热交换器传热计算基本方法共81页

热交换器的换热量计算公式热交换器是一种用于在两种流体之间传递热量的设备。

它通常由管束、壳体和传热表面组成，通过这些传热表面，热量可以从一个流体传递到另一个流体。

在工业生产中，热交换器广泛应用于加热、冷却和热回收等领域，因此了解热交换器的换热量计算公式对于工程师和设计师来说至关重要。

换热量是热交换器的一个重要参数，它描述了在热交换器中传递的热量大小。

换热量的计算可以通过热交换器的传热表面积和传热系数来进行。

传热表面积是热交换器中用于传递热量的表面积，传热系数则描述了流体在传热表面上传递热量的效率。

换热量的计算公式可以表示为：Q = U × A ×ΔTlm。

其中，Q表示换热量，U表示传热系数，A表示传热表面积，ΔTlm表示对数平均温差。

传热系数U是描述流体在传热表面上传递热量效率的参数，它的大小取决于流体的性质、传热表面的材质和结构等因素。

通常情况下，传热系数可以通过实验测定或者根据经验公式进行估算。

在实际工程中，传热系数的确定往往需要考虑多种因素，因此需要进行综合考虑和分析。

传热表面积A是描述热交换器中用于传递热量的表面积的参数，它的大小取决于热交换器的结构和设计。

传热表面积的计算通常需要考虑传热表面的形状、布置方式、数量等因素，因此在热交换器的设计和选择中，需要进行详细的计算和分析。

对数平均温差ΔTlm是描述流体在热交换器中传递热量的温差的参数，它的大小取决于流体的温度和流速。

对数平均温差的计算通常需要考虑流体的进出口温度差、流体的温度分布等因素，因此在热交换器的运行和设计中，需要进行详细的温度场分析和计算。

在实际工程中，热交换器的换热量计算需要考虑多种因素，包括传热系数、传热表面积、对数平均温差等参数。

同时，还需要考虑流体的性质、温度分布、流速等因素。

因此，在热交换器的设计和运行中，需要进行详细的计算和分析，以确保热交换器的换热性能达到预期的要求。

总之，热交换器的换热量计算是热交换器设计和运行中的重要问题，它涉及多种参数和因素的综合考虑和分析。

完整版换热器计算步骤换热器是一种常见的热交换设备，常用于将热能从一个流体传递给另一个流体。

换热器的设计需要进行一系列的计算步骤，以确保其正常运行和高效工作。

下面是一个完整版的换热器计算步骤，包括设计要素、计算公式和实际操作。

设计要素：1.温度：确定进口和出口的流体温度2.流量：计算流体的质量流量，即单位时间内通过换热器的物质量3.效率：计算换热器的传热效率，即输入热量与输出热量之间的比值4.压降：计算流体在换热器中的压降，以确保流体能够正常流动计算步骤：1.确定换热器的类型：换热器可以分为三类，即管壳式换热器、管束式换热器和板式换热器。

选择适合的类型要考虑流体的性质、压力、温度和流量等因素。

2.确定流体的物性参数：包括热导率、比热容和密度等参数。

这些参数可以通过查阅资料或实验测量得到。

3.计算传热面积：传热面积是换热器的一个重要参数，可以通过传热率和传热温差来计算。

传热率可以通过查表或经验公式计算得到。

4.计算输出温度：根据换热器的效率和输入温度，可以计算出输出温度。

效率可以根据使用经验或理论估计。

5.计算流体的质量流量：通常需要根据应用的需求确定流体的质量流量。

质量流量可以通过测量或经验公式计算得到。

6.计算传热面积：传热面积决定了换热器的尺寸和成本，一般需要通过经验公式或计算得到。

7.计算压降：压降是换热器设计的一个关键参数，需要根据应用的压力要求和流体的性质计算得到。

压降过大会导致流体流速降低，影响传热效率。

8.确定流体流向：根据应用需求和设计要求选择流体的进出口方向。

实际操作：1.收集流体数据：收集流体的压力、温度和流量等数据。

2.计算换热面积：根据选择的换热器类型和待换热流体的数据，计算换热器的传热面积。

3.计算输出温度：根据输入温度、效率和换热器的传热特性，计算输出温度。

4.计算质量流量：根据应用需求和设计要求计算流体的质量流量。

5.计算压降：根据流体的性质和流动条件计算压降。

6.确定流体流向：根据应用需求和设计要求确定流体的进出口方向。

传热过程常用计算方法6.2.2.1 换热器热工计算的基本公式换热器热工计算的基本公式为传热方程式和热平衡方程式。

（1）传热方程（6-12）式中，Δt m为换热器的平均温差，是整个换热面上冷热流体温差的平均值，它是考虑冷热两流体沿传热面进行换热时，其温度沿流动方向不断变化，故温度差Δt也是不断变化的。

它不能像计算房屋的墙体的热损失或热管道的热损失等时，都把其Δt作为一个定值来处理。

换热器的平均温差的数值，与冷、热流体的相对流向及换热器的结构型式有关。

（2）热平衡方程式（6-13）式中 G1，G2：热、冷流体的质量流量，kg/s；c1,c2：热、冷流体的比热，J/（kg·℃）；t1′、t2′：热、冷流体的进口温度，℃；t1″、t2″：热、冷流体的出口温度，℃；G1c1，G2c2：热、冷流体的热容量，W/℃。

即各项温度的角标意义为：“1”是指热流体，“2”是指冷流体；”′”指进口端温度，”″”指出口端温度。

6.2.2.2 对数平均温差法应用对数平均温差法计算的基本计算公式如式(6-12)所示，式中平均温差对于顺流和逆流换热器，由传热学可得，均为：（6-14）由于温差随换热面变化是指数曲线，顾流与逆流相比，顺流时温差变化较显著，而逆流时温差变化较平缓，故在相同的进出口的温度下，逆流比顾流平均温差大。

此外，顾流时冷流体的出口温度必然低于热流体的出口温度，而逆流则不受此限制。

故工程上换热器一般都尽可能采用逆流布置。

逆流换热器的缺点是高温部分集中在换热器的一端。

除顺流、逆流外，根据流体在换热器中的安排，还有交叉流、混合流等。

对于这些其它流动形式的平均温差，通常都把推导结果整理成温差修正系数图，计算时，先一律按逆流方式计算出对数平均温差，然后按流动方式乘以温差修正系数。

用对数平均温差法计算虽然较精确，但稍显麻烦。

当Δt′/Δt″<1.7时，用算术平均温差代替对数平均温差的误差不超过2.3%，一般当Δt′/Δt″<2时，即可用算术平均温差代替对数平均温差，这时误差小于4%，即Δt m=（Δt′+Δt″）/26.2.2.3 效能-传热单元数法（ε-NTU法）换热器热工计算分为设计和校核计算，它们所依据的都是式(6-12)、(6-13)。

换流器热量及面积计算公式换流器（也称为热交换器或换热器）是一种设备，用于将热量从一个介质传递给另一个介质，从而实现热能的转移。

在工业和建筑领域，换流器广泛应用于空调系统、冷却塔、石油炼化等领域。

换流器的热量和面积计算是设计换流器时必不可少的一步。

下面将介绍两种常用的换流器热量和面积计算公式。

1.热量换算公式：换热器的热量计算通常使用传热的基本公式：Q=U×A×ΔTm其中，Q表示换热器的热量传输量（单位为热量单位/时间，如瓦特或千瓦），U是换热系数（单位为热导率乘以传热面积除以传热距离），A是传热面积（单位为平方米），ΔTm是温度差（单位为摄氏度或开尔文）。

热传导系数（U）是换热器设计的重要参数，它代表了换热介质的传热特性。

根据具体的换热器类型和传热介质，U的计算方法有所不同。

以下是一些常用的U计算方法：-对于管壳式换热器：U=1/[（1/h1）+（ΣRi）+（1/h2）]其中，h1和h2分别是冷介质和热介质的对流传热系数，ΣRi是壳程内的热阻总和。

-对于板式换热器：U=1/[（1/h1）+(1/h2）+（ΣRi）]其中，h1和h2分别是冷介质和热介质的对流传热系数，ΣRi是板内的热阻总和。

需要注意的是，这里的对流传热系数（h）和壳程或板内的热阻（Ri）通常需要通过实验或文献资料获得。

-对于其他类型的换热器，需要根据具体的情况选择相应的换热系数计算方法。

2.面积计算公式：换热器的面积计算方法与热量计算有关，可以根据热量换算公式中的公式进行求解。

假设我们已经知道了换热量（Q）、热传导系数（U）和温度差（ΔTm），则面积（A）可以通过如下公式计算：A=Q/(U×ΔTm)这个公式也可以反过来使用，即通过已知的面积和热传导系数来计算热量：Q=U×A×ΔTm需要注意的是，这里的单位需要保持一致。

如果使用的是国际单位制（如瓦特、米、摄氏度等），则公式中的计算结果也是以国际单位制表示的。

（完整版）换热器计算步骤..第2章工艺计算2.1设计原始数据表2—12.2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1.15~1.25倍l（9）选取管长（10）计算管数NT（11）校核管内流速，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。

第2章工艺计算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=420295357.52+=℃（2-1）管程流体的定性温度：T=3103303202+=℃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—32.4估算传热面积 2.4.1热流量根据公式（2-1）计算：p Q Wc t =? 【化原 4-31a 】（2-2）将已知数据代入（2-1）得：111p Q WC t =?=60000×5.495×310 (330-310)/3600=1831666.67W式中： 1W ——工艺流体的流量，kg/h ；1p C ——工艺流体的定压比热容，kJ/㎏.K ；1t ?——工艺流体的温差，℃；Q ——热流量，W 。

换热器热量及面积计算公式换热器是工业生产中常用的设备之一，用于将热量从一个介质传递到另一个介质。

其核心功能是通过增大热交换面积，使热量能够更加有效地传递。

在换热器的设计中，热量及面积的计算是至关重要的。

换热器的热量计算是根据热传导的基本原理来进行的。

热传导是指热量从高温区域传递到低温区域的过程。

热传导的速率与温度差、介质的导热系数和热传导距离有关。

换热器的热量传递公式可以表示为：Q=U×A×ΔT其中，Q表示热量传递量，U表示换热系数，A表示换热面积，ΔT表示温度差。

换热系数U是一个关键的参数，它表示单位面积上，单位时间内热量的传递量。

换热系数的大小受多种因素影响，包括换热器的结构、介质的性质和流体运动方式等。

为了计算得到准确的热量传递量，我们需要确定换热系数U的数值。

换热系数U的计算可以根据实际情况采取不同的方法，常见的有经验法、理论法和试验法等。

换热器面积计算公式：换热器的设计中，换热面积的计算是为了满足所需的热量传递量。

基本原则是通过增大换热面积，提高热量的传递效率。

换热器的面积计算公式可以表示为：A=Q/U/ΔT其中，Q表示所需的热量传递量，U表示换热系数，ΔT表示温度差。

根据这个公式，我们可以根据所需的热量传递量来计算换热器的面积。

需要注意的是，在实际应用中，热量及面积的计算往往需要考虑许多复杂的因素，比如介质的流动性质、传热表面的布局和形式、管路的阻力损失等。

因此，在设计换热器时，需要综合考虑这些因素，以确保换热器能够满足所需的热量传递要求。

此外，还有一些常见的换热器类型，如壳管式换热器、板式换热器、螺旋板换热器等，它们的热量及面积的计算公式可能会有所不同。

因此，在实际应用中，需要根据具体的换热器类型和设计要求来选择相应的计算公式。

总结起来，换热器的热量及面积计算是一个复杂的过程，需要综合考虑多种因素。

上述的热量及面积计算公式只是基本的参考，实际设计中还需要根据具体情况进行调整和优化。

第三节_换热器计算方法换热器是工业生产和生活中常用的设备，用于传递和调节热量。

换热器的设计和计算方法是确保其正常运行的关键因素之一、本文将介绍换热器计算的基本原理、方法和注意事项。

换热器计算的基本原理包括传热原理、热负荷计算和换热面积计算。

在传热原理方面，换热器主要利用热传导、对流和辐射三种传热方式实现热量传递。

热传导是指固体或流体之间由于传导而发生的热量传递；对流是指流体流动时由于流动摩擦产生的热量传递；辐射是指通过电磁波辐射产生的热量传递。

换热器的传热效率取决于这三种传热方式的相对贡献。

在热负荷计算方面，换热器的热负荷是指需要传递或吸收的热量。

热负荷的计算可根据具体应用场景来确定。

常见的方法包括流体的质量流量和温度差法，以及空气处理设备的冷负荷和热负荷计算法。

最后，在换热面积计算方面，换热器的换热面积决定了传热效率。

换热面积的大小取决于传热功率、传热系数和温度差。

传热功率是指单位时间内传递的热量，传热系数是指换热介质的传热能力，温度差是指流体进出口温度的差异。

根据这些参数，可以使用传热方程来计算换热面积。

换热器计算的方法主要包括理论计算和实验验证两种。

理论计算是指利用传热原理和相关的热传导、对流和辐射模型进行计算。

理论计算的优点是计算成本低、计算速度快。

但是，由于涉及到多种传热方式，模型的简化和假设会对计算结果产生一定的误差。

实验验证是指通过实验方法来验证换热器设计的合理性。

实验验证的优点是能更准确地反映实际工况和工艺条件。

但是，实验验证需要实际设备和大量的实验数据，所以成本较高且时间较长。

在进行换热器计算时，还需要注意以下几点：首先，要确保所选用的材料满足设计要求。

换热器的工作环境可能受到腐蚀、腐蚀、高温等因素的影响，所以选用耐腐蚀、耐高温的材料非常重要。

其次，要根据换热器所处的工况和工艺条件来确定设计参数。

例如，需要考虑流体的质量流量、温度、压力等因素。

最后，要进行换热器的热力学和流体力学分析。

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，即对已知换热面积的换热器，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基础。

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 ，若流体有相变，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范围很大，设计时可根据实际情况选取中间的某一数值。

若需降低设备费可选取较大的K 值；若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，若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 进行修正。

虽然这些推荐值给设计带来了很大便利，但是某些情况下，所选K 值与实际值出入很大，为避免盲目烦琐的试差计算，可根据式（1）对K 值估算。

式（1）可分为三部分，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 值估算最关键的部分就是对流传热系数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相同。

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。

第三节换热器计算方法换热器是工业中常用的设备，用于传递热量，将热量从一个介质传递给另一个介质。

在工程领域，有许多换热器的计算方法，包括热负荷计算、传热面积计算和换热器尺寸确定等。

本文将重点介绍这些换热器计算方法。

首先，热负荷计算是确定换热器所需传递的热量量的关键步骤。

热负荷计算通常基于传热流量、温度差以及换热介质的物性参数等。

传热流量是指单位时间内通过换热器的热量，通常以功率的形式表示。

当确定传热流量后，可以根据以下公式计算热负荷：Q=m*C*ΔT其中，Q是传热器的热负荷，m是传热介质的质量流量，C是传热介质的比热容，ΔT是传热介质的温差。

下一步是计算传热面积。

传热面积是换热器的一个重要参数，用于确定换热器的尺寸。

根据传热方程，传热面积与传热速率成正比。

传热速率可以通过以下公式计算：Q/A=U*ΔTm其中，Q/A是单位面积的传热速率，U是传热系数，ΔTm是对数平均温差。

计算传热面积的公式为：A=Q/(U*ΔTm)最后，根据传热面积和其他设计参数，可以确定换热器的尺寸。

换热器尺寸的确定需要考虑多个因素，如流体的流速、管道的直径、管子的长度等。

以管壳式换热器为例，通常需要考虑流体的流速，以保证足够的传热效果，并避免流体的压降过大。

此外，还需要考虑换热器的结构和材料。

换热器的结构包括板式、管壳式、管束式等，根据具体的使用场景选择合适的结构。

同时，根据介质的性质，选择合适的材料，如不锈钢、铜等。

总之，换热器的计算方法主要包括热负荷计算、传热面积计算和换热器尺寸确定。

这些计算方法在工程设计中起着重要的作用，能够帮助工程师确定换热器的尺寸和性能参数，确保换热器具有良好的传热效果。