换热器换热面积计算
发布时间:2023-09-29 02:41:53

前几天一位知乎网友给我发邮件咨询了一个问题,他们对自己设计的夹套式换热器换热面积计算有疑惑。学学半嘛,回答网友问题的同时,自己又梳理了一遍内容,整理发出来,一是自己做个电子笔记,二是与有需要的朋友分享,觉得有用能帮到您的请点个赞。

以网友的问题案例(汽水换热),答复原文及计算如下:

1、加热器计算共9个参数,1热流量、2传热系数与换热面积、3对数平均温差、4冷侧流体质量流量与比热容、5热侧流体质量流量与比热容、67热侧流体进出口温度、89冷侧流体进出口温度,需要知道其中5个就可以计算。

2、基本计算原理是热平衡。

3、假设你的水是常压,从20℃加热到100℃零界点就可以,无须汽化,温升控制1.3℃/min,需要时间=80℃÷1.3℃/min=62min,按1个小时处理,内胆水容积按1m3常压计算,即1小时要把1m3水从20℃加热到100℃。

4、热侧流体放热量×热效率(设计一般按100%考虑)=冷侧流体吸热量,从20℃加热到100℃,平均温度60℃,密度1000kg/m3,比热容4.2kJ/(kg.℃),则水的吸热量=1000kg/h*80℃*4.2kJ/(kg.℃)=336000kJ/h。

5、蒸汽假设为0.2MPa.g饱和水蒸气,温度133℃,焓值2726kJ/kg,冷凝水温度105℃,焓值440kJ/kg,需要蒸汽流量=336000kJ/h÷(2726-440)kJ/kg=147kg/h,可以取150kg/h。

4、现在有了换热量336000kJ/h,水进口温度20℃,水出口温度100℃,水流量1m3/h,蒸汽进口温度133℃,冷凝水出口温度105℃,蒸汽流量150kg/h。

5、蒸汽和水都从上面进,下面出,为顺流,对数平均温差=((133-20)-(105-100))/ln((133-20)/(105-100))=34.6381℃

6、304不锈钢材质,圆筒、水-水蒸气换热,总传热系数按2000W/(m2.℃)计算,换热面积=换热量÷对数平均温差÷传热系数=(336000kJ/h÷3600kJ/kW)÷(34.6381℃*2kW/(m2.℃))=1.35m2

7、假设中这个热侧是水蒸气变为过冷水,存在相变和过冷,所以应该分段考虑,按上述流程原理,先计算冷凝段放热量及换热面积,再计算过冷段放热量及换热面积;若实际不过冷不必分段计算。

各参数相关数据可以根据设计情况进行替换和查询手册另寻。

同时,在交流过程中,还有几个问题,也可能是许多网友常见的问题,列出如下:

1、一般换热器热效率设计都是100%,实际运行也在98%以上。热效率与板的厚度没关系,介质换热界面的板的厚薄最多影响换热速率,换热器的热效率是由换热器热损失决定的也就是换热器的散热情况,保温做好了都差不多。

2、总传热系数就是K,具体确定非常麻烦,一般需要试验,设计只能取经验值。

3、因为在换热过程中蒸汽侧有个节点就是汽-水分界面,上面为冷凝段,下面为过冷段,实际上两段的对数温差、传热系数都是不一样的。

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