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&换热器换热计算的问题，求教大神解决！！
换热器换热计算的问题，求教大神解决！！
作者 雨夜冷
目前在做一个气气换热的热量计算，给定条件是被加热物料进口温度为25度，加热气体自身进口温度450度，两者进行逆流换热，物料流量已知，接下来怎么计算出口时冷热流体的温度？？？还有就是换热器对于出口冷热流体的温差有什么要求吗？我们是先选换热器用于求算呢，还是假定一个出口温度通过求算确定换热器规格呢？希望大神们给予知道啊！（还有一个问题就是合成氨反应的反应热与温度的关系式在哪里能够查到，或是哪位大神知道；希望不吝赐教！）
被加热物料是你需要的物料吧，目的是加热到多少度你不知道吗？这个应该是已知的啊，然后冷热物料的换热温差大概要五十度吧，这样你可以假设K来算出换热面积了，然后选换热器，再根据换热器计算实际的K，对K进行试差，直到两个K大小基本相等就可以了
引用回帖:: Originally posted by
被加热物料是你需要的物料吧，目的是加热到多少度你不知道吗？这个应该是已知的啊，然后冷热物料的换热温差大概要五十度吧，这样你可以假设K来算出换热面积了，然后选换热器，再根据换热器计算实际的K，对K进行试差 ... 换热的目的当然是把进口物料的加热的温度尽可能逼近反应温度，但是温差越大产生的应力就会越大，对换热器使用寿命有影响，所以我就问了换热器冷热流体出口的温差大概是多少，这样的温差数据能否查询到。在工业生产中，我们是根据需要选择换热器的，进行换热计算时能否粗略计算为：换热效率×热流体所携带的热量=冷流体吸收的热量，通过试差确定冷热流体的温度差在50度左右。希望你不吝赐教！如果方便的话，qq交流一下，
引用回帖:: Originally posted by 雨夜冷 at
换热的目的当然是把进口物料的加热的温度尽可能逼近反应温度，但是温差越大产生的应力就会越大，对换热器使用寿命有影响，所以我就问了换热器冷热流体出口的温差大概是多少，这样的温差数据能否查询到。在工业生产 ... 气气的换热我之前还真没接触过，液液的温差大概要25℃以上就可以吧，另外换热器确实要承受热应力，换热器型号不同抵抗热应力的能力也不同，比如浮头式的就可以完全的低消热应力。
按你这样说的话，你是想被加热物料的温度越高越好喽？ 但你们对被加热物料的温度没有使用要求吗？要是越高越好的话，当然对换热器的要求也就越高了啊。如果不知道的话，这就是先假设出口温度啦，通过传热系数的经验值，来进行试算，最终在工程误差范围内就可以了。至于传热系数的取值，也跟换热器形式的选择及换热介质有关系，具体你可以在《换热器原理与设计》(余建祖)上查一下。壳管式的气-气传热系数在10~35范围内。
引用回帖:: Originally posted by xiaoqi201 at
按你这样说的话，你是想被加热物料的温度越高越好喽？ 但你们对被加热物料的温度没有使用要求吗？要是越高越好的话，当然对换热器的要求也就越高了啊。如果不知道的话，这就是先假设出口温度啦，通过传热系数的经验 ... 好的。谢谢！
冷流体出口温度越高，传热温差越小，在总传热系数不变的情况下，就需要更大的换热面积，设备投资就会增加。所以在投资和操作费用之间需找到一个最优点。
引用回帖:: Originally posted by tf176 at
冷流体出口温度越高，传热温差越小，在总传热系数不变的情况下，就需要更大的换热面积，设备投资就会增加。所以在投资和操作费用之间需找到一个最优点。 你说很对，但是如何寻找最优点？是不是厂家提供换热器时候的给定的适用温度范围就是较为优化数值的温度取值范围？
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在化工厂，换热器的费用约占总费用的10％～20％，在炼油厂约占总费用的35％～40％。换热器的设计、制造、结构改进及传热机理的研究一直十分活跃，一些新型高效换热器相继问世。在换热器设计中，首先应根据工艺要求选择适用的类型，然后计算换热所需传热面积，并确定换热器的结构尺寸。
换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体，使流体温度达到工艺流程规定的指标的热量交换设备，又称热交换器。
完善的换热器在设计或选型时应满足以下各项基本要求。
合理地实现所规定的工艺条件安全可靠有利于安装、操作与维修经济合理
评价换热器的最终指标是：在一定的时间内（通常为1年）固定费用（设备的购置费、安装费等）与操作费（动力费、清洗费、维修费等）的总和为最小。在设计或选型时，如果有几种换热器都能完成生产任务的需要，这一指标尤为重要。换热器设计的基本原则
设计温度高于最高工作温度15℃；工艺换热时低端差≥20℃；冷却水出口温度≤60℃；冷却时高端温度差≥20℃；冷却时低端温度差≥5℃；冷却冷凝时冷却介质人口温度应高于工艺物料中冰点温度5℃；冷凝有惰性气体存在时，冷却介质出口温度应低于物料露点温度5℃；反应物料冷却时反应物与冷却介质温差≥10℃；压力降:
≤0.01MPa0.1～0.17MPa
0.004～0.034≥0.17MPa
≥0.034MPa流速:
一般1～2.5m/s气体
一般8～30m/s
折流板间距:
壳体内径的1/3～1/2最大间距
(d0--管外径）物料走向:
高温物料走管程压力
高压力物料走管程粘度
高粘度物料走管程腐蚀性
高腐蚀性物料走管程流速
流速小的物料走壳程结垢
易结垢较脏的物料走管程若易结垢较脏的物料必须走壳程，应调整换热管排列方式为四方形，或把换热器的结构形式改为U型管式、浮头式、填料函式等易拆结构。导热系数
导热系数小的走壳程，如：气体。如何实现应用Aspen Plus对换热器的设计呢？小编今天整理了一些Aspen Plus 换热模拟资料,详细内容请继续关注……Aspen Plus 换热模拟传热单元归属换热器类（Heat Exchangers），共7中模型，Aspen Plus 内部用的有4种，其余3种是与其它软件的结构模块：
Aspen Plus 换热器单元模块说明1换热器Heater
Heater 模型用于模拟单股或多股物流，使其变成某一特定状态下的单股物流 ；也可通过设定条件来求已知组成物流的热力学状态。
Heater可以进行单相或多相计算：
求已知物流的泡点或者露点求已知物流的过热或者过冷的匹配温度计算物流达到某一状态所需热负荷模拟加热器（冷却器）或换热器的一侧模拟泵、压缩机、压缩机（仅改变压力，不涉及功率）典型的Heater流程连接图
Heater模型设定参数
Heater模型有两组模型设定参数：闪蒸规定与有效相态
注意：指定压力(Pressure)，当指定值&0时，代表出口的绝对压力值；当指定值≤0，代表出口相对于进口的压力降低值。
Heater的常用的几种闪蒸规定组合
2换热器HeatX
换热器HeatX用于模拟两股物流逆流或并流换热时的热量交换过程，可以对大多数类型的双物流换热器进行简捷计算或详细计算。
模拟下述常见结构的管-壳式换热器：
逆流/并流（Countercurrent / Cocurrent)
壳程采用折流板（Segmental Baffle in Shell)
壳程采用棍式挡板（Rod Baffle in Shell)
裸管/低翅片管（Bare/Low-finned Tubes)
典型的HeatX流程连接
Heatx的模型设定参数
HeatX 的设定要从HeatX的Specification页面进行操作，有四组设定参数：
1、计算类型（Calculation）
2、流动方式（Flow arrangement）
3、运算模式（Type）
4、换热器设定（Exchanger specification）
1.Calculation栏中有五个选项：
（1）简捷计算
（Short-cut）
（2）详细计算
（Detailed）
（3）管壳式换热器计算（Shell&Tube）
（4）空冷器计算
（AirCooled）
（5）板式换热器计算（Plate heat exchangers）
2、流动方式设定包括以下选项：
（1）热流体(Hot fluid)流动方式：
热流体走壳程 (Shell)
管程 (Tube)
（2）流动方向(Flow direction)：
逆流(Countercurrent)
并流 (Cocurrent）
多管程流动(Multiple passes)
在换热器中，流体走管程/壳程，下列几点可作为选择的一般原则：
不洁净或易结垢的液体宜在管程，方便清洗。 腐蚀性流体宜在管程，以免管束和壳体同时受到腐蚀 压力高的流体宜在管内，以免壳体承受压力。 饱和蒸汽宜走壳程，饱和蒸汽较清洁，表面传热系数与流速无关，而且冷凝液易排出。流量小而粘度大的流体一般以壳程为宜。f) 需要被冷却物料一般选壳程，便于散热。3、Type选择框中有三个选项：
（Design）
（Rating）
（Simulation）
Calculation与Type两组选项按下述方式配合使用：
详细计算只能与核算或模拟选项配合。详细计算可根据给定的换热器几何结构和流动情况计算实际的热面积、传热系数、对数平均温度校正因子和压降。
使用核算选项时，模块根据设定的换热要求计算需要的换热面积。
使用模拟选项时，模块根据实际的换热面积计算两股物流的出口状态。
4、换热器闪蒸规定包括13个选项：
热物流出口温度 (Hot stream outlet temperature)热物流出口（相对于热物流入口）温降 (Hot stream outlet temperature decrease) 热物流出口温差 (Hot stream outlet temperature approach)热物流出口过冷度 (Hot stream outlet degrees subcooling)热物流出口蒸汽分率 (Hot stream outlet vapor fraction)冷物流出口温度 (Cold stream outlet temperature)冷物流出口（相对于冷物流入口）温升 (Cold stream outlet temperature increase) 冷物流出口温差
(Cold stream outlet temperature approach) 冷物流出口过热度
(Cold stream outlet degrees superheat)冷物流出口蒸汽分率 (Cold stream outlet vapor fraction)传热面积 (Heat transfer area)热负荷 (Exchanger duty)几何条件 (Geometry)（详细计算时采用）注意：对于并流或者逆流换热来讲，热物流出口温差的表示方法是不同的。
注意：对于并流或者逆流换热来讲，冷物流出口温差的表示方法是不同的。
HeatX模块可以对大多类型的双物流换热器进行简捷的或严格的计算这两种计算方法的主要区别是总的传热系数的计算程序：
简捷法总是采用用户规定的或缺省的总的传热系数值。
严格方法采用膜系数的严格热传递方程，并能合并由于壳侧和管侧膜所带来的管壁阻力来计算总的传热系数，用这种方法时，用户需要知道几何尺寸。
Heatx严格计算变量以及使用准则
严格法核算模型对HeatX提供了较多的规定选项，因此也需要较多的输入。严格法核算模型提供了很多缺省的选项，用户可以改变缺省的项来控制整个计算。
这些选项包括以下计算变量：LMTD对数平均温差校正因子、 U-methods传热系数、 Film confficients膜系数、 Pressure Drop压降等。
U-methods传热系数、Film confficients膜系数的计算方法中的相态法需要分别指定冷热两侧不同相态组合下的传热系数。
对于压降，当指定热侧和冷侧的出口压力(Outlet pressure)时，若指定值&0，代表出口的绝对压力值；指定值≤0，代表出口相对于进口的压力降低值。
Heatx 换热器的几何结构参数
详细计算时需输入换热器的几何结构参数。包括（以管壳式换热器为例）壳程(Shell)、管程(Tubes)、管翅(Tubefins)、挡板(Baffles)和管嘴(Nozzles)等。
壳程(Shell)表单中允许用户对以下参数进行设置：
壳程类型（TEMA shell type）
管程数（No. of tube passes）
换热器方位（Exchanger orientation）
密封条数（Number of sealing strippairs）
管程流向（Direction of tubeside flow）
壳内径（Inside shell diameter）
壳/管束间隙（Shell to bundle clearance）
串联壳程数（Number of shells in Series）
并联壳程数（Number of shells in Parallel）
壳程(Shell)表单输入界面：
管程(Tubes)表单中允许用户对以下参数进行设置：
（1）管类型（Select tube type）
裸管（Bare tube）
翅片管（Finned tube）
（2）管程布置（Tube layout）
总管数（Total number）
管长（Length）
排列方式（Pattern）
管心距（Pitch）
材料（Material）
导热系数（Conductivity）
（3）管子尺寸（Tubesize）（实际尺寸或者公称尺寸设定）
实际尺寸（Actual）
内径（Inner diameter）
外径（Outer diameter）
厚度（Tube thickness）
公称尺寸（Nominal）
直径（Diameter）
BWG规格（Birmingham wire gauge）
管程(Tubes)表单输入界面：
对于翅片管，还需从管翅(Tube fins)中输入以下参数：
翅片高度（Fin height）
翅片高度（Fin height）
翅片根部平均直径（Finroot mean diameter）
翅片间距（Finspacing）
翅片数／单位长度（Number of fins ／ unit length）
翅片厚度（Fin thickness）
可选项Optional
翅化面积与管内面积之比（Ratio of finned area to inside tube area）
翅片效率（Fin efficiency）
对于翅片管，还需从管翅(Tube fins)输入界面：
挡板(Baffles)
挡板(Baffles)中有两种挡板结构可供选用：圆缺挡板Segmental baffle、 棍式挡板Rodbaffle
圆缺挡板（Segmental baffle）需输入以下参数：
所有壳程中的挡板总数（No. of　baffles，all passes）
挡板圆缺率Bafflecut (fraction of shell diameter)
管板到第一挡板间距（Tube sheet to 1st baffle spacing）
挡板间距（Baffle to baffle spacing）
最后挡板与管板间距（Last baffle to tubesheet spacing）
壳壁/挡板间隙（Shell-baffle clearance）
管壁/挡板间隙（Tube-baffle clearance）
圆缺挡板（Segmental baffle）参数输入界面：
安装折流挡板的目的是为提高管外表面传热系数，为取得良好的效果，挡板的形状和间距必须适当。　　
对圆缺形挡板而言，弓形缺口的大小对壳程流体的流动情况有重要影响。弓形缺口太大或太小都会产生&死区&，既不利于传热，又往往增加流体阻力。 　
挡板的间距对壳体的流动亦有重要的影响。间距太大，不能保证流体垂直流过管束，使管外表面传热系数下降；间距太小，不便于制造和检修，阻力损失亦大。一般取挡板间距为壳体内径的0.2～1.0倍。
棍式挡板（Rodbaffle）需输入以下参数：
所有壳程中的挡板总数（No. of baffles，all passes）
圆环内径（Inside diameter of ring）
圆环外径（Outside diameter of ring）
支撑棍直径（Support rod diameter）
每块挡板的支撑棍总长（Total length of support rods per baffle）
棍式挡板（Rodbaffle）参数输入界面：
管嘴（Nozzle）表单中允许用户对以下参数设定：　
壳程管嘴直径（Enter shellside nozzle diameters）
进口管嘴直径（Inet nozzle diameter）
出口管嘴直径（Outlet nozzle diameter）
管程管嘴直径（Enter tubeside nozzle diameters）
进口管嘴直径（Inlet nozzle diameter）
出口管嘴直径（Outlet nozzle diameter）
管嘴（Nozzle）表单参数输入界面：　
Heatx 换热器的结果参数
运算完毕后，可以在Blocks | 换热器 | Thermol Result | Summary查看换热器结果（简捷计算与详细计算都可以在此查看结果），主要包括：热／冷物流见出口温度、热／冷物流见出口压力、热／冷物流见出口汽化率、换热器热负荷
换热器结果（简捷计算与详细计算都可以在此查看结果）界面：
更为详细的换热器计算结果需要在Blocks | 换热器 | Thermol Result | Exchanger Details界面查看（详细计算模式下可以在此界面看到更为具体的结果）
详细的换热器计算结果界面:
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第三节 换热器计算方法。换热器：在不同温度的流体间传递热能的装置。1、热力设计..
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换热器换热面积选型计算方法
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