武汉市润之达石化设备有限公司 浮头式换热器 、冷凝器、U 型管式换热器
换热器、冷凝器、U 型管式换热器
一、标准型换热器、冷凝器、U 型管式换热器具体规格型号详见附表。 二 、规格型号表示方法
武汉市润之达石化设备有限公司所制造的换热器型号表示方法为： B E S 500 -1.6 -55 -6/ 25- 2 I □ □□ □ □ X (Y) DN - Ps Pt - A – L / □ - Ns Nt -N I(II)-REb REa REd
REc
REc 全碳钢材质
REd 全不锈钢材质
REa 管束材质为09Cr2AlMoRE
REb 壳体材质为07Cr2AlMoRE I 级换热器(或II 级换热器)
管/壳程数,单程只写Nt 换热管类型(见表3) 换热管公称长度(m)
光管公称换热面积(㎡) 管/壳程设计压力(MPa),相
等时只写P t
公称直径 壳体内安装分布式缓冲板 管箱内安装分布式缓冲板 换热管支撑形式(见表2) 后端管箱型式(见表1) 壳体型式(见表1) 前端管箱封头型式(见表1)
导流筒型式(见表1)
表1 外壳型式与代号
表2 换热管支撑型式与代号
武汉市润之达石化设备有限公司浮头式换热器、重沸器
注：标*的制造较复杂，在特殊场合使用。
表3 换热管类型
标注示例：
1、浮头式带管箱分布板，封头管箱DN600直径，管/壳程设计压力1.6Mpa，面积90㎡，管长6m，管径φ25光管，2管程、1壳程管材为09Cr2AlMoRE，标注为：
BES(X)600-1.6-90-6/25-2REa
2、浮头式螺旋折流板DN800直径，设计压力2.5Mpa，光管面积205㎡，管长6m，管径φ19缩放管，4管程管束材质09Cr2AlMoRE，壳体材质09Cr2AlMoRE，标注为：BES(X)LX800-2.5-205-6/19F-4Rea/b
注：型号中可不加（X）Y，即不采用此结构，也可不加RE(a)b、c、d，即不采应规定的材质，但应注明详细材质要求。
三、安装尺寸
安装尺寸按我公司所提供的详细安装尺寸图，用户选用后我公司当天即可提供。
选择板式换热器要注意以下三个事项 1、板式换热器板型的选择板片型式或波纹式应根据换热场合的实际需要而定。对流量大允许压降小的情况，应选用阻力小的板型，反之选用阻力大的板型。根据流体压力和温度的情况，确定选择可拆卸式，还是钎焊式。确定板型时不宜选择单板面积太小的板片，以免板片数量过多，板间流速偏小，传热系数过低，对较大的换热器更应注意这个问题。艾瑞德每种规格的板片，均具有至少两个板型，采用热混合技术，可以综合换热器的传热和压降，使其运行在最佳工作点。内旁通，双流道技术和不等流通截面积装配为两侧介质流量相差较大的工况提供了完美的解决方案。ARD艾瑞德板式换热器（江阴）有限公司板式换热器有AB系列、AM系列、AL系列、AP系列、AS系列等几大系列百余种板型。各种型号都有深波纹、浅波纹、大角度、小角度等，完全确保满足不同用户的需要，特殊工况可按用户需要专门设计制造。 2、流程和流道的选择流程指板式换热器内一种介质同一流动方向的一组并联流道，而流道指板式换热器内，相邻两板片组成的介质流动通道。一般情况下，将若干个流道按并联或串联的费那个是连接起来，以形成冷、热介质通道的不同组合。流程组合形式应根据换热和流体阻力计算，在满足工艺条件要求下确定。尽量使冷、热水流道内的对流换热系数相等或接近，从而得到最佳的传热效果。因为在传热表面两侧对流换热系数相等或接近时传热系数获得较大值。虽然板式换热器各板间流速不等，但在换热和流体阻力计算时，仍以平均流速进行计算。由于“U”形单流程的接管都固定在压紧板上，拆装方便。 3、压降校核在板式换热器的设计选型使，一般对压降有一定的要求，所以应对其进行校核。如果校核压降超过允许压降，需重新进行设计选型计算，直到满足工艺要求为止。 艾瑞德板式换热器（江阴）有限公司是专业生产可拆式板式换热器（PHE）、换热器密封垫（PHE GASKET）、换热器板片(PHE PLATE)并提供板式
第2章工艺计算 2.1设计原始数据 表2—1 2.2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1.15~1.25倍 l （9）选取管长 （10）计算管数 N T （11）校核管流速，确定管程数 （12）画出排管图，确定壳径 D和壳程挡板形式及数量等 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。
2.3 确定物性数据 2.3.1定性温度 由《饱和水蒸气表》可知，蒸汽和水在p=7.22MPa、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。 2.3.2 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1.10.1】 表2—2 壳程蒸气在357.5下的物性数据[1]：【锅炉手册饱和水蒸气表】 表2—3
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
各种型号换热器说明 一各种型号换热器说明及优点 1、BLL双螺旋波节管换热器，使被加热介质在管内成螺旋线流动形式，破坏管壁的介膜层，增加传热面的热传递。它的传热机理与光管及其它形式的传热元件有明显不同。 l换热效果明显提高由于换热器采用了导热最优良的紫铜管制作，换热效果比其它管壳式热交换器相比，换热量提高了3~5倍。在汽-水换热中，传热系数K值在4500~6500W/m2?℃之间，在水-水换热中，传热系数K值在3200~5000 W/m2?℃之间。 不易结垢 由于对紫铜管的特殊加工，在工作过程中，紫铜管的热伸冷缩，使垢片碎裂脱落，预防了结垢现象。 安全性能高 因传热管具有热补偿能力，在传热过程中固定性能优良，可减少应力的作用，因此，管板与管的胀接口处不易泄漏。 安装灵活方便 该设备具有立式、卧式两种结构型式，能适应各种场合的使用，方便灵活。 这类换热器是按照GB150-1998、GB151-1999〈〈钢制压力容器〉〉和〈〈管壳式压力容器〉〉制造、检验和验收的，安全可靠、性能优良，是当今最优秀的换代产品。 2、SFP、LFP型浮动盘管热交换器半即热式换热器也是适应现代需要开发研制的一种新型换热器。它是将加热水贮存在壳体内，热媒（蒸汽或高温水）在管束盘管内，它属于一种有限量注水的换热器，具有较少的注水量（可注水1-3分钟用水），却能迅速补充热量。由于该换热器传热效率高，在换热器热媒进口必须安装温度调节器，以控制热媒和热水温度，尤其是热水供应系统，温度控制更为重要。 自动除垢 换热器中螺旋盘管在热媒温度、压力变化和离心力作用下，以及被加热水流动力的冲动下，使盘管自由上下，左右浮动和高频振动，可使水垢不易粘附在管臂上，可自动脱落，实现自动除垢。但在某些角落仍可能有部分水垢无法脱落，每半年应清垢一次，可利用热水冲击方法，具体如下：1）放净壳体内的水。2）关闭进出水口。3）打开进汽阀和冷凝水阀门排净管内存水，然后关闭冷凝水阀门，大约5-6分钟突然关闭进汽阀门，打开冷水阀门和底部排污阀门，使加热管突然冷却同时关掉脱落水垢，连续5-6次，即可全部排净。 节能效果显著，由于热媒在管内，被加热水在壳体内，因而壳体表面温度低，散热损失少，节约能源，尤其是汽-水换热时，冷凝水温度低，具有较大的节能效益，并减少环境污染。 3、BBR(BR)板式换热器的结构比较简单，它是由板片、密封垫片、固定压紧板等零部件组成，其中板片采用进口不锈钢板，密封垫片采用中美合资生产的派克垫。其主要技术指标均达到国内先进水平，且在许多方面与国外同类产品相当。 传热系数高 板式换热器不存在旁通，板片波纹能使流体在较小的流速下产生湍流，所以具有较高的传热系数，一般为3000~7000W/㎡?℃，同时湍流又具有自净效应能够防止污垢的形成。 占地面积小 板式换热器结构紧凑，在传热量相当的条件下，所占空间仅为管壳式换热器的1/2~1/3。 阻力损失小 在相同的传热系数条件下，板式换热器通过合理的选择流速，阻力损失可控制在管壳式换热器的1/3范围内。 热损失小
板式换热器选型与计算方法 板式换热器的选型与计算方法 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； mh,mc-----热、冷流体的质量流量，kg/s； Cph,Cpc------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。 对数平均温差(LMTD) 对数平均温差是换热器传热的动力，对数平均温差的大小直接关系到换热器传热难易程度.在某些特殊情况下无法计算对数平均温差,此时用算术平均温差代替对数平均温差，介质在逆流情况和在并流情况下的对数平均温差的计算方式是不同的。在一些特殊情况下，用算术平均温差代替对数平均温差。 逆流时： 并流时：
板式换热器由一组金属波纹板构成，其上带有开孔，开孔形成液体流动的通道，热量将在两种液体之间传递。这组波纹板装配在一块固定的固定板和一块可移动的压紧板之间，并通过夹紧螺栓压紧。这些板片上都装有密封垫，密封垫对板间通道起密封作用并使液体交替流入相邻通道。板片数由流量、液体的物理属性、压降和温度变化确定。板片波纹引起液体紊流并支撑板片承受差压。波纹板片和压板固定在上、下杆之间，而后两者又固定在支撑架上。接口在固定板上，或者，如果一种或两种液体在设备中形成多条通道，则接口在固定板和压紧板上。 型号：M10 典型容量 液体流量:最高50 kg/s，取决于介质、 允许的压降和温度变化。 通过蒸汽对水进行加热:0.7 到3.0 MW 板型:M10B，M10M 和M10MD 框架型式:FM，FG 和FD 标准材料 固定板:经环氧涂料涂装的低碳钢 喷嘴:碳钢 带衬里：不锈钢，橡胶，钛 板片:不锈钢AISI 316/AISI 304，钛， Alloy 20/18/6 密封垫: M10B 丁腈橡胶，EPDM M10M 丁腈橡胶，EPDM，HeatSeal F，HNBR，EPDMF，VitonG 技术数据 机械设计压力(g)/温度: FM 1.0 MPa / 160°C FG 1.6 MPa / 180°C *) FG ASME 150 psig / 350°F FD 2.5 MPa / 160°C FD ASME 300 psig / 320°F *) 框架FG 在1.2 MPa/200oC 下时同样可以在蒸汽系统中使用，无需安全阀。 最大传热表面: M10B：90 m2 (970 sq. ft) M10M：60 m2 (650 sq. ft) 接口: FM –尺寸为100 mm DIN 2501 PN10 或ANSI 150 FG –尺寸为100 mm DIN 2501 PN16 或ANSI 150 FD –尺寸为100 mm DIN 2501 PN25 或ANSI 150 FD –尺寸为100 mm DIN 2501 PN25 或ANSI 300 (ASME) 主要尺寸:
换热器设计计算步骤 1. 管外自然对流换热 2. 管外强制对流换热 3. 管外凝结换热 已知：管程油水混合物流量 G ( m 3/d)，管程管道长度 L (m)，管子外径do (m)， 管子内径di (m)，热水温度 t ℃， 油水混合物进口温度 t 1’, 油水混合物出口温度 t 2” ℃。 1. 管外自然对流换热 1.1 壁面温度设定 首先设定壁面温度，一般取热水温度和油水混合物出口温度的平均值，t w ℃， 热水温度为t ℃，油水混合进口温度为'1t ℃，油水混合物出口温度为"1t ℃。 "w 11 t ()2 t t =+ 1.2 定性温度和物性参数计算 管程外为水，其定性温度为1()K -℃ 21 ()2 w t t t =+ 管程外为油水混合物，定性温度为'2t ℃ ''"2111 ()2t t t =+ 根据表1油水物性参数表，可以查得对应温度下的油水物性参数值 一般需要查出的为密度ρ (3/kg m ),导热系数λ(/())W m K ?，运动粘度2(/)m s ，体积膨胀系数a 1()K -，普朗特数Pr 。
表1 油水物性参数表 水 t ρ λ v a Pr 10 999.7 0.574 0.000001306 0.000087 9.52 20 998.2 0.599 0.000001006 0.000209 7.02 30 995.6 0.618 0.000000805 0.000305 5.42 40 992.2 0.635 0.000000659 0.000386 4.31 50 998 0.648 0.000000556 0.000457 3.54 60 983.2 0.659 0.000000478 0.000522 2.99 70 997.7 0.668 0.000000415 0.000583 2.55 80 971.8 0.674 0.000000365 0.00064 2.21 90 965.3 0.68 0.000000326 0.000696 1.95 100 958.4 0.683 0.000000295 0.00075 1.75 油 t ρ λ v a Pr 10 898.8 0.1441 0.000564 6591 20 892.7 0.1432 0.00028 0.00069 3335 30 886.6 0.1423 0.000153 1859 40 880.6 0.1414 9.07E-05 1121 50 874.6 0.1405 5.74E-05 723 60 868.8 0.1396 3.84E-05 493 70 863.1 0.1387 0.000027 354 80 857.4 0.1379 1.97E-05 263 90 851.8 0.137 1.49E-05 203 100 846.2 0.1361 1.15E-05 160 1.3 设计总传热量和实际换热量计算 0m v Q Cq t Cq t ρ=?=?v v C q t C q t αρβρ=?+?油油水水 C 为比热容/()j kg K ?，v q 为总体积流量3 /m s ，αβ分别为在油水混合物中 油和水所占的百分比，t ?油水混合物温差，m q 为总的质量流量/kg s 。 实际换热量Q 0Q Q *1.1/0.9= 0.9为换热器效率，1.1为换热余量。 1.4 逆流平均温差计算
6.3.8 管壳式换热器的型号表示方法 (t t s s P N LN XXXDN A I II P d N ----------------或） ---- -- ---- --- ----- ------ ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 1． 1〉第一个字母代表前端管箱形式 2〉第二个字母代表壳体形式 3〉第三个字母代表后端结构形式 2． 公称直径（mm ） 对于釜式重沸器用分数表示，分子为管箱内直径，分母为圆筒内直径 3． 管/壳程设计压力，MPa 。压力相等时只写P t 4． 公称换热面积 ㎡ 5． 当采用Al,Cu,Ti 换热管时，应在LN/d 后面加材料琼等号，如LN/D Cu LN --公称长度 ，m d --换热管外经 mm 6． 管/壳程数。单壳程时 只写N t 7． I----I 级（换热器）管束 采用较高级冷拔换热管，适用于无相变传热和易产生振动场合 II---II 级（换热器）管束 采用普通级冷拔换热管，适用于受沸、冷凝传热和无振动一般场合 例如： （1） 浮头式换热器：S---钩圈式浮头 6500 1.65442.5A E S I ------------ 平盖管箱，公称直径500㎜，管壳程设计压力均为1.6MPa ，公称换热面积254mm ,较高 级冷拔换热器外经25mm,管长6m,4管程但壳程的I 级浮头式换热器 （2） 固定管板式换热器： 2.5970020041.625B E M I ------------ 封头管箱，公称直径700mm,管程设计压力2.5MPa ，壳程设计压力1.6MPa,，公称换热面积2200m , 较高级冷拔换热管外经25mm,管长9mm,4管程，但壳程的固定管板式换热器，M--与B 相似的固定管板（封头）结构。
武汉市润之达石化设备有限公司 浮头式换热器 、冷凝器、U 型管式换热器 换热器、冷凝器、U 型管式换热器 一、标准型换热器、冷凝器、U 型管式换热器具体规格型号详见附表。 二 、规格型号表示方法 武汉市润之达石化设备有限公司所制造的换热器型号表示方法为： B E S 500 -1.6 -55 -6/ 25- 2 I □ □□ □ □ X (Y) DN - Ps Pt - A – L / □ - Ns Nt -N I(II)-REb REa REd REc REc 全碳钢材质 REd 全不锈钢材质 REa 管束材质为09Cr2AlMoRE REb 壳体材质为07Cr2AlMoRE I 级换热器(或II 级换热器) 管/壳程数,单程只写Nt 换热管类型(见表3) 换热管公称长度(m) 光管公称换热面积(㎡) 管/壳程设计压力(MPa),相 等时只写P t 公称直径 壳体内安装分布式缓冲板 管箱内安装分布式缓冲板 换热管支撑形式(见表2) 后端管箱型式(见表1) 壳体型式(见表1) 前端管箱封头型式(见表1) 导流筒型式(见表1) 表1 外壳型式与代号 表2 换热管支撑型式与代号
武汉市润之达石化设备有限公司浮头式换热器、重沸器 注：标*的制造较复杂，在特殊场合使用。 表3 换热管类型 标注示例： 1、浮头式带管箱分布板，封头管箱DN600直径，管/壳程设计压力1.6Mpa，面积90㎡，管长6m，管径φ25光管，2管程、1壳程管材为09Cr2AlMoRE，标注为： BES(X)600-1.6-90-6/25-2REa 2、浮头式螺旋折流板DN800直径，设计压力2.5Mpa，光管面积205㎡，管长6m，管径φ19缩放管，4管程管束材质09Cr2AlMoRE，壳体材质09Cr2AlMoRE，标注为：BES(X)LX800-2.5-205-6/19F-4Rea/b 注：型号中可不加（X）Y，即不采用此结构，也可不加RE(a)b、c、d，即不采应规定的材质，但应注明详细材质要求。 三、安装尺寸 安装尺寸按我公司所提供的详细安装尺寸图，用户选用后我公司当天即可提供。
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。
换热器计算
换热器计算的设计型和操作型问题(5.5)--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 例5-4 一列管式换热器中，苯在换热器的管内流动，流量为1.25 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 = 118.8x1000/(470X18.2) = 13.9 m3 （2）传热效率-传热单元数法 苯侧 (m C ph) = 1.25*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)=3958.3 W/℃因此， (m C p)min=(m h C ph)=2375 W/℃ 由式（5-29），可得 Qmax = (m C p)min(t h1-t c1) = 2375*(80-20) = 142.5*10^3 W 由传热效率和热容流量比的定义式 e = Q/Qmax = 118.8/142.5 = 0.83 C Rh=(m h C ph)/(m c C pc)=2375/3958.3=0.6
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
图10-7 管壳式换热器示意图 折流板 壳程流体入口 壳程流体出口 换热管 管壳 管程流体出口 管程流体入口 管壳式换热器设计的相关说明 换热管规格 常用换热管规格有ф19×2 mm 、ф25×2 mm(1Crl8Ni9Ti)、ф25×2.5 mm(碳钢10)。 标准管子的长度常用的有1.0m ，1.5m ，2.0m ，2.5m ，3.0m ，4.5m ，6.0m ，7.5m ，9.0m ，12.0m 等。 各组统一选用ф19×2 mm 的管子，管材的导热系数43.2W/(m·K) 流速的确定 当流体不发生相变时，介质的流速高，换热强度大，从而可使换热面积减少、结构紧凑，成本降低，一般也可抑止污垢的产生。但流速大也会带来一些不利的影响，诸如压降ΔP 增加，泵功率增大，且加剧了对传热面的冲刷。热交换器常用流速的范围见表2-1。 推荐的管内流速0.6-1.2m/s 壳侧流速0.5-1 m/s 总管数、管程数、壳程数的确定 （1）单程管子根数的确定 根据选定的流速u 和管子内径计算单根管子的流量 ρπ??='u d q i m 24 1 单程管子的根数 m m q q n '=/1 应取整数，最后还应该按照实际布置的方便性进行调整。 （2）若按单程设计每根管子的长度 可根据估算的传热面积计算 o d n A l π= ' （3）管程数的确定
根据上面计算的长度，再选取合适的标准管子的长度 如选取管长为l ''m ，则 管程数l l m ' ''= 管程数应取2的倍数，且不亦过大。 （4）换热器的管子数，1n m n ?= 壳体直径 壳体内径应不小于管板直径，初步设计中，可以按下式确定 b n P D c t '+-=2)1( 式中 D —— 壳体内径，mm P t 两管子中心的距离称为管心距（或管间距），在此用P t 表示，一般是管外径的1.25倍。 b '——管束中心线上最外层管的中心到壳体内壁的距离，一般o d b )5.1~1(='。 n c ——位于管束中心线上的管数，与总管数n 和管子排列方式有关。管子按三角形排列时：n n c 1.1=。 多管程热交换器壳体内径与管程数有关，可用下式估算： η n P D t 05.1= （2-10） 式中的η为管板利用率，取值范围为：管子正方形排列时，二管程η=0.55~0.7，四管程η=0.45~0.65；管子三角形排列时，二管程η=0.7~0.85，四管程η=0.6~0.8。 计算得到的壳体内径应圆整到最接近的标准尺寸（见表2-4）。 可增加折流板 一般推荐折流板间隔最小值为壳内径的1/5或者不小于50 mm ，最大值决定于支持管所必要的最大间隔。 一般B =0.2D ~D ，标准尺寸可取100mm ，150mm ，200mm ，300mm ，450mm ，600mm ，800mm ，1000mm 。 建议选取100或150mm ，最终根据流速确定 管子内侧表面传热系数的计算选用下面的特征数关联式 ? ? ?<>==f w f w n 8 .0,3.0,4.0n ,Pr Re 023.0Nu t t t t 壳侧表面传热系数的计算选用下面的特征数关联式 3/155 .0Pr Re 36.0Nu = 可参照教材172页的介绍和例题10-4
列管式换热器的设计与计算 马云霞 (国家粮食储备局郑州科学研究设计院，河南郑州450053) 目前，粮食干燥作业中多用列管式换热器，这种换热器结构简单，制造容易，检修方便。干燥行业中，换热器的热介质是烧烟煤与无烟煤混合燃料产生的高温烟道气。在管内流动，冷介质是空气，在管外横向冲刷管子流动。 1 换热器的设计步骤与计算 1 换热器的设计步骤与计算 1．1 给定的条件 (1)热流体的入口温度t1' 、出口温度t1"； (2)冷流体的入口温度t2' 、出口温度t2"； (3)需要换热器供给的热量Q。 1.2 计算步骤 热平衡方程式是反映换热器内冷流体的吸热量与热流体的放热量之间的关系式。由于换热器的热散失系数通常接近1，计算时不计算散热损失，则冷流体吸收热量与热流体放出热量相等，热平衡方程式中的热量Q是烘干机干燥粮食所需要的热量，换热器换出的热量必须等于该热量。 (2)计算平均温度差△tp 换热器进出口两处流体的温差分别为△t' 和△t"
定性温度为流体主体温度在进、出口的算术平均值；受热时b=0．4，冷却时b=0．3。 2 在粮食干燥行业中。换热器通常是分三组立式安装，下面举一个干燥行业中的具体示例分析2．1 已知条件及流程
换热器的管子是φ40x2的无缝管，烟气走管内，空气走管外；假定前面烘干塔热量衡算知道，需要热量296x10（4）kcal／h； 2．2 求热交换工艺参数
所需管子根数n3 调整后数据如表2所示。
3 小结 从以上计算可知，在粮食干燥行业中，通过烘干机的设计计算得出烘干粮食所需的热量之后，再通过一系列的热量衡算和一系列的参数选择，所需列管换热器的传热面积及管长等其它尺寸是不难确定的。不同的选择有不同的计算结果，设计者作出恰当的选择才能得到经济上合理、技术上可行的设计，或者通过多方案计算，从中选出最优方案。近年来依靠计算机按规定的最优化程序进行自会寻优的方法得到日益广泛的应用。
进出口管径进出口管径的大小以介质在管道内的活动速度小于3m／S为宜来确定，最大流速宜小于4m／s。现海内板式板式换热器板片厚度一股为0.5～1.0mm，考虑到厂家制造工艺、现场操纵水平及侵蚀、除垢等因素，板式换热器板片厚度宜选择0.7～0.9ram。 板式换热器软水侧压力损失 软化水进出板式换热器温度根据现有高炉软水供给的经验，软水供给温度在35～40℃之间时，对高炉稳产高产、安全出产最有利，同时考虑到夏季冷媒水及冷却塔的冷却能力，软化水进高炉温度在夏季最不利工况时宜小于40℃，软化水出高炉温度宜小于45℃，即软化水进板式换热器温度宜为45℃，出板式换热器温度宜为40℃。 板式换热器板片材质板式板式换热器板片材质基本上采用不锈钢、钛合金两种。板式板式换热器数目根据中小高炉的特点，其炉体冷却软水系统采用板式板式换热器的数目宜为3台并联，每台流量为最大流量的5O%，正常运行开二备一。 冷却水进、出板式换热器温度根据夏季冷却水供水温度及冷却塔工作能力，冷却水进板式换热器温度宜小于32℃，出板式换热器温度宜小于37℃。 流量根据水在冷却壁的公道流速，并重点考虑高炉后期内壁耐热层减薄、传热量急剧增加的情况，按后期最大传热量来确定软化水流量。因为钛材料价格为不锈钢的4～6倍，且高炉冷却系统板式板式换热器板片材质采用不锈钢即可知足要求，为此板式板式换热器板片材质选用不锈钢。 板式换热器
正常工作压力根据软水系统闭路轮回的特点，板式换热器正常工作压力最小值应为软水系统轮回水泵出口压力与高炉高位膨胀水箱水位高度之和。原有空冷器软水侧压力损失小于0.05MPa，因此板式板式换热器软水侧压力损失必需小于’0.05MPa。 密封垫材质考虑现场实际情况及板式板式换热器工作温度、软化水成分等诸多因素，密封垫材质宜选用三元乙丙橡胶。 因为软水系统除停开空冷器、并入板武板式换热器外，其它部门不变，因此，板式板式换热器软水侧压力损失须小于原有空冷器软水侧压力损失。 板式换热器板片厚度板式换热器板片厚度与传热系数成反比关系，板片厚度越小，传热效果越好，但同时也轻易侵蚀泄漏。
换热器设计计算步骤 1.管外自然对流换热 2.管外强制对流换热 3.管外凝结换热 3 已知：管程油水混合物流量 G ( m/d) ，管程管道长度 L (m) ，管子外径 do (m)，管子内径 di (m)，热水温度 t ℃，油水混合物进口温度 t1’, 油水混合物出口温度 t2”℃。 1.管外自然对流换热 1.1 壁面温度设定 首先设定壁面温度，一般取热水温度和油水混合物出口温度的平均值， t w℃，热 水温度为 t ℃，油水混合进口温度为t1'℃，油水混合物出口温度为t1"℃。 t w 1 (t t1" ) 2 1.2 定性温度和物性参数计算 管程外为水，其定性温度为( K 1 ) ℃ t2 1 (t t w ) 2 管程外为油水混合物，定性温度为t2'℃ t2 '1 (t1' t1" ) 2 根据表 1 油水物性参数表，可以查得对应温度下的油水物性参数值 一般需要查出的为密度( kg / m3 ), 导热系数(W /(m K )) ，运动粘度 ( m2 / s) ，体积膨胀系数 a ( K1)，普朗特数 Pr 。
表 1 油水物性参数表 水 t ρλv a Pr 10 999.7 0.574 0.000001306 0.000087 9.52 20 998.2 0.599 0.000001006 0.000209 7.02 30 995.6 0.618 0.000000805 0.000305 5.42 40 992.2 0.635 0.000000659 0.000386 4.31 50 998 0.648 0.000000556 0.000457 3.54 60 983.2 0.659 0.000000478 0.000522 2.99 70 997.7 0.668 0.000000415 0.000583 2.55 80 971.8 0.674 0.000000365 0.00064 2.21 90 965.3 0.68 0.000000326 0.000696 1.95 100 958.4 0.683 0.000000295 0.00075 1.75 油 t ρλv a Pr 10 898.8 0.1441 0.000564 6591 20 892.7 0.1432 0.00028 0.00069 3335 30 886.6 0.1423 0.000153 1859 40 880.6 0.1414 9.07E-05 1121 50 874.6 0.1405 5.74E-05 723 60 868.8 0.1396 3.84E-05 493 70 863.1 0.1387 0.000027 354 80 857.4 0.1379 1.97E-05 263 90 851.8 0.137 1.49E-05 203 100 846.2 0.1361 1.15E-05 160 1.3设计总传热量和实际换热量计算 Q0Cq m t Cq v t C油 q v油t C水 q v水t C 为比热容j /( kg K )，q v为总体积流量m3/ s，分别为在油水混合物中 油和水所占的百分比，t 油水混合物温差，q m为总的质量流量 kg / s。 实际换热量 Q Q Q0 *1.1/ 0.9 0.9 为换热器效率， 1.1 为换热余量。 1.4逆流平均温差计算
1、一般情况下，在选择流程时，尽可能采用单程(全并联)，使设备在使用时拆卸维修都比较方便。若要采用多流程，各流程中通常安排相同的流道数。 2、对于板型对称、冷热介质流量相当的情况，宜采用等程布置，使介质流向为全逆流，获得最大的平均温差。 3、当板间流速一定时，流道数的多少取决于流量的大小。 4、当两侧不等程时，逆流和顺流会交替出现。 5、两侧流量相差较大时，流量小的一侧应采用多程布置，以提高流速，增强换热效果。 6、流道数的确定受板间流速的影响，而板间流速的选取有一定的范围，同时还受到允许压降的制约。 ARD艾瑞德板式换热器（江阴）有限公司拥有世界上最先进的设计和生产技术以及最全面的换热器专业知识，一直以来ARD艾瑞德板式换热器（江阴）有限公司致力于为全球50多个国家和地区的石油、化工、工业、食品饮料、电力、冶金、造船业、暖通空调等行业的客户提供高品质的板式换热器，目前已有超过50，000台的板式换热器良好地运行于各行业，ARD艾瑞德板式换热器（江阴）有限公司已发展成为可拆式板式换热器领域的全球领导者。 ARD艾瑞德板式换热器（江阴）有限公司同时也是板式换热器配件（换热器板片和换热器密封垫）领域全球排名第一的供应商和维护商。能够提供世界知名品牌（包括：阿法拉伐/AlfaLaval、斯必克/SPX、安培威/APV、基伊埃/GEA、传特/TRANTER、舒瑞普/SWEP、桑德斯/SONDEX、艾普尔.斯密特/API.Schmidt、日阪/HISAKA、风凯/FUNKE、萨莫威孚 /Thermowave、维卡勃Vicarb、东和恩泰/DONGHWA、艾克森ACCESSEN、MULLER、FISCHER、REHEAT等）的所有型号的板式换热器板片和垫片。全球约有1/5的板式换热器正在使用ARD
换热器标准精选（最新） G151《GB/T151-2014热交换器》 G3625《GB/T3625-2007换热器及冷凝器用钛及钛合金管》 G8000《GB/T8000-2001热交换器用黄铜管残余应力检验方法：氨熏试验法》 G8890《GB/T8890-2007热交换器用铜合金无缝管》 G9082.1《GB/T9082.1-2011无管芯热管》 G9082.2《GB/T9082.2-2011有管芯热管》 G13754《GB/T13754-2008采暖散热器散热量测定方法》 G14811《GB/T14811-2008热管术语》 G14812《GB/T14812-2008热管传热性能试验方法》 G14813《GB/T14813-2008热管寿命试验方法》 G14845《GB/T14845-2007板式换热器用钛板》 G16409《GB16409-1996板式换热器》 G19447《GB/T19447-2013热交换器用铜及铜合金无缝翅片管》 G19700《GB/T19700-2005船用热交换器热工性能试验方法》 G19913《GB19913-2005铸铁采暖散热器》 G24590《GB/T24590-2009高效换热器用特型管》 G27670《GB/T27670-2011车辆热交换器用复合铝合金焊管》 G27698.1《GB/T27698.1-2011热交换器及传热元件性能测试方法第1部分：通用要求》 G27698.2《GB/T27698.2-2011热交换器及传热元件性能测试方法第2部分：管壳式热交换器》 G27698.3《GB/T27698.3-2011热交换器及传热元件性能测试方法第3部分：板式热交换器》 G27698.4《GB/T27698.4-2011热交换器及传热元件性能测试方法第4部分：螺旋板式热交换器》 G27698.5《GB/T27698.5-2011热交换器及传热元件性能测试方法第5部分：管壳式热交换器用换热管》 G27698.6《GB/T27698.6-2011热交换器及传热元件性能测试方法第6部分：空冷器用翅片管》 G27698.7《GB/T27698.7-2011热交换器及传热元件性能测试方法第7部分：空冷器噪声测定》 G27698.8《GB/T27698.8-2011热交换器及传热元件性能测试方法第8部分：热交换器工业标定》 G28185《GB/T28185-2011城镇供热用换热机组》 G28712.1《GB/T28712.1-2012热交换器型式与基本参数第1部分：浮头式热交换器》 G28712.2《GB/T28712.2-2012热交换器型式与基本参数第2部分：固定管板式热交换器》 G28712.3《GB/T28712.3-2012热交换器型式与基本参数第3部分：U形管式热交换器》 G28712.4《GB/T28712.4-2012热交换器型式与基本参数第4部分:立式热虹吸式重沸器》 G28712.5《GB/T28712.5-2012热交换器型式与基本参数第5部分:螺旋板式热