污垢热阻的大致数值
流体种类
水(u<1m/s, t<50℃) 海水 河水 井水 蒸馏水
锅炉给水 未处理的凉水塔用水 经处理的凉水塔用水 多泥沙的水
盐水
污垢热阻 m2·℃/W
0.0001 0.0006 0.00058 0.0001 0.00026 0.00058 0.00026 0.0006 0.0004
校核性热计算 针对现成的换热器，其目的在于确定流体 的出 口温度
因此： 设计型——已知任务设备 操作型——已知一定设备预测、调节结果
1、设计型计算的命题
给定生产任务：ṁ1，T1T2(or ṁ2，t1t2) 选择工艺条件：t1，t2 计算目的：换热器传热面积A（管子规格，根数）；ṁ2 特点：结果的非唯一性。
换热器设计计算
5.1 换热器类型
换热器类型 按结构分为
间壁式
套管式 交 壳 板叉 管 式流 式(换管热壳器式)管 管 板翅 束 翅式 式 式
螺旋板式
夹套式
混合式
蓄热式
按用途分为：加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再沸器
蓄热器（蓄能器）
（一）间壁式换热器 一、套管式换热器
二 、管壳式换热器
2、设计计算公式：
质量衡算：ṁ1
ṁ2
ṁn = ?
dn = ?
热量衡算： Q = ṁ1Cp1(T1 - T2) = ṁ2Cp2(t2 - t1)
传热速率式： Q = KAtm
注意： 计算单位要统一
➢ 热量：由于温差的存在会导致能量的交换。 该交换过程称为热交换或热传递。 热量的国际单位：焦耳（J）或常用单位：卡（cal）。 换算关系：1cal=4.19J
（对数平均数）
Δt1 Δt2 ln Δt1
Δt2
式中：
Δt1—进口处冷热物质温差/ ℃ ;
Δt2—出口处冷热物质温差/ ℃
当Δt1≤2Δt2时，对数平均数与算术平均数相差小于4％，
此时为了方便，可取算数平均数：
Δtm Δt1＋Δt2 2
T T1
Th
T2
Tc x
并流
T T1
Th T2
Tc x
逆流
12~60 800~1800 350左右 280~850 12~35 1400~4700 30~300 60~350 290~870
⑵ 实验测定 通过实验测定现有换热器的流量和温度，
由传热基本方程计算K值：
k
Q Atm
实验测定可以获得较为可靠的K值。由计算方法得到 的K值往往与查取的和实测的K值相差较大。这主要是由 于计算给热系数h的关联式有一定误差以及污垢热阻不易 估计准确等原因所致。因此，使用计算的K值时应慎重， 最好与另外两种方法作对照，以确定合理的K值。
当一侧流体变温，另一侧恒温时，不论并流或逆流，其 平均温差相等；当两侧流体均变温时，并流和逆流的平均温 差不等，通常是：
t t
m ,逆流
m ,并流
在换热器的传热量Q及总传热系数K值相同的条件下，采 用逆流操作，可以节省传热面积，而且可以节省加热介质或 冷却介质的用量。
在生产中，换热器多采用逆流操作。只有对热敏性物料 加热时，因物料出口温度有限制，才采用并流操作。
流体种类
蒸气 有机蒸汽 水蒸气(不含油) 水蒸气废气(含油) 制冷剂蒸汽(含油)
气体 空气
压缩气体 天然气 焦炉气
污垢热阻 m2·℃/W
0.0002 0.0001 0.0002 0.0004
0.0003 0.0004 0.002 0.002
5.2.2 板式换热器的计算方法
板式换热器的计算是一个比较复杂的过程，目前比较流行 的方法是对数平均温差法和NTU法。
（3） 分析计算
b
T
1
k
1
hi
Ri
b
Ro
1
ho
热流体 Tw
冷流体
式中： hi—管内流体对流给热系数[W/m2·℃ ]；
Q
Q
tw
ho—管外流体对流给热系数[W/m2·℃ ] ;
t
A1 A2
λ—管材导热系数[W/m·管内污垢热阻[(m2 ℃) /w]; R0—管外污垢热阻[(m2 ℃) /w]
列管式换热器
固定管板式列管换热器 浮头式列管换热器 U管式列管换热器
单程列管式换热器
•
单程列管式换热器
• 1 —外壳 2—管束 3、4—接管 5—封头 6—管板 7—折流板
双程列管式换热器
•
双程列管式换热器
• 1—壳体 2—管束 3—挡板 4—隔板
三 、交叉流式换热器
蛇管式
喷淋式
翅片式换热器构造和工作原理
4、换热器面积计算：
套管式换热器的面积，S = πd内L 列管式换热器的面积，S = nπdnL 蛇管式(包括喷淋式)换热器的面积，S = πdL
5、总传热系数K的计算
• 总传热系数K是表示换热设备性能好坏的重要参数，也 是传热计算中重要的依据。
• K的来源：
（1） 生产实际的经验数据 在有关传热手册和专著中载有某些情况下K的经验数
•
四 、板式换热器
三 、螺旋板式换热器
三 、夹套式换热器
5.2 换热器设计计算基本原理
换热器设计计算分为：热设计计算、结构设计计算
5.2.1 换热器热设计计算基本原理
换热器热设计计算分：设计型热计算
操作型热计算 ™™ 设计性热计算目的在于确定换热器的换热面积F，接着要 确定换热器的结构尺寸（结构设计）。 ™
➢ 比热：比热容的简称。 国际单位J/(kg·K)。常用单位：kJ/(kg·℃) kcal/(kg·℃)等。
➢ 传热系数K值：是指在稳定传热条件下，物体两侧温差为1度（K 或℃）、1秒内通过1平方米面积传递的热量。
单位：瓦/平方米·度（W/㎡·K），K可用℃代替）。
3、tm的计算方法：
平均温差： Δtm
流体在管内做湍流时h的表达式：h
0.023 (du )0.8(cp )n
d
式中： λ—流体导热系数[W/m·℃ ] ，d—管径[m]，u—流速[m/s]，ρ—密 度[kg/m3]，μ—粘度[Pa·S]，Cp—比热[J/kg ·℃ ]， n值视热流方向而定，当 流体被加热 n= 0.4 ，被冷却时 n = 0.3
值，但应选用工艺条件接近、传热设备类似的较为成熟的 经验K值作为设计依据，下表列出了一些条件下经验K值的 大致范围，供设计时参考。
列管换热器总传热系数K的经验数据
流体种类
水—气体 水—水 水—煤油 水—有机溶剂 气体—气体 饱和水蒸气—水 饱和水蒸气—气体 饱和水蒸气—油 饱和水蒸气—沸腾油
总传热系数K [W/(m2·K)]