换热器的传热系数K汇总.docx

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1、换热器的传热系数K汇总介质不同，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8001000Wm2.0C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%冷流体热流体总传热系数K,W(m2.oC)水水8501700水气体17280水有机溶剂280-850水轻油340910水重油6028。有机溶剂有机溶剂5340水水蒸气冷凝14204250气体水蒸气冷凝30300水低沸点烧类冷凝4551140水沸腾水蒸气冷凝20004250轻

2、油沸腾水蒸气冷凝4551020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18002200Wm2C范围内。列管换热器的传热系数不宜选太高，一般在800-1000Wm2oCo螺旋板式换热器的总传热系数(水一水)通常在IOOO2000Wm2范围内。板式换热器的总传热系数(水(汽)一水)通常在30005000Wm2C范围内。1.流体流径的选择哪种流体流经换热器的管程，哪种流体流经壳程，以下各点可供选择时参考(以牢固管板式换热器为例)(1)不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于洗濯管子。(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

3、，以免壳体受压。(4)饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。(5)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。(6)需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内,因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。(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(Ro1OO)2下即可达到湍流，以提高对流传热系数。在选择流体流径时，上述各点常不能同时分身，应视具体情形抓住主要冲突，比方第一斟酌流体的压强、防腐蚀及洗濯等要求，然后再校查对流传热系数和压强降，以便作出较得

4、当的选择。2 .流体流速的选择增加流体在换热器中的流速，将加大对流传热系数，减少污垢在管子表面上堆积的大概性，即降低了污垢热阻，使总传热系数增大，从而可减小换热器的传热面积。但是流速增加，又使流体阻力增大，动力耗费就增多。所以适宜的流速要经由过程经济衡算才干定出。另外，在选择流速时，还需斟酌结构上的要求。比方，选择高的流速，使管子的数量减少，对一定的传热面积，不得不采用较长的管子或增加程数。管子太长不易洗濯，且一般管长都有一定的尺度；单程变为多程使均匀温度差下降。这些也是选择流速时应予斟酌的问题。3 .流体两端温度的确定若换热器中冷、热流体的温度都由工艺条件所划定，就不存在确定流体两端温度的问

5、题。若个中一个流体仅已知进口温度，则出口温度应由设计者来确定。比方用冷水冷却某热流体,冷水的进口温度可以依照当地的气温条件作出估计，而换热器出口的冷水温度，便需要依照经济衡算来决意。为了节省水量,可以使水的出口温度提高些，但传热面积就需要加大；为了减小传热面积，则要增加水量。二者是相互冲突的。一般来讲，设计时可采取冷却水两端温差为5IO。缺水地域选用较大的温度差，水源厚实地域选用较小的温度差。4 .管子的规格和排列方法选择管径时，应尽量使流速高些，但一般不该跨越前面介绍的流速范围。易结垢、粘度较大的液体宜采用较大的管径。我国现在试用的列管式换热器系列尺度中仅有252.5mm及192mm两种规格

6、的管子。管长的选择是以洗濯方便及合理使用管材为准绳。长管方便于洗濯，且易曲折。一般出厂的尺度钢管长为6m,则合理的换热器管长应为1.5、2、3或6mo系列尺度中也采用这四种管长。另外，管长和壳径应相适应，一般取1/D为46（对直径小的换热器可大些）。如前所述，管子在管板上的布列办法有等边三角形、正方形直列和正方形错列等，如第五节中图425所示。等边三角形布列的长处有:管板的强度高；流体走短路的机会少，且管外流体扰动较大，因而对流传热系数较高;不异的壳径内可布列更多的管子。正方形直列布列的长处是便于洗濯列管的外壁，适用于壳程流体易发生污垢的场所；但其对流传热系数较正三角布列时为低。正方形错列布列

7、则介于上述二者之间，即对流传热系数（较直列布列的）可以适当地提高。管子在管板上布列的间距（指相邻两根管子的中心距），随管子与管板的连接办法分歧而异。通常，胀管法取t=（1.31.5）do,且相邻两管外壁间距不该小于6mm,即t（d+6）o焊接法取t=1.25do5 .管程和壳程数的确定当流体的流量较小或传热面积较大而需管数良多时，有时会使管内流速较低，因而对流传热系数较小。为了提高管内流速，可采用多管程。但是程数过多，导致管程流体阻力加大，增加动力费用；同时多程会使平均温度差下降；此外多程隔板使管板上可利用的面积减少，设计时应考虑这些问题。列管式换热器的系列标准中管程数有1、2、4和6程等四种

8、。采用多程时，通常应使每程的管子数大致相等。管程数m可按下式计算，即：(4-121)式中U管程内流体的适宜速度，m/s；u,管程内流体的实际速度，m/so当壳方流体流速太低时，也可以采用壳方多程。如壳体内安装一块与管束平行的隔板，流体在壳体内流经两次，称为两壳程，但因为纵向隔板在制造、安装和检修等方面都有困难，故一般不采用壳方多程的换热器，而是将几个换热器串联使用,以代替壳方多程。比方当需二壳程时，则将总管数平分为两局部，分别安装在两个内径相等而直径较小的外壳中，然后把这两个换热器串联使用，如图所示。6 .折流挡板安装折流挡板的目的，是为了加大壳程流体的速度，使湍动水平加重，以提高壳程对流传热

9、系数。第五节的图426已示出各种挡板的形式。最常用的为圆缺形挡板，切去的弓形高度约为外壳内径的1040%,一般取2025%,过高或过低都不利于传热。两相邻挡板的距离（板间距）h为外壳内径D的（0.21）倍。系列标准中采用的h值为:固定管板式的有150、300和600mm三种；浮头式的有150、200、300、480和60Omm五种。板间距过小，不便于制造和检修，阻力也较大。板间距过大，流体就难于垂直地流过管束，使对流传热系数下降。挡板切去的弓形高度及板间距对流体流动的影响如图3-42所示。7 .外壳直径的确定换热器壳体的内径应等于或稍大于（对浮头式换热器而言）管板的直径。依照计算出的理论管数、

10、管径、管中心距及管子的布列办法等，可用作图法确定壳体的内径。但是，当管数较多又要反复计算时，作图法太贫苦费时，一般在初步设计时，可先分别选定两流体的流速，然后计算所需的管程和壳程的畅通流畅截面积，于系列尺度中查出外壳的直径。待所有设计完成后，仍应用作图法画出管子布列图。为了使管子布列均匀，避免流体走“短路”，可以适当增减一些管子。另外，初步设计中也可用下式计算壳体的内径，即:(4-122)式中D壳体内径，m；t管中心距，m；6nc-横过管束中心线的管数；b管束中心线上最外层管的中心至壳体内壁的距离,一般取b-(11.5)dooI1C值可由下面的公式计算。管子按正三角形排列时:(4-123)管子

11、按正方形排列时:(4-124)式中n为换热器的总管数。按计算得到的壳径应圆整到标准尺寸，见表4-15。8 .主要构件封头封头有方形和圆形两种，方形用于直径小的壳体(一般小于400mm),圆形用于大直径的壳体。缓冲挡板为防止壳程流体进入换热器时对管束的冲击，可在进料管口装设缓冲挡板。导流筒壳程流体的进、出口和管板间必存在有一段流体不能流动的空间(死角)，为了提高传热效果，常在管束外增设导流筒，使流体进、出壳程时必然经过这个空间。放气孔、排液孔换热器的壳体上常安有放气孔和排液孔，以排除不凝性气体和冷凝液等。接管尺寸换热器中流体进、出口的接管直径按下式计算，即:式中Vs-流体的体积流量，/s;7U-

12、接管中流体的流速，m/So流速U的经验值为：对液体U=I.52m/s对蒸汽u=2050m/s对气体U=（1520）pp（p为压强，单元为atm；P为气体密度，单元为kg）9 .材料选用列管换热器的资料应依照操作压强、温度及流体的腐蚀性等来选用。在高温下一般资料的机械性能及耐腐蚀性能要下降。同时具有耐热性、高强度及耐腐蚀性的资料是很少的。现在常用的金属资料有碳钢、不锈钢、低合金钢、铜和铝等；非金属资料有石墨、聚四氟乙烯和玻璃等。不锈钢和有色金属固然抗腐蚀性能好，但价格高且较稀缺，应尽量罕用。10 .流体流动阻力（压强降）的计算(1)管程流体阻力管程阻力可按一般磨擦阻力公式求得。对于多程换热器，其

13、总阻力APi等于各程直管阻力、回弯阻力及进、出口阻力之和。一般进、出口阻力可疏忽不计，故管程总阻力的计算式为：(4-125)式中pkAp2分别为直管及回弯管中因摩擦阻力引起的压强降，N/；Ft结垢校正因数，无因次，对于25x2.5mm的管子，8取为1.4,对19x2mm的管子，取为1.5；Np-管程数；Ns-串联的壳程数。上式中直管压强降p1可按第一章中介绍的公式计算；回弯管的压强降Ap2由下面的经验公式估算，即：(4-126)(2)壳程流体阻力现已提出的壳程流体阻力的计算公式固然较多，但是因为流体的活动状态比力复杂，使所得的结果相差良多。下面介绍埃索法计算壳程压强Apo的公式，即：(4-12

14、7)式中AP1，流体横过管束的压强降，N/；AP2,流体通过折流板缺口的压强降，N/；Fs壳程压强降的结垢校正因数，无因次，对液体可取1.15,对气体或可凝蒸气可取1.0而(4-128)(4-129)式中F-管子布列办法对压强降的校正因数，对正三角形布列F=05,对正方形斜转45。为0.4,正方形布列为0.3；fo壳程流体的磨擦系数，当Reo500时，nC横过管束中心线的管子数；NB-折流板数；9h-折流板间距，m；uo-按壳程畅通流畅截面积A。计算的流速，而。一般来讲，液体流经换热器的压强降为0.1Iatm,气体的为0.01(Hatn1。设计时，换热器的工艺尺寸应在压强降与传热面积之间予以权

15、衡，使既能满足工艺要求，又经济合理。三、列管式换热器的选用和设计计算步骤11 试算并初选设备规格(1)确定流体在换热器中的流动途径。(2)依照传热义务计算热负荷Q。确定流体在换热器两端的温度，选择列管式换热器的型式；计算定性温度，并确定在定性温度下流体的性质。(4)计算均匀温度差，并依照温度校正系数不该小于0.8的准绳，决意壳程数。(5)依据总传热系数的经验值范围，或按生产实际情况，选定总传热系数K选值。(6)由总传热速率方程Q=KSAtm,初步算出传热面积S,并确定换热器的基本尺寸(如d、1、n及管子在管板上的布列等)，或按系列尺度选择设备规格。12 计算管、壳程压强降依照初定的设备规格，计算管、壳程流体的流速和压强降。搜检计算结果是否合理或满足工艺要求。若压强降不吻合要求，要调解流速，再确定管程数或折流板间距，或选择另一规格的设备，从头计算压强降直至满足要求为止。1013 核算总传热系数计算管、壳程对流传热系数i和o,确定污垢热阻RSi和Rso,再计算总传热系数K1比较K得初始值和计算值，若K7K=1