换热器设计计算.pptVIP

Q=WⅠhot=WⅠcold ① Q=(WCpΔT)hot=(WCpΔT)cold ② W--流体质量流量kg/h Ⅰ--流体焓值（kJ/kg） Cp--流体的比热kj/kg.℃ hot--热流体 cold--冷流体 ΔT--进出口温度差℃ 进出口焓值，对于水和水蒸气而言，可直接查物性表，对于烟气和空气，若用户没有给出焓值的数据，则可按式②计算 1.4传热速率方程 Qact=(A)(ΔTm)(1/ΣR) ΣR=(1/hi)o+(1/ho)o+(Rf)o+(Rw)o ΣR--总热阻 A--传热面 hi、ho--分别为两流体的传热膜系数 Rf--两流体的污垢热阻 Rw--金属壁面热阻 ΔTm--平均温度差 O--通常换热计算以换热管外表面为基准 §2 设计步骤 下面以翅片管省煤器设计为例说明设计步骤 【步骤1】梳理用户给出的条件和要求，计算热负荷 计算翅片外表面为基准的换热系数 h (w/㎡·℃) 计算翅片管的翅化比β和翅片效率η 计算以基管外表面为基准的换热系数 ho=h×β×η 计算传热过程的每项部分热阻，最后计算总传热热阻，并确定传热系数 【步骤5】计算翅片管换热器的传热平均温差△T 【步骤6】计算翅片管换热器所需总传热面积 注1：此总传热面积是以基管外表面积为基准的总传热面积。即A所指的是基管外表面积的总和。 注2：选取安全系数=1.1~1.2，则实际应取的传热面积为上述计算值的（1.1~1.2）倍，即A= A计算值×（1.1~1.2） 【步骤7】计算翅片管换热器的管子根数，纵向管排数，并最终确定换热器的纵向（即气体流动方向）尺寸及相应参数 【步骤8】画出主要元件图 〖步骤9】计算翅片侧气体的流动阻力△P 最后确定：△P计算值△P要求值 若出现△P计算值不能满足设计要求的情况，需修改初始相关参数，重复上述各步骤的计算。 【步骤10】计算翅片管换热器的总重 10-1 计算翅片管元件的单重和总重； 10-2 计算管箱及其他结构件的重量， 一般取翅片管元件总重的30~40% 10-3 汽包，支撑和保温需单独计重 §3 计算结果的分析 目前，换热器计算常用的计算软件为美国的HTRI和英国的HTFS，这两大软件均为在国际上享有盛誉的传热设备专用计算软件。当设计计算结束后，如何根据实际的工况，来判断计算结果是否满足要求，出现问题后如何解决，这对设计者来说都是很重要的 3.1热阻大小 首先根据流体的物系及实际经验来推断一下传热系数值是否合理，应特别注意管内雷诺数的大小。在层流流动(管侧Re2000,壳侧Re300)和过渡区流动中，应使用分段计算的方式(HTFS程序无此功能)，以确保传热系数值计算的正确。在评估计算结果的同时，应考虑程序计算的精确度。如果热阻在管侧和壳侧分布平衡，则该设计是好的，如果一侧热阻值过大，应该分析原因，分析管、壳侧冷、热流体的分布是否合理，如果是由于某一侧污垢系数过大而引起的，则可不必进一步修改原设计。 3.2 设计余量 换热器设计计算时设计余量值的大小取决于计算精度、实际经验及对现场的操作控制等。例如：对冷却水换热器，当水流速大于1.5m/s时，没必要给出过大的设计余量，过大的余量反而会造成水流速的降低。但对层流和过渡区流动，由于计算精度不好，故需要给出较大的设计余量，通常需要在考虑了传热阻力值的大小和程序的计算精度后决定。对再沸腾器，过大的设计余量反而是无益的，特别是在设备运转初期，会发生如控制困难等操作问题。 3.3压降的利用和分布 允许压降必须尽可能加以利用，如果计算压降与允许压降有实质差别，则必须尝试改变设计参数。在校核了计算所得压降值是否小于允许值之后，应对压降的分布作进一步的校核，另一个必须记住的事实是，允许压降是人为给定的，所以，如果在设计中允许压降得到了充分利用，而增加一点压降会增加很大的经济性，则应再行设计并考虑增加允许压降的可能性。 3.4 流速 需校核管子进出口处、壳侧进口处和接管内的流速。一般来说流体流速在允许压降范围内应尽量选高一些，以便获得较大的换热系数和较小污垢沉积，但流速过大会造成腐蚀并发生管子振动，而流速过小则管内易结垢。 3.5总传热系数 首先从流体的相态、物性和以往经验上来分析计算结果是否合理。另外，污 垢系数的选取对传热系数也有很大的影响，对计算结果应综合分析，并结合实际经验来评定。 3.6如何调整设计方案，得到最佳计算结果 通常情况下，象温度、压降和传热系数等设计计算控制要素很少彼此较好地相配合，经常是某一设计要素为设计计算的控制因素，由于