列管式换热器传热系数公式

列管式换热器传热系数测定实验

列管式换热器传热系数测定实验

一、 实验目的

1. 初步了解THXHR-5型气-气列管换热实验装置的基本结构和操作原理 2. 掌握列管式换热器传热系数K的测定方法

3. 了解影响实验结果准确性的原因以及可能存在的问题

二、 实验设备

THXHR-5型气-气管列换热器，一台电脑，一台RS232/485转换器一只

三、

实验原理和方法

在工业生产中，要实现热量的交换，须采用一定的设备，此种交换的设备称为换热器。它利用金属壁将冷、热两种流体间隔开，热流体将热传到壁面的另一侧，通过坚壁内的热传递再由坚壁的另一侧将热传递给冷流体。从而使热流体物流被冷却，冷流体被加热，满足对冷物流或热物理温度的控制要求。

传热系数是度量换热器性能的重要指标，影响换热器传热量的参数有传热面积、平均温度差和传热系数。根据传热速率方程，已知传热设备的结构尺寸，只要测

得传热速率Q以及各相关温度，即可算出K，即测定气-气管列换热器的传热系数K [W/(m2·℃)]

??=??/??Δ????

式中：

A——传热面积，m2； 本实验为0.44㎡ Δ????——冷、热流体的平均温差，℃；

Q——传热速率，W（即单位时间内传递的热量）

因为本次

列管式换热器设计

第一节 推荐的设计程序 一、工艺设计 1、作出流程简图。

2、按生产任务计算换热器的换热量Q。 3、选定载热体，求出载热体的流量。 4、确定冷、热流体的流动途径。

5、计算定性温度，确定流体的物性数据（密度、比热、导热系数等）。 6、初算平均传热温度差。

7、按经验或现场数据选取或估算Ｋ值，初算出所需传热面积。

8、根据初算的换热面积进行换热器的尺寸初步设计。包括管径、管长、管子数、管程数、管子排列方式、壳体内径（需进行圆整）等。

9、核算Ｋ。

10、校核平均温度差D。

11、校核传热量，要求有15－25％的裕度。 12、管程和壳程压力降的计算。 二、机械设计

1、壳体直径的决定和壳体壁厚的计算。 2、换热器封头选择。

3、换热器法兰选择。 4、管板尺寸确定。 5、管子拉脱力计算。 6、折流板的选择与计算。 7、温差应力的计算。

8、接管、接管法兰选择及开孔补强等。 9、绘制主要零部件图。 三、编制计算结果汇总表 四、绘制

列管式换热器的设计 一、概述

在化工、石化、石油炼制等工业生产中，换热器被广泛使用。在一般化工的建设中，换热器约占总投资的11％。在炼油厂的常、减压蒸馏装置中，换热器约占总投资的20%。若按工艺设备重量统计，换热器在石油、化工装置中约占40%左右。

随着化工、石化、炼油工业的迅速发展，各种新型换热器不断出现，一些传统的换热器的结构也在不断改进、更新。今后换热器的发展趋势将是不断增加紧凑性、互换性，不断降低材料消耗，提高传热效率和各种比特性，提高操作和维护的便捷性。

换热器的类型很多．特点各异，分类方法也不尽相同。苦按其用途分，有加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。技其结构类型分，有列管式、板式、螺旋板式、板翅式、板壳式利翅片管式等。若按传热原理和热交换方式分，有直接混合式、蓄热式和间壁式三类，列管式换热器是间壁式换热器的主要类型，也是应用最普遍的一种换热设备。

列管式换热器发展较早，设计资料和技术数据较完整．目前在许多国家中都已有系列化标准产品。虽然在换热效率、紧凑件、材料消耗等方面还不及一些新型换热器，但它具有结构简单、牢固、耐用，适应性强，操作弹性较大，成本较低等优点，因而仍是化工、石化、石油炼制等工业中应用最广泛的换热设备,也

列管式换热器课程设计

华北科技学院环境工程系《化工原理》课程设计报告

设计题目列管式换热器的工艺设计和选用学生姓名张森

学号 2

指导老师高丽花

专业班级化工B112班

教师评语

设计时间：2013年12月9日至2013年12月20日

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列管式换热器课程设计

前言

列管式换换热器的应用已经有很悠久的历史。现在，它已经被当成一种传统的标准换热器设备在很多部门中大量使用，尤其在化工、石油、能源设备等部门所使用的换热设备中，列管式换热器仍处于主导地位。

在化工厂，换热器的费用约占20%，在炼油厂约占35%~40%。随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日益加强。换热器的设计、制造、结构改进与传热原理的研究也十分活跃，一些新型高效换热器相继问世。

随着换热器在工业生产中的地位和作用不同，换热器的类型也多种多样，不同换热器各有优缺点，性能各异。在换热器设计中，首先应根据工艺要求选择适用的类型，然后计算换热所需传热面积，并确定换热器的结构尺寸。

完善的换热器在设计时应满足以下各项要求：

（1）合理地实现所规定的工艺条件

传热量、流体的热力学参数（温度、压力、流量、相态等）与物理化学性质（密度、粘度、腐蚀性等）是工艺过程所规定

介质不同，传热系数各不相同我们公司的经验是：

1、汽水换热：过热部分为800~1000W/m 2. C

饱和部分是按照公式K=2093+786V(V 是管内流速)含污垢系数

0.0003 。

水水换热为：K=767(1+V1+V2)(V1 是管内流速，V2 水壳程流速) 含污垢系数0.0003

实际运行还少有保守。有余量约10%

不同的流速、粘度和成垢物质会有不同的传热系数。K 值通常在冷流体热流体总传热系数K，W/(m 2.C)

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

800~2200W/m 2范围内

轻油沸腾水蒸气冷凝455 ?1020

列管换热器的传热系数不宜选太高，一般在800-1000 W/m2?Co 螺旋板式换热器的总传热系数

水) 通常在

(水—

1000~2000W/m 2范围内。

板式换热器的总传热系数( 水( 汽) —水) 通常在3000~5000W/m 2范围内。

1 ．流体流径的选择

哪一种流体流经换热器的管程，哪一种流体

列管式换热器设计举例（一）

一、设计任务书

（一）已知条件 1． 气体工作压力： 管程：半水煤气 0.70MPa 壳程：变换气0.68MPa

2． 壳、管壁温差 50℃，ta > ts 。 3． 由工艺计算求得换热面积为 130 m2。 （二）设计任务

1．列管热交换器结构及工艺尺寸；

2．绘制列管热交换器结构图。

3．选用适合并满足换热任务的标准型换热器。

二、换热器设计计算

1．确定管子数n

选?25?2.5的无缝钢管，材质为20号钢，管长 3 m 因 F??d均ln 所以 n?A?d?130?613 根

均L3?14?0?0225?3其中因安排拉杆需减少6 根，实际近数为607 根。 2．管子排列方式、管间距确定

采用正三角形排列，由表 查得层数为 13 层，查表 ，取管间距3．换热器壳体直径的确定

壳体内径为： Di???b?1??2l 式中 Di —— 换热器内径；m

b —— 正三角形对角线上的管子数；查表 ，取b?27； l —— 最外层管子的中心到壳壁边缘的距离；取l?2d0。

?32mm。 ?

第一部分 列管式换热器选型设计计算

一． 列管式换热器设计过程中的常见问题

换热器设计的优劣最终要以是否适用、经济、安全、负荷弹性大、操作可靠、检修

清洗方便等为考察原则。当这些原则相互矛盾时，应在首先满足基本要求的情况下再考虑一般原则。

1． 流体流动空间的选择原则 （1） 不洁净和易结垢的流体宜走管内，因为管内清洗比较方便。 （2） 腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。 （3） 压强高的流体宜走管内，以免壳体受压，可节省壳体金属消耗量。 （4） 饱和蒸气宜走管间，以便于及时排出冷凝液，且蒸气较洁净，它对清洗无要求。 （5） 有毒流体宜走管内，使泄漏机会较少。 （6） 被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。 （7） 粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由 于流速和流向的不断改变，在低Re（Re>100）下即可达到湍流，可以提高对流传热系数。 （8） 对于刚性结构的换热器，若两流体的温度差较大，对流传热系数较大者宜走管间，因壁面温度与α大的流体温度相近，可以减少热应力。

在选择流体流径时，上述各点常不能同时兼顾，应视

列管式换热器设计任务书

一、 设计题目： 1，换热器设计 二、设计任务及操作条件 1、 设计任务：

生产能力（进料量） (110000+学号后三位×1000) Kg／h 2、 操作条件

甲苯的压力： 6.9MPa，进口110℃，出口60℃

循环冷却水的压力：0.4MPa 进口？℃，出口？℃ 3、 设备型式 自选

4.物性参数 按任务书要求自查 三、设计内容：

1、设计方案的选择及流程说明

选择什么样的换热器，以流程等作必要交代 2、工艺计算

确定物性数据，传热面积的估算 3、主要设备工艺尺寸设计 （1） 冷凝器结构尺寸的确定 （2）传热面积、两侧流体压降校核 （3）接管尺寸的确定等 6、换热器设备图（A3）和说明书 四、参考设计计算程序：

1.根据已知条件确定管程和壳程的物体流速，进出口的温度条件；根据两侧流体的温度条件，确定两流体在该换热器中定性温度的物性值。物性值包括密度、比热、粘度，并计算该换热器的传热量。

2.确定换热器的平均温度差?t,?tm及温差修正系数。 3.假定总传热系数K或壳程的传热系数?0 4.计算传热面积

5.根据工艺选择管径的尺寸，选择管程数和壳程数，确定管

课程设计说明书

列管式换热器

班 级 ： 姓 名 ： 学 号 ： 日 期 ： 指导教师 ：

目录

设计任务书··································································3

一、方案设计································································4

1、确定设计方案·····························································4

2、确定物性数据·····························································4

3、工艺流程图·······························································4

二、工艺过程设计计算························································5

三、设计结果一览表·····························

列管式换热器设计说明书

摘要：

列管式换热器属于间壁式换热器，冷热流体通过换热管壁进行热量的交换。参照任务书的任务量,需设计年冷却15000吨乙醇的列管式换热器，设计时先确定流体流程，壳程走乙醇，其进、出口温度都为80℃，相变放出潜热，井水走管程冷却乙醇，进口温度为32℃，出口温度为40℃。再进行热量衡算、传热系数校核，初选冷凝器的型号，然后通过进行设备强度校核等一系列的计算和选型，最终确定的设计方案为固定管板式换热器，所选用型号为BEM400-2.5-30-9/25-2 Ⅰ，换热器壳径为400mm，总换热面积为27.79m2,管程为2，管子总根数为60，管长6000 mm,管束为正三角排列，两端封头选取标准椭圆封头。

关键词：列管式换热器，乙醇，水，温度，固定管板式。

Abstract:

The tube type heat exchanger is a dividing wall type heat exchanger, fluids with different temperatures exchange heat by means of tube wall’s heat transfer.According to the as