换热器换热面积选型计算方法

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1、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。1、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2、流动设计计算压降，为换热器的辅助设备提供选择参数3、结构设计根据传热面积的大小计算其主要零部件的尺寸4、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。管壳式换热器结构管箱（封头）壳体内部结构（包括管束等

2、）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、

3、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0.5~30.2~1.5易结垢流体>1>0.5气体5~303~15液体粘度最大流速>15000.61500~5000.75500~1001.1100~351.535~11.8<12.4三、流体两端温度的确定若冷、热流体的温

4、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、Φ19mm×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

5、，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。便于清洗，适于壳程流体易结垢的场合；但对流传热系数较正三角形的低。介于正三角形和正方形之间。4.管间距t管间距:两相邻换热管中心的距离。其值的确定需要考虑以下几个因素：①管板强度；②清洗管子外表面时

6、所需要的空隙；③换热管在管板上的固定方法。通常，胀管法取t=（1.3~1.5）d0，且相邻两管外壁间距不应小于6mm，即t≥6+d0焊接法取t=1.25d0。五、管程和壳程数的确定当流体的流量较小或传热面积较大而需管数很多时，有时会使管内流速较低，对流系数较小。为提高管内流速，可采用多管程。但管程数过多，管程流动阻力加大，增加动力费用；多程会使平均温度差下降；多程隔板使管板上可利用面积减少标准中管程数有：1、2、4和6程，多程时应使每程管子数大致相等。管程数m计算：u——管程内流体的适宜流速；u’——管程内流体的实际流体。1.管程数当温差校正系数低于0

7、.8，可采用壳方多程。如：在壳体内安装一块与管束平行的隔板，流体在壳体内流经两次，称为两壳程。但由于隔板在制造、安装和检修等方面都有困难，故一般不采用壳方多程的换热器，而是几个换热器串联使用2.壳程数六、折流挡板形式：作用：①提高壳程内流体的流速；②加强湍流强度；③提高传热效率；④支撑换热管。圆缺形圆盘形最常用的为圆缺形挡板，切去的弓形高度约为外壳内径的10%~40%，一般取20%~25%。板间距过小，不便于制造和维修，阻力较大；板间距过大，流体难于垂直地流过管束，使对流传热系数下降。两相邻挡板的距离（板间距）h为外壳内径D的（0.2~1）倍。系列标准

8、中，采用的h（mm）值为：固定管板式：150,300,600；浮头式：150,200,300,