管壳式换热器热力计算课件.ppt
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1、管壳式换热器热力计算 技术部:李志昌管壳式换热器的基本步骤:1.初选换热器的尺寸规格 1.1初选流动方式,计算温差修正系数FT,如果FT0.8,采用多管程或多个换热器串联。1.2初估总传热系数K估,在估算换热面积A估=Q/(K估FTtm)。1.3初定换热器的主要结构参数。1.4计算所选用的换热器的实际换热面积及实际所需的总传热系数。2.计算管程压力降和传热膜系数 2.1如果管程压降pt大于允许压力降,则调整管程数重新计算。2.2如果管内传热膜系数iK估,则改变管程数重新计算。若改变管程数不能同时满足ptp允,iK估的要求,则重新估计K估值,改变结构参数进行计算。3.计算壳程压降和传热膜系数 3
2、.1如果壳程压降ps大于允许压力降,可增大折流板间距。3.2如果壳程传热膜系数o太小,减小折流板间距。如不能同时满足壳程压力降和传热膜系数的要求,则重新估计K估值,改变结构参数进行计算。4.计算总传热系数,校核传热面积 所选用的换热器的换热面积应留有1525%的裕度。传热系数和导热系数的区别 1.传热系数以往称总传热系数。国家现行标准规范统一定名为传热系数。传热系数K值,是指在稳定传热条件下,围护结构两侧空气温差为1度(K,),1小时内通过1平方米面积传递的热量,单位是瓦/平方米度(W/K,此处K可用代替)。2.导热系数是指在稳定传热条件下,1m厚的材料,两侧表面的温差为1度(K,),在1小时
3、内,通过1平方米面积传递的热量,单位为瓦/米度(W/mK,此处为K可用代替)。导热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。非晶体结构、密度较低的材料,导热系数较小。材料的含水率、温度较低时,导热系数较小。通常把导热系数较低的材料称为保温材料,而把导热系数在0.05瓦/米度以下的材料称为高效保温材料。雷诺数Re Re=vd/,其中v、分别为流体的流速、密度与黏度,d为一特征长度。例如流体流过圆形管道,则d为管道直径。利用雷诺数可区分流体的流动是层流或湍流,也可用来确定物体在流体中流动所受到的阻力。普朗特数 Pr=cp/,其中、cp、分别为流体的粘度、定压比热容与导热系数。代表了热边界
4、层与流动边界层的相对厚度,也就是流体中动量扩散与热量扩散能力的对比。奴塞尔特数 Nu=hL/,其中h、L、分别为流体的传热系数、特征长度与导热系数。代表了长度与热边界岑厚度之比,表征了流体对流换热能力的大小。1.稳态传热方程热流体将热量通过某固定面传给冷流体成为传热,稳态传热的基本方程为:Q=KAtm 式中 Q热负荷,W;K总传热系数,W/(m2);A 换热器总传热面积,m2;tm进行换热的两流体之间的平均温差,1.1热负荷 当忽略换热器对周围环境的散热损失时,根据能量平衡,热流体所放出的热量应等于冷流体所吸收的热量。即:Q=mccp,c(Tc,o-Tc,i)=mhcp,h(Th,i-Th,o
5、)式中 mc,mh分别为冷流体、热流体的质量流速,kg/s;cp,c,cp,h分别为冷流体、热流体的定压比热容,J/(kg);Tc,i,Tc,o冷流体的进、出口温度,;Th,i,Th,o热流体的进、出口温度,;若考虑换热器对外界环境的散热损失Qc,则热流体放出的热量Q1将大于冷流体所吸收的热量Q2:Q1=Q2+Qc Q2=cQ1 热损失系数c通常取0.970.98;不管师傅考虑热损失,在管壳式换热器的设计计算中,热负荷Q一般取管内流体放出或吸收的热量。1.2总传热系数K 1/K=1/o+1/i(Ao/Ai)+ro+ri(Ao/Ai)+Ao/w Am 式中 o管外流体传热膜系数,W/(m2 );
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