下载文档原格式
换热面积与容积换算-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:换热面积与容积换算是工程领域中非常重要的概念，涉及到热力学的基本原理和实际工程中的应用。
换热面积是指在换热器中用来传递热量的表面积，而容积换算则是指在不同条件下，换热器所需要的体积大小。
本文将从换热面积的概念和容积换算的原理入手，探讨它们在工程领域中的重要性以及未来的应用前景。
通过本文的阐述，读者将能够更加深入地了解换热面积与容积换算，以及它们对工程领域的重要作用和潜在的发展方向。
1.2 文章结构文章结构部分本文将首先介绍换热面积与容积换算的概念和原理，包括换热面积的定义、计算方法以及容积换算的基本原理。
接着将探讨换热面积与容积换算在实际工程中的重要性，以及其在各个领域的应用情况。
最后，我们将总结换热面积与容积换算的关系，并展望未来在这一领域的发展前景和应用前景。
通过本文的阐述，读者可以对换热面积与容积换算有一个全面深入的了解，并能够在实际工程中应用相关知识，提升工作效率和解决问题的能力。
1.3 目的目的：本文旨在通过对换热面积与容积换算的深入探讨，提供工程技术人员和研究人员在换热设备设计和运行中的参考和指导。
同时，也旨在帮助读者更加深入地了解换热面积与容积换算的原理和重要性，为工程实践和科研工作提供理论支持和应用指导。
通过阐述相关概念和原理，希望能够提高读者对换热过程中换热面积与容积换算的认识和理解，从而为工程实践和科研工作提供有益的参考。
2.正文2.1 换热面积的概念换热面积是指在换热设备中用于传递热量的表面积。
换热面积的大小直接影响到换热效果，通常情况下，换热面积越大，换热效果越好。
在换热设备中，热量通过换热面积的传导和对流来实现。
换热面积的大小受到影响的因素有很多，比如传热系数、流体性质等。
换热面积可以通过数学公式计算得出，对于不同类型的换热设备，换热面积的计算方法也会有所不同。
在工程实践中，准确计算换热面积对于设计和优化换热设备具有很大的意义。
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）。
（半）容积式换热器的能量消耗（半）容积式换热器在酒店、医院、工厂等热水系统运用较为广泛，也是目前较为理想的热交换设备。
很多厂家或者设计师在设备选型的过程中，往往只计算把流体加热到目标温度温度所需要的热量，再在此基础上放大15%-20%的设计富裕量作为设计负荷，其实这不是最准确的计算，尤其是针对星级酒店，负荷往往过大，造成设备初期投资大，后期运行过程中能量损失过大。
针对该问题，本文主要讲述如何精准计算罐体的能量需求：当计算制程流体的罐体需要的热量时，需要的总热量包含部分或全部下列热量：1. 把流体加热到目标温度需要的热量；2. 把容器材料加热到工作温度需要的热量；3. 从容器表面散失到大气环境的热损失；4. 从液体表面散失到大气环境的热损失；5. 其它冷的物体浸入制程流体时吸收的热量；第1、第2项 - 用来加热流体和罐体温度的热量和第5项 - 被冷的物体吸收的热量，可以用公式t TC m Q p ∆=**计算。
通常，在设计过程中，第2-5条往往容易忽略，第3和第4项, 罐体和液体表面的散热损失可以用公式T F U Q ∆=**来计算。
但是，散热损失计算要复杂的多，通常使用的是经验数据，正如上文提到的15-20%的设计富裕量，其实这并不准确，应根据实际情况，利用可信赖的图表和数据一一计算。
罐体表面的散热损失：热量仅在表面与环境之间存在温差的时候才会发生热传递。
如果罐体的底部没有暴露在空气中，而是采用裙座放置在地上（裙座一般运用到容积较大的情况），通常，这部分的散热损失可以被忽略。
但是一般的容换规格都不是太大，基本在10m ³之内，约70%集中在2.0-4.5m ³，常规采用支承式支座，罐体底部暴露在空气中的情况居多）例如：一台立式的容积式换热器，容积为2.5m ³（直径1300mm,直段1400mm,封头为标准椭圆封头），加热时间1小时，管/壳程的设计压力为1.0/1.0MPa,型号为RV-04-2.5H(1.0/1.0)，水的初始温度为7℃，终温为60℃。
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 分别表示换热器的入口和出口。
2、无相变化Q=W h c p,h (T1-T2)=W c c p,c (t2-t1)式中：c p为流体均匀定压比热容，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走开换热器，r c(t 2-t 1) Q=W = Wc p,ch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，则热流体开释热量为潜热加显热Q=W h[r+ c p,h（T s-T w）] = W c c p,c (t 2-t 1)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：1w = 1J/s =kj/h =kcal/h1kcal =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 ）对数均匀温差，两种流体在热互换器中传热过程温差的积分的均匀值。
容积式换热器的传热系数容积式换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于供热、制冷和工业生产等领域。
传热系数是容积式换热器的一项重要性能参数，它表示换热器在单位时间内通过单位传热面积传递的热量，用于评估换热器的传热性能。
容积式换热器的传热系数受到多种因素的影响，包括换热器材料、结构、操作条件和流体特性等。
根据不同的因素，传热系数可以在一定范围内变化。
一般来说，容积式换热器的传热系数在100-200 W/（m2·K）之间，具体数值取决于具体的换热器设计和操作条件。
其中，材料的选择对传热系数的影响较大。
不同材料的导热性能和热膨胀系数不同，这些因素都会影响传热系数。
例如，不锈钢和铜等高导热系数的材料通常具有较高的传热系数，而碳钢和铝合金等材料的传热系数较低。
此外，换热器的结构和操作条件也会影响传热系数。
一般来说，换热器的传热面积越大，传热系数越高。
同时，操作温度和流体流速也会影响传热系数。
在较高的操作温度下，材料的导热性能提高，传热系数也会相应增加。
流体流速越快，对流传热系数越高，但同时也会增加流体阻力和能量消耗。
为了提高容积式换热器的传热系数，可以采取一些措施。
首先，选择高导热系数的材料可以显著提高传热性能。
其次，优化换热器的结构和设计可以提高传热面积和流体湍流程度，从而提高传热系数。
此外，提高流体流速和操作温度也可以提高传热系数，但需要注意增加的流体阻力和能量消耗。
除了提高传热系数外，还需要考虑容积式换热器的其他性能参数，如换热效率、压力损失和成本等。
在设计和选择容积式换热器时，需要综合考虑这些因素，以达到最佳的性能和经济效益。
总之，容积式换热器的传热系数受到多种因素的影响，包括材料、结构、操作条件和流体特性等。
为了提高传热性能，可以采取选择高导热系数的材料、优化结构和设计、提高流体流速和操作温度等措施。
同时，需要综合考虑其他性能参数，以实现最佳的性能和经济效益。
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。
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。
换热器热量及面积【2 】盘算一.热量盘算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分离表示冷流体和热流体,下标1和2分离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分开换热器,Q=W h r=W c c p,c(t2-t1)式中：W h为饱和蒸汽（即热流体）冷凝速度（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.面积盘算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/h1kcal=4.18kj2.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,两种流体在热交流器中传热进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盘算所以出来一个相瞄精确的数值,当△T1/△T2>1.7时用公式：△Tm=（△T1-△T2）/㏑（△T1/△T2）.假如△T1/△T2≤1.7时,△Tm=（△T1+△T2）/2二种流体在热交流器中传热进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个中：T1 ——热流进口温度℃T2——热流出口温度t1——冷流进口温度t2——冷流出口温度ln——天然对数3.面积盘算S=Q/(K.△t m)三.管壳式换热器面积盘算S=3.14ndL个中,S为传热面积m2.n为牵制的管数.d为管径,m;L为管长,m. 注：冷凝段为潜热,依据汽化热盘算;冷却段为显热,依据比热容盘算.。
换热器的容量计算公式换热器是一种用于热交换的设备，它能够将热量从一个流体传递到另一个流体，常见的应用包括工业生产、供暖系统和空调系统等。
换热器的容量是指其能够传递的热量大小，换热器的容量计算公式是非常重要的，它能够帮助工程师和设计师确定所需的换热器尺寸和性能参数，从而确保设备能够满足实际工程需求。
换热器的容量计算公式通常基于传热原理和流体力学原理，下面我们将介绍一些常见的换热器容量计算公式及其应用。
1. 热传导方程。
热传导方程是描述热量传递过程的基本方程，对于换热器的容量计算来说，热传导方程可以用来确定换热器内部的温度分布和热量传递速率。
热传导方程通常包括传热系数、温度差和换热器表面积等参数，其一般形式为：Q = U A ΔT。
其中，Q表示热量传递速率，U表示传热系数，A表示换热器的有效传热面积，ΔT表示流体的温度差。
通过这个公式，我们可以计算出换热器的容量，从而确定所需的换热器尺寸和性能参数。
2. 换热器效率公式。
换热器的效率是指换热器实际传递的热量与理论上最大可传递热量之间的比值，通常用ε表示。
换热器的效率公式可以用来评估换热器的性能，并帮助确定所需的换热器容量。
换热器的效率公式一般形式为：ε = (T1 T2) / (T1 T0)。
其中，T1表示热源的温度，T2表示冷却剂的温度，T0表示环境温度。
通过这个公式，我们可以计算出换热器的效率，从而确定所需的换热器容量。
3. 换热器传热面积计算公式。
换热器的传热面积是指换热器内部用于传递热量的表面积，通常用A表示。
换热器的传热面积计算公式可以用来确定所需的换热器尺寸和性能参数。
换热器的传热面积计算公式一般形式为：A = Q / (U ΔT)。
其中，Q表示热量传递速率，U表示传热系数，ΔT表示流体的温度差。
通过这个公式，我们可以计算出所需的换热器传热面积，从而确定换热器的容量。
4. 换热器的传热系数计算公式。
换热器的传热系数是指单位面积内传热量与温度差之比，通常用U表示。
