油和空气换热器设计计算

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 11t ()2t 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()2w 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 ρλvaPr10 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 70997.70.6680.0000004150.0005832.5580 971.8 0.674 0.000000365 0.00064 2.21 90 965.3 0.68 0.000000326 0.000696 1.95 100958.40.6830.0000002950.000751.75油t ρλva Pr10 898.8 0.1441 0.0005646591 20 892.7 0.1432 0.00028 0.000693335 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 100846.20.13611.15E-051601.3 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/ms ，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 。

化工原理课程设计列管式换热器设计要求：设计一个列管式换热器，实现两种不同温度的流体之间的热量传递。

设计要求如下：1. 列管式换热器采用直管式结构，热传导介质为水和油；2. 设计流量分别为水流量 Q1 = 500 L/h，油流量 Q2 = 300 L/h；3. 设计温度分别为水的进口温度 T1i = 80℃，油的进口温度T2i = 120℃；4. 确定水的出口温度 T1o 和油的出口温度 T2o；5. 选择合适的换热器材料，确保换热效果良好；6. 根据设计参数计算所需的换热面积 A 和换热效率η。

设计方案：1. 确定管径和管长：首先根据水和油的流量和温度差，计算所需的换热面积。

然后确定换热器的尺寸，其中包括管径和管长。

2. 选择换热器材料：根据换热介质的性质和工作条件，选择合适的换热器材料，例如不锈钢。

3. 计算出口温度：根据热平衡原理，计算水和油的出口温度。

假设换热器满足热平衡条件，即水的热量损失等于油的热量增加。

4. 计算换热面积：根据换热器的尺寸和热传导方程，计算所需的换热面积。

5. 计算换热效率：根据热平衡原理和换热器的热传导性能，计算换热效率。

实施步骤：1. 根据设计流量和温度差，计算所需的换热面积。

假设水和油的传热系数均为常数，可以使用换热传导方程进行计算。

2. 根据所需的换热面积和理论计算值，选择合适的换热器尺寸。

3. 根据所选换热器材料，计算换热器的尺寸和管径。

假设管壁温度近似等于流体温度。

4. 根据热平衡原理，计算出口温度。

假设热平衡条件满足，即水的热量损失等于油的热量增加。

5. 根据所选材料和尺寸，计算换热效率。

假设换热器的热传导系数为常数，使用换热效率计算公式进行计算。

总结：本课程设计主要针对列管式换热器的设计，通过选择合适的换热器材料和计算换热器的尺寸，实现了水和油之间的热量传递。

根据设计要求，通过计算出口温度和换热效率，验证了设计方案的合理性。

设计过程需要考虑多方面的因素，如流体性质、流量和温度差等。

换热器部分计算管程介质为原油进口温度 (℃) Tt1=30（给定）出口温度 (℃) Tt2=55（给定）工作压力（MPa) Pt =1.0（给定）平均温度 (℃) Tt =42.5(计算）流体的定压比热容Cp(KJ/(kg.℃))=2.29(查表）流量(t/h) Q =150（给定）流体密度（kg/m3)ρ=950(查表）所需热量(KJ/h)=8158125(计算）壳程进口温度 (℃) Ts1=170.42（给定）蒸发潜热(KJ/kg)Rs1=2768.4出口温度 (℃) Ts2=100（给定）蒸发潜热(KJ/kg)Rs2=2257.6工作压力（MPa) Pt =0.8（给定）平均温度 (℃) Ts =135.21(计算）流体的定压比热容Cp1(KJ/(kg.℃)=4.1868(查表）170.42℃降为100℃1.温差放出热量(KJ/(kg)）为294.83100℃-510.8170.4(℃) 饱和蒸汽密度（kg/m3)ρ1 4.218(查表）100.0(℃) 饱和蒸汽密度（kg/m3)ρ20(查表）1立方饱和蒸汽从170.4℃降为100.0放出潜热(KJ/(m3)）所需要水蒸汽量为(m3/h)530.778508(计算）饱和蒸汽流速(m/s)15(查表）壳程进出口管径(mm)111.870312(计算）取壳程进出口管径DN 10015075.28介质为饱和蒸汽 2.密度变化放出热量(KJ/(kg)）原油快速换热升温方案设计计算每1千克饱和水蒸汽从吸收热量(KJ/(kg)每1千克饱和水蒸汽换热管外径（mm ）25（给定）换热管内径（mm ）20（给定）换热管长度（mm ）6000（给定）换热管数量180（给定）换热器管程程数2（给定）换热管换热面积（m2）84.8230002换热管内介质流速(m/s) 1.47440434总传热系数K 计算流体的导热系数 λ(W/(m.℃))0.683流体主体粘度（Pa.s)μ0.00024313管内强制湍流传热ai 511.49948流体的导热系数 λ(W/(m.℃))0.684壳程流体介质平均温度下密度（kg/m3)ρ1.7895壳程流体介质平均温度下流体主体粘度（Pa.s)μ 2.02E-04壳程流体介质在管壁温度下流体粘度（Pa.s)μw 2.21E-04管外强制湍流传热ao 70.7527306换热管选用材料20管换热管传热系数51.8(查表）总传热系数 K=15.5396981低粘度流体在管内强制湍流传热低粘度流体在管外强制湍流传热流体的有效平均温90.8250307差(℃)换热面积（m2） F=5780.19147(查表）(查表）。

换热器设计：一：确定设计方案：1、选择换热器的类型两流体温度变化情况，热流体进口温度130°C，出口温度80°C；冷流体进口温度40°C，出口温度65°C。

该换热器用自来水冷却柴油，油品压力0.9MP，考虑到流体温差较大以及壳程压强0.9MP，初步确定为浮头式的列管式换热器。

2、流动空间及流速的确定由于冷却水容易结垢，为便于清洗，应使水走管程，柴油走壳程。

从热交换角度，柴油走壳程可以与空气进行热交换，增大传热强度。

选用Φ25×2.5 mm的10号碳钢管。

二、确定物性数据定性温度:可取流体进口温度的平均值。

壳程柴油的定性温度为T1=130°C，T2=80°C，t1=40°C，t2=65°CT=(130+80)/2=105(°C)管程水的定性温度为t=(40+65)/2=52.5(°C)已知壳程和管程流体的有关物性数据柴油105°C下的有关物性数据如下:ρ=840 kg/m3密度定压比热容C o=2.15 kJ/（kg·k）导热系数λo=0.122 W/(m·k)粘度µo=6.7×10-4N·s/m2水52.5°C的有关物性数据如下：ρ=988 kg/m3密度iC=4.175 kJ/（kg·k）定压比热容iλ=0.65 W/(m·k)导热系数i粘度 µi =4.9×10-4 N·s/m 2三、计算总传热系数1.热流量m 0=95000(kg/h)Q 0= m 0C o Δt o =95000×2.15×(130-80)=10212500kJ/h=2836.8(kw) 2.平均传热温差m t '∆=(Δt 1-Δt 2 )/ln (Δt 1/Δt 2)=[(130-65)-(80-40)]/ln[(130-65)/(80-40)]=51.5(°C) 其中Δt 1=T 1-t 2，Δt 2=T 2-t 1。

毕业设计（论文）说明书课题名称：加热炉设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期： -指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

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涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

换热器的计算举例换热器是一种常见的热交换设备，用于在流体之间传递热量。

它在许多工业过程中发挥着重要的作用，例如化工、石油、食品加工、制药等。

以下是一个计算换热器的例子，以说明如何确定换热器的工作参数和尺寸。

假设我们需要设计一个换热器来将热水从80°C降低到60°C，并且需要将冷水从20°C加热到40°C。

我们已经知道热水的流量为1,000升/小时，冷水流量为800升/小时。

步骤1：确定热水和冷水的进出口温度差首先，我们需要确定热水和冷水的温度差。

在本例中，热水的进口温度为80°C，出口温度为60°C，所以温度差为20°C。

同样，冷水的温度差为20°C。

步骤2：计算热水和冷水的热量热水的热量可以通过以下公式计算：Q=m×c×ΔT其中，Q代表热量，m代表质量，c代表比热容，ΔT代表温度差。

在本例中，热水的质量可以通过以下公式计算：m=流量×密度已知热水的流量为1,000升/小时，那么质量可以通过将流量转换为千克/小时来计算：m=1,000千克/立方米×1立方米/1,000升×1,000升/小时=1千克/小时热水的密度可以通过查找热水的性质表来获取，假设为1千克/立方米。

热水的比热容可以通过查找热水的性质表或使用常见物质的比热容来估计，假设为4.18千焦尔/千克•摄氏度。

因此，热水的热量可以计算为：Q热水=1千克/小时×4.18千焦尔/千克•摄氏度×20°C=83.6千焦尔/小时同样地，可以使用相同的方法计算冷水的热量。

冷水的流量为800升/小时，质量为0.8千克/小时（假设冷水的密度为1千克/立方米），比热容为4.18千焦尔/千克•摄氏度。

因此，冷水的热量为：Q冷水=0.8千克/小时×4.18千焦尔/千克•摄氏度×20°C=66.88千焦尔/小时步骤3：计算换热器的传热面积传热面积是换热器设计中的关键参数，它决定了换热器的尺寸。

换热器设计计算范例设计计算范例：换热器设计一、背景在化工、冶金、石油、食品及制药等工业领域中，换热器被广泛应用于热交换过程中。

换热器的设计与选择对于整个工艺系统的能量效率和运行成本起着重要作用。

本文以一个化工厂的换热器设计为例，计算设计一个适合的换热器。

二、设计需求化工厂中需要进行一个液体-液体的热交换过程。

液体A流体的进口温度为60°C，出口温度为30°C，流量为10m3/h；液体B流体的进口温度为100°C，出口温度为50°C，流量为8m3/h。

需要设计一个换热器来满足热交换的需求。

三、设计计算方法1.热负荷计算首先，我们需要计算换热器所需的热负荷。

热负荷可以通过以下公式计算：Q=m*Cp*ΔT其中，Q是热负荷，m是流体的质量流率，Cp是流体的比热容，ΔT 是入口温度与出口温度之差。

对于流体A，热负荷为：Q_A=10*Cp_A*(60-30)对于流体B，热负荷为：Q_B=8*Cp_B*(100-50)2.选择换热器类型根据热负荷的计算结果，我们可以选择合适的换热器类型。

常见的换热器类型有壳管式换热器、板式换热器和管束式换热器等。

考虑到本例中的液体-液体热交换过程，我们选择壳管式换热器。

壳管式换热器能够适应不同的工况，具有良好的传热效果和可靠性。

3.换热面积计算换热面积是换热器设计的重要参数。

换热面积可以通过以下公式计算：A = Q / (U * ΔTlm)其中，A是换热面积，Q是热负荷，U是换热系数，ΔTlm是对数平均温差。

对于壳管式换热器，ΔTlm的计算公式为：ΔTlm = (ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1 / ΔT2)其中，ΔT1是进口温度差，ΔT2是出口温度差。

根据实际情况，我们假设换热器的换热系数为500W/(m2·°C)。

根据具体数据进行计算，我们得到：ΔT_A=60-30=30°CΔT_B=100-50=50°CΔTlm = (30 - 50) / ln(30 / 50) ≈ -28.3°CA_A = Q_A / (U * ΔTlm)A_B = Q_B / (U * ΔTlm)4.换热器尺寸设计根据换热面积的计算结果，我们可以进一步确定换热器的尺寸。

换热器重量计算公式换热器重量计算公式前言：换热器是化工、石油、食品、医药等行业中常见的设备之一，其内部通常含有冷却剂或者加热介质。

换热器在工业生产中起到了非常重要的作用，因此其设计和制造也显得尤为重要。

在设计制造过程中，需要合理计算换热器的重量，以便满足生产工艺和设备结构的要求。

一、计算换热器的重量换热器的重量主要由以下几个方面决定：1. 管束的重量：管束是换热器设计中最为基础的结构，根据内部需要传递的介质种类、流量和温度等条件，设计师需要合理选择管束的直径、长度和数量等参数，并进行计算确定其所需重量。

2. 装置的重量：换热器还需要进行适当的装置，包括固定支撑和管套等。

其重量也需要进行计算。

3. 换热器壳体的重量：为保障换热器内部传递介质的安全和稳定，必须采用厚度足够、强度充分的壳体材料。

壳体的材料和厚度决定了其重量。

二、换热器重量计算公式换热器重量的计算公式如下：换热器重量＝管束重量×管束数＋固定支撑和管套重量＋壳体重量其中，具体计算方法如下：1. 管束重量计算公式：管束重量＝(管壳外径－管壳内径)×管长×管密度×π÷4其中，管密度根据不同材料来确定，一般可在材料手册中查找到相关信息。

2. 固定支撑和管套重量计算公式：固定支撑和管套重量＝管夹和支架重量＋吊挂重量其中，管夹和支架重量乘以总数即可得到总重量。

吊挂重量则需要根据具体的吊挂设计方案和材料来确定。

3. 壳体重量计算公式：壳体重量＝壳体表面积×壳体厚度×壳体密度其中，壳体表面积和壳体密度也根据不同的壳体材料来确定。

三、实际换热器重量计算案例以A型换热器为例，其规格为1500×2500mm，壳体厚度为14mm，壳体材料为碳钢。

1. 管束重量计算：管束外径为25mm，壁厚为2mm，管长为1500mm，管材料为碳钢，密度为7800kg/m³。

管束重量＝(25-2)×1500×7800×π÷4＝577.47kg2. 固定支撑和管套重量计算：选用支架和管夹的重量为2kg/个，按需选定数量为15个，管吊挂重量为350kg。

换热器热量及面积计算一、热量计算1、一般式Q=Q c=Q hQ=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/h1 kcal = 4.18 kj2、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。

油田换热器的传热系数
换热器是油田生产中常用的设备，用于实现油水混合物或气体与热介质之间的热量交换。

传热系数是换热器设计中的重要参数，它可以评估换热器的传热效率。

传热系数的定义
传热系数（k）是单位时间内热量传递的速率与传热面积、温度差之积的比值。

它的单位是W/(m2·K)，通常以h（heat transfer coefficient）来表示。

传热系数越大，说明单位时间内传热的能力越强。

传热系数的影响因素
换热器的传热系数受到多种因素的影响，包括：
•传热介质的性质和流动状态
•换热表面的几何形状和材料
•传热表面与流体之间的热边界层
•换热器的工作条件（温度、压力等）
传热系数的计算方法
传热系数的计算通常需要依据具体的换热器类型和工作条件采用相应的计算方法，例如：
1.对于壳管式换热器，常用的计算方法有NTU法、温度差法等。

2.对于板式换热器，可以采用Colburn法等计算方法。

3.对于空气冷却器，常用的计算方法有恩塞数法等。

具体的计算方法需要根据实际情况进行选择和应用。

总结
油田换热器的传热系数是评估其传热效率的重要参数，受到多种因素的影响。

了解传热系数的定义、影响因素和计算方法对于换热器的设计和优化具有重要意义。

油水换热器计算0、热量计算需冷却水带走热量Q=W•C油•Δt油=1.19×103×0.5×(320-90)=136850 kcal/h 耗水量G=Q/(C水•Δt水) =136850/[1000×(45-32)]=10.5 m3/h平均温度差：油320→90水45←32275 58则Δtm=(275-58)/ln(275/58)=139.4℃总传热系数K的计算1、管内油对管壁的给热系数α1管径φ90×10的油流速ω=Ws/γAω=1.19/[3600×1×0.785×(0.07)2]=0.086 m/s油从320℃冷却至90℃的平均温度为t=(320+90)/2=205℃该温度下，油物理量如下：导热系数λ=0.085 kcal/m•h•℃重度γ=1000 kg/m3比热C=0.5 kcal/kg•℃粘度ν=0.0055 cm2/s则Z=ν(γ/g)=0.0055×(1000/9.8)=0.56 cp雷诺准数Re=1000dωγ/Z=1000×0.07×0.086×1000/0.56=10750介于2100至104之间，属于过渡流状态普兰特准数Pr=3.6CZ/λ=3.6×0.5×0.56/0.085=11.86校正系数=1-6×105/Re1.8=0.97给热系数α1=0.023(λ/d)Re0.8Pr0.4φ=0.023×(0.085/0.07)×107500.8×11.860.4×0.97=122kcal/m2•h•℃2、管外壁对冷却水所给热系数α2水的平均温度t水=(32+45)/2=38.5℃设管壁温度为tw=54℃管壁与水的平均温度tw=(54+38.5)/2=46.25℃管壁与水的温差Δt= tw- t水=54-38.5=15.5℃46.25℃时水的物理量如下：膨胀系数β=4.2×10-4 1/℃导热系数λ水=0.55 kcal/m2•h•℃粘度ν=0.61×10-6 m2/s Z=0.59 cp普兰特准数Pr=3.6CZ/λ=3.6×1×0.59/0.55=3.86格拉斯霍夫准数Gr=Δtβ(gdH3/ν2)=15.5×4.2×10-4×9.81×0.093/(0.61×10-6)2=1.25×108GrPr=1.25×108×3.86=4.83×108介于2×107至1×1013之间，故A=0.135，n=1/3努塞尔特准数Nu=A(Gr•Pr)n=0.135×(4.83×108)1/3=106给热系数α2=Nu(λ/dH)=106×(0.55/0.09)=648 kcal/m2•h•℃总传热系数K管壁厚δ=0.01m，铸铁导热系数λ=22kcal/m•h•℃,设管壁两侧水垢及油膜热阻为0.003 K=1/(1/110+0.003+0.01/22+1/648)=71 kcal/m2•h•℃管壁温度核算：K•Δtm =α2(tw-t水)tw= K•Δtm /α2+ t水=38.5+71×(139.4/648)=53.8℃与所设值54℃相差仅0.2℃，符合要求。