一、热量计算 1、一般式Q=Qc=Qh
Q=Wh(Hh,1- Hh,2)= Wc(Hc,2- Hc,1) 式中:
Q为换热器的热负荷,kj/h或kw; W为流体的质量流量,kg/h; H为单位质量流体的焓,kj/kg;
下标c和h分别表示冷流体和热流体,下标1和2分别表示换热器的进口和出口。 2、无相变化
Q=Whcp,h(T1-T2)=Wccp,c(t2-t1) 式中:
cp为流体平均定压比热容,kj/(kg.℃);
T为热流体的温度,℃; t为冷流体的温度,℃。 3、有相变化
a.冷凝液在饱和温度下离开换热器,Q=Whr = Wccp,c(t2-t1) 式中:
Wh为饱和蒸汽(即热流体)冷凝速率(即质量流量)(kg/s) r为饱和蒸汽的冷凝潜热(J/kg)
b.冷凝液的温度低于饱和温度,则热流体释放热量为潜热加显热
Q=Wh[r+cp,h(Ts-Tw)] = Wccp,c(t2-t1) 式中:
cp,h为冷凝液的比热容(J/(kg/℃));Ts为饱和液体的温度(℃)
二、面积计算 1、总传热系数K
管壳式换热器中的K值如下表: 冷流体 水 水 水 水 水 有机溶剂 水 气体 水 水沸腾 轻油沸腾 注:
热流体 水 气体 有机溶剂 轻油 重油 有机溶剂 水蒸气冷凝 水蒸气冷凝 低沸点烃类冷凝 水蒸气冷凝 水蒸气冷凝 总传热系数K,w/(m2.℃) 850-1700 17-280 280-850 340-910 60-280 115-340 1420-4250 30-300 455-1140 2000-4250 455-1020 1 w = 1 J/s = 3.6 kj/h = 0.86 kcal/h 1 kcal = 4.18 kj
2、温差
(1)逆流
热流体温度T:T1→T2 冷流体温度t:t2←t1
温差△t:△t1→△t2
△tm=(△t2-△t1)/㏑(△t2/△t1) (2)并流
热流体温度T:T1→T2 冷流体温度t:t1→t2
温差△t:△t2→△t1
△tm=(△t2-△t1)/㏑(△t2/△t1)
对数平均温差,两种流体在热交换器中传热过程温差的积分的平均值。( 恒温传热时△t=T-t,例如:饱和蒸汽和沸腾液体间的传热。)
对数平均温差 因为在冷凝器 板换 一系列的换热器中 温度是变化的 为了我们更好的选型计算所以出来一个相对准确的数值, 当 △T1/△T2>1.7时 用公式: △Tm=(△T1-△T2)/㏑(△T1/△T2). 如果△T1/△T2≤1.7时,△Tm=(△T1+△T2)/2 二种流体在热交换器中传热过程温差的积分的平均值。 逆流时△T1=T1-t2 △T2=T2-t1 顺流时△T1=T1-t1 △T2=T2-t2 其中:
T1 —— 热流进口温度℃ T2—— 热流出口温度
t1—— 冷流进口温度 t2——冷流出口温度 ln——自然对数 3、面积计算 S=Q/(K. △tm)
三、管壳式换热器面积计算 S=3.14ndL
其中,S为传热面积m2、n为管束的管数、d为管径,m;L为管长,m。 注:冷凝段为潜热,根据汽化热计算;冷却段为显热,根据比热容计算。
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