换热器的传热计算
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换热器热量及面积计算
一、热量计算
1、一般式
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,℃。
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→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)
3、面积计算
S=Q/(K.△t m)
三、管壳式换热器面积计算
S=3.14ndL
其中,S为传热面积m2、n为管束的管数、d为管径,m;L为管长,m。
四、注意事项
冷凝段:潜热(根据汽化热计算)
冷却段:显热(根据比热容计算)。
换热器热力设计方案计算
热力设计方案计算是确定换热器的尺寸和参数的重要步骤,这些参数
包括换热面积、换热系数、热传导方程等。
以下是一个换热器热力设计方
案计算的示例,详细说明了计算的步骤和方法。
首先,需要确定换热器所需的换热面积。
常用的计算方法是根据传热
方程来确定,传热方程为:
Q=U*A*ΔT
其中,Q是换热器的传热量,U是换热器的总传热系数,A是换热面积,ΔT是换热器的温度差。
通常情况下,需要根据实际工艺条件和热传
导方程来确定ΔT的值。
接下来,需要计算换热器的总传热系数U。
总传热系数是由换热器的
导热系数和对流传热系数组成的。
导热系数是指换热器材料的导热性能,
可以根据材料的热导率和厚度来计算。
对流传热系数是指流体在管内和管
外的传热性能,可以根据换热器的流体流速、壁面温度和换热器的材料来
计算。
在计算总传热系数U时,需要注意传热系数的单位。
通常情况下,传
热系数的单位是一次性热量的传递能力,单位为W/(m²·K)。
传热系数越大,传热效果越好,换热器的尺寸就越小。
在计算换热面积A时,需要考虑多个参数,包括介质流量、介质温度、介质性质和管束的布置方式等。
需要根据实际工艺条件和设计要求来确定。
最后,需要根据计算结果来确定换热器的尺寸和参数。
根据计算的结果,可以选择合适的换热器型号和规格,满足工艺生产的需求。
总之,换热器热力设计方案计算是一个复杂的工程项目,需要考虑众多的参数和条件。
通过准确计算和合理选择,可以设计出满足工艺要求和性能要求的换热器。
换热器是工业过程中常用的设备,用于在两种流体之间传递热量。
换热器的热计算方法通常涉及到确定热量传递速率、传热表面积和温度变化等参数。
以下是换热器的一般热计算方法:
传热速率计算:
热传导:对于热传导,可以使用导热方程来计算热传导的速率,通常表示为q = k * A * ΔT / L,其中q是传热速率,k是材料的导热系数,A是传热表面积,ΔT是温度差,L是传热距离。
对流传热:对于对流传热,通常使用牛顿冷却定律,q = h * A * ΔT,其中q是传热速率,h 是对流传热系数,A是传热表面积,ΔT是温度差。
温差和温度计算:
确定入口和出口流体的温度,以便计算温差(ΔT)。
温差是热交换的驱动力。
温度分布:在一些情况下,需要考虑温度在换热器内的分布,通常需要使用数学模型和计算方法。
传热表面积计算:
传热表面积(A)是一个关键参数,它可以根据传热速率和温差来计算,通常使用q = U * A * ΔT,其中U是总传热系数。
U值取决于换热器的类型和结构,可通过实验测定或计算得出。
流体性质计算:
确定流体的物性参数,如密度、热导率、比热容等,以便计算传热速率和温度变化。
对于多组分混合物,需要使用混合物物性计算方法。
性能和效率计算:
根据热计算结果,可以计算换热器的性能和效率参数,如效率、热传导系数等。
需要注意的是,换热器的热计算通常需要考虑多种因素,包括传热方式、流体性质、流速、换热器类型和结构等。
根据具体的应用和情况,可能需要使用不同的计算方法和模型。
通常,工程师和热力学专家会根据具体问题的需求来选择合适的计算方法,并使用专业的软件工具来辅助热计算和设计。
换热器换热量计算公式换热器是一种用于将热量从一种介质传递到另一种介质的装置。
根据换热器的类型和工作原理的不同,换热量的计算公式也会有所不同。
下面将介绍几种常见的换热器及其换热量计算公式。
1.单相流体传热换热器单相流体传热换热器是将一个单相流体中的热量传递到另一个单相流体中的换热器。
换热量的计算公式基于热平衡原理,即热量在两个流体之间的传递是相等的。
Q=m·c·(T2-T1)其中,Q为换热量,单位为焦耳/秒(J/s)或瓦特(W);m为流经换热器的质量流率,单位为千克/秒(kg/s);c为流体的比热容,单位为焦耳/千克·摄氏度(J/(kg·°C));T1和T2分别为流体的入口温度和出口温度,单位为摄氏度(°C)。
在实际应用中,为了计算方便,可以将换热率(U)引入公式。
换热率是描述换热器传热性能的参数,通常通过实验或理论计算确定。
Q=U·A·(T2-T1)其中,U为换热率,单位为焦耳/秒·平方米·摄氏度(J/(s·m^2·°C))或瓦特/平方米·摄氏度(W/(m^2·°C));A为换热面积,单位为平方米(m^2)。
2.蒸发冷凝换热器蒸发冷凝换热器用于将一种流体从液态转化为气态或从气态转化为液态的过程中传递热量。
换热量的计算公式基于摩尔焓的变化。
Q=G·(h2-h1)其中,Q为换热量,单位为焦耳/秒(J/s)或瓦特(W);G为质量流率,单位为摩尔/秒(mol/s);h1和h2分别为流体的入口摩尔焓和出口摩尔焓,单位为焦耳/摩尔(J/mol)。
在实际应用中,为了计算方便,可以将换热系数(U)引入公式,并结合换热面积(A)进行计算。
Q=U·A·(h2-h1)其中,U为换热系数,单位为焦耳/秒·平方米·摄氏度(J/(s·m^2·°C))或瓦特/平方米·摄氏度(W/(m^2·°C))。
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根底。
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 ,假设流体有相变,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=0011h 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围很大,设计时可根据实际情况选取中间的*一数值。
假设需降低设备费可选取较大的K 值;假设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,假设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进展修正。
虽然这些推荐值给设计带来了很大便利,但是*些情况下,所选K值与实际值出入很大,为防止盲目烦琐的试差计算,可根据式〔1〕对K值估算。
式〔1〕可分为三局部,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值估算最关键的局部就是对流传热系数h的估算。
影响对流传热系数的因素主要有:1.流体的种类和相变化的情况液体、气体和蒸气的对流传热系数都不一样。
牛顿型和非牛顿型流体的也有区别,这里只讨论牛顿型对流传热系数。
换热器热量及面积计算一、热量计算1、一般式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,℃。
二、面积计算1、总传热系数K管壳式换热器中的K 值以下表: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 注: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 )3、面积计算S=Q/(K. △t m)三、管壳式换热器面积计算其中, S 为传热面积 m2、n 为管束的管数、 d 为管径, m;L 为管长,m。
四、注意事项冷凝段:潜热(依照汽化热计算)冷却段:显热(依照比热容计算)。
管式换热器的计算公式
管式换热器的计算公式主要涉及到换热面积、热负荷、传热系数等方面,具体如下:
1. 换热面积计算公式:A=πdnL,其中d是管子的内径,n是管子的数量,L是管子的长度。
2. 热负荷计算公式:Q=(m1-m2)Cp(T1-T2),其中m1和m2是两个流体的质量流量,Cp是比热容,T1和T2是两个流体的温度差。
3. 传热系数计算公式:kd=m/πdnλv,其中λv是导管内膜的热导率,m是质量流量,d是导管的内径,n是导管数量。
4. 还有一个公式是:a=q/k(tr-△t),其中a为换热面积,q为总换热量,k 为导热系数。
这些公式在不同的场合有不同的应用,请根据实际情况选择合适的公式进行计算。