换热器设计计算详细过程

序号名称单位数值流体流向1有无相变01流体名称冷却水壳程流体名称进口温度t1℃20进口温度T1出口温度t2℃40出口温度T2定性温度℃30定性温度比热CP1J/(kg·K)4174比热CP2黏度μ1Pa·s0.000801黏度μ2导热系数λ1W/(m·K)0.618导热系数λ2密度ρ1kg/m3995.7密度ρ2管程压强降Pa30000壳程压强降流量W2计算过程&输出结果：热负荷QkW376.83冷却水流量W1kg/h16250.60按逆流计算的传热温差℃49.71按并流计算的传热温差℃#DIV/0!传热温差输出值ΔT℃49.71计算温度校正系数S0.17R5查图得到温度校正系数ψΔT0.85实际的传热温差ΔTm℃42.25初选总传热系数KKW/(m2·℃）395换热面积Sm222.58参照换热面积选取列管换热器结构参数换热器形式浮头式壳体直径Dmm300列管数n根40列管外径d0mm25参照GBT28712-2012换热器型式与基本参数ΔTm=ΔT*ψΔT经验值，假设K值为固定值S=Q/(K*ΔTm)管径有25或19两种规格管壳式换热器的设计和选用输入参数当温度校正系数值小于0.8时，换热器的经济效益不合理，此时应增加管程数或壳程数，或者用几台换热器串联，必要时可调节温度条件。S=(t2-t1)/(T1-t1)，冷流体温升/两流体的最初温差R=(T1-T2)/(t2-t1)，热流体温降/冷流体温升；备注：比热、粘度、导热系数、密度均为两流体在定性温度（t1+t2)/2和（T1+T2）/2下的物理性质。备注换热器中两流体的流向，并流为0，逆流为1管子的排列方式，正三角形为0，正方形斜转45度为1，正方形为2热流体无相变，0；热流体有相变，1备注热流体无相变：Q=W2/3600*Cp2*(T1-T2)；W1=Q/(Cp1*(t2-t1))*3600ΔT=((T1-t2)-(T2-t1))/LN((T1-t2)/(T2-t1))壳程流体参数(S)管程流体参数(P)列管内径dimm20列管长度Lmm8000折流板间距mm150列管材质及导热系数W/(m·K)45设计的换热面积m296管子排列方法正方形斜转45度管程数Np2串联的壳程数Ns1管间距mm32结垢校正因子Ft1.4管子排列方式对压降的校正因子F0.4管程n值0.4流体被加热取0.4，被冷却取0.3壳程n值0.3管壁内侧表面污垢热阻（m2·℃）/K0.00058管壁外侧表面污垢热阻（m2·℃）/K0.00017换热管壁厚mm2.5换热管平均直径mm22.5采用此传热面积下的总传热系数W/(m2·℃）92.90592116（1）核算压力降①管程压强降-P管程流通面积Aim20.006283185管程流速uim/s0.721536817管程雷诺数Rei17938.43217取管壁粗糙度mm0.1相对粗糙度0.005查图求得摩擦系数λ0.035直管中压力降Δp1Pa3628.637123回弯管压力降Δp2Pa777.5650977管程总压力降ΣΔPiPa12337.36622判断合理性cs_tj10②壳程压强降—S通过管束中心线的管子数no8折流板数NB52.33333333壳程流通面积Aom20.015壳程流速uom/s0.116959064Reo3743.635819壳程流体摩擦系数fo0.766053436流体横过管束的压力降Pa849.5112828流体流过折流板缺口的压强降Pa850.119125壳程总压力降Pa1954.574969合理性判断cs_tj20（2)核算总传热系数①管程对流传热系数流体被加热取0.4，被冷却取0.3查污垢热阻系数表得到查污垢热阻系数表得到管子按正三角形排列no=1.1*（n）^0.5；按正方形排列no=1.19*（n）^0.5NB=(L列管长度L/折流板间距-1)Ao=h(D-ncdo)按壳程流通截面积Ao计算的流速Δp2=3*ρu2/2ΣΔPi=(Δp1+Δp2)FgNpΣΔPo=(Δp1’+Δp2')FsNsRe=ρdu/μ,湍流输入值当Re＞500时，fo=5.0Reo^(-0.228)正三角形、正方形、正方形斜转45度计算值查摩擦系数与雷诺数和相对粗糙度关系图Δp1=λ*L/d*ρu2/2ΣΔPi=(Δp1+Δp2)FtNpAi=π/4*di2*n/Npui=W1/(ρ1*Ai)K=Q/(S*ΔTm)DN25管子取为1.4，对DN19管子取为1.5正三角形为0.5，正方形斜转45度为0.4，正方形为0.3接近但不小于1.25倍的换热管外径；Pr-管程5.409990291管程雷诺数Re017938.43217管程对流传热系数（湍流）W/(m2·℃)3531.770673低黏度湍流W/(m2·℃)3531.770673高黏度湍流W/(m2·℃)3519.429449管程对流传热系数（滞流）W/(m2·℃)340.5404362管程对流传热系数（过渡流）W/(m2·℃)3485.069082管程对流传热系数输出值W/(m2·℃)3531.770673②壳程对流传热系数Pr—壳程9.753848837流体流过管间最大截面积A㎡0.00984375根据管间最大截面积计算的流速u0m/s0.178223336当量直径dem0.027151892ReS6195.614142φμ=(μ/μw)^0.140.95壳程对流传热系数asW/(m2·℃)563.8014636③总传热系数总传热系数k校W/(m2·℃)324.2192582此换热器安全系数%248.9758824合理性判断cs_tj31低黏度液体（μ1＜2*常温下水的黏度），a0=0.023（λ/di）Re0.8Prn高黏度液体,a0=0.027（λ/di）Re0.8Pr1/3φμ强制湍流,Re0大于10000A=hD(1-d0/t)u0=Vs/Ade=4(t2-π/4d02)/πd0强制滞留,Re小于2300过渡流，Re=2300~10000对气体取1.0，加热液体取1.05，冷却液体取0.95安全系数介于11.5~12.5，初选的换热器合适。否则需另设K值植物油℃140℃40℃90J/(kg·K)2261Pa·s0.000742W/(m·K)0.172kg/m3950Pa30000kg/h6000104.7611114方法二：根据流速经验值计算换热器内参数管道内流体流速m/s0.75列管外径mm25列管内径mm20计算单程管传热管数根20参照GBT28712-2012换热器型式与基本参数ΔTm=ΔT*ψΔT经验值，假设K值为固定值S=Q/(K*ΔTm)管径有25或19两种规格管壳式换热器的设计和选用输入参数当温度校正系数值小于0.8时，换热器的经济效益不合理，此时应增加管程数或壳程数，或者用几台换热器串联，必要时可调节温度条件。S=(t2-t1)/(T1-t1)，冷流体温升/两流体的最初温差R=(T1-T2)/(t2-t1)，热流体温降/冷流体温升；备注：比热、粘度、导热系数、密度均为两流体在定性温度（t1+t2)/2和（T1+T2）/2下的物理性质。备注换热器中两流体的流向，并流为0，逆流为1管子的排列方式，正三角形为0，正方形斜转45度为1，正方形为2热流体无相变，0；热流体有相变，1备注热流体无相变：Q=W2/3600*Cp2*(T1-T2)；W1=Q/(Cp1*(t2-t1))*3600ΔT=((T1-t2)-(T2-t1))/LN((T1-t2)/(T2-t1))壳程流体参数(S)列管长度mm14374.66241选择列管长度mm8000管程数2传热管根数40管子排列方法正方形斜转45度列管间距mm32管板利用率η0.85壳体内径Dmm230.4940984壳体内径圆整mm300折流板圆缺高度占壳体内径的百分数%25折流板间距hmm75折流板数目NB105.6666667流体被加热取0.4，被冷却取0.3查污垢热阻系数表得到查污垢热阻系数表得到管子按正三角形排列no=1.1*（n）^0.5；按正方形排列no=1.19*（n）^0.5NB=(L列管长度L/折流板间距-1)Ao=h(D-ncdo)按壳程流通截面积Ao计算的流速Δp2=3*ρu2/2ΣΔPi=(Δp1+Δp2)FgNpΣΔPo=(Δp1’+Δp2')FsNsRe=ρdu/μ,湍流输入值当Re＞500时，fo=5.0Reo^(-0.228)正三角形、正方形、正方形斜转45度计算值查摩擦系数与雷诺数和相对粗糙度关系图Δp1=λ*L/d*ρu2/2ΣΔPi=(Δp1+Δp2)FtNpAi=π/4*di2*n/Npui=W1/(ρ1*Ai)K=Q/(S*ΔTm)DN25管子取为1.4，对DN19管子取为1.5正三角形为0.5，正方形斜转45度为0.4，正方形为0.3接近但不小于1.25倍的换热管外径；低黏度液体（μ1＜2*常温下水的黏度），a0=0.023（λ/di）Re0.8Prn高黏度液体,a0=0.027（λ/di）Re0.8Pr1/3φμ强制湍流,Re0大于10000A=hD(1-d0/t)u0=Vs/Ade=4(t2-π/4d02)/πd0强制滞留,Re小于2300过渡流，Re=2300~10000对气体取1.0，加热液体取1.05，冷却液体取0.95安全系数介于11.5~12.5，初选的换热器合适。否则需另设K值序号1.11.21.31.42管壳式换热器设计计算书共1页第1页计算依据化工原理—天大版项目名称管程流体名称进口温度t1℃20管道名称编号工艺参数项目符号单位数值备注出口温度t2℃40比热CP1J/(kg·K)4174黏度μ1Pa·s0.000801导热系数λ1W/(m·K)0.618L管间距折流板间距列管外径d0密度ρ1kg/m3995.7管程压力降Pa30000版次或修编制杭州易算云科技有限公司列管内径di列管长度列管导热系数管程数Np设计的换热面积计算结果壳程流体名称进口温度出口温度串联的壳程数Ns管子排列方法h浮头式比热CP2J/(kg·K)226122610.1729506000395黏度导热系数λ2W/(m·K)0.000742换热器形式壳体直径列管数密度管程压力降ρ2kg/m3Pakg/hKW/(m2·℃）流量初选总传热系数KW2K冷却水植物油Dn14040℃℃Pa·sT1T2μ2版次或修校核审核