浸没在液体中的盘管总传热系数大致值.W/(m2.℃)
带有夹套的容器总传热系数大致值.W/(m2.℃)
空气冷却器总传热系数大致值.W/(m2.℃)
各蒸发器的总传热系数
第四章循环流化床锅炉炉内传热计算 循环流化床锅炉炉膛中的传热是一个复杂的过程，传热系数的计算精度直接影响了受热面设计时的布置数量，从而影响锅炉的实际出力、蒸汽参数和燃烧温度。正确计算燃烧室受热面传热系数是循环流化床锅炉设计的关键之一，也是区别于煤粉炉的重要方面。 随着循环流化床燃烧技术的日益成熟，有关循环流化床锅炉的炉膛传热计算思想和方法的研究也在迅速发展。许多著名的循环流化床制造公司和研究部门在此方面也做了大量的工作，有的已经形成商业化产品使用的设计导则。 但由于技术保密的原因，目前国内外还没有公开的可以用于工程使用的循环流化床锅炉炉膛传热计算方法，因此对它的研究具有重要的学术价值和实践意义。 清华大学对CFB锅炉炉膛传热作了深入的研究，长江动力公司、华中理工大学、浙江大学等单位也对CFB锅炉炉膛中的传热过程进行了有益的探索。根据已公开发表的文献报导，考虑工程上的方便和可行，本章根椐清华大学提出的方法，进一步分析整理，作为我们研究的基础。为了了解CFB锅炉传热计算发展过程，也参看了巴苏的传热理论和计算方法，浙江大学和华中理工大学的传热计算与巴苏的相近似。 4.1 清华的传热理论及计算方法 4.1.1 循环流化床传热分析 CFB锅炉与煤粉锅炉的显著不同是CFB锅炉中的物料(包括煤灰、脱硫添加剂等)浓度C p 大大高于煤粉炉，而且炉内各处的浓度也不一样，它对炉内传热起着重要作用。为此首先需要计算出炉膛出口处的物料浓度C p，此处浓度可由外循环倍率求出。而炉膛不同高度的物料浓度则由内循环流率决定，它沿炉膛高度是逐渐变化的，底部高、上部低。近壁区贴壁下降流的温度比中心区温度低的趋势，使边壁下降流减少了辐射换热系数；水平截面方向上的横向搅混形成良好的近壁区物料与中心区物料的质交换，同时近壁区与中心区的对流和辐射的热交换使截面方向的温度趋于一致，综合作用的结果近壁区物料向壁面的辐射加强，总辐射换热系数明显提高。在计算水冷壁、双面水冷壁、屏式过热器和屏式再热器时需采用不同的计算式。物料浓度C p对辐射传热和对流传热都有显著影响。燃烧室的平均温度是床对受热面换热系数的另一个重要影响因素。床温的升高增加了烟气辐射换热并提高烟气的导热系数。虽然粒径的减小会提高颗粒对受热面的对流换热系数，在循环流化床锅炉条件下，燃烧室内部的物料颗粒粒径变化较小，在较小范围内的粒径变化时换热系数的变化不大，在进行满负荷传热计算时可以忽略，但在低负荷传热计算时，应该考虑小的颗粒有提高传热系数的能力。 炉内受热面的结构尺寸，如鳍片的净宽度、厚度等，对平均换热系数的影响也是非常明显的。鳍片宽度对物料颗粒的团聚产生影响；另一方面，宽度与扩展受热面的利用系数有关。根
空气冷却器技术及设备 空气冷却器是以环境空气作为冷却介质，对管内高温流体进行冷却或冷凝的设备，它具有不需要水源，适用于高温、高压的工艺条件，使用寿命长，运转费用低等优点。随着水资源和能源的匮乏以及环保意识的增强，节水、节能、无污染的空气冷却器将会得到更广泛的应用。 一、空冷器的应用 与水作为冷却介质的传统工业冷却系统相比，空冷的优缺点如表1和表2所示。由表可见，在缺水地区(如沙漠地带)或水冷结垢和腐蚀严重的地区，适合采用空冷器。一般在下述条件下采用空冷比较有利。 (1) 热流体出口温度与空气进口温度之差>15℃。 (2) 热流体出口温度>60℃，其允许波动范围>5℃。 (3) 空气的设计气温<38℃。 (4) 有效对数平均温度差≥40℃。 (5) 管内热流体的给热系数<2300 W／(m2 *℃)。 (6) 热流体的凝固点<0℃。 (7) 管侧热流体的允许压降>10kPa，设计压力>100kPa。
二、空冷器的型式 空冷器由管束、风机、构架三个基本部分和百叶窗、风筒、喷淋装置、梯子、平台等辅助部分组成，每个管束有若干排三角形排列的管子，该管子一般是翅片管，也可以是光管。介质的流向通常是逆流，热流体从管束顶端流入，底部流出，空气由下向上流动，冷却热的工艺介质。另外还有风机、百叶窗、构架和风箱等部件，风机驱动空气流过管束，百叶窗通过调节进入空冷器的空气量来改善空冷器的调节和适应性能，构架是支撑管束、风机，百叶窗以及其它附属件的钢结构，风箱用于导流空气。空冷器按管束布置方式可分为水平式和斜顶式；按通风方式可分为鼓风式和引风式；按冷却方式可分为干式、湿式和干湿联合式。 ２.1 管束 表３管束的型式与代号
1管道总传热系数 管道总传热系数是热油管道设计和运行管理中的重要参数。在热油管道稳态运行方案的工艺计算中，温降和压降的计算至关重要，而管道总传热系数是影响温降计算的关键因素，同时它也通过温降影响压降的计算结果。1.1 利用管道周围埋设介质热物性计算K 值管道总传热系数K 指油流与周围介质温差为1℃时，单位时间内通过管道单位传热表面所传递的热量，它表示油流至周围介质散热的强弱。当考虑结蜡 层的热阻对管道散热的影响时，根据热量平衡方程可得如下计算表达式： （1-1）1112ln 111ln 22i i n e n w i L L D D D KD D D D ααλλ-+???? ?????=+++????????∑式中：——总传热系数，W /(m 2·℃)；K ——计算直径，m ；（对于保温管路取保温层内外径的平均值，对于e D 无保温埋地管路可取沥青层外径）；——管道内直径，m ；n D ——管道最外层直径，m ；w D ——油流与管内壁放热系数，W/(m 2·℃)；1α ——管外壁与周围介质的放热系数，W/(m 2·℃)；2α ——第层相应的导热系数，W/(m·℃)；i λi ，——管道第层的内外直径，m ，其中；i D 1i D +i 1,2,3...i n =——结蜡后的管内径，m 。L D 为计算总传热系数，需分别计算内部放热系数、自管壁至管道最外径K 1α的导热热阻、管道外壁或最大外围至周围环境的放热系数。 2α（1）内部放热系数的确定1α放热强度决定于原油的物理性质及流动状态，可用与放热准数、自然1αu N 对流准数和流体物理性质准数间的数学关系式来表示[47]。r G r P 在层流状态（Re<2000），当时：500Pr
浸没在液体中的盘管总传热系数大致值.W/(m2 带有夹套的容器总传热系数大致值.W/(m2
空气冷却器总传热系数大致值.W/(m2
不同压力下水的汽化潜热 水在一个大气压（0.1MPa）100℃时的汽化潜热为2257.2kJ/kg 饱和水和饱和水蒸气热力性质表(按压力排列) 压力/MPa 温度/℃汽化潜热kJ/kg 0.001 6.9491 2484.1 0.002 17.5403 2459.1 0.003 24.1142 2443.6 0.004 28.9533 2432.2 0.005 32.8793 2422.8 0.006 36.1663 2415 0.007 38.9967 2408.3
0.008 41.5075 2402.3 0.009 43.7901 2396.8 0.01 45.7988 2392 0.015 53.9705 2372.3 0.02 60.065 2357.5 0.025 64.9726 2345.5 0.03 69.1041 2335.3 0.04 75.872 2318.5 0.05 81.3388 2304.8 0.06 85.9496 2293.1 0.07 89.9556 2282.8 0.08 93.5107 2273.6 0.09 96.7121 2265.3 0.1 99.634 2257.6 0.12 104.81 2243.9 0.14 109.318 2231.8 0.16 113.326 2220.9 0.18 116.941 2210.9 0.2 120.24 2201.7 0.25 127.444 2181.4 0.3 133.556 2163.7 0.35 138.891 2147.9 0.4 143.642 2133.6 0.5 151.867 2108.2 0.6 158.863 2086 0.7 164.983 2066 0.8 170.444 2047.7 0.9 175.389 2030.7 1 179.916 2014.8 1.1 184.1 1999.9 1. 2 187.995 1985.7 1. 3 191.64 4 1972.1 1.4 195.078 1959.1 1. 5 198.327 1946. 6 1.6 201.41 1934.6 1. 7 204.346 1923 1. 8 207.151 1911.7 1. 9 209.838 1900.7
4.3 热工设计 4.3.1 本系统用于外墙外保温时的保温层设计厚度，应根据《河南省公共建筑节能设计标准》（DBJ41/075-2006）、《河南省居住建筑节能设计标准（寒冷地区）》（DBJ41/062-2005）、《河南省居住建筑节能设计标准（夏热冬冷地区）》（DBJ41/071-2006）规定的外墙传热系数限值，通过热工计算确定。 4.3.2 ZCK无机复合保温板用于外墙外保温时，其导热系数（λ）、蓄热系数（S）设计计算值和修正系数按下表取值。 表4.3.2 ZCK无机复合保温板λ、S、修正系数 4.3.3 热工计算示例，以采用60mm保温板为例。 示例一：200mm混凝土剪力墙外贴60mm保温板，计算如下： Ra=R内+R1+R2+R3+R4+R外=0.11+0.0215+0.1149+1.1429+0.005+0.04=1.4343 Ka=1/R=1/1.4333=0.70W/(m2.K) 其中：R内为内表面换热阻，0.11m2.K/W； R1为水泥砂浆层热阻，0.02/0.81=0.0215 m2.K/W； R2为混凝土剪力墙层热阻，0.2/1.74=0.1149 m2.K/W； R3为保温板层热阻，0.06/（0.05*1.05）=1.1429 m2.K/W； R4为抗裂砂浆层热阻，0.005/0.93=0.005 m2.K/W； R外为外表面换热阻，0.04m2.K/W； 示例二：200mm加气混凝土砌块外贴60mm保温板，计算如下： Rb=R内+R1+R2+R3+R4+R外=0.11+0.0215+0.80+1.1429+0.005+0.04=2.1194 Kb=1/R=1/2.1194=0.47W/(m2.K) 其中：R内为内表面换热阻，0.11m2.K/W； R1为水泥砂浆层热阻，0.02/0.81=0.0215 m2.K/W； R2为加气混凝土砌块层热阻，0.2/（0.20*1.25）=0.80 m2.K/W； R3为保温板层热阻，0.06/（0.05*1.05）=1.1429 m2.K/W； R4为抗裂砂浆层热阻，0.005/0.93=0.005 m2.K/W；
导热系数、传热系数、热阻值概念及热工计算方法 导热系数λ[W/(m.k)]： 导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度(K,℃),在1小时内，通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米?度(W/m?K,此处的K可用℃代替)。导热系数可通过保温材料的检测报告中获得或通过热阻计算。 传热系数K [W/(㎡?K)]： 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，℃)，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/㎡?K，此处K可用℃代替)。传热系数可通过保温材料的检测报告中获得。 热阻值R(m.k/w)： 热阻指的是当有热量在物体上传输时，在物体两端温度差与热源的功率之间的比值。单位为开尔文每瓦特（K/W）或摄氏度每瓦特（℃/W）。 传热阻： 传热阻以往称总热阻，现统一定名为传热阻。传热阻R0是传热系数K的倒数，即R0=1/K，单位是平方米*度/瓦（㎡*K/W）围护结构的传热系数K值愈小，或传热阻R0值愈大，保温性能愈好。 （节能）热工计算： 1、围护结构热阻的计算 单层结构热阻： R=δ/λ 式中：δ—材料层厚度(m)；λ—材料导热系数[W/(m.k)] 多层结构热阻： R=R1+R2+----Rn=δ1/λ1+δ2/λ2+----+δn/λn 式中: R1、R2、---Rn—各层材料热阻(m.k/w) δ1、δ2、---δn—各层材料厚度(m) λ1、λ2、---λn—各层材料导热系数[W/(m.k)] 2、围护结构的传热阻 R0=Ri+R+Re 式中: Ri —内表面换热阻(m.k/w)(一般取0.11) Re —外表面换热阻(m.k/w)(一般取0.04) R —围护结构热阻(m.k/w) 3、围护结构传热系数计算 K=1/ R0
表5 la 空 ;令器传热系数经验值（以光皆外表面积为基准） 介贡代热系数U。,千卡/米一时.匕介册传热系数u“千卡/米-时?匕 液体冷却 油品2" API 亟池8?14°APl 931 （平均温度）50 ?80 1501 （平均温度）30 ?50 1501 （平均温度）65 ?110 2001 （平均温度）50 ?80 2001 （平均温度）150?200 225?275 油S：30a APf 煤油275?300 651 （平均澄度）60 ?115 重石脑油300?325 93C （平均温度）125?175 轻石脑油325?350 1501 （平均澈度）225?275 汽油353?375 2001 （平的温度）250?300 轻煙类375?400 油品4 ° API 醇及大多数冇机溶剂350?375 651 （平均温度）125?175 5J0?600 93r （平均温度）250?300 25%的盐水（水75%）450?550 1501《平均温哎）273?325 水600?700 200 V （平均温窿）300?350 50%乙烯乙二醇和水500?600 续漫 蒸汽7G0 ?8()0 汽油300?375 含E%不凝代的蒸汽5C0?550 汽油-蒸尺混合物350?375 含20%不凝气的蒸汽475?500 中等组分炷类225?250 含40%不凝代的憑汽350?375 中等组分烽类水■蒸汽275?300 纯的轻泾“0 ?425 纯有机溶剂375~400 混合的轻炷325 ?375 500?550 传热系数U“千卡/米2■时.匕 介赋压力，公斤力/厘米* 0.7 3.5 721 35 轻组分烧75 ?100 150 ?175 225 ?250 325?350 850?375 中尊纽分烧及有机溶剂75 ?100 】75?200 225?250 325?350 350?375 轻无机气体50 ?75 75 ?100 150?175 225?250 250?275 V空气40 ?50 75 ?100 125?150 200?225 225?250 50 ?75 75 ?100 150?175 225?250 250?275 蒸汽50 ?75 75 ?100 125?150 225?250 275?300 氮100%100?150 225?250 325?350 425?475 475?500 75%（体积）85 ?140 200?225 300?325 400?425 425?450 50% （体积）76 ?126 176?200 276?300 375?400 423?450 25% （体积〉60 ?115 150?175 225?250 325?350 400?425 介质传热系数U。，千卡/米“时.匸- 介wt 传热系数u。，千卡/米i-Bt r
传热系数计算 散热器是一种热交换器～其热工计算的基本公式为传热方程式～其表达式为: Ф=KAΔt ,6,1, m Ф为传热量单位:W 2K为传热系数单位:W/(m〃?) A 为传热面积单位:? Δt为冷热流体间的对数平均温差单位:? m,,,从《车辆冷却传热》上可知～以散热器空气侧表面为计算基础～散热器传热系数 计算公式为: -1K=(β/h+(β×λ) +(1/η×h)+ R) ,6,2, 1管02f 式中:β为肋化系数～其等于空气侧所有表面积之和/水侧换热面积 2h为水侧表面传热系数单位:W/(m〃?) 12h为空气侧表面传热系数单位:W/(m〃?)2 2λ为散热管材料导热系数单位:W/(m〃?) 管2R为散热器水侧和空气侧的总热阻单位:,m〃?),W f η为肋壁总效率～其表达式为: 0 η=1,(×,1,η,),A ,6,3, f20 A为空气侧二次换热面积～单位:? 22 A为空气侧所有表面积之和～单位:? 2 η为肋片效率 f η,th(m×h)/ (m×h) ,6,4, fff th为双曲线函数 h为散热带的特性尺寸～即散热管一侧的肋片高度 f m为散热带参数～表达式为: 0.5 m=((2×h)/(δ×λ)),6,5, 2222h为空气侧传热系数单位:W/(m〃?) 2 δ为散热带壁厚单位:m 22λ为散热带材料导热系数单位:W/(m〃?) 2
从《传热学》上可知～表面传热系数h的公式为: 2 h= Nu×/de 单位:W/(m 〃?) ,6,6, λ为流体的热导率～对散热器～即为空气热导率 de为换热面的特性尺度～对散热器～求气侧换热系数时～因空气外 掠散热管～故特性尺度为散热管外壁的当量直径, 单位m [2]由《传热学》中外掠管束换热实验知,流体横掠管束时～对其第一排管子来说～换热情况与横掠但管相仿。 Nu=C×Re (6,7) m[3]式中C、为常数～数值见《传热学》表5.2 Re=Va×de/νa ,6,8, Va 为空气流速单位m/s 2νa为空气运动粘度单位m/s
第五节 传热过程的计算 化工生产中广泛采用间壁换热方法进行热量的传递。间壁换热过程由固体壁的导热和壁两侧流体的对流传热组合而成，导热和对流传热的规律前面已讨论过，本节在此基础上进一步讨论传热的计算问题。 化工原理中所涉及的传热过程计算主要有两类：一类是设计计算，即根据生产要求的热负荷，确定换热器的传热面积；另一类是校核计算，即计算给定换热器的传热量、流体的流量或温度等。两者都是以换热器的热量衡算和传热速率方程为计算基础。 4-5-1 热量衡算 流体在间壁两侧进行稳定传热时，在不考虑热损失的情况下，单位时间热流体放出的热量应等于冷流体吸收的热量，即： Q=Q c =Q h （4-59） 式中 Q ——换热器的热负荷，即单位时间热流体向冷流体传递的热量，W ； Q h ——单位时间热流体放出热量，W ； Q c ——单位时间冷流体吸收热量，W 。 若换热器间壁两侧流体无相变化，且流体的比热容不随温度而变或可取平均温度下的比热容时，式（4-59）可表示为 ()()1221t t c W T T c W Q pc c ph h -=-= （4-60） 式中 c p ——流体的平均比热容，kJ/（kg ·℃）； t ——冷流体的温度，℃； T ——热流体的温度，℃； W ——流体的质量流量，kg/h 。 若换热器中的热流体有相变化，例如饱和蒸气冷凝，则 ()12t t c W r W Q pc c h -== （4-61） 式中 W h ——饱和蒸气（即热流体）的冷凝速率，kg/h ； r ——饱和蒸气的冷凝潜热，kJ/kg 。 式（4-61）的应用条件是冷凝液在饱和温度下离开换热器。若冷凝液的温度低于饱和温度时，则式（4-61）变为 ()[]()122t t c W T T c r W Q pc c s ph h -=-+= （4-62） 式中 c ph ——冷凝液的比热容，kJ/（kg ·℃）； T s ——冷凝液的饱和温度，℃。 4-5-2 总传热速率微分方程 图4-20为一逆流操作的套管换热器的微元管段d L ，该管段的内、外表面积及平均传热面积分别为d S i 、d S o 和d S m 。热流依次经过热流体、管壁和
介质不同，传热系数各不相同我们公司的经验是： 1、汽水换热：过热部分为800~1000W/m2.℃ 饱和部分是按照公式K=2093+786V(V是管内流速）含污垢系数0.0003。 水水换热为：K=767(1+V1+V2)(V1是管内流速，V2水壳程流速）含污垢系数0.0003 实际运行还少有保守。有余量约10% 冷流体热流体总传热系数K，W/(m2.℃) 水水 850～1700 水气体 17～280 水有机溶剂 280～850 水轻油 340～910 水重油60～280 有机溶剂有机溶剂115～340 水水蒸气冷凝1420～4250 气体水蒸气冷凝30～300 水低沸点烃类冷凝 455～1140 水沸腾水蒸气冷凝2000～4250 轻油沸腾水蒸气冷凝455～1020 不同的流速、粘度和成垢物质会有不同的传热系数。K值通常在
800~2200W/m2·℃范围内。 列管换热器的传热系数不宜选太高，一般在800-1000 W/m2·℃。螺旋板式换热器的总传热系数（水—水）通常在1000~2000W/m2·℃范围内。 板式换热器的总传热系数（水（汽）—水）通常在3000~5000W/m2·℃范围内。 1．流体流径的选择 哪一种流体流经换热器的管程，哪一种流体流经壳程，下列各点可供选择时参考(以固定管板式换热器为例) (1) 不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子。 (2) 腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。 (3) 压强高的流体宜走管内，以免壳体受压。 (4) 饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。 (5) 被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。 (6) 需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。 (7) 粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re(Re>100)
2、空气压缩机后冷却器工艺计算中总传热系数K的经验值取多少？换热管用碳钢和不锈钢时K分别取多少？ 《化工装置实用工艺设计》中查得：管内走水，管外走和蒸汽，总传热系数U值范围为 20-35 Btu/hr*ft*F; 《化学工程师手册》中查得：壳程走水或盐水，管侧走压缩空气或氮气，总传热系为数U 值范围为 110-230 W/sqm*C；管侧走常压空气或氮气则为 30-110W/sqm*C 至于：换热管用碳钢和不锈钢时K分别取多少？这个其实影响不大，应该说还不如污垢热阻的取值影响大，本身以上的U值就是个范围，所以没有必要强求换热管用碳钢和不锈钢时K分别取多少，只能说碳钢的热导率比不锈钢大，在同等工况下，当然碳钢的总传热系数比不锈钢的好。。。 空气压缩机后冷却器工艺计算中总传热系数K值和空气侧操作压力影响很大(即给热系数控制侧的允许阻力降),低压空分空压机的后冷却器(空气压力约0.6MPA)和天然气氨厂空压机的后冷却器(空气压力约3.6MPA)允许的阻力降是不同的(体现为压缩功的功耗不同),换热 系数相差很大。 一般在相同条件下,允许阻力降大,特别是给热系数控制侧,总换热系数可能大很多. 4楼的数据可以作为一个参考,具体工况下的换热系数还和换热器形式(1-1或则2-1或则 1-2,和允许的阻力降也有关),空气放在管内还是管外等关系很大. 热侧为气体给热(控制侧),一般冷却水污垢也大,因此这类换热器的换热系数一般不大.因此碳钢还是不锈钢的管子对总换热系数影响不大.一般采用碳钢够了,不考虑采用不锈钢. 对于第二个问题，我看了4、5楼两位朋友的意见，感觉都不是很全面，5楼的陆总（早就听老汪说起过您，有机会再请教）考虑到压力及系统因素较全面；通常2、3公斤的压缩空气与循环水（26-30度入水）此时常规选择光管换热器还是管内走水，此时总传热系数在70-150左右，至于不锈钢和碳钢其实考虑到材料自身因素（毕竟不锈钢此时选用壁厚1mm,碳钢至少也要1.5mm），两者的总传热系数大体相同；当随着压力升高至5公斤时，大概在200左右；到10公斤左右时，约为270左右，压力再高至20公斤时总K值能达到330以上。我想楼主的这个问题不应该涉及到高压工况，应该是常规空压机后冷器方面的内容，所以我这里推荐100，对于光管最好适当加些余量。所以通常在我设计的上百台空冷器中我推荐业主选内展翅片换热器，按这个工况推过去，2-3公斤的K值在300左右，由于压力升高超过16公斤左右后，其自身物性决定了传热性能较低压有很大改善，所以即使采用内展翅片换热器K值较光管提高的也不是很大
海上平台用空冷器的设计 张喜迎 （郑州大学化工与能源学院热能与动力工程专业2班，450001） 摘要：天然气增压用空冷器属于高压容器设计，结合技术要求及海上高湿环境，本文选用干式空冷器。在设计过程中要着重解决管内换热系数的计算，从而在准确计算总传热系数的基础上，确定合理的换热面积，要既能达到客户要求的换热效果，又不会造成浪费，增加成本。整体设计完成后还要进行校核，以便确保产品能够安全使用。并按照相关标准绘制出设计装配图和零件图。 关键词：空冷器设计传热系数校核 The Design of Air Cooled Exchanger for Offshore Platform Xiying Zhang (College of Chemical and Energy, Zheng Zhou University, 450001) Abstract:Air cooled exchanger for boosting Natural gas is high-pressure vessel technology. Combined technically demanding and marine environment, this article selects dry air cooler.During the design process it should be focused on the calculation of the heat transfer coefficient of the tube side. And then the overall heat transfer coefficient should be worked out accurately. On this basic the heat transfer area is given which should not only reach the heat transfer effect but also not be a waste. In order to ensure that the product can use safely it should be checked after the completion of overall design. Besides the design drawing is given. Key words:air cooler design heat transfer coefficient check 1 综述 在国外，自30年代空气冷却器投入工业使用以来，在石油化工企业迅速得到应用，从轻油到重油、油渣，从正压到负压，从炎热地区到寒冷地区，从水源充沛地区到缺水地区都成功的使用了空气冷却器。在国内，从1963年开始空气冷却器的开发和研究工作，由于空气冷却器是节约工业用水、避免环境污染的有效措施，因此30年多来，在新老石油化工厂、冶金企业、电站得到了应用和推广，应用范围在不断扩大。。事实说明，空气冷却器不仅维护费用低，而且与水冷系统相比较，空冷器有着更长的使用寿命。 空气冷却器的基本部件如下： 管束：由管箱、翅片管和框架组合而成。需要冷却或冷凝的流体在管内通过，空气在管外横掠流过翅片管束，对流体进行冷却或冷凝； 轴流风机：一个或几个一组的轴流风机驱使空气流动； 构架：空气冷却器管束及风机的支撑部件； 附件：如百叶窗、蒸汽盘管、梯子、平台等；
管道总传热系数算
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1管道总传热系数 管道总传热系数是热油管道设计和运行管理中的重要参数。在热油管道稳态运行方案的工艺计算中，温降和压降的计算至关重要，而管道总传热系数是影响温降计算的关键因素，同时它也通过温降影响压降的计算结果。 1.1 利用管道周围埋设介质热物性计算K 值 管道总传热系数K 指油流与周围介质温差为1℃时，单位时间内通过管道单位传热表面所传递的热量，它表示油流至周围介质散热的强弱。当考虑结蜡层的热阻对管道散热的影响时，根据热量平衡方程可得如下计算表达式： 1 112ln 111ln 22i i n e n w i L L D D D KD D D D ααλλ-+???? ?????=+++????????∑ （1-1） 式中：K ——总传热系数，W /(m 2·℃)； e D ——计算直径，m ；（对于保温管路取保温层内外径的平均值， 对于无保温埋地管路可取沥青层外径）； n D ——管道内直径，m ； w D ——管道最外层直径，m ； 1α——油流与管内壁放热系数，W/(m 2·℃)； 2α——管外壁与周围介质的放热系数，W/(m 2·℃)； i λ——第i 层相应的导热系数，W/(m·℃)； i D ，1i D +——管道第i 层的内外直径，m ，其中1,2,3...i n =； L D ——结蜡后的管内径，m 。 为计算总传热系数K ，需分别计算内部放热系数1α、自管壁至管道最外径的 导热热阻、管道外壁或最大外围至周围环境的放热系数2α。 （1）内部放热系数1α的确定 放热强度决定于原油的物理性质及流动状态，可用1α与放热准数u N 、自然对流准数r G 和流体物理性质准数r P 间的数学关系式来表示[47]。 在层流状态（Re<2000），当500Pr
第四章空冷器的设计 4.1 空冷器的设计条件 4.1-1 设计条件 1. 空气设计温度 设计气温系指设计空冷器时所采用的空气入口温度。采用干式空冷器时，设计气温应按当地夏季平均每年不保证五天的日平均气温[1][2][3]。采用湿式空冷器时，将干式空冷器的设计气温作为干球温度，然后按相对湿度查出湿球温度，该温度即为湿式空冷器的设计气温。 我国各主要城市的气温列于附表4－1。从该表可见我国绝大多数地区夏季平均每年不保证五天的日平均气温低于35℃。当接近温度大于15－20℃时，采用干式空冷器比较合理。在干燥炎热的地区，为了降低空气入口温度可以采用湿式空冷器。 2. 介质条件 （1）适宜空冷器的介质条件 适于采用空冷器的介质有石油化工过程中的气体,液体，水和水蒸汽等。 3.热流的操作条件 （1）流量。根据工艺要求而定。 （2）操作压力。根据国家标准“空冷式换热器”的规定，最高的设计压 为35 Mpa，这个压力可以满足石油化行业空冷器的操作要求。 （3）入口温度 热流的入口温度越高其对数平均温差越大，因而所需要的传热面积就越小，这是比较经济的。但是，考虑能量回收的可能性，入口温度不宜高，一般控制在120～130℃以下，超过该温度的那部分热量应尽量采用换热方式回收。在个别情况下，如回收热量有困难或经济上不合算时，可适当介质入口温度。就空冷器本身而言，考虑到介质温度升高会导致热阻的增加，传热效率下降，绕片式翅片管的工作温度可用到165℃而锒片式翅片管可用到200℃ 如果热流入口温度较低（低于70~80℃），可考虑用湿式空冷器。 （4）出口温度与接近温度 对于干式空冷器出口温度一般以不低于55~65℃为宜[3]，若不能满足工艺要求，可增设后湿空冷，或采用干－湿联合空冷。
一、真空玻璃热导和热阻及传热系数的简单计算方法 1 ?两平行表面之间的辐射热导可由下式估算 C 辐射=￡ 有效(T (T14-T24)/(T1-T2)(1) 式中T1, T2是两表面的绝对温度，单位为K ￡有效是表面有效辐射率 T是斯忒芬-波尔兹曼(Stefan-Boltzmann) 常数，其数值为5.67 x 10-8Wm-2K-4 在两平行表面温差不大(如数十度)的条件下，可用下面公式(2)计算，误差在百分之一以内。 C辐射=4￡有效T T3 (2) T是两表面的平均绝对温度。 (1)和(2)式中￡有效为有效辐射率，由下式(3)计算： ￡ 有效=(￡ 1-1+ ￡ 2-1-1)-1 ⑶ 式中￡ 1是表面1的半球辐射率。 ￡ 2是表面2的半球辐射率。 计算例：真空玻璃的一片玻璃是4mmLow-玻璃，辐射率为0.10，另一片是4mm普通白玻，辐射率为0.84， 则可算出￡ 有效=(10+1.19-1)-1=0.098 按我国测试标准， 室内侧温度：T仁18+273=291K 室外侧温度：T2=-20+273=253K 平均温度：T=272K 公式⑵ 可简化为C辐射=4.564 ￡有效 据此可算出C辐射=0.447Wm-2K-1 R辐射=1/C 辐射=2.237W-1m2K 2 ?圆柱支撑物热导可由公式(4)计算 式中入玻为玻璃导热系数，约为0.76Wm-1K-1 h为支撑物高度，单位为m
a为支撑物半径，单位为m b为支撑物方阵间距，单位为m 入支撑物为支撑物材料的导热系数，单位为Wm-1K-1 目前国内外均选用不锈钢材料制作支撑物，使得入支撑物比入玻大20倍以上，支撑 物高度h又比半径a小，故公式（4）可简化为 计算例：当支撑物选用a=0.25mm,h=0.15mn方阵间距b=25mm 贝U C支撑物=0.608Wm-2K-1 我国新立基公司的专利采用环形（又称C形）支撑物，热导还可比上述计算值小10济20% 此例中C支撑物可按0.50Wm-2K-1计，贝U 支撑物热阻 正在研制的支撑物半径a=0.125mm贝U C支撑物将减小一倍，为0.25Wm-2K-1 3 ?真空玻璃中的残余气体热导 真空玻璃生产工艺要求产品经过350E以上高温烘烤排气，不仅把间隔内的空气（包括水气）排出，而且把吸附于玻璃内表面表层和深层的气体尽可能排出，使真空层气压达到低于10-1Pa（也就是百万分之一大气压）以下，这样残余气体传热才可以忽略不计。 实验证明，在使用过程中，温度升高和阳光照射还会使玻璃表层放出水气和CO2等气体，破坏真空度，破坏真空玻璃热性能。因此，在真空玻璃中还需放入吸气剂来不断吸收这些气体，以确保真空玻璃的长期寿命。 理论上，在气压低到气体分子平均自由程远大于真空玻璃间隔时，气体热导可用公式⑹计算。 式中a=a1a2/[a2+a1（1-a2）]为气体综合普适常数 其中a1和a2分别为两个表面的气体普适常数 P是气体压强，单位为Pa 丫是气体的比热容比 T为间隔内两表面温度的平均值 M是气体的摩尔质量 R是摩尔气体常数
列管式换热器内的适宜流速范围 流体种流m/ 管壳 冷却1 黏度不一般液 低黏 高黏 5~15油蒸汽3~6 5~30气体3~15 2~6~3气液混合液体 总传热系数的选择
总传热系数/[W/壳程管程3（m·℃） 582）～）698水（流速为～1.5m/s水（流速为～1.5m/s 814～水水（流速较高时）1163 467轻有机物μ＜·s～冷水814 290冷水=中有机物μ～1mPa·s～698 1161mPa～·冷水s467重有机物μ＞ 233轻有机物μ＜·盐水s～582 198=有机溶剂～～·s233有机溶剂μ 233轻有机物μ＜·～轻有机物μ＜·ss465 116～349～中有机物μμ=～=1mPa·s物有中机
58s1mPa·～233s1mPa·重有机物μ＞ 2326～·重有机物μ＞1mPas水蒸气（有压力）冷凝4652 17451m/s水（流速为）～3489水蒸气（常压或负压）冷1163～水1071凝 582水溶液μ＜～s2mPa·水蒸气冷凝2908 582～水蒸气冷凝·水溶液μ＞2mPas1193 291s有机物μ＜·～水蒸气冷凝582 114水蒸气冷凝～s·～有机物μ=1mPa349 5821mPa有机物μ＞～s·1163水蒸气冷凝 116～有机物蒸气及水蒸气冷水349 58～水凝174 582～1163水重有机物蒸气（常压）冷 174～凝349水 814～1163水重有机物蒸气（负压）冷 698水凝～930 饱和有机溶剂蒸气（75 压）冷 含饱和水蒸气的氯气（＜℃）50 冷凝SO2冷凝NH3氟里昂冷凝
=1000cP==10P= 污垢热阻R的大致范围d 流体污垢热阻流体污垢热阻 Rd/(m2·℃·kwRd/(m2·℃·kw）-1-1） 水水蒸汽
天然气压缩机后空冷器的基本结构和选择 空冷器主要由以下部分组成（如图一）： 1、换热管束 2、空气驱动装臵，如风扇或鼓风机等。 3、风扇或鼓风机等的动力装臵 4、空气驱动装臵与换热管束之间的风道。 5、支撑结构。 6、维护管汇和风扇的走道、梯子（可选）。 7、控制排气温度的导向栅板（可选）。 8、控制温度和节省能量的可调风扇轮毂（可选）。 换热管束由换热管、支架、管汇、框架组成（如图二）。通常采用翅片形式来扩大换热管与空气的换热面积，以补偿大气压下空气的低导热系数和风扇在合理能耗下的低转速。翅片通常为铝制，导热性好、制造成本低，它与换热管的连接主要有三种形式（如图三）： 1、挤压成型 先将铝管紧密套在换热管上成为一整体，然后利用机械模具挤压外层铝套管形成翅片。 2、嵌入缠绕 先在换热管外壁刻出螺旋槽纹，然后将铝片螺旋缠绕嵌入沟槽，同时挤压沟槽边缘嵌紧铝翅片根部。 3、直接缠绕 将铝片直接螺旋缠绕在换热管上，并使根部平折紧贴换热管。 为了提高换热效率，有时将翅片边缘切成齿状，但它会增加空气的流动压差和动力消耗。 散热翅片的选择非常关键，它取决于成本、操作温度和大气条件。不同的类型有不同的热传导和流动压差特征。挤压成型翅片可以保护换热管避免大气腐蚀，在空冷器整个使用期内保持恒定的传热效率，特别适用于温度高达600 o F 的场合。嵌入缠绕翅片也能始终保持预定的传热效率，适用于温度高于600 o F 低于750 o F的场合。直接缠绕翅片适用于温度低于250 o F的场合，但是随时间
推移翅片与换热管的连接会松弛，传热效率就难以预测，建议对直接缠绕翅片的传热效率给予折减，以弥补这种缺陷。实践中最经济的做法是按若干标准设计来制造翅片换热管。换热管长度一般6～60英尺，直径5/8～6英寸，最常用的是1英寸。翅片高度5/16～1英寸，厚度0.01～0.035英寸，每英寸换热管长缠绕7～11圈，翅片扩大的面积与换热管表面积之比为7:1～25:1。管束通常安排成矩形，由2～10排翅片换热管组成，特殊情况下可以多达30排。换热管端部成三角排列，中心距为2～2.5倍管径，管束间空气流动的净面积为平面面积的50%。在实践可行的范围内，换热管越长、排数月多，则平面单位面积内的传热表面的成本就越低。 空冷器通常都采用轴流风扇，有鼓风式和引风式两种。为了防止机械故障和便于控制，一组管束通常都7:1配两台风扇。均匀分布流过管束的空气对保持预定的、一致的热传递至关重要，通过保持足够的风扇覆盖面积和足够的横跨管束静压损来实现这一点。好的做法是保持风扇投影面积至少等于管束投影面积的40%，横跨管束的静压损至少是风扇外环罩处动压损的3.5倍。对于双风扇的空冷器一般假定换热管长度与管束宽度之比为3～3.5，管束至少4排，空气流通净面积是管束投影面积的50%。风扇直径范围3～60英尺，可以有2～20个叶片，材质可以是木、钢、铝、玻璃纤维强化塑料，可以是空心也可以是实心，空心叶片目前最受欢迎。叶片边缘可以是直线也可以是曲线，靠近中心翼弦最宽、至顶部逐渐变窄并略微扭曲的形状效率最高。变窄并扭曲是为了均衡靠近中心处叶片较低的速度，以产生一种均匀有效的空气速度剖面。除了直径小于5英尺的风扇外，大多数空冷器叶片角度都是可调的。可调叶片有两种，一种是手调，一种是在运行中自动调节，大多数自动调节叶片都是通过气动膜片推动轮毂中的弹簧来进行的。 风道是为在风扇与管束间提供平稳气流的闭合空间，它可以是直箱式也可以是斜箱式，斜箱式对通过管束的气流分配较好，但是只适用于引风式，因为在斜箱上悬挂鼓风式机械存在结构困难。 风扇可以由电机、内燃机或液压马达驱动，最普遍的是电机。在无电源时有时会选用液压马达，它也可以进行变速控制但效率较低。最普遍的变速器是大扭矩正向皮带轮。在50～60马力的电机、风扇直径至18英尺的场合，通常用调
空冷器-修改版 姓名学号联系方式组长200901546 组员200901543 200901529 200901511 200901526 200901544 200901517 200901527 200901518 200901525 目录 第一章空冷技术概述3 第二章空冷器的设计和计算 6 一传热面积的估算 7 二结构设计10 三选风机11 四计算管内膜传热系数的校算12 五空冷器的实际风量13 六空气的出入口温度和平均温差的计算15 七各项热阻17 八管外传热系数的详细计算19 九总传热系数19 十传热面积核算19 十一管内阻力20 十二管外空气阻力 21 十三风机功率的计算单台22 十四环境气温20℃时的干式运行校算23
十五风机噪声的估算25 第三章方案比选与优化计算26 一流速的确定26 二空冷器的实际风量27 三空气的出入口温度和平均温差的计算27 四管外传热系数的详细计算29 五总传热系数29 六传热面积核算29 七管内阻力29 八环境气温20℃时的干式运行校算30 九方案比选32 第四章喷淋系统的设计33 一喷头的选用33 二喷淋水质的要求 33 三喷淋系统34 第五章构架34 第六章百叶窗34 一百叶窗的用途34 二百叶窗的安装方式35 三一般要求35 四百叶窗的结构36 参考文献37 大型表面蒸发空冷器的设计与计算 取代20万kW电厂的冷却塔第一章空冷技术概述
随着电力工业的迅速发展火力发电厂中的大容量高参数汽轮发电机组不断增加这些机组在燃用大量煤炭的同时也耗用大量水资源电力工业的发展速度建设规模规划布局本应与国民经济的发展相适应但由于受到煤和水资源的制约而不能合理安排在富煤地区往往由于缺水而不能就地兴建电厂因此丰富的煤炭资源不能尽早开发与利用这在宏观经济上无疑是极大的损失发电厂汽轮机凝汽设备系统采用的空气冷却系统简称发电厂空冷系统就是为解决在富煤缺水地区或干旱地区建设火力发电厂而逐步发展起来的 发电厂空冷技术从提出到现在约有50年的历史并在国际上有了迅速发展目前已出现单机容量686MW的空冷机组在干旱地区空冷机组发展极为迅速并出现了多种类型如直接空冷间接空冷干湿联合冷却机组等发电厂空技术已经成为当前发电厂建设中的一个热门课题 国内的空冷技术研究工作始于60年代中期而大容量空冷机组的建设只是近几年的事山西省第二发电厂的两台200MW空冷机组相继于1987年1988年投产两台机组均采用引进的匈牙利海勒式空冷系统于国产汽轮机发电机组配合使用投产以来运行稳定节水效果显著据理论计算机实测结果于同容量湿冷机组相比空冷机组冷却系统本身可节水97以上全长性节水约65因此相同数量的水可建设的空冷机组规模比湿冷机组的规模达三倍这充分显示了空冷技术节水的优越性及其推广使用的广口前景 我国水资源相对贫乏有关统计数字表明人均占有水量只及世界人均占有量的14居于贫水国家之列而且全国水资源的时空分布极不平衡随着工农业生产的发展许多城市及地区相继出现生产与生活用水日益紧张的局面水已成为制约国民经济发展的主要因素之一特别是我国的三北华北东北西北地区煤炭资源丰富但水资源十分贫乏特别是华北和西北地区其年平均水产模数尚不足全国平均数的13水资源的贫乏增加了将丰富的煤炭就地转化成为电力的困难采用空冷机组正式解决上述矛盾的有效途径