(2021年整理)換熱器計(jì)算公式

1、換熱器計(jì)算公式換熱器計(jì)算公式 編輯整理：尊敬的讀者朋友們：這里是精品文檔編輯中心，本文檔內(nèi)容是由我和我的同事精心編輯整理后發(fā)布的，發(fā)布之前我們對(duì)文中內(nèi)容進(jìn)行仔細(xì)校對(duì)，但是難免會(huì)有疏漏的地方，但是任然希望（換熱器計(jì)算公式）的內(nèi)容能夠給您的工作和學(xué)習(xí)帶來(lái)便利。同時(shí)也真誠(chéng)的希望收到您的建議和反饋，這將是我們進(jìn)步的源泉，前進(jìn)的動(dòng)力。本文可編輯可修改，如果覺(jué)得對(duì)您有幫助請(qǐng)收藏以便隨時(shí)查閱，最后祝您生活愉快 業(yè)績(jī)進(jìn)步，以下為換熱器計(jì)算公式的全部?jī)?nèi)容。換熱器計(jì)算公式 f=q/kk*tm f 是換熱器的有效換熱面積 q 是總的換熱量 k 是污垢系數(shù)一般取0。80。9 k 是傳熱系數(shù) tm 是對(duì)數(shù)平均溫差 您好

2、!我們是湖北登峰換熱器有限公司，歡迎與我們聯(lián)絡(luò)。 1 目標(biāo)函數(shù) 對(duì)于以水為冷卻介質(zhì)的管殼式冷卻器，進(jìn)口水溫一定時(shí),由傳熱學(xué)的基本原理分析可知,冷卻水的出口費(fèi)用將影響傳熱溫差,從而影響換熱器的傳熱面積和投資費(fèi)用。若冷卻水出口溫度較低,所需的傳熱面積可以較小,即換熱器的投資費(fèi)用減少；但此時(shí)的冷卻水的用量則較大,所需的操作費(fèi)用增加,所以存在使設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用之和為最小的最優(yōu)冷卻水出口溫度。 設(shè)換熱器的年固定費(fèi)用 fa = kf.ca。a (1) 式中 fa -換熱器的年固定費(fèi)用,元; kf 換熱器的年折舊率， 1 /y; ca 換熱器單位傳熱面積的投資費(fèi)用,元/m2 ； a -換熱器的傳熱面積，m

3、2。 換熱器的年操作費(fèi)用 fb =cu ?wuhy/1000 （2） 式中 fb 換熱器的年操作費(fèi)用,元； cu -單位質(zhì)量冷卻水費(fèi)用，元/噸； wu -換熱器冷卻水用量, kg/h; hy 換熱器每年運(yùn)行時(shí)間， h。 因此換熱器的年總費(fèi)用即目標(biāo)函數(shù) f = fa + fb = kfcaa +cu ?wuhy/1000 (3） 2 a與wu 的數(shù)學(xué)模型-熱平衡方程 換熱器的熱負(fù)荷為 q =gcpi （ t1 t2 ) （4） 式中q換熱器的熱負(fù)荷， kj /h； g換熱器熱介質(zhì)處理量, kg/h； cpi 熱流體介質(zhì)比熱容， kj / （ kg？） ； t1、t2 -熱流體的進(jìn)出口溫度, 。

4、當(dāng)換熱器操作采用逆流換熱時(shí)，則熱平衡方程為 q =wu cpw ( t2 t1 ) =gcpi （ t1 t2 ） = ka&； tm (5） 式中 cpw 冷卻水比熱容， kj / （ kg？） ; t1、t2 -冷卻水的進(jìn)出口溫度， ; &； tm 對(duì)數(shù)平均溫度差， 。 amp; tm =( t1 t2 ） - ( t2 t1 ）/in(t1 t2/t2 t1) （6) 由此可得 wu =q/cpw （ t2 - t1 ) (7） a = q/k&； tm (8） k-總傳熱系數(shù)， (m2 ？h？) 。 將(4）和(6）代入（7)和（8） ，然后再代入（3) ,得 f =

5、 kfcagcpi （ t1 t2 ）/cpw （ t2 - t1 ）+cu ?hygcpi ( t1 t2 )/k ln(（ t1 - t2 ) / （ t2 - t1 )1000 (9） 一般來(lái)說(shuō),對(duì)于設(shè)計(jì)的換熱器， g、t1、t2、t1 及hy 均為定值;水的比熱容cpw和熱介質(zhì)的比熱容cpi變化不大，可取為常數(shù); cu、ca、fa 可由有關(guān)資料查得;總傳熱系數(shù)k通常也可由經(jīng)驗(yàn)確定，所以換熱器的年總費(fèi)用f僅是冷卻水出口溫度t2 的函數(shù)。當(dāng)f取最小值時(shí)，相應(yīng)的t2 既為最優(yōu)冷卻水出口溫度，進(jìn)而可由式(7)、（8）得到所需的冷卻水量和最優(yōu)的傳熱面積。 3 程序設(shè)計(jì) 由上面分析可知,以上問(wèn)題屬

6、于單變量最優(yōu)化問(wèn)題.對(duì)于此類問(wèn)題求解方法比較成熟，可以用解析法和黃金分割法或函數(shù)逼近法等數(shù)值方法求解.這里,采借用matlab語(yǔ)言計(jì)算,采用其工具箱中nelder mead 單純形法函數(shù)fmin2search （ ）優(yōu)化，定義tf ( )為目標(biāo)函數(shù)(9） ,函數(shù)water ( ） 、ar2ea （ ）則根據(jù)式（7） 、（8）分別用以求傳熱面積a和冷卻水用量wu.以上分析盡管是針對(duì)管殼式水冷卻器而得出的結(jié)果,由于分析方法和傳熱機(jī)理相似，對(duì)于其它介質(zhì)的管殼式換熱器只要在公式上稍作變形即可得出類似的結(jié)論.因此，對(duì)管殼式換熱器問(wèn)題的優(yōu)化具有一定的普遍性,其求解結(jié)果可以作為設(shè)計(jì)管殼式換熱器重要依據(jù),從而

7、為節(jié)約生產(chǎn)成本，推動(dòng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性方面作出相應(yīng)的貢獻(xiàn).程序清單如下: clear all; clc global t1 t2 g t1 ja beta k theta jw cw cc q t1 = 135; t2 = 40； g = 4e4; t1 = 30； ja = 400； beta = 0. 15； k = 840； theta = 7900; jw = 0. 1; cw = 4。 184; cc = 2. 092；q = g3 （t1 - t2） ; t0 = 50; t2 = fiminsearch (totalfee， t0) ； fp rintf （優(yōu)化結(jié)果： /n /n） f

8、p rintf （換熱器最優(yōu)出口溫度： %. 2% s/n， t2， ) allfee = totalfee ( t2 ) ； fp rintf (最小年費(fèi)用為: 。 3f 元/n， allfee） aw =area_water （ t2) ； frintf (換熱器傳熱面積為： .3fm2 /n,a) fp rintf （每小時(shí)用水量為： %。 1fkg/h /n,w） fee1 = ja3 a3 beta； fee2 = jw3 theta3 w /1000； % function j = totalfee （ t2) global t1 t2 g t1 ja beta k theta j

9、w cw cc q aw =area_water( t2) ； j = ja3 a3 beta +jw3 theta3 w /1000 function a,w =area_water ( t2) global t1 t2 g t1 ja beta k theta jw cw cc q var1 = t1 t2; var2 = t2 - t1; dtm = ( var1 - var2 ) / log（ var1 /var2） ; a =q / （k3 dtm） ;w =q /cw/ （ t2 - t1） ； 4 設(shè)計(jì)實(shí)例 例:某石化公司需將處理量為g = 4 104 kg/h的煤油產(chǎn)品從t1 = 135冷卻到t2 = 40，冷卻介質(zhì)是水，初始溫度t1= 30.要求設(shè)計(jì)一臺(tái)管殼式水冷卻器（采用逆流操作） ,使該冷卻器的年度總費(fèi)用最小。以知數(shù)據(jù)如下:冷卻器單位面積的總投資費(fèi)用ca = 400元/m2 ；冷卻器年折舊率kf = 15