第3章 傳熱計算

1、LOGO第三章第三章 傳熱計算傳熱計算Company 內(nèi)容內(nèi)容1. 列管換熱器的設(shè)計列管換熱器的設(shè)計2. 列管換熱器的操作模擬列管換熱器的操作模擬3. 換熱器系統(tǒng)的模擬換熱器系統(tǒng)的模擬4. 傳熱物體內(nèi)的溫度分布傳熱物體內(nèi)的溫度分布Company 夾套式換熱器夾套式換熱器夾套式換熱器夾套式換熱器：主要用于反應(yīng)器的加熱或冷卻：主要用于反應(yīng)器的加熱或冷卻優(yōu)點：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單加工方便結(jié)構(gòu)簡單加工方便缺點：缺點：傳熱面積小，傳熱效率低傳熱面積小，傳熱效率低Company 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，能承受高壓；優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，能承受高壓；缺點：傳熱面積不大，管外流體給熱系數(shù)小，為強化傳熱，可在容器內(nèi)缺點：傳熱面積不

2、大，管外流體給熱系數(shù)小，為強化傳熱，可在容器內(nèi)安裝攪拌器。安裝攪拌器。沉浸式蛇管換熱器沉浸式蛇管換熱器Company 優(yōu)點：優(yōu)點：缺點：缺點：結(jié)構(gòu)簡單、造價便宜，能耐高壓，便于檢修、清洗，水質(zhì)要求低結(jié)構(gòu)簡單、造價便宜，能耐高壓，便于檢修、清洗，水質(zhì)要求低冷卻水噴淋不易均勻而影響傳熱效果，只能安裝在室外冷卻水噴淋不易均勻而影響傳熱效果，只能安裝在室外噴淋式蛇管換熱器噴淋式蛇管換熱器Company 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，能承受較高壓力，應(yīng)用靈活；優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，能承受較高壓力，應(yīng)用靈活；缺點：耗材多，占地面積大，難以構(gòu)成很大的傳熱面積，故一般適合于流缺點：耗材多，占地面積大，難以構(gòu)成很大的傳熱面積，故一

3、般適合于流體流量不大、傳熱負荷較小的場合。體流量不大、傳熱負荷較小的場合。套管式換熱器套管式換熱器Company 列管式換熱器又稱管殼式換熱器，是列管式換熱器又稱管殼式換熱器，是工業(yè)上使用最廣泛的一工業(yè)上使用最廣泛的一種換熱設(shè)備種換熱設(shè)備。優(yōu)點：優(yōu)點：具有結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，具有結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，單位體積的傳熱面積、處單位體積的傳熱面積、處理能力和操作彈性大，適應(yīng)能力強，尤其在高溫、高壓和大理能力和操作彈性大，適應(yīng)能力強，尤其在高溫、高壓和大型裝置中采用更為普遍。型裝置中采用更為普遍。根據(jù)熱補償方式不同，分為三類：根據(jù)熱補償方式不同，分為三類：固定管板式固定管板式U形管式形管式浮頭式浮頭式列

4、管式換熱器列管式換熱器Company 列管式換熱器列管式換熱器v 結(jié)構(gòu)：殼體、管束、管板、封頭等。結(jié)構(gòu)：殼體、管束、管板、封頭等。v 冷、熱流體兩種流體在列管式換熱器內(nèi)進行換熱時，一種冷、熱流體兩種流體在列管式換熱器內(nèi)進行換熱時，一種流體通過管內(nèi)，其行程稱為管程；另一種流體在管外流動，流體通過管內(nèi)，其行程稱為管程；另一種流體在管外流動，其行程稱為殼程。其行程稱為殼程。v 換熱器內(nèi)通過管內(nèi)的流體每通過一次管束稱為一個管程；換熱器內(nèi)通過管內(nèi)的流體每通過一次管束稱為一個管程；管程數(shù)多有利于提高管程流體的流速和對流傳熱系數(shù)，但管程數(shù)多有利于提高管程流體的流速和對流傳熱系數(shù)，但能量損失增加，傳熱溫度差小

5、，程數(shù)以能量損失增加，傳熱溫度差小，程數(shù)以2、4、6程多見。程多見。v 管外流體每通過一次殼體成為一個殼程。在管外裝有折流管外流體每通過一次殼體成為一個殼程。在管外裝有折流板（或擋板）可以提高殼程流體的流速，以保持較高的傳板（或擋板）可以提高殼程流體的流速，以保持較高的傳熱系數(shù)，折流板形式常用的有弓形和盤環(huán)形兩種。折流板熱系數(shù)，折流板形式常用的有弓形和盤環(huán)形兩種。折流板同時起中間支架作用。同時起中間支架作用。Company 固定管板式列管換熱器固定管板式列管換熱器折流板作用：不僅可以防止流體短路、增加流體流速，還迫使流體按規(guī)定折流板作用：不僅可以防止流體短路、增加流體流速，還迫使流體按規(guī)定路徑

6、多次錯流通過管束，使湍動程度大大增加。路徑多次錯流通過管束，使湍動程度大大增加。Company 帶補償圈的列管式換熱器帶補償圈的列管式換熱器特點：在外殼上焊上一個補償圈。當外殼和管子熱脹冷縮時，補償圈發(fā)生彈性形特點：在外殼上焊上一個補償圈。當外殼和管子熱脹冷縮時，補償圈發(fā)生彈性形變，達到補償?shù)哪康摹Ｗ?，達到補償?shù)哪康?。Company U形管式列管換熱器形管式列管換熱器特點：將管子兩端都固定在同一管板上，每根管子可以自由伸縮，與其他管子和特點：將管子兩端都固定在同一管板上，每根管子可以自由伸縮，與其他管子和外殼無關(guān)。結(jié)構(gòu)簡單，適合高溫高壓場合。缺點是清洗困難，管子需要一定彎曲外殼無關(guān)。結(jié)構(gòu)簡單，

7、適合高溫高壓場合。缺點是清洗困難，管子需要一定彎曲半徑，管板的利用率較差。半徑，管板的利用率較差。Company 浮頭式列管換熱器浮頭式列管換熱器特點：換熱器兩端管板之一不固定在外殼上（此端稱為浮頭），當管子受熱或特點：換熱器兩端管板之一不固定在外殼上（此端稱為浮頭），當管子受熱或受冷時，連同浮頭一起自由伸縮，而與外殼的膨脹無關(guān)。受冷時，連同浮頭一起自由伸縮，而與外殼的膨脹無關(guān)。Company 板式換熱器板式換熱器Company 螺旋板式換熱器螺旋板式換熱器Company 11212212()()mPmPQq cttQqcTT冷流體冷流體熱流體熱流體3.1 列管換熱器的設(shè)計列管換熱器的設(shè)計（1

8、）（2）12121()21()2mmtttTTT定性溫度定性溫度v 設(shè)計計算的數(shù)學(xué)模型設(shè)計計算的數(shù)學(xué)模型v 假定冷流體走管程，熱流體走殼程，管程殼程均采用單程，假定冷流體走管程，熱流體走殼程，管程殼程均采用單程，殼程有折流擋板，換熱器中冷熱流體均無相變，逆流操作，殼程有折流擋板，換熱器中冷熱流體均無相變，逆流操作，定態(tài)過程，忽略熱損失。定態(tài)過程，忽略熱損失。 (1) 熱量衡算方程熱量衡算方程（3）（4）Company 2 mQKA tAdL n 設(shè)計計算的數(shù)學(xué)模型設(shè)計計算的數(shù)學(xué)模型（5）（6）1221122112212111()()ln,mTtTttTtTtTTttfttTt 其中其中 (2)

9、 傳熱速率方程（以外表面為計算基準）傳熱速率方程（以外表面為計算基準）2212111211ddddRRKdd（7）（8）圖表可查取圖表可查?。?） Company 0.140.80.33111111110.140.550.3322222220.027RePr (Re 10000)0.36RePr (Re 10000)wewdd 設(shè)計計算的數(shù)學(xué)模型設(shè)計計算的數(shù)學(xué)模型（10）（11）11212112211221212Re RePr PrmmePPq dqdSScc管程管程 (3) 對流傳熱系數(shù)的經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式對流傳熱系數(shù)的經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式（12-13）（14-15）其中其中殼程殼程Company 11112

10、222() () () ()() () () ()PmmmWWPmmmWWcf tf tf tf tcf Tf Tf Tf t 設(shè)計計算的數(shù)學(xué)模型設(shè)計計算的數(shù)學(xué)模型（16-19）（20-23）( , )Df n l 管程管程殼程殼程(4) 物性方程物性方程（24）殼徑殼徑流動截面積：管程流動截面積：管程 殼程殼程(5) 設(shè)備參數(shù)設(shè)備參數(shù)21122141Sd ndSB Dl （25）（26）Company 設(shè)計計算的數(shù)學(xué)模型設(shè)計計算的數(shù)學(xué)模型11221122mmWd td Ttdd （28）(6) 壁溫壁溫殼程當量直徑：殼程當量直徑： 管子為正方形排列管子為正方形排列 管子為正三角形排列管子為正

11、三角形排列22222222443424eeldddlddd （27a）（27b）Company 設(shè)計計算的數(shù)學(xué)模型設(shè)計計算的數(shù)學(xué)模型v 系統(tǒng)變量：系統(tǒng)變量：1物性變量（物性變量（10）2設(shè)備變量設(shè)備變量（11）3操作變量操作變量（19）1111222212PrPrPPWWcc、 、2112111212222ReRemWmmdmmdQKttqTTTRqtttR 、 、 、 、 、 、1212ddDLnBASSdel、 、 、 、 、 、v 過程自由度過程自由度 = 變量數(shù)變量數(shù) - 方程數(shù)方程數(shù) = 40 28 = 12。 Company 列管換熱器設(shè)計步驟列管換熱器設(shè)計步驟v設(shè)計步驟設(shè)計步驟（

12、1）已知條件：熱流體）已知條件：熱流體qm2、T1、T2； 冷流體進口溫度冷流體進口溫度t1，再優(yōu)化確定再優(yōu)化確定t2； 管材內(nèi)徑管材內(nèi)徑d1、外徑、外徑d2、管長、管長L，管間距，管間距l(xiāng)和擋板間距和擋板間距B； 冷熱流體污垢熱阻冷熱流體污垢熱阻Rd1和和Rd2。（2）選擇流體流通的通道和方向、管程數(shù)和殼程數(shù)。）選擇流體流通的通道和方向、管程數(shù)和殼程數(shù)。（3）計算冷流體流量）計算冷流體流量qm1和熱負荷和熱負荷Q。11212212()()mPmPQq cttQqcTT冷流體冷流體熱流體熱流體（1）（2）Company 列管換熱器設(shè)計步驟列管換熱器設(shè)計步驟v設(shè)計步驟設(shè)計步驟（4）計算逆流）計算

13、逆流 和和，再計算實際，再計算實際 。mt mt 1221122112212111()()ln,mTtTttTtTtTTttfttTt （7）（8）( ,)tmf R P Company 列管換熱器設(shè)計步驟列管換熱器設(shè)計步驟v設(shè)計步驟設(shè)計步驟（5）計算定性溫度）計算定性溫度tm和和Tm，選定流體物性方程，計算定性，選定流體物性方程，計算定性 溫度下的物性參數(shù)：溫度下的物性參數(shù)：1111122222PrPrPPcc 、 、 、 、 、 、 、12121()21()2mmtttTTT定性溫度定性溫度（3）（4）111222() () () () () ()PmmmPmmmcf tf tf tcf

14、Tf Tf T （16-18）（20-22）管程管程殼程殼程11221212Pr PrPPcc（13、15）Company 列管換熱器設(shè)計步驟列管換熱器設(shè)計步驟v設(shè)計步驟設(shè)計步驟（6）設(shè)定）設(shè)定K的初值。的初值。（7）由傳熱速率式計算）由傳熱速率式計算A。（8）由已知管材參數(shù)計算）由已知管材參數(shù)計算n，D。（9）計算）計算S1、S2和和Re1、Re2。2 mQKA tAdL n （5）（6）其中其中( , )Df n l （24）殼徑殼徑流動截面積：管程流動截面積：管程 殼程殼程21122141Sd ndSB Dl （25）（26）(見化工原理見化工原理)Company 列管換熱器設(shè)計步驟列管

15、換熱器設(shè)計步驟v設(shè)計步驟設(shè)計步驟（10）設(shè)定壁溫）設(shè)定壁溫tw，計算，計算（11）計算）計算（12）計算）計算tWc，比較，比較tW與與tWc ，如不符要求，重復(fù)步驟，如不符要求，重復(fù)步驟 (10)-(12)。0.140.141212 ww12 0.140.80.33111111110.140.550.3322222220.027RePr (Re 10000)0.36RePr (Re 10000)wewdd （10）（11）管程管程殼程殼程11221122mmWcd td Ttdd （28）Company 列管換熱器設(shè)計步驟列管換熱器設(shè)計步驟v設(shè)計步驟設(shè)計步驟（13）計算）計算Kc和和Ac ，

16、比較，比較A與與Ac，考慮一定的安全系數(shù)，考慮一定的安全系數(shù)， A115% Ac,最終設(shè)計以最終設(shè)計以A為換熱器的傳熱面積。如不為換熱器的傳熱面積。如不符要求，重復(fù)步驟符要求，重復(fù)步驟(6)-(13)。2212111211ddcddRRKdd（9） ccmQK At （5）Company 列管換熱器設(shè)計步驟列管換熱器設(shè)計步驟v程序編制模塊：把通用部分編制成獨立子程序模塊。程序編制模塊：把通用部分編制成獨立子程序模塊。1.物性數(shù)據(jù)庫，包含傳熱計算所需的冷熱流體物性，如物性數(shù)據(jù)庫，包含傳熱計算所需的冷熱流體物性，如2.由于對流給熱系數(shù)由于對流給熱系數(shù)的關(guān)聯(lián)式很多，可以建立計算的關(guān)聯(lián)式很多，可以建立

17、計算的專的專用模塊。用模塊。3.設(shè)備的尺寸模塊，系列化尺寸，對計算得到的設(shè)備尺寸設(shè)備的尺寸模塊，系列化尺寸，對計算得到的設(shè)備尺寸按標準系列進行圓整，如已知列管數(shù)和管間距計算各種按標準系列進行圓整，如已知列管數(shù)和管間距計算各種排列的管殼內(nèi)徑，并圓整列管數(shù)。排列的管殼內(nèi)徑，并圓整列管數(shù)。4.計算過程中的試差部分需要有相應(yīng)的迭代計算子程序。計算過程中的試差部分需要有相應(yīng)的迭代計算子程序。5.輸入輸出模塊，輸入界面和輸出換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸圖形。輸入輸出模塊，輸入界面和輸出換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸圖形。1111122222PrPrPPcc、 、 、Company Company 3.2 列管式換熱器的操作模擬列管

18、式換熱器的操作模擬 v 在實際工作中在實際工作中, ,經(jīng)常碰到換熱器的操作型計算的問題。例經(jīng)常碰到換熱器的操作型計算的問題。例如如, ,判斷一個現(xiàn)有換熱器對指定的生產(chǎn)任務(wù)是否適用判斷一個現(xiàn)有換熱器對指定的生產(chǎn)任務(wù)是否適用, ,或者或者預(yù)測某些參數(shù)的變化對換熱器換熱能力的影響等都屬于操預(yù)測某些參數(shù)的變化對換熱器換熱能力的影響等都屬于操作型問題。作型問題。Company 3.2 列管式換熱器的操作模擬列管式換熱器的操作模擬 v 常見的操作型問題有以下兩類命題。常見的操作型問題有以下兩類命題。(1) 第一類命題第一類命題給定條件：換熱器的傳熱面積以及有關(guān)尺寸，冷、熱流體給定條件：換熱器的傳熱面積以及

19、有關(guān)尺寸，冷、熱流體的物性，冷、熱流體的流量的物性，冷、熱流體的流量qm1、 qm2和進口溫度和進口溫度t1、 T1以以及流體的流動方式。及流體的流動方式。計算目的：冷熱流體的出口溫度計算目的：冷熱流體的出口溫度t2、 T2。(2) 第二類命題第二類命題給定條件：換熱器的傳熱面積以及有關(guān)尺寸，冷、熱流體給定條件：換熱器的傳熱面積以及有關(guān)尺寸，冷、熱流體的物性，熱流體的流量的物性，熱流體的流量qm2和進出口溫度和進出口溫度T1 、 T2，冷流體，冷流體的進口溫度的進口溫度t1以及流動方式。以及流動方式。計算目的：所需冷流體的流量計算目的：所需冷流體的流量qm1及出口溫度及出口溫度t2 。Comp

20、any 傳熱單元數(shù)和換熱器效率傳熱單元數(shù)和換熱器效率 v 可以直接由換熱器設(shè)計用的數(shù)學(xué)模型可以直接由換熱器設(shè)計用的數(shù)學(xué)模型, ,確定自由度中的有確定自由度中的有關(guān)參數(shù)關(guān)參數(shù), ,通過解方程組通過解方程組( (數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型),),得到冷熱流體的出口溫得到冷熱流體的出口溫度或所需的流量；度或所需的流量；v 也可以用傳熱單元數(shù)的方法求解也可以用傳熱單元數(shù)的方法求解, ,使用傳熱單元數(shù)方法求使用傳熱單元數(shù)方法求解換熱器模擬計算比較簡單。解換熱器模擬計算比較簡單。v 有關(guān)傳熱單元數(shù)和換熱器熱效率的計算公式如下。有關(guān)傳熱單元數(shù)和換熱器熱效率的計算公式如下。minmaxmin(,)()()()mPmPm

21、Pf NTU Rq cRq cKANTUq c （29）（30）（31）Company 傳熱單元數(shù)和換熱器效率傳熱單元數(shù)和換熱器效率 v 對于單程并流對于單程并流222122111121exp(1)111exp(1)11111nNTURRRNTURRRR （32）（33）（34）1exp(1)(1)1exp(1)1exp(1)NTURRNTURRNTUR （35）v 對于單程逆流對于單程逆流v 對于單殼程多管程對于單殼程多管程v 對于雙殼程偶數(shù)管程對于雙殼程偶數(shù)管程式中式中1 單殼程多管程換熱器的傳熱效率單殼程多管程換熱器的傳熱效率; n n殼程多管程換熱器的傳熱效率。殼程多管程換熱器的傳熱效

22、率。 Company 傳熱單元數(shù)和換熱器效率傳熱單元數(shù)和換熱器效率 v 根據(jù)根據(jù)-NTU法法, ,即可計算流體的出口溫度即可計算流體的出口溫度, ,避免了用對數(shù)避免了用對數(shù)平均溫度差求解所需的反復(fù)試算。若熱流體為比熱容流平均溫度差求解所需的反復(fù)試算。若熱流體為比熱容流量較小的流體量較小的流體, ,其傳熱效率：其傳熱效率：12112111()TTTtTTTt （36）（37）（38）v 若冷流體為比熱容流量較小的流體若冷流體為比熱容流量較小的流體, ,其傳熱效率：其傳熱效率：21112111()ttTtttTt （39）已知冷、熱流體的入口溫度和傳熱效率即可以求出出口溫度。已知冷、熱流體的入口溫

23、度和傳熱效率即可以求出出口溫度。Company 傳熱單元數(shù)和換熱器效率傳熱單元數(shù)和換熱器效率v 假設(shè)換熱器熱損失可以忽略假設(shè)換熱器熱損失可以忽略, ,換熱器中兩流體無相變化換熱器中兩流體無相變化, ,單位時間內(nèi)熱流體放出的熱量等于冷流體吸收的熱量單位時間內(nèi)熱流體放出的熱量等于冷流體吸收的熱量, ,即即22121121()()mPmPQqcTTq ctt（40）Company 第一類命題換熱器模擬計算的步驟第一類命題換熱器模擬計算的步驟 v 給定條件：換熱器的傳熱面積以及有關(guān)尺寸，冷、熱流體給定條件：換熱器的傳熱面積以及有關(guān)尺寸，冷、熱流體的物性，冷、熱流體的流量的物性，冷、熱流體的流量qm1、

24、 qm2和進口溫度和進口溫度t1、 T1以以及流體的流動方式。及流體的流動方式。計算目的：冷熱流體的出口溫度計算目的：冷熱流體的出口溫度t2、 T2。1. 假定比熱容流量較小流體的出口溫度，例如冷流體的出口假定比熱容流量較小流體的出口溫度，例如冷流體的出口溫度溫度t2；2. 由熱量衡算式計算熱流體的出口溫度由熱量衡算式計算熱流體的出口溫度T2；3. 由冷熱流體進出口溫度計算冷熱流體的定性溫度由冷熱流體進出口溫度計算冷熱流體的定性溫度tm, Tm；22121121()()mPmPQqcTTq ctt121211() ()22mmtttTTTCompany 第一類命題換熱器模擬計算的步驟第一類命題

25、換熱器模擬計算的步驟 4. 根據(jù)定性溫度計算有關(guān)物性根據(jù)定性溫度計算有關(guān)物性; 5. 由冷熱流體的流量由冷熱流體的流量qm1、 qm2和換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸（管材和換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸（管材內(nèi)徑內(nèi)徑d1、外徑、外徑d2、管長、管長L，管間距，管間距l(xiāng)和擋板間距和擋板間距B）計算管）計算管程和殼程的流速程和殼程的流速; 6. 計算冷熱流體的給熱系數(shù)計算冷熱流體的給熱系數(shù)1、2; 0.140.80.33111111110.140.550.3322222220.027RePr (Re 10000)0.36RePr (Re 10000)wewdd 管程管程殼程殼程Company 第一類命題換熱器模擬計算的步驟

26、第一類命題換熱器模擬計算的步驟 7.計算傳熱系數(shù)計算傳熱系數(shù)K；8.計算傳熱單元數(shù)計算傳熱單元數(shù)NTU和換熱器效率和換熱器效率；2212111211ddcddRRKddmin1min1max2()()= ()()()()mPmPmPmPmPmPq cq cKAKANTURq cq cq cq c對于單程并流對于單程并流1exp(1)(1)1exp(1)1exp(1)NTURRNTURRNTUR 對于單程逆流對于單程逆流Company 第一類命題換熱器模擬計算的步驟第一類命題換熱器模擬計算的步驟 9.由換熱器效率計算冷流體的出口溫度：由換熱器效率計算冷流體的出口溫度：t2c=t1+(T1-t1)

27、 ；10. 比較比較t2與與t2c，采用某種迭代方法修正，采用某種迭代方法修正t2,重復(fù)步驟重復(fù)步驟(1)(9),直至收斂。直至收斂。 21211111 ()ccttttTtTt 已知：已知：t1、T1、 qm1、qm2設(shè)定：設(shè)定： t2Q、T21、2輸出輸出PrPc 、121211() ()22mmtttTTT u1、u2、Re1、Re2KNTU、t2c=t1+ (T-t1)22epsctt 修正修正t2NoYesv 計算示意流程圖計算示意流程圖Company 第二類命題換熱器模擬計算的步驟第二類命題換熱器模擬計算的步驟 v 給定條件：換熱器的傳熱面積以及有關(guān)尺寸，冷、熱流給定條件：換熱器的

28、傳熱面積以及有關(guān)尺寸，冷、熱流體的物性，熱流體的流量體的物性，熱流體的流量qm2和進出口溫度和進出口溫度T1 、 T2，冷，冷流體的進口溫度流體的進口溫度t1以及流動方式。以及流動方式。計算目的：所需冷流體的流量計算目的：所需冷流體的流量qm1及出口溫度及出口溫度t2 。1. 已知熱流體的流量和進、出口溫度已知熱流體的流量和進、出口溫度,冷流體的進口溫度冷流體的進口溫度;2. 假定冷流體的出口溫度為假定冷流體的出口溫度為t2; 3. 由熱量衡算式計算冷流體的流量由熱量衡算式計算冷流體的流量qm2;22121121()()mPmPQqcTTq cttCompany 第二類命題換熱器模擬計算的步驟

29、第二類命題換熱器模擬計算的步驟 4. 由冷熱流體進出口溫度計算冷熱流體的定性溫度由冷熱流體進出口溫度計算冷熱流體的定性溫度tm, Tm;5. 根據(jù)定性溫度計算有關(guān)物性根據(jù)定性溫度計算有關(guān)物性; 6. 由冷熱流體的流量和換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸計算管程和殼程由冷熱流體的流量和換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸計算管程和殼程的流速的流速; 7. 計算冷熱流體的給熱系數(shù)計算冷熱流體的給熱系數(shù)1、2; 8. 計算傳熱系數(shù)計算傳熱系數(shù)K; 9. 計算傳熱單元數(shù)計算傳熱單元數(shù)NTU和換熱器效率和換熱器效率; 10. 由換熱器效率計算冷流體的出口溫度：由換熱器效率計算冷流體的出口溫度：t2c=t1+(T1-t1) ； 11. 比較比

30、較t2與與t2c，采用某種迭代方法修正，采用某種迭代方法修正t2,重復(fù)步驟重復(fù)步驟(1)(10),直至收斂。直至收斂。Company 冷凝器的操作模擬冷凝器的操作模擬v 冷凝器在操作時，一般是熱流體一側(cè)有相變，冷流體一側(cè)冷凝器在操作時，一般是熱流體一側(cè)有相變，冷流體一側(cè)無相變。熱流體通?？梢约俣柡驼羝M入，飽和液體流無相變。熱流體通?？梢约俣柡驼羝M入，飽和液體流出，即進出口溫度不變。計算時暫不考慮不凝性氣體的影出，即進出口溫度不變。計算時暫不考慮不凝性氣體的影響。響。1/3232RemMgb （41）冷凝器種類冷凝器種類流型流型ReMbm垂直安裝垂直安裝層流層流20000.00770.4

31、水平安裝水平安裝層流層流20000.00770.4Company 冷凝器的操作模擬冷凝器的操作模擬v 其中按冷凝液膜流動定義的雷諾數(shù)為其中按冷凝液膜流動定義的雷諾數(shù)為M4RemMW 冷凝器垂直放置：冷凝器垂直放置： ceeLNNaN 3.1416Nd 管束排列方式管束排列方式ac管束排列方式管束排列方式ac正方形正方形1.2880.480轉(zhuǎn)向三角形轉(zhuǎn)向三角形2.0800.495轉(zhuǎn)向正方形轉(zhuǎn)向正方形1.3700.518正三角形正三角形1.0220.519冷凝器水平放置：冷凝器水平放置： 冷凝潤濕周長，冷凝潤濕周長，m； Ne 冷凝器有效管數(shù)，根。冷凝器有效管數(shù)，根。Company 冷凝器的操作模

32、擬冷凝器的操作模擬v 具體計算步驟：具體計算步驟： 已知條件：已知條件：蒸汽的飽和溫度、冷凝器結(jié)構(gòu)尺寸、冷凝器放蒸汽的飽和溫度、冷凝器結(jié)構(gòu)尺寸、冷凝器放置方向、管束排列方式、冷流體流量、進口溫度、污垢熱置方向、管束排列方式、冷流體流量、進口溫度、污垢熱阻等；阻等； 假定：假定：冷流體出口溫度，管壁溫度。冷流體出口溫度，管壁溫度。epsWWctt 已知：已知：t1、T、 qm1、修正修正tw設(shè)定：設(shè)定： t2、 twQ、qm21、2輸出輸出YesNoPrRePc 、1211() ()22mmWtttTtT tWc1、2NTU、t2c=t1+ (T-t1)22epsctt 修正修正t2NoYes1

33、1221122mmWcd td Ttdd Company 3.3 換熱器系統(tǒng)的模擬換熱器系統(tǒng)的模擬v 根據(jù)工藝過程和節(jié)能的需求，在設(shè)計大型化工裝置時，經(jīng)根據(jù)工藝過程和節(jié)能的需求，在設(shè)計大型化工裝置時，經(jīng)常通過物流把這些換熱設(shè)備聯(lián)結(jié)起來，以便有效地利用裝常通過物流把這些換熱設(shè)備聯(lián)結(jié)起來，以便有效地利用裝置的熱能，這就構(gòu)成換熱器系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)。置的熱能，這就構(gòu)成換熱器系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)。v 按流程結(jié)構(gòu)分類：序貫換熱器系統(tǒng)、帶分支換熱器系統(tǒng)和按流程結(jié)構(gòu)分類：序貫換熱器系統(tǒng)、帶分支換熱器系統(tǒng)和復(fù)雜換熱器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。復(fù)雜換熱器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。Company Company 序貫換熱器系統(tǒng)模擬序貫換熱器系統(tǒng)模擬t0,qm11T1(1)qm2(1)T2(1)t12T1(2)qm2(2)T2(2)t23T1(3)qm2(3)T2(3)t34T1(4)qm2(4)T2(4)t4v 簡單序貫換熱器：指一個冷流體依次通過換熱器，與多個簡單序貫換熱器：指一個冷流體依次通過換熱器，與多個熱流體換熱。熱流體換熱。v 先期工作：編制若干模塊。先期工作：編制若干模塊。（1）單個換熱器的模擬計算模塊；）單個換熱器的模擬計算模塊；（2）由于系統(tǒng)涉及多種物流，必須具備能夠滿足調(diào)用各）由于系統(tǒng)涉及多種物流，必須具備能夠滿足調(diào)用各種物性的數(shù)據(jù)子程序。種物性的數(shù)據(jù)子程序。Comp