换热器热量及面积计算
一、热量计算1、
一般式
Q=Wh (Hh,1- Hh,2 ) = Wc (Hc,2- Hc,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二Whcp,h(T1-T2)=Wccp,c(t2-t1)
式中
cp为流体平均定压比热容，kj/(kg. C );
T为热流体的温度，C;
T为冷流体的温度，C
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：
1w=1J/s=3.6kj/h=0.86kcal/h 1kcal=4.18kj 2、
温差
(1)逆流
热流体温度T: T1 F2
冷流体温度t: t211
温差△: △1—42
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
姓名：杜鑫鑫学号：0903032038 合肥学院 材 料 工 程 基 础 姓名： 班级：09无机非二班 学号：\ 课题名称：换热器及其基本计算 指导教师：胡坤宏
换热器及其基本计算 一、换热器基础知识 （1）换热器的定义： 换热器是指在两种温度不同的流体中进行换热的设备。 （2）换热器的分类： 由于应用场合不同，工程上应用的换热器种类很多，这些换热器照工作原理、结构和流体流程分类。 二、几个不同的换热器 （1）管壳式换热器 管壳式换热器又称列管式换热器，是一种通用的标准换热设备。它具有结构简单、坚固耐用、造价低廉、用材广泛、清洗方便、适应性强等优点，应用最为广泛，在换热设备中占据主导地位。 管壳式换热器是把换热管束与管板连接后，再用筒体与管箱包起来，形成两个独立的空间。管内的通道及与其相贯通的管箱称为管程；管外的通道及与其相贯通的部分称为壳程。一种流体在管内流动，而另一种流体在壳与管束之间从管外表面流过，为了保证壳程流体能够横向流过管束，以形成较高的传热速率，在外壳上装有许多挡板。 而壳管式换热器又可根据不同分为U形管式换热器、固定管板换热器、浮头式换热器、填料函式换热器几类。 (2) 套管式换热器 套管式换热器是用两种尺寸不同的标准管连接而成同心圆套管，外面的叫壳程，内部的叫管程。两种不同介质可在壳程和管程内逆向流动(或同向)以达到换热的效果。 套管式换热器以同心套管中的内管作为传热元件的换热器。两种不同直径的管子套在一起组成同心套管，每一段套管称为“一程”，程的内管（传热管）借U形肘管，而外管用短管依次连接成排，固定于支架上。热量通过内管管壁由一种流体传递给另一种流体。通常，热流体由上部引入,而冷流体则由下部引入。套管中外管的两端与内管用焊接或法兰连接。内管与U形肘管多用法兰连接,便于传热管的清洗和增减。每程传热管的有效长度取4～7米。这种换热器传热面积最高达18平方米，故适用于小容量换热。当内外管壁温差较大时,可在外管设置U形膨胀节或内外管间采用填料函滑动密封，以减小温差应力。管子可用钢、铸铁、陶瓷和玻璃等制成，若选材得当，它可用于腐蚀性介质的换热。这种换热器具有若干突出的优点，所以至今仍被广泛用于石油化工等工业部门。
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。
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。 逆流时△T1=T1-t2 △T2=T2-t1 顺流时△T1=T1-t1 △T2=T2-t2 其中： T1 ——热流进口温度℃ T2——热流出口温度
冷凝器換熱面積計算方法 (製冷量+壓縮機功率)/200~250=冷凝器換熱面 例如：（3SS1-1500壓縮機）CT=40℃：CE=-25℃ 製冷量12527W+壓縮機功率11250W 23777/230=氣冷凝器換熱面積103m2 水冷凝器換熱面積與氣冷凝器比例=概算1比18；（103/18）= 6m2 蒸發器的面積根據製冷量（蒸發溫度℃×Δt進氣溫度） 製冷量=溫差×重量/時間×比熱×安全係數 例如：有一個速凍庫1庫溫-35℃，2冷凍量1ton/H、3時間2/H內，4冷凍物品（鮮魚）；5環境溫度27℃；6安全係數1.23 計算：62℃×1000/2/H×0.82×1.23=31266kcal/n 可以查壓縮機蒸發溫度CT=40；CE-40℃；製冷量=31266kcal/h NFB與MC選用 無熔絲開關之選用 考慮:框架容量AF(A)、額定跳脫電流AT(A)、額定電壓(V)， 低電壓配線建議選用標準 (單一壓縮機) AF 取大於AT 一等級之值.(為接點耐電流的程度若開關會熱表示AF選太小了) AT(A ) = 電動機額定電流×1 .5 ~2 .5(如保險絲的IC值) (多台壓縮機) AT(A )=(最大電動機額定電流×1 .5 ~2 .5)+ 其餘電動機額定電流總和 ＩＣ啟斷容量，能容許故障時的最大短路電流，如果使用ＩＣ：５ｋＡ的斷路器，而遇到１０ｋＡ的短路電流，就無法承受，ＩＣ值愈大則斷路器內部的消弧室愈
大、體積愈大，愈能承受大一點的故障電流，擔保用電安全。要搭配電壓來表示220V 5KA 電壓380V時IC值是2.5KA。 電磁接觸器之選用 考慮使用電壓、控制電壓，連續電流I t h 之大小（亦即接點承受之電流大小），連續電流I th 的估算方式建議為I t h=馬達額定電流×1.25/√3。直接啟動時，電磁接觸器之主接點應選用能啟閉其額定電流之10倍。 額定值通常以電流A、馬力HP或千瓦KW標示，一般皆以三相220V電壓之額定值為準。 電磁接觸器依啟閉電流為 額定電流倍數分為： (1).AC1級：1.5倍以上，電熱器或電阻性負載用。 (2).AC2B級：4倍以上，繞線式感應電動機起動用。 (3).AC2級：4倍以上，繞線式感應電動機起動、逆相制動、寸動控制用。 (4).AC3級：閉合10倍以上，啟斷8倍以上，感應電動機起動用。 (5).AC4級：閉合12倍以上，啟斷10倍以上，感應電動機起動、逆相制動、寸動控制用。 如士林sp21規格 ◎額定容量CNS AC3級3相 220~240V→kW/HP/A：5.5/7.5/24 380~440V→kW/HP/A：11/15/21 壓縮功率計算 一. 有關壓縮機之效率介紹: 1.體積效率(EFF V) :用以表示該壓縮機洩漏或閥門間隙所造成排出的 氣體流量減少與進入壓縮機冷媒因溫度升高造成比體積增加之比值 體積效率(EFF V)=壓縮機實際流量/壓縮機理論流量 體積效率細分可分為二部分 （1）間隙體積效率 ηvc＝V′/ V V′：實際之進排氣量V ：理論之排氣量 間隙體積效率一般由廠商提供，當壓縮機之壓縮比（PH / PL）增大，即高壓愈高或低壓愈低，則膨脹行程會增長，ηvc減少。
冷凝器换热面积计算方法 (制冷量+压缩机功率)/200~250=冷凝器换热面 例如：（3SS1-1500压缩机）CT=40℃：CE=-25℃ 制冷量12527W+压缩机功率11250W 23777/230=气冷凝器换热面积103m2 水冷凝器换热面积与气冷凝器比例=概算1比18；（103/18）= 6m2 蒸发器的面积根据制冷量（蒸发温度℃×Δt进气温度） 制冷量=温差×重量/时间×比热×安全系数 例如：有一个速冻库1库温-35℃，2冷冻量1ton/H、3时间2/H，4冷冻物品（鲜鱼）；5环境温度27℃；6安全系数1.23 计算：62℃×1000/2/H×0.82×1.23=31266kcal/n 可以查压缩机蒸发温度CT=40；CE-40℃；制冷量=31266kcal/h NFB与MC选用 无熔丝开关之选用 考虑:框架容量AF(A)、额定跳脱电流AT(A)、额定电压(V)，
低电压配线建议选用标准 (单一压缩机) AF 取大于AT 一等级之值.(为接点耐电流的程度若开关会热表示AF选太小了) AT(A ) = 电动机额定电流×1 .5 ~2 .5(如保险丝的IC值) (多台压缩机) AT(A )=(最大电动机额定电流×1 .5 ~2 .5)+ 其余电动机额定电流总和 ＩＣ启断容量，能容许故障时的最大短路电流，如果使用ＩＣ：５ｋＡ的断路器，而遇到１０ｋＡ的短路电流，就无法承受，ＩＣ值愈大则断路器部的消弧室愈大、体积愈大，愈能承受大一点的故障电流，担保用电安全。要搭配电压来表示220V 5KA 电压380V时IC值是2.5KA。 电磁接触器之选用 考虑使用电压、控制电压，連续电流I t h 之大小（亦即接点承受之电流大小），連续电流I th 的估算方式建议为I t h=马达额定电流×1.25/√3。 直接启动时，电磁接触器之主接点应选用能启闭其额定电流之10倍。 额定值通常以电流A、马力HP或千瓦KW标示，一般皆以三相220V电压之额定值为准。 电磁接触器依启闭电流为额定电流倍数分为： (1).AC1级：1.5倍以上，电热器或电阻性负载用。 (2).AC2B级：4倍以上，绕线式感应电动机起动用。 (3).AC2级：4倍以上，绕线式感应电动机起动、逆相制动、寸动控制用。 (4).AC3级：闭合10倍以上，启断8倍以上，感应电动机起动用。 (5).AC4级：闭合12倍以上，启断10倍以上，感应电动机起动、逆相制动、寸动控制用。
换热器的传热计算 换热器的传热计算包括两类：一类是设计型计算，即根据工艺提出的条件，确定换热面积；另一类是校核型计算，即对已知换热面积的换热器，核算其传热量、流体的流量或温度。这两种计算均以热量衡算和总传热速率方程为基础。 换热器热负荷Q 值一般由工艺包提供，也可以由所需工艺要求求得。Q=W c p Δt ，若流体有相变，Q=c p r 。 热负荷确定后，可由总传热速率方程（Q=K S Δt ）求得换热面积，最后根据《化工设备标准系列》确定换热器的选型。 其中总传热系数K= 0011 h Rs kd bd d d Rs d h d o m i i i i ++++ （1） 在实际计算中，总传热系数通常采用推荐值，这些推荐值是从实践中积累或通过实验测定获得的，可以从有关手册中查得。在选用这些推荐值时，应注意以下几点： 1. 设计中管程和壳程的流体应与所选的管程和壳程的流体相一致。 2. 设计中流体的性质（粘度等）和状态（流速等）应与所选的流体性质和 状态相一致。 3. 设计中换热器的类型应与所选的换热器的类型相一致。 4. 总传热系数的推荐值一般范围很大，设计时可根据实际情况选取中间的 某一数值。若需降低设备费可选取较大的K 值；若需降低操作费用可取较小的K 值。 5. 为保证较好的换热效果，设计中一般流体采用逆流换热，若采用错流或 折流换热时，可通过安德伍德（Underwood ）和鲍曼（Bowman ）图算法对Δt 进行修正。 虽然这些推荐值给设计带来了很大便利，但是某些情况下，所选K 值与实际值出入很大，为避免盲目烦琐的试差计算，可根据式（1）对K 值估算。 式（1）可分为三部分，对流传热热阻、污垢热阻和管壁导热热阻，其中污垢热阻和管壁导热热阻可查相关手册求得。由此，K 值估算最关键的部分就是对流传热系数h 的估算。
板式换热器换热面积的 计算 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
(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：t 2=t 1+ 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=(T １-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 =a 1．Re a 2．Pr a 3 (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
(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）；
太阳能热水系统换热器面积计算 一、换热器换热面积F 的计算： j r t Δε×××= K Q C F Z 式中：F ——换热面积（㎡）； Z Q ——集热系统换热量（W ） ； K ——传热系数，根据换热器厂家技术参数确定 ε——结垢影响系数，0.6~0.8， r C ——集热系统热损失系数，1.1~1.2， j t ?——计算温度差，宜取5~10℃，集热性能好，温差取高值，否 则取低值。 假设，集热系统换热量为50757.14 W ，传热系数为5000，结垢影响系数取0.7，集热系统热损失系数取 1.2，计算温度差取8℃，经计算换热面积 2.175㎡。
集热系统换热量Z Q 的计算 Y L Z S C Q ???????= 36001000 t -t ρq f k e r rd t ）（ 式中：Z Q ——集热系统换热量（W ）； t k ——太阳辐照度时变系数，一般取1.5~1.8，取高限对太阳能利 用率有利； f ——太阳能保证率，按照太阳能实际保证率计算； rd q ——日均用水量，k g ； C ——工质的定压比热容，4.18KJ/（㎏·℃） ； r ρ——工质密度1（kg/L ） ； e t ——贮水箱内水的设计温度，℃； L t —— 水的初始温度，℃； Y S ——年平均日日照小时数，h 。 假设，太阳辐照度时变系数取 1.7，太阳能保证率取60％，日均用水量为 10吨，工质的定压比热容为4.18KJ/（㎏·℃），工质（水）密度为1（kg/L ），贮水箱内水的设计温度为45℃，水的初始温度为15℃，年平均日日照小时数为7h/d 的条件下，经计算集热系统换热量Z Q =50757.14 W 。
' 列管式换热器的设计和选用的计算步骤 设有流量为m h的热流体，需从温度T1冷却至T2，可用的冷却介质入口温度t1，出口温 度选定为t2。由此已知条件可算出换热器的热流量Q和逆流操作的平均推动力。根据 传热速率基本方程： 当Q和已知时，要求取传热面积A必须知K和则是由传热面积A的大小和换热器结构决定的。可见，在冷、热流体的流量及进、出口温度皆已知的条件下，选用或设计换 热器必须通过试差计算，按以下步骤进行。 ◎初选换热器的规格尺寸 ◆ 初步选定换热器的流动方式，保证温差修正系数大于，否则应改变流动方式，重 新计算。 ◆ 计算热流量Q及平均传热温差△t m，根据经验估计总传热系数K估，初估传热面积A 估。 ◆ 选取管程适宜流速，估算管程数，并根据A估的数值，确定换热管直径、长度及排 列。◎计算管、壳程阻力 在选择管程流体与壳程流体以及初步确定了换热器主要尺寸的基础上，就可以计算管、壳程流速和阻力，看是否合理。或者先选定流速以确定管程数N P和折流板间距B再计算压力降是否合理。这时N P与B是可以调整的参数，如仍不能满足要求，可另选壳径再进行计 算，直到合理为止。 ◎核算总传热系数 分别计算管、壳程表面传热系数，确定污垢热阻，求出总传系数K计，并与估算时所取用的传热系数K估进行比较。如果相差较多，应重新估算。 ◎计算传热面积并求裕度 根据计算的K计值、热流量Q及平均温度差△t m，由总传热速率方程计算传热面积A0，一般应使所选用或设计的实际传热面积A P大于A020%左右为宜。即裕度为20%左右，裕度的 计算式为： 某有机合成厂的乙醇车间在节能改造中，为回收系统内第一萃取塔釜液的热量，用其釜液将原料液从95℃预热至128℃，原料液及釜液均为乙醇，水溶液，其操作条件列表如下： 物料流量 kg/h 组成（含乙醇量） mol% 温度℃操作压力 MPa 进口出口
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℃
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： 一侧有相变化 两侧物流均发生相变化，如一侧冷凝另一侧沸腾的传热过程 式中 r,r1,r2--------物流相变热，J/kg； D,D1,D2--------相变物流量，kg/s。 对于过冷或过热物流发生相变时的热流量衡算，则应按以上方法分段进行加和计算。
一、冷凝器热力、结构计算 1.1冷凝器的传热循环的确定 根据冷库的实际工作工况：取蒸发温度015t C =-?，过热度5r t C ?=?，即吸入温度110t C =-?；过冷度 5K t C ?=? ,冷凝器出口温度535k k t t t C =-?=?，则C t k 40=. 查《 冷库制冷设计手册》第441页图6-7， R22在压缩过程指示功率82.0=i η kg kJ h /4051= kg kJ h /4452= ()K kg kJ s s ?==/7672.121 kg m v /06535.031= kg kJ h /4183= kg kJ h /2504= kg kJ h /2435= kg m v /108673.0335-?= kg kJ h h w t /4040544512=-=-= (3.1) kg kJ w w i t i /8.4882.040===η 图1-1系统循环p-h 图 lgp /MPa
kg kJ w h h i s /8.4538.4840512=+=+= 再查R22的圧焓图得C t s 802= kg m v s /02.032= 所需制冷剂流量为s kg h h Q q s k mo /3834.0243 8.4538152=-=-= 1.2冷却水流量vs q 和平均传热温差m T ?的确定 1.2.1冷却水流量vs q 确定 冷却水进、出口温度 C t ?='322,236t C ''=? ，平均温度C t m ?=34，由《传热学》563页的水的物性表可得: 3994.3/kg m ρ=4174/()p c J kg K =?620.746610/m s ν-=? 262.4810/()W m K λ-=?? 则所需水量: ()()s m t t c Q q p k vs /10879.4323641743.9941081333 '2''2-?=-???=-=ρ 1.2.2平均传热温差m T ?的确定 由热平衡 ：2323()()mo s p vs q h h c q t t ρ''-=?- ，有 2332()mo s p vs q h h t t c q ρ-''=-=()C 3.3510 879.4174.43.9944188.4533834.0363=???-?-- ()()C q c h h q t vs p mo 13.3210 879.4174.43.9942432503834.032t 354' 24=???-?+=-+=-ρ