 男性：9250- 10090 千焦耳 女性：7980 - 8820 千焦耳 注意：每日由食物提供的热量应不少于5000千焦耳-7500 千焦耳这是维持 人体正常生命活动的最少的能量 人体基础代谢的需要基本热量简单算法 女子：基本热量（千卡）=体重（斤）x 9 男子：基本热量（千卡）=体重（斤）x 10 人体基础代谢的需要的基本热量精确算法（千卡）
板式换热器的计算方法 板式换热器的计算是一个比较复杂的过程，目前比较流行的方法是对数平均温差法和NTU法。在计算机没有普及的时候，各个厂家大多采用计算参数近似估算和流速-总传热系数曲线估算方法。目前，越来越多的厂家采用计算机计算，这样，板式换热器的工艺计算变得快捷、方便、准确。以下简要说明无相变时板式换热器的一般计算方法，该方法是以传热和压降准则关联式为基础的设计计算方法。 以下五个参数在板式换热器的选型计算中是必须的： 总传热量(单位:kW). 一次侧、二次侧的进出口温度 一次侧、二次侧的允许压力降 最高工作温度 最大工作压力 如果已知传热介质的流量，比热容以及进出口的温度差，总传热量即可计算得出。 温度 T1 = 热侧进口温度 T2 = 热侧出口温度 t1 = 冷侧进口温度 t2= 冷侧出口温度 热负荷
热流量衡算式反映两流体在换热过程中温度变化的相互关系，在换热器保温良好，无热损失的情况下，对于稳态传热过程，其热流量衡算关系为： （热流体放出的热流量）=（冷流体吸收的热流量） 在进行热衡算时，对有、无相变化的传热过程其表达式又有所区别。 （1）无相变化传热过程 式中 Q----冷流体吸收或热流体放出的热流量，W； m h,m c-----热、冷流体的质量流量，kg/s； C ph,C pc------热、冷流体的比定压热容，kJ/(kg·K)； T1,t1 ------热、冷流体的进口温度，K； T2,t2------热、冷流体的出口温度，K。 （2）有相变化传热过程 两物流在换热过程中，其中一侧物流发生相变化，如蒸汽冷凝或液体沸腾，其热流量衡算式为：
热量的基本知识 热量的单位：营养学中用“千卡”做热量的单位。1千卡是1000克水由15℃升高1度所需要的热量。 热量消耗的途径主要有三个部分，第一部分是基础代谢率，约占了人体总热量消耗的65~70%，第二部分是身体活动，约占总热量消耗的15~30%，第三部分是食物的热效应，占的比例最少约10%，这三者的比例大致已经固定。 热量的单位：大卡， 1大卡 = 1000卡 关系换算： 1千卡(KCAL)=千焦耳(KJ) 1千焦耳(KJ)=千卡(KCAL) 1卡=焦耳 1焦耳=卡 食物中的热量计算： 饮食中可以提供热量的营养素是糖类（碳水化合物）、脂肪、蛋白质、酒精、有机酸等。它们所含的热量，以每克为单位，分别是：醣类（碳水化合物） 4大卡、脂肪 5大卡、蛋白质 4大卡、酒精7大卡、有机酸大卡。 计算食物或饮食所含的热量，首先要知道其中热量营养素的重量，然后利用以下公式计算： 热量(kcal)=糖类克数×4+蛋白质克数×4+脂肪克数×9+酒精克数 ×7 成人消耗的热量利用在三方面：基础代谢量、活动量、食物热效应；成长阶段与怀孕阶段还需要额外的热量以供建构组织。
控制体重增长，就要严格控制每天摄入的热量。同时，也要基本满足一天的能量需求。 这就需要我们对自身每天需要多少热量有一个全面的认识，从而做到合理饮食。人体每天所需要的热量就是人体基础代谢所需要的基本热量、体力活动所需要的热量和消化食物所需要的热量之和。计算自身所需热量有三种基本方法： 第一，根据体重算出每天所需热量的范围 热量a=体重（千克）x22 热量b=体重（千克）x33 人体每天所需热量应该在热量a与热量b之间 第二，根据个人的身高、体重、性别、年龄来计算 男性：66+[体重（千克）]+[5x身高（厘米）]年龄 女性：65+[体重（千克）]+[身高（厘米）]年龄 依照这个公式所得出的千卡数就是你每天大致要消耗的热量值 第三，根据每个人的体重和劳动强度来衡量（比较适合于非常耗费体力的特殊职业） 1、非体力劳动的内勤工作者，如办公室职员： 25千卡x体重（公斤） 2、需要稍耗费体力的外勤工作者，如理发师： 30千卡x体重（公斤） 3、纯体力工作者，如建筑工人： 35千卡x体重（公斤） 亲爱的朋友，来算算你每天所需要的能量吧，以后的进食要合理规范了。
供热简单知识 1.供热系统：供热系统分一次和二次供热系统，一次由热源单位来提供热源，二次是经过换热站对用户采暖供热（蒸汽系统除外）,我公司分东西部供热系统。 2.热量计算公式：Q=C*G(T2-T1)÷1000 二次网流量选择原则：G=KW*0.86*1.1/（T2-T1） (地热温差取10℃；分户改造取15℃；二次网直连取25℃)。 采暖期用热：Q*24*167*0.64 分户估算水量：一般情况下为3-3.5KG/㎡ 老式供暖水量：一般情况下为2-2.5KG/㎡ 地热供暖水量：一般情况下为3.5-5KG/㎡，根据外网负荷确定。 根据45W,50W,55W计算流量情况能得出调整水平关系。可以实际计算。 3.一、二次网的热量相等： Q1=Q2，C1*G1*(T22-T21)=C2*G2*(T22'-T21'),水C1=C2， 一次网温差一般取45℃，直连系统一般选用25℃。但要和设计联系在一起，高值也可取65℃。从公式看出温差和流量决定一、二次网热量计算。 4.板式换热器系统阻力正常范围应在5-7ｍH2O
5.民用建筑室内管道流速不大于1.2m/s。 6.压力与饱和水温度关系： 7.单位换算：W=1J/S 例子：45W/㎡的采暖期的耗热量 45*3600*24*167*0.64=0J 变成GJ: 0÷00=0.41555GJ/㎡ 8.比摩阻：供热管路单位长度沿程阻力损失。若将大管径改为小一号管径，比摩阻增加1-2倍。 9.集中供热管网布置与敷设：管网主干线尽可能通过热负荷中心；管网力求线路短直；管网敷设应力求施工方便，工程量少；在满足安全运行、维修简便前提下，应节约用地；在管网改建、扩建过程中，应尽可能做到新设计的管线不影响原有管线正常运行；管线一般应沿路敷设，不应穿过仓库、堆场以及发展的预留地段；尽可能不通过铁路、公路及其他管线、管沟等，并适当注意整齐美观等，还有许多这里不做介绍。 管网布置有四种形式： A：枝装布置，B：环装布置，C：放射布置，D:网络布置。
沸腾换热计算式 沸腾换热计算式 (1)大容器饱和核态沸腾 前面的分析表明，影响核态沸腾的因素主要是壁面过热度和汽化核心数，而汽化核心数又受到墨面材料及其表面状况、压力和物性的影响。由于因素比较复杂，如墨面的表面状况受表面污染、氧化等影响而有不同，文献中提出的计算式分歧较大。在此仅介绍两种类型的计算式：一种是针对某一种液体的；另一种是广泛适用于各种液体的。当然，针对性强的计算式精确度往往较高。 对于水,米海耶夫推荐的在105～4×106Pa压力下大容器饱和沸腾的计算式为 (3-4) 按q=h△t的关系,上式也可转换成 (3-5) 以上两式中 h:沸腾换热表面传热系数,W/(m2·K) p:沸腾绝对压力,Pa; △t:壁面过热度,℃; q:热流密度,W/m2。 基于核态沸腾换热主要是气泡高度扰动的强制对流换热的设想,推荐以下使用性光的实验关联式: (3-6) 式中 c pl:饱和液体的比定压热容,J/(kg·K); C wl:取决于加热表面-液体组合情况的经验常数; r:汽化潜热,J/kg; g:重力加速度,m/s2; Pr l:饱和液体的普朗数,Pr l=c plμl/k l; μl:饱和液体的动力粘度,kg/(m·s); ρl、ρv:饱和液体和饱和蒸汽的密度,kg/m3; γ:液体-蒸汽截面的表面张力,N/m; s:经验指数,对于水s=1,对于其他液体s=1.7。 由实验确定的C wl值见表3-1。
表面-液体组合情况C wl 水-铜 烧焦的铜0.0068 抛光的铜0.0130 水-黄铜0.0060 水-铂0.0130 水-不锈钢 磨光并抛光的不锈 0.0060 钢 化学腐蚀的不锈钢0.0130 机械抛光的不锈钢0.0130 苯-铬0.101 乙醇-铬0.0027 表3-1 各种表面-液体组合情况的C wl值 图3-5 铂丝加热水的沸腾换热实验数据的整理水在不同压力下沸腾的实验数据与式(3-6)的比较见图3-5。 式(3-6)还可以改写成为以下便于计算的形式: (3-7) 这里要着重指出两点： 1）式（3-6）实际上也是形如Nu=f（Re，Pr）或St=f（Re，Pr）的主则式。其中： 是以单位面积上的蒸汽质量流速q/r为特征速度的Re数；为特征长度， 它正比于旗袍脱离加热面时的直径。不难证明，r/c pl△t就是St数，其中Nu数也以 为特征长度。 2）由于沸腾换热的复杂性，目前在各类对流换热的准则式中以沸腾换热准回式与实验数据的偏差程度最大。以图3-5所示情形为例，当已知△t计算q时，计算值与实验值的偏差可达 ±100％；而由于q～△t3，因而已知q计算△t时，则偏差可缩小到±33％左右。 对于制冷介质而言，以下的库珀(Cooper）公式目前得到教广泛的应用： （3-8） 式中，M r为液体的分子量；p r为对比压力（液体压力与该流体的临界压力之比）；R p为表面平均粗
换热器计算步骤 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
第2章工艺计算 设计原始数据 表2—1 管壳式换热器传热设计基本步骤 （1）了解换热流体的物理化学性质和腐蚀性能 （2）由热平衡计算的传热量的大小，并确定第二种换热流体的用量。 （3）确定流体进入的空间 （4）计算流体的定性温度，确定流体的物性数据 （5）计算有效平均温度差，一般先按逆流计算，然后再校核 （6）选取管径和管内流速 （7）计算传热系数，包括管程和壳程的对流传热系数，由于壳程对流传热系数与壳径、管束等结构有关，因此，一般先假定一个壳程传热系数，以计算K，然后再校核（8）初估传热面积，考虑安全因素和初估性质，常采用实际传热面积为计算传热面积值的~倍 l （9）选取管长 N （10）计算管数 T （11）校核管内流速，确定管程数 D和壳程挡板形式及数量等 （12）画出排管图，确定壳径 i （13）校核壳程对流传热系数 （14）校核平均温度差 （15）校核传热面积 （16）计算流体流动阻力。若阻力超过允许值，则需调整设计。
确定物性数据 定性温度 由《饱和水蒸气表》可知，蒸汽和水在p=、t>295℃情况下为蒸汽，所以在不考虑开工温度、压力不稳定的情况下，壳程物料应为蒸汽，故壳程不存在相变。 对于壳程不存在相变，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。其壳程混合气体的平均温度为： t=420295 357.5 2 + =℃（2-1） 管程流体的定性温度： T=310330 320 2 + =℃ 根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。 物性参数 管程水在320℃下的有关物性数据如下：【参考物性数据无机表】 表2—2 壳程蒸气在下的物性数据[1]：【锅炉手册饱和水蒸气表】 表2—3
供热简单知识 1. 供热系统：供热系统分一次和二次供热系统，一次由热源单位来提供热源，二次是经过换热站对用户采暖供热 (蒸汽系统除外) ,我公司分东西部供热系统。 2. 热量计算公式：Q=C*G(T2-T1) "000 二次网流量选择原则： G=KW*0.86*1.1/ (T2-T1 ) (地热温差取10 C；分户改造取15 C；二次网直连取 25 C )。 采暖期用热：Q*24*167*0.64 分户估算水量：一般情况下为3-3.5KG/ m2 老式供暖水量：一般情况下为2-2.5KG/ m 地热供暖水量：一般情况下为 3.5-5KG/ m,根据外网负 荷确定。 根据45W,50W,55W 计算流量情况能得出调整水平关系。可以实际计算。 3. 一、二次网的热量相等： Q1=Q2 ，C1*G1*(T22-T21)=C2*G2*(T22 '-T21'), 水 C1=C2 ， 一次网温差一般取45 C,直连系统一般选用25 C。但要和设计联系在一起，高值也可取65 C。从公式看出温差和流量决定一、二次网热量计算。 4?板式换热器系统阻力正常范围应在5-7 m H2O 5. 民用建筑室内管道流速不大于 1.2m/s 6. 压力与饱和水温度关系：
单位换算： 例子：45W/川的采暖期的耗热量 45*3600*24*167*0.64=0J 变成GJ: 0 P0=0.41555GJ/ m2 8?比摩阻：供热管路单位长度沿程阻力损失。若将大管径改为小一号管径，比摩阻增加1-2倍。 9?集中供热管网布置与敷设：管网主干线尽可能通过热负荷中心；管网力求线路短直；管网敷设应力求施工方便，工程量少；在满足安全运行、维修简便前提下，应节约用地; 在管网改建、扩建过程中，应尽可能做到新设计的管线不影响原有管线正常运行；管线一般应沿路敷设，不应穿过仓库、堆场以及发展的预留地段；尽可能不通过铁路、公路及其他管线、管沟等，并适当注意整齐美观等，还有许多这里不做介绍。 管网布置有四种形式： A:枝装布置，B :环装布置，C :放射布置，D:网络布置。 10.采暖热指标推荐值(W/ m2)
换热器介绍及热效率的简单计算 一、换热器的基本概念换热器的定义：凡是用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定的工艺要求的装置通称换热器。 间壁式——冷热流体分别位于固体壁面两侧，而由壁面间接隔开来。混合式——冷热流体通过直接接触、相互混合来实现换热。 回热式——冷热流体交替地通过同一换热表面而实现热量交换的设备称为蓄热式换热器。 2、换热器的分类？ 螺旋板式换热器波纹管换热器列管式换热器板式换热器螺旋板换热器管壳式换热器容积式换热器浮头式换热器管式换热器热管换热器汽水换热器翅片管换热器 管壳式换热器分为浮头式换热器和固定管板式换热器1、浮头式换热器特点 2、浮头式换热器两端的管板，一端不与壳体相连，该端称浮头。管子受 热时，管束连同浮头可以沿轴向自由伸缩，完全消除了温差应力。浮头式换热器的特点 浮头式换热器的一端管板固定在壳体与管箱之间，另一端管板可以在壳体内自由移动，这个特点在现场能看出来。这种换热器壳体和管束的热膨胀是自由的，管束可以抽出，便于清洗管间和管内。其缺点是结构复杂，造价高（比固定管板高20%），在运行中浮头处发生泄漏，不易检查处理。 三种类型换热器简介 螺旋板式板式交叉流换热器 管壳式 壳管式套管式) 蓄热式 混合式间壁式 板翅式管翅式管束式 浮头式换热器适用于壳体和管束温差较大或壳程介质易结垢的条件。 3、固定管板式换热器(,4E-401, 4E-200) 固定管板式换热器主要有外壳、管板、管束、顶盖（又称封头）等部件构成。在圆形外壳内，装入平行管束，管束两端用焊接或胀接的方法固定在管板上，两块管板与外管直接焊接，装有进口或出口管的顶盖用螺栓与外壳两端法兰相连。它的特点是结构简单，没有壳侧密封连接，相同的壳体内径排管最多，在有折流板的流动中旁路最小，管程可以分成任何管程数，因两个管板由管子互相支撑，故在各种管壳式换热器中它的管板最薄，造价最低，因而得到广泛应用。这种换热器的缺点是：壳程清洗困难，有温差应力存在。当冷热两种流体的平均温差较大，或壳体和传热管材料膨胀系数相差较大，热应力超过材料的许用应力时，在壳体
维护结构的耗热量 包括基本耗热量和附加耗热量。 1、基本耗热量计算公式 Q=a*F*K(tn-tw) 其中： Ｑ=维护结构的基本耗热量，W； F——维护结构的面积，m2； K——维护结构的传热系数，W/(m2.℃) tn——室内计算温度，℃ tw——采暖室外计算温度，℃ a——维护结构的温差修正系数。 定义 比热容(specific heat capacity)又称比热容量，简称比热(specific heat)，是单位质量物质的，即使单位质量物体改变单位温度时的吸收或释放的内能。比热容是表示物质热性质的物理量。通常用符号c表示。 物质的比热容与所进行的过程有关。在工程应用上常用的有Cp（这个表示在气压不变的条件下，如气压。但开水壶烧开水压力就会变，一般在地面都认为是不变的大气压）、（烧水的体积是不改变的）Cv和饱和状态比热容三种，定压比热容Cp是单位质量的物质在比压不变的条件下，温度升高或下降1℃或1K所吸收或放出的能量；定容比热容Cv是单位质量的物质在比容不变的
条件下，温度升高或下降1℃或1K吸收或放出的内能，饱和状态比热容是单位质量的物质在某饱和状态时，温度升高或下降1℃或1K所吸收或放出的热量。 在中学范围内，简单（不严格）的定义为： 单位质量的某种物质温度升高1℃吸收的热量（或降低1℃释放的热量）叫做这种物质的比热容。 单位 比热的单位是复合。 在中，、、的主单位统一为，的主单位是，因此比热容的主单位为J/(kg·K)，读作“焦[耳]每千克开”。（[]内的字可以省略。） 常用单位：kJ/(kg·℃)、cal/(kg·℃)、kcal/(kg·℃)等。注意和开尔文仅在温标表示上有所区别，在表示温差的量值意义上等价，因此这些单位中的℃和K可以任意互相替换。例如“”和“焦每千克开”是等价的。 相关计算 设有一质量为m的物体，在某一过程中吸收（或放出）热量ΔQ时，温度升高（或降低）ΔT，则ΔQ/ΔT称为物体在此过程中的热容量（简称热容），用C表示，即C=ΔQ/ΔT。用热容除以质量，即得比热容c=C/m=ΔQ/mΔT。对于微小过程的热容和比热容，分别有C=dQ/dT，c=1/m*dQ/dT。因此，在物体温度由T1
换热量计算公式 ?摘要:焦化工序计算公式（一）冶金焦抗碎强度（M40转鼓指数）冶金焦抗碎强度是反映焦炭的抗碎性能的指标，以百分比表示。其计算公式为：逐日（月）（试验后块度大于 40毫米所占的冶金焦抗碎强度（M40）（%）=百分比（ ... 焦化工序计算公式 （一）冶金焦抗碎强度（M40转鼓指数） 冶金焦抗碎强度是反映焦炭的抗碎性能的指标，以百分比表示。其计算公式为： 逐日（月）（试验后块度大于 40毫米所占的 冶金焦抗碎强度（M40）（%）=百分比（%）×冶金焦产量（吨））之和 ×100% 冶金焦总产量（吨） 计算说明：按规定水分（水量）计算。采用国外转鼓试验的，按实际情况计算，并加以说明。 （二）冶金焦抗碎强度（M25转鼓指数） 冶金焦抗碎强度是反映焦炭的抗碎性能的指标，以百分比表示。其计算公式为： 冶逐日（月）（试验后块度大(ye3 zhu2 ri4 _yue4 __shi4 yan4 hou4 kuai4 du4 da4)于25毫米所占 金焦抗碎强度（M25）（%）=的百分比（％(de bai fen bi __)）×冶金焦产量（吨）之和 ×100% 冶金焦总产量（吨） （三）冶金焦耐磨强度（M10转鼓指数） 冶金焦耐磨强度是反映焦炭的耐磨性能的指标，以百分比表示，其计算公式为： 逐日（月）（试验后块度小于10毫米所占的 冶金焦耐磨强度（M10）（%） = 百分比（%）×冶金焦产量（吨））之和 ×100%
冶金焦总产量（吨） 计算说明：按规定水分（水量）计算，采用国外转鼓试验的，按实际情况计算，并加以说明，该指标实质上是磨损率，指标值越小越好。 聚氨酯信息网 （四）冶金焦灰分 冶金焦灰分是指冶金焦炭中含灰量所占的百分比。其计算公式为： 冶金焦灰分（％）=冶金焦中所含灰分总量（吨） ×100% 冶金焦总产量（干基）（吨） （五）冶金焦硫分 冶金焦硫分是指冶金焦中含硫量所占的百分比。其计算公式为： 冶金焦硫分（％）=冶金焦中所含硫分总量（吨） ×100% 冶金焦总产量（干基）（吨） （六）冶金焦合格率 冶金焦合格率是指检验合格的冶(ye3 jin1 jiao1 he2 ge2 lv4 shi4 zhi3 jian3 yan4 he2 ge2 de0 ye3)金焦占冶金焦检验总量的百分比。冶金焦各种质量指标中，只要有一项不符合国家规定标准的，即视为不合格品。冶金焦合格率的计算公式为： 冶金焦合格率（％） = 冶金焦检验合格量（吨） ×100% 冶金焦检验总量（吨） （七）全焦率 全焦率（成焦率）是指入炉煤干馏后所获得的焦炭数量占入炉煤量的百分比。其计算公式为： 全焦率（％）= 全部焦炭产量（干基）（吨） ×100%
板式换热器选型计算的方法及公式(1)求热负荷Q：Q=G．ρ．ＣP．Δt Q—换热量（取冷热流体换热量的平均值），w; Δt—流体进出口温差，K。 (2)求冷热流体进出口温度：t2=t1+ Q /G ．ρ ．ＣP (3)冷热流体流量：Ｇ= Q / ρ ．ＣP ．(t2-t1 ) (4)求平均温度差Δtm Δtm=(T1-t2)-(T2-t1)/In(T1-t2)/(T2-t1)或Δtm=(T１-t2)+(T2-t1)/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，计算板片数范围Ｎmin，Ｎmax Ｎmin = Q / Kmax ．Δtm ．F P ．β Ｎmax = Q / Kmin ．Δtm ．F P ．β (7)取板片数N（Ｎmin≤Ｎ≤Ｎmax ） 若N已达Ｎmax，做（5）。 (8)取N的流程组合形式，若组合形式取完则做（7）。 (9)求Re，Nu Re = W ．de / ν Nu =a1．Re a2．Pr a3 (10)求a，K传热面积Ｆ a = Nu ．λ / de K= 1 / 1/a h+1/ a c+γc+γc+δ/λ0
F= Q /K ．Δtm ．β (11)由传热面积Ｆ求所需板片数ＮＮ ＮＮ= F/ Fp+ 2 (12)若N＜NN，做（８）。 (13)求压降Δp Eu = a4．Re a5 Δp = Eu ．ρ．W2．ф (14) 若Δp＞Δ允，做（８）； 若Δp≤Δ允，记录结果，做（８）。 注: 1．（1）、（2）、（3）根据已知条件的情况进行计算。 2．当T1-t2=T2-t1时采用Δtm = (T１-t2)+(T2-t1)/2 3．修正系数β一般0.7～0.9。 4．压降修正系数ф，单流程ф度=1～1.2 ，二流程、三流程ф=1.8～2.0，四流程ф=2.6～2.8。 5．a1、a2、a3、a4、a5为常系数。 选型计算各公式符号的意义及单位 符号意义单位符号意义单位Q 热负荷W Cp 比热KJ/kg℃ ρ流体密度Kg/ m3Δtm 平均温差℃ G 体积流量m3/s F 传热面积m2 K 传统系数W/ m2℃W 流速m/s T1、T2热介质进出口温度℃t1、t2热介质进出口温度℃m 流程数n 流道数 α对流换热系数W/ m2℃ f 单通道截面积m2ν运动粘度m2/s λ介质导热系数W/ m℃
焓值的定义与计算公式 空气中的焓值是指空气中含有的总热量，通常以干空气的单位质量为基准，称作比焓。工程中简称为焓，是指一千克干空气的焓和与它相对应的水蒸气的焓的总和。 在工程上，我们可以根据一定质量的空气在处理过程中比焓的变化，来判定空气是得到热量还是失去了热量。 空气的比焓增加表示空气中得到热量；空气的比焓减小表示空气中失去了热量。 在计算气流经过换热器的换热量的时候，气流一侧的换热量计算通过焓差计算相当简便：Q= M*(H_out-H_in) Q是换热量 M是气流质量流量 H为气流比焓值。 其实这不只针对气流，对于气液两相的制冷剂流动，也是同样的计算方法。 空气焓值的定义及空气焓值的计算公式 空气的焓值是指空气所含有的总热量，通常以干空气的单位质量为基准。 焓用符号i表示，单位是kj/kg干空气。 湿空气焓值等于1kg干空气的焓值与d kg水蒸气焓值之和。 湿空气焓值计算公式化：
i=1.01t+(2500+1.84t)d = （1.01+1.84d）t+2500 d （kj/kg干空气）式中： t—空气温度℃ d —空气的含湿量 g/kg干空气 1.01—干空气的平均定压比热 kj/(kg.K) 1.84—水蒸气的平均定压比热kj/(kg.K) 2500—0℃时水的汽化潜热 kj/kg 由上式可以看出： （1.01+1.84d）t是随温度变化的热量，即“显热”； 而2500d 则是0℃时d kg水的汽化潜热，它仅随含湿量而变化，与温度无关，即是“潜热”。 上式经常用来计算冷干机的热负荷。 （注：文档可能无法思考全面，请浏览后下载，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注）
1.已知t1′=300℃，t1″=210℃，t2′=100℃，t2''=200℃。试计算下列流动布置时换热器的对数平均温差。 （1）逆流布置； （2）一次交叉，两种流体均不混合； （3）1-2型管壳式，热流体在壳侧； （4）2-4型管壳式，热流体在壳侧； （5）顺列布置。 解：（1）Δt max=t1″-t2′=210-100=110℃ Δt min=t1′-t2″=300-200=100℃ （2） 由课本图1.14查得=0.92 Δt m=104.90.92=96.5℃ （3）由课本图1.8查得=0.85 Δt m=104.9×0.85=89.2℃ （4）由课本图1.11查得=0.97 Δt m=104.9×0.97=101.8℃
（5）Δt max =t1′-t2′=300-100=200℃ Δt min =t1″-t2″=210-200=10℃ 2.1-2型管壳式换热器，用30℃的水来冷却120℃的热油（c0=2100J/（kg K）），冷却水流量为 1.2kg/s，油流量为2kg/s，设总传热系数K=275W/(m2K),传热面积A=20m2，试确定水与油各自的出口温度。 解：取水的定压质量比热c p=4200J/(kg K)， 热油的热容量 W1=M1c0=22100=4200W/K, 冷水的热容量 W2=M2c p=1.24200=5040W/K 因而 W1=W min，W2=W max 则, , 传热有效度代入数据，得=0.539
又因为,所以解得 t1″=71.5℃【或利用实际传热量Q=εW min(t1′-t2′)=W1(t1′-t1″)，代入数据，解得t1″=71.5℃】 热平衡关系 W1(t1′-t1″)=W2(t2″-t2′),即 4200(120-71.5)=5040(t2″-30),解得t2″=70.3℃ 所以水的出口温度为70.3℃，油的出口温度为71.5℃ 3.一台逆流式水-水换热器，t1′=87.5℃,流量为每小时9000kg，t2′=32℃，流量为每小时13500kg，总传热系数K=1740W/（m2K），传热面积A=3.75m2，试确定热水的出口温度。 解：取水的定压质量比热c p=4200J/( kg?K) 热水热容量 冷水热容量 因而W1=W min，W2=W max
换热量计算公式 摘要:焦化工序计算公式（一）冶金焦抗碎强度（M40转鼓指数）冶金焦抗碎强度是反映焦炭的抗碎性能的指标，以百分比表示。其计算公式为：逐日（月）（试验后块度大于 40毫米所占的冶金焦抗碎强度（M40）（%）=百分比（ ... 焦化工序计算公式 （一）冶金焦抗碎强度（M40转鼓指数） 冶金焦抗碎强度是反映焦炭的抗碎性能的指标，以百分比表示。其计算公式为： 逐日（月）（试验后块度大于 40毫米所占的 冶金焦抗碎强度（M40）（%）=百分比（%）×冶金焦产量（吨））之和 ×100% 冶金焦总产量（吨） 计算说明：按规定水分（水量）计算。采用国外转鼓试验的，按实际情况计算，并加以说明。 （二）冶金焦抗碎强度（M25转鼓指数） 冶金焦抗碎强度是反映焦炭的抗碎性能的指标，以百分比表示。其计算公式为： 冶逐日（月）（试验后块度大(ye3 zhu2 ri4 _yue4 __shi4 yan4 hou4 kuai4 du4 da4)于25毫米所占 金焦抗碎强度（M25）（%）=的百分比（％(de bai fen bi __)）×冶金焦产量（吨）之和 ×100% 冶金焦总产量（吨） （三）冶金焦耐磨强度（M10转鼓指数） 冶金焦耐磨强度是反映焦炭的耐磨性能的指标，以百分比表示，其计算公式为： 逐日（月）（试验后块度小于10毫米所占的 冶金焦耐磨强度（M10）（%） = 百分比（%）×冶金焦产量（吨））之和 ×100%
冶金焦总产量（吨） 计算说明：按规定水分（水量）计算，采用国外转鼓试验的，按实际情况计算，并加以说明，该指标实质上是磨损率，指标值越小越好。 聚氨酯信息网 （四）冶金焦灰分 冶金焦灰分是指冶金焦炭中含灰量所占的百分比。其计算公式为： 冶金焦灰分（％）=冶金焦中所含灰分总量（吨） ×100% 冶金焦总产量（干基）（吨） （五）冶金焦硫分 冶金焦硫分是指冶金焦中含硫量所占的百分比。其计算公式为： 冶金焦硫分（％）=冶金焦中所含硫分总量（吨） ×100% 冶金焦总产量（干基）（吨） （六）冶金焦合格率 冶金焦合格率是指检验合格的冶(ye3 jin1 jiao1 he2 ge2 lv4 shi4 zhi3 jian3 yan4 he2 ge2 de0 ye3)金焦占冶金焦检验总量的百分比。冶金焦各种质量指标中，只要有一项不符合国家规定标准的，即视为不合格品。冶金焦合格率的计算公式为： 冶金焦合格率（％） = 冶金焦检验合格量（吨） ×100% 冶金焦检验总量（吨） （七）全焦率 全焦率（成焦率）是指入炉煤干馏后所获得的焦炭数量占入炉煤量的百分比。其计算公式为： 全焦率（％）= 全部焦炭产量（干基）（吨） ×100%
第 10 章 传热过程分析与换热器的热计 算 课堂讲解 课后作业 【10-3】一卧式冷凝器采用外径为25mm 壁厚1.5mm 的黄铜管做成热表面。已知管外 2 冷凝侧的平均传热系数 h o 5700W/(m K)，管内水侧平均的表面传热系数 2 h i 4300W/(m K) 。试计算下列两种情况下冷凝器按管子外表面面积计算的总传热系数 (1) 管子内外表面均是洁净的 (2) 管内为海水，流速大于1m/s ，结水垢，平均温度小于50E ，蒸汽侧有油。 【解】 【10-13 】一台 1-2 型壳管式换热用来冷却 11 号润滑油。冷却水在管内流动， 2 t 2 20 C ，t 2 50 C ，流量为3kg/s ;热油入口温度为60°C, k 350W/(m K)。试计算: (1) 油的流量； (2) 所传递的热量; (3) 所需的传热面积。
【10-17】在一逆流式水-水换热器中，管内为热水，进口温度t,100 C出口温度为 t” 80 C；管外流过冷水，进口温度t 2， 20 C,出口温度t2” 70 C；总换热量350KW，
共有53根内径为16mm壁厚为1mm勺管子。管壁导热系数40w/ m* k ,管外流体的表 面传热系数h o 1500w/m *k，管内流体为一个流程。假设管子内、外表面都是洁净的试确定所需的管 子长度。 【解】计算管内平均换热系数 t f - 100 80 90 f2 C u 314.9 10 6Kg / m* s , 0.68w/m*k,Pr 1.95 t m 80 20 100 70 ln 60/30 43.28 c A 8.38m2,A n dL, J ? 本题中冷热流体总温差为43.3 C,管外冷流体侧占68%，管内侧约占32%，故不必 考虑温差的修正 【10-22】欲采用套管式换热器使热水与冷水进行热交换，并给出 t1 200 C, q m1 0.0144kg/s, t2 35 C, q m2 0.0233kg/s。取总传热系数为 2 2 k 980W/(m K),A 0.25m，试确定采用顺流与逆流两种布置时换热器所交换的热量、冷却水出口温度及换热器的效能。 【10-27】一台逆流式换热器刚投入工作时在下列参数下运行：t 1, 360 C，t「 300 C， t 2 30 °C,t2” 200 C , q m1 C 1=2500W/K K=800 W m k 。运行一年后发现，在、 q m2 c 2、及t1,、t2,保持不变的情形 下，冷流体只能被加热到162C，而热流体的出口温度则高于300C。试确定此情况下的污垢热阻及热流体的出口温度。 【解】不结垢时,
F=Q/kK*△tm F 是换热器的有效换热面积Q 是总的换热量 k 是污垢系数一般取0.8-0.9 K 是传热系数△tm 是对数平均温差 1.板式换热器简介 板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过半片进行热量交换。它与常规的管壳式换热器相比，在相同的流动阻力和泵功率消耗情况下，其传热系数要高出很多，在适用的范围内有取代管壳式换热器的趋势。 板式换热器的型式主要有框架式（可拆卸式）和钎焊式两大类，板片形式主要有人字形波纹板、水平平直波纹板和瘤形板片三种。 1.1板式换热器的基本结构 板式换热器主要由框架和板片两大部分组成。 板片由各种材料的制成的薄板用各种不同形式的磨具压成形状各异的波纹，并在板片的四个角上开有角孔，用于介质的流道。板片的周边及角孔处用橡胶垫片加以密封。 框架由固定压紧板、活动压紧板、上下导杆和夹紧螺栓等构成。 板式换热器是将板片以叠加的形式装在固定压紧板、活动压紧板中间，然后用夹紧螺栓夹紧而成。 1.2板式换热器的特点（板式换热器与管壳式换热器的比较） a.传热系数高由于不同的波纹板相互倒置，构成复杂的流道，使流体在波纹板间流道内呈旋转三维流动，能在较低的雷诺数（一般Re=50~200）下产生紊流，所以传热系数高，一般认为是管壳式的3~5倍。 b.对数平均温差大，末端温差小在管壳式换热器中，两种流体分别在管程和壳程内流动，总体上是错流流动，对数平均温差修正系数小，而板式换热器多是并流或逆流流动方式，其修正系数也通常在0.95左右，此外，冷、热流体在板式换热器内的流动平行于换热面、无旁流，因此使得板式换热器的末端温差小，对水换热可低于1℃，而管壳式换热器一般为5℃. c.占地面积小板式换热器结构紧凑，单位体积内的换热面积为管壳式的2~5倍，也不像管壳式那样要预留抽出管束的检修场所，因此实现同样的换热量，板式换热器占地面积约为管壳式换热器的1/5~1/10。 d.容易改变换热面积或流程组合，只要增加或减少几张板，即可达到增加或减少换热面积的目的；改变板片排列或更换几张板片，即可达到所要求的流程组合，适应新的换热工况，而管壳式换热器的传热面积几乎不可能增加。 e.重量轻板式换热器的板片厚度仅为0.4~0.8mm，而管壳式换热器的换热管的厚度为 2.0~2.5mm，管壳式的壳体比板式换热器的框架重得多，板式换热器一般只有管壳式重量的1/5左右。 f. 价格低采用相同材料，在相同换热面积下，板式换热器价格比管壳式约低40%~60%。 g. 制作方便板式换热器的传热板是采用冲压加工，标准化程度高，并可大批生产，管壳式换热器一般采用手工制作。 h. 容易清洗框架式板式换热器只要松动压紧螺栓，即可松开板束，卸下板片进行机械清洗，这对需要经常清洗设备的换热过程十分方便。 i. 热损失小板式换热器只有传热板的外壳板暴露在大气中，因此散热损失可以忽略不计，也不需要保温措施。而管壳式换热器热损失大，需要隔热层。 j. 容量较小是管壳式换热器的10%~20%。