隔膜密封换热器的结构及计算

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）。

隔膜密封换热器的结构及计算谷虹;马卓【摘要】对隔膜密封换热器与螺纹锁紧环换热器进行了对比，介绍了换热器的结构组成及密封原理，它的密封结构类似于金属平垫密封，属于强制密封。

它是通过密封盘、压盖及大螺栓来实现密封。

还介绍了换热器主要零部件的计算。

%Heat exchangers with diaphragm seal and screw lock ring heat exchangers were compared. Structure and seal principle of heat exchangers with diaphragm seal were introduced. The heat exchanger sealing structure is similar to metal flat seal and belongs to compulsory seal. The sealing is achieved by sealing disk, gland and large bolts. In addition, calculation of main components of the heat exchanger was also introduced.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】3页(P784-785,788)【关键词】加氢装置;隔膜密封换热器;强度计算;密封【作者】谷虹;马卓【作者单位】中国寰球工程公司辽宁分公司，辽宁抚顺 113006;中国寰球工程公司辽宁分公司，辽宁抚顺 113006【正文语种】中文【中图分类】TQ051随着炼油行业的发展，先进的炼油工艺在生产中不断得到应用，对炼油设备的要求也越来越高。

在加氢装置中，高压换热器是不可缺少的设备，占有重要位置。

不同形式的换热器，主要是密封形式存在差异，在高温高压的情况下，采用什么形式密封是关键问题，现有的高压换热器形式多种多样，不同的操作工况采用不同形式的密封结构，有螺纹锁紧式、Ω环式、八角垫片、双锥密封等，每种形式都有它自身的特点和适用性。

新编各类型换热器面积计算公式换热器是一种用于传导热量的设备，广泛应用于工业和日常生活中。

根据不同的换热方式和应用领域，换热器可以分为多种类型，例如壳管式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器等。

不同类型的换热器由于其结构和工作原理的差异，其面积计算公式也有所不同。

以下是各类型换热器的面积计算公式。

1.壳管式换热器：壳管式换热器是最常见的一种换热器类型，它由壳体和内部的多个管子组成。

壳管式换热器的面积计算公式如下：A=U×ΔTm/(R×λ)其中，A为换热器的有效传热面积，U为整体传热系数，ΔTm为壳管两侧介质的平均温差，R为热阻，λ为热导率。

2.板式换热器：板式换热器是一种紧凑型换热器，由一堆平行的金属板组成，板与板之间的空间用于流体流动。

板式换热器的面积计算公式如下：A=N×H×l其中，A为换热器的有效传热面积，N为板间的总数目，H为板的高度，l为板的长度。

3.螺旋板式换热器：螺旋板式换热器是一种带有螺旋通道的板式换热器，螺旋形通道能够增加流体的湍流程度，提高传热效果。

螺旋板式换热器的面积计算公式如下：A=(π×d×L)/N其中，A为换热器的有效传热面积，d为螺旋通道的直径，L为螺旋通道的长度，N为通道的总数目。

4.管壳式换热器：管壳式换热器是一种通过管道将热量传递给外部介质的换热器。

管壳式换热器的面积计算公式如下：A=n×D×L其中，A为换热器的有效传热面积，n为管的总数目，D为管的直径，L为管的长度。

5.管板式换热器：管板式换热器是一种结构复杂、传热效果较好的换热器。

管板式换热器的面积计算公式如下：A=A1+A2其中，A为换热器的有效传热面积，A1为管侧的传热面积，A2为板侧的传热面积。

管侧传热面积的计算公式可以采用管壳式换热器的公式进行计算，而板侧传热面积的计算则需要根据具体的结构来确定。

以上是各类型换热器的面积计算公式，不同类型的换热器由于其结构和工作原理的不同，其面积计算公式也有所不同。

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。

摘要本次设计的题目为汽提塔冷凝器。

汽提塔冷凝器是换热器的一种应用，这里我设计成浮头式换热器。

浮头式换热器是管壳式换热器系列中的一种，它的特点是两端管板只有一端与外壳固定死，另一端可相对壳体滑移，称为浮头。

浮头式换热器由于管束的膨胀不受壳体的约束，因此不会因管束之间的差胀而产生温差热应力，另外浮头式换热器的优点还在于拆卸方便，易清洗。

在化工工业中应用非常广泛。

本文对浮头式换热器进行了整体的设计，按照设计要求，在结构的选取上，采用了1-2型，即壳侧一程，管侧两程。

首先，通过换热计算确定换热面积与管子的根数初步选定结构。

然后按照设计的要求以及一系列国际标准进行结构设计，之后对各部分进行校核。

本次毕业设计任务是流量为3500kg/h，浮头式换热器的机械设计，工作压力管程为0.43MPa、壳程为0.042MPa，工作温度管程为61℃、壳程为80℃。

通过本次毕业设计，我熟悉了浮头式换热器的工艺流程，掌握了浮头式换热器的结构及计算方法，了解了浮头式化热器的制造要求及安装过程。

但是，限于经验不足和水平有限，一定存在缺点甚至错误之处，敬请老师批评指正。

关键词：换热器；浮头式；管程；壳程AbstractThe topic of my study is the design of stripper condenser. stripper condenser is one of applications heat exchanger.In here, my design is the floating head heat exchanger. The floating head heat exchanger is a special type of tube and shell heat exchanger. It is special for its floating head. One of its tube sheet is fixed，while another can float in the shell，so called floating head. As the tubes can expand without the restriction of the shell，it can avoid thermal stress. Another advantage is that it can be dismantled and clean easily . It is widely used in chemical industry. In this study an overall design of the floating head heat exchanger is carried out .According to the demand the type 1-2 is chosen to be the basic type，which has one segment in shell and two segment in tubes. First，heat transfer is calculated to determine the heat exchange surface area and the number of tubes that needed. Then，according to the request and standards，structural of system is well designed. After that，the finite element analysis of the shell is completed.The graduation design task is 3500kg/h flow of the floating head heat exchanger, the mechanical design, working pressure tube 0.4 3MP, shell, work process of 0.042MP for 61 ℃, the temperature tube for 80 ℃shell cheng. Through the graduation design, I am familiar with the floating head heat exchanger process, mastered the structure of floating head heat exchanger and calculation method of floating head, learned the heat exchanger is manufacturing requirements and installation process. But, due to lack of experience and limited ability, certain shortcomings and even mistakes, please the teacher criticism and corrections.KEY WORDS：HEAT EXCHANGER；FLOATING HEAD；TUBE-SIDE；SHELL-SIDE目录第一章 换热器概述 (1)1.1 换热器的应用 (1)1.2 换热器的主要分类 (1)1.2.1 换热器的分类及特点 (1)1.2.2 管壳式换热器的分类及特点 (2)1.3 管壳式换热器特殊结构 (5)1.4 换热管简介 (5)第二章 工艺计算 (7)2.1 设计条件 (7)2.2换热器传热面积与换热器规格： (8)2.2.1 流动空间的确定 (8)2.2.2 初算换热器传热面积'A .......................................................................................... 8 2.2.3 传热管数及管程的确定 ........................................................................................... 9 2.2.4管心距的计算 (9)2.2.5换热器型号、参数的确定 (9)2.2.6壳体内径计算 (9)2.2.7折流板的计算 (10)2.3换热器核算 (10)2.3.1传热系数核算 (11)2.3.2换热器的流体阻力 (13)2.3.3换热器的选型 (14)第三章 换热器的结构计算和强度计算 (15)3.1换热器的壳体设计 (15)3.2筒体材料及壁厚 (15)3.3封头的材料及壁厚 (16)3.4管箱材料的选择及壁厚的计算 (16)3.5开孔补强计算 (17)3.6水压试验及壳体强度的校核 (19)3.7 换热管 (20)3.7.1 换热管的排列方式 (20)3.7.2 布管限定圆L D (20)3.7.3 排管 (21)3.7.4 换热管束的分程 (21)3.8 管板设计 (22)3.8.1 管板与壳体的连接 (22)3.8.2 管板计算 (22)3.8.3 管板重量计算 (26)3.9折流板 (26)3.9.1 折流板的型式和尺寸 (27)3.9.2 折流板排列 (27)3.9.3 折流板的布置 (27)3.10拉杆与定距管 (27)3.10.1 拉杆的结构形式 (27)3.10.2 拉杆的直径、数量及布置 (28)3.10.3 定距管 (28)3.11法兰和垫片 (28)3.11.1固定端的壳体法兰、管箱法兰与管箱垫片 (28)3.11.2外头盖侧法兰、外头盖法兰与外头盖垫片、浮头垫片 (30)3.11.3 接管法兰型式与尺寸 (31)3.12钩圈式浮头 (32)3.12.1 浮头盖的设计计算 (33)3.13分程隔板 (38)3.14鞍座 (38)3.14.1 支反力计算如下 (38)3.14.2 鞍座的型号及尺寸 (40)3.15接管的最小位置 (40)3.15.1壳程接管位置的最小尺寸 (40)3.15.2 管箱接管位置的最小尺寸 (41)附录外文翻译 (45)参考文献 (55)第一章换热器概述过程设备在生产技术领域中的应用十分广泛，是在化工、炼油、轻工、交通、食品、制药、冶金、纺织、城建、海洋工程等传统部门所必需的关键设备，而换热设备则是广泛使用的一种通用的过程设备。

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。

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。

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。