翅片管式换热器总传热系数如何计算？

传热--换热器晨怡热（rè）管 2007-12-16 21:49:44 一、换热（rè）器的分类
按用途（tú）分类分为：加热器（qì）、冷却器、再沸器、冷凝器、分凝器等
按传热原理和实现热交换的方法分类：间壁式换热器、混合式换热器
二、间壁式换（huàn）热器的类型
间壁式换热器主要有：管式、板式、翅片式三种类型（xíng）
1、管式换热器：蛇管式换热器（沉浸式蛇管（guǎn）换热器、喷淋式换热器）、
套管换热器、列管换热器（qì）
列管式（管（guǎn）壳式）换热器是目前化工生产中应用最（zuì）广的换热器。
主要优点：单（dān）位体积具有的传热面（miàn）积（jī）大，传热效果好，结构简单，操作弹（dàn）性大，可用多种材料制造，适（shì）用性较强，尤其在高温、高压和（hé）大型装置上多采用列管式（管壳式）换热器。
当两流体的温度超过50℃时，由于热（rè）应力可能引起设备（bèi）变形（xíng）、管子弯曲，甚至破裂，应采取热补偿（cháng）措（cuò）施。
根据热补偿方法的（de）不（bú）同（tóng），列管（guǎn）式换热器的主要形式（shì）有以下几种：
固定（dìng）管板式（带热补偿圈的固定管板式（shì）换热器）
换热器的两端管板和（hé）壳体制成一体，使壳程清洗困难，所以要求壳程（chéng）流体清洁且不结垢，两流体（tǐ）温差小于70℃。
U型管式换热器
U型管式换热器每根管子弯成U型，流体进出口分别安装在同一端的（de）两侧，封头内用隔板分成两室。每根管子可自由伸缩。
适用（yòng）于高（gāo）温、高压的场合，管内清洗困难（nán），所以（yǐ）要求管内流体清洁且（qiě）不结（jié）垢。
浮头式换热器
其一端管板不与外壳连为一体，该端（duān）称为浮头。
便于清洗和检修，应用较（jiào）为普遍，但结构比（bǐ）较复杂，造价较高（gāo）。
上述几种列管式换热器，都有（yǒu）系列标准，可供选用。
规格型号中通常表明型式、壳体直径、传热面积、能承受的压强及管程数等。
如：FA600-130-16-2换（huàn）热器（qì）
FA：浮头式A型，换热管为（wéi）Φ19×2mm。
正（zhèng）三角（jiǎo）形排列。壳体公称直径为600mm，公称传热面（miàn）积为130m2,公（gōng）称压强为16kgf/cm2,管程数（shù）为2。
2、板式换热器
（1）夹套式换热器
（2）螺旋板式换热（rè）器
优点：总传热系数高，不易（yì）结垢和堵塞，能利用温度较低的热源（yuán），结构（gòu）紧凑。
缺点：操作压强及温度不宜（yí）太高，不宜检（jiǎn）修。
（3）平板式（shì）换热器
优点：传热系（xì）数高，结构紧凑，具（jù）有可拆结构（gòu）。
缺点：处理量小，操作压强低，小于1.5Mpa，操作温度不能太高。
3、翅片式（shì）换热器
（1）翅片管换热器
（2）板翅式换热器
三、换热器传热过程的强化
由（yóu）传热速率方程Q=KS△tm可知
增大传热系数K、传热面积S或（huò）平均温度差都（dōu）可提高传热速率Q，所以换热器传热过程的强化也从（cóng）这三方面考虑：
增大传热面积（jī）：主要提高单位体积的传热面积
（2） 增大平均温度差：一般采用逆流操作
（3） 增大总传热系数：是（shì）在强化传热中重（chóng）点考虑的方面。
欲提高总传热（rè）系数，就须减少管壁两侧的对流传热系数、污垢（gòu）热阻和管壁热阻（zǔ）。主要设法减少其（qí）中较大（dà）的热阻。
一般：管壁热阻不会成为主要热阻。
污垢热阻：应防止结垢和及时清除垢（gòu）层。对易结垢流体，可增加流速，在（zài）管程内流动。
对流传热热阻：可采用提高流速和增加对（duì）流体的扰动来提高传热（rè）系数。
四、列管式换（huàn）热器的设计和选用
列管式换热器的设计（jì）和（hé）选（xuǎn）用的核心是计算换热器的传（chuán）热（rè）面积。要计算传热面积，先要知道K及（jí）△tm，K值与设备结构、尺寸及流体流道等有关，而△tm与（yǔ）两（liǎng）流体的（de）终温有关。因此换（huàn）热（rè）器的设计和选用，需考虑许多问题。
列管式（shì）换热器设计或选用（yòng）时应考虑的问题
流体流动通道的选择
流体流速的选择
流体两端温（wēn）度的确定
一般设计中冷却水两（liǎng）端温度差可取为5--10℃
管子的规格和排列方法
我（wǒ）国列管式换热（rè）器系列标准中采用
Φ25×2.5mm及Φ19×2mm两种规格的管子，标准钢管（guǎn）长度为6米，所（suǒ）以合理的管长应为（wéi）1.5米、2米、3米（mǐ）、6米。其中以（yǐ）3米和6米管长为（wéi）多。
L/D为4—6。
管程（chéng）数和壳程数的确定
为了提高管内流速，可采用多管程（chéng），但同时（shí）导致流动阻力增加，平均温（wēn）度差下（xià）降。当温度差修正系（xì）数低于0.8时，可采用多（duō）壳程。
折（shé）流（liú）挡板
目的提（tí）高壳程对（duì）流传热系数，最常用的为圆（yuán）缺形挡板（bǎn）
外壳直径的确定
材料选用
流体通过（guò）换热器的阻力（压强降）计算（suàn）
2、列管式换热器（qì）的选用和设计计算步骤
估（gū）算传热面积，并（bìng）初选换热器型号
（1） 确定两流（liú）体在换（huàn）热器中流动通道
根据传热任务，计算传热量
确定流体在换热器两端的温度，计算（suàn）定性温度，并确定流（liú）体物性
根（gēn）据两流体的温度差，确定换热器的（de）型式
计算平均温度差（chà），并根（gēn）据温度差校正系数不小于0.8的原则，确定壳程数或调整（zhěng）加热（rè）介质或冷却介质的终温
依据总传热系数的经验范围或生（shēng）产实际情况，选取（qǔ）总（zǒng）传热系数
由总传热速率方程（chéng）估算传热面积，并确定换热器的基本尺寸或按系列标准选择设备规格
计算管程、壳程阻力
核算总传热（rè）系数和传热面积

选用的换热器实际传热面积应比计算所需的传热面积约大（dà）10%--25%。