換熱器設(shè)計與計算例題(帶答案)一、設(shè)計任務(wù)及已知條件某化工生產(chǎn)過程中，需要將流量為10000kg/h的熱水從90℃冷卻到40℃，冷卻介質(zhì)采用冷水，冷水入口溫度為20℃，出口溫度為35℃。熱水走管程，冷水走殼程，試設(shè)計一臺管殼式換熱器完成該換熱任務(wù)。二、物性數(shù)據(jù)1.熱水物性參數(shù)定性溫度tm1=90+402密度ρ1=980

kg/m3，比熱容cp2.冷水物性參數(shù)定性溫度tm2=20+352密度ρ2=997

kg/m3，比熱容cp三、熱負(fù)荷計算1.計算熱水放出的熱量Q根據(jù)熱量計算公式Q=m1cp1(T1,in-T已知m1=10000

kg/h=100003600

則Q因為冷熱流體的熱交換滿足Q=m2cp2(T則m其中Δ選用?25×2.5的鋼管（外徑do先假設(shè)管內(nèi)熱水的流速u1根據(jù)流量公式m1=ρ1A1u1n=m1ρ12.管長的初步確定先假設(shè)管長L=6

六、傳熱系數(shù)計算1.管內(nèi)熱水的對流傳熱系數(shù)α管內(nèi)熱水的雷諾數(shù)Ru1=1.5

m/s，Re1=對于湍流流動，采用迪圖斯貝爾特（DittusBoelter）公式α普朗特數(shù)P先計算(68372)0.8對于殼程流體，需要先確定殼程的當(dāng)量直徑de。假設(shè)采用正方形排列，de=4(Sπ4d殼程冷水的流速u2先計算殼程的橫截面積Ashell，假設(shè)殼程的內(nèi)徑D對于殼程的對流傳熱系數(shù)，采用經(jīng)驗公式（這里簡化處理），假設(shè)α3.污垢熱阻Rs1和查污垢熱阻表，取管內(nèi)熱水的污垢熱阻Rs1=0.0002

m4.管壁熱阻鋼管的導(dǎo)熱系數(shù)λw=45

W5.傳熱系數(shù)K根據(jù)傳熱基本方程Q=已知Q=581.62×103

實際的傳熱面積我們重新調(diào)整管長，設(shè)管長L則實際傳熱面積Aactual八、流體阻力計算1.管程阻力計算管程的摩擦阻力系數(shù)λf對于湍流（Re1管程阻力Δ殼程阻力的計算較為復(fù)雜，這里采用簡化公式Δp2=fFf0nc(Nb+1)ρ2u222假設(shè)f=0.3，F(xiàn)=1通過以上計算，我們完成了管殼式換熱器的設(shè)計與計算。最終確定的換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)為：選用?25×2.5的鋼管16根，管長為20

m計算得到的傳熱系數(shù)K≈685

W/(m2·°C)，傳熱面積為在設(shè)計過程中，我們首先根據(jù)熱負(fù)荷確定了冷水的流量，通過假設(shè)管內(nèi)流速初步確定了管數(shù)，然后計算了管內(nèi)外的對流傳熱系數(shù)、傳熱系數(shù)和傳熱面積，并進(jìn)行了流體阻力的計算。在計算過程中，采用了一些經(jīng)驗公式和假設(shè)，這些假設(shè)是基于一般的工程實踐，但在實際設(shè)計中可能需要根據(jù)具體