热管换热器设计常用公式及步骤
热管换热器设计常用公式及步骤
1、根据已知条件计算热复核：Q （KJ / h）或（Kcal / h）或KW
Q = M1 .Cp 1.△t1 = M 2.Cp2 .△t2 （KJ / h）
式中： 1、△t1 = t1/入- t1//出 ； △t2 = t2//出- t2/入 ；
t1/入 、t2/入 ——热冷介质入口温度 （℃）；
t1//出 、t2/入 ——热冷介质出口温度 （℃）；
2、M1、M2——冷热流体质量流量（Kg/h）；
若给定的是标准体积流量Vb（Nm3/h）；
M1=1.295×Vb（Nm3/h）（烟气）
M2=1.293×Vb（Nm3/h）（空气）
若给定的是在某一状态下体积流量V（m3/h）；
M=ρ.V（m3/h）（ρ：某一状态下的密度）
3、Cp 1、Cp2——冷热流体定压比热 [ KJ /（Kg.℃）]；
比热近似计算公式：
平均比热熔 C [ KJ /（Nm3℃）]
发生炉煤气
C = 1.352 + 0.000075 t
干空气
C = 1.302 +0.000075 +0.0595 ( )2
水蒸汽
C = 1.491 + 0.0021 t
一般燃烧生成气
C = 1.424 + 0.000105 t
固体及液体燃料燃烧生成气，近似等于发生炉煤气比热的计算。
注：各式中： t – 气体的平均温度（℃）
4、Q——热负荷 （KJ / h）、（Kcal / h）或（KW）；
单位换算：1（KJ / h）÷3600= 1（KW）
1（KJ/h）= 0.238846 (Kcal/h)
4.1868 (KJ) = 1（Kcal）
1（W）= 0.859845（Kcal）
1.163（W）= 1（Kcal）
2、计算出要求达到的数值。如
△t2 = （℃）——[冷介质温升]
M2 = （Kg /h）——[冷介质流量]
MQ = ( Kg / h ) ——[蒸汽产量]
h//——饱和蒸汽焓值（KJ/Kg）；h/——饱和水焓值（KJ/Kg）；
3、根据设计要求，取迎风面质量流量：G （Kg / m2 .s）
然后计算出迎风面面积:：F1（m2）
F1 = (m2)
根据（F1）确定管束宽度 （W）和管束高度即热管的热端长度 （L1）
根据（L1）确定热管冷端的长度（L2）
L2 = L1 或 L1 /1.2 （气—气换热）
L2 = L1 / 2 .5 （气—汽换热）
L2 = L1 / 2 .9 （气—液换热）
根据设计要求，确定横向管间距（S1）和纵向管间距（S2）。
计算出迎风面第一排热管的数量（n1） n 1 = (根)
计算出最窄处的质量流量 （Gmax） Gmax = G / 0.54 或 0.49
4、根据已知条件计算对数平均温差 （△t ℃）
（气—气，气—液） t1/入 - t2//出 = t1 t1//出 - t2/入 = t2
（气—汽） t1/入 – t2//出 = t1 t1//出 - t2//出 = t2
△T = (气—气 ，气—液)
△T = （气—汽）
5、计算传热系数 K （W/m 2.℃）（公式略）
α1=0.1378（ ）( 0.718（Pr）0.333.( )0.296 .β.η
α2=0.33 .（ ）. ( )0.6.（Pr）0.333 （气—液）
α2=0.106Pc0.69.q0.7.(1.8R0.17+4R1.7+10R10) (气—汽)
Pc=221.6 (bar) (水) (液体的热力学临界压力)
q= （W/m2） （加热面的热流量）
R= = （为沸腾压力与临界压力之比）
qc = 3.8×104× Pc ×R0.35×(1-R)0.6 （临界热流密度）
qc ＞ q 时为泡态沸腾，否则反之。
.ln ( ) = 0.000073 (管壁热阻，钢管=φ38，取λw= 45)
R污 = 0.001 （℃/ w） （污垢热阻）
= + .ln ( ) + .ln ( ) + ( )+R污
6、计算传热面积 F （m2）
F =
7、计算热管根数 n n =
8、计算热管排数 N N =
9、设备厚度 B B = N .S2
10、计算阻力(△P)和管壁温度(Two)
△P = f (Pa)
f=18.93 . ( )-0.316 .（ ）-0.927 .( )0.515
Two = Q1 — 单根热管传热量 （W）
11、根据计算出的数值确定基本结构尺寸 （略）
12、计算管内工作温度 Tv (℃) 确定工质
Tv = n – 系数 气—气换热取 1
气—液换热取 3-4
气—汽换热取 4-5
注 ：根据平均温度查热力表
1、密度 （ρ） Kg/m3
2、比热 （Cp） KJ/m3℃
3、导热系数 （λ×10-2）W /m.℃
4、粘度 （μ×10-6）m2/s
5、普特朗数 （Pr）
6、焓值 ( h / ) 饱和水 KJ/Kg
( h// ) 饱和蒸汽 KJ/Kg
常用单位换算
1 Kcal = 4.1868 KJ
1 KJ = 0.238846 Kcal
1 KW = KJ/3600
1 W = 0.859845Kcal 1 Kcal = 1.163 W