换热器设计

目录 集中供热的简介 采暖方式

第1章 换热器简介 一 换热器概述述 二 换热器的选择

一 换热器的计算 二 换热器的规格型号 第2章 水泵的选择

第一节 循环水泵的选择. 一 循环水泵的计算 二 循环水泵的规格型号

第二节 补给水泵的选择

第三节 一 补给水泵的计算 二 补给水泵的规格型号 第三节 定压方式

第四节 全自动软水装臵的选择 第五节 补给水箱的计算. 第3章 换热管道系统的水利计算 第5章 致谢1

集中供热换热站设计

城市集中供热及其组成

城市集中供热是由集中热源所产生的蒸汽、热水通过管网供给一个城市或部分地区生产和生活使用的供热方式，它由热源、热网、热用户三个部分组成。

蒸汽采暖和热水采暖的优缺点

蒸汽采暖是以蒸汽作为热媒的供暖系统

其主要优点在于：

1、蒸汽温度高，室内温度提升较快

2、客户实际用热量可直接通过仪表进行计量结算 3、不需要购臵过多用热设备，投资额小。 主要缺点在于：

1、高温蒸汽直接采暖需注意安全

2、通过疏水的方法进行换热，控制不合理时会造成浪费。 热水采暖是以热水作为热媒的供暖系统

主要优点在于室内采暖温度和湿度适中，人体感觉较为舒适。

主要缺点是需要购建热力交换站和双回路用热管道等配套设施， 投资额较大。各采暖单位可根据自身实际情况进行选择使用， 但按照国家有关供热政策和实际采暖效果，还是鼓励居民采用热 水采暖这一类型。

第1章 换热站的设计计算

第一节 换热器简介

一、换热器概述

换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，以实现不同温度流体间的热能传递，又称热交换器。换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。

在换热器中，至少有两种温度不同的流体，一种流体温度较高，放出热量；另一种流体则温度较低，吸收热量。在工程实践中有时也会存在两种以上的流体参加换热，但它的基本原理与前一种情形并无本质上的区别。 二、换热器的分类

换热器作为传热设备被广泛用于耗能用量大的领域。随着节能技术的飞速发展，换热器的种类越来越多。适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器，结构型式也不同，换热器的具体分类如下：

1、换热器按传热原理可分为： 1）间壁式换热器

间壁式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，两种流体之间进行换热。因此又称表面式换热器，这类换热器应用最广。间壁式换热器根据传热面的结构不同可分为管式、板面式和其他型式。 2）蓄热式换热器

蓄热式换热器通过固体物质构成的蓄热体，把热量从高温流体传递给低温流体，热介质先通过加热固体物质达到一定温度后，冷介质再通过固体物质被加热，使之达到热量传递的目的。蓄热式换热器有旋转式、阀门切换式等。

3）流体连接间接式换热器

流体连接间接式换热器，是把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器，热载体在高温流体换热器和低温流体之间循环，在高温流体接受热量，在低温流体换热器把热量释放给低温流体。这类换热器主要用于回收和利用高温废气的热量。以回收冷量为目的的同类设备称蓄冷器，多用于空气分离装臵中。如炼焦炉下方预热空气的蓄热室。 4）混合式换热器

混合式换热器是通过冷、热流体的直接接触、混合进行热量交换的换热器，又称接触式换热器。由于两流体混合换热后必须及时分离，这类换热器适合于气、液两流体之间的换热。例如，冷水塔、气体冷凝器等。

2、换热器按用途分为：

1）冷却器

冷却器是把流体冷却到必要的温度，但冷却流体没有发生相的变化。

2）加热器

加热器是把流体加热到必要的温度，但加热流体没有发生相的变化。

3）预热器

预热器预先加热流体，为工序操作提供标准的工艺参数。 4）过热器

过热器用于把流体(工艺气或蒸汽)加热到过热状态。

6

5）蒸发器

蒸发器用于加热流体，达到沸点以上温度，使其流体蒸发，一般有相的变化。

下面我们主要介绍板式换热器 。

1.板式换热器产品应用范围：板式换热器以传热效率高（比传统的管壳式换热器高2~4倍）、节能、经济、结构紧凑、拆卸方便等优点，已被广泛的应用于化工、电力、冶金、食品、石油、机电、纺织、造纸等工业部门，同时在集中供热中供热及热能回收工程式中也被大量采用。

2.板式换热器的特点：传热效率高、使用安全可靠、随机应变、有利于低温热源的利用、占地小，易维护、阻力损失少、热损失小、冷却水量小、投资运行费用较低。

第二节 换热器的选择

本设计所用的热水为热电厂热力热水，根据《城市热力网设计规范》4.2节供热介质参数可知：

所以供热管网提供130/95℃热水，因为建筑所选用的是低温采暖，需要建一所换热站以满足设计需要。换热后散热器采暖供回水温度80/70℃，采暖补水为软化水（全自动），定压采用补水泵变频定压形式，采暖水温要求自动控制。换热站内设备结构紧凑，布局合理，经济耐用。

一、换热器的计算

二、

由上表《工程供热面积及热负荷汇总表》可知 1、本小区的散热器供暖总负荷为Q=75.842MW 2、供热管网的供热水和回水的平均温差t'：

m

tm

tmaxtminlntmaxtmin



(13095)(8070)

ln

130958070

20C

所以再此处取K=4000w/m

2

4 、 换热器的面积 式中

KF

F

1000QBKT

m

Q

—热流量，KW；

—换热器的传热系数，W/m2； —换热面积，m2；

B— 考虑水垢的系数,此处取B=0.7；

tm

—设计工况下的水-水换热器对数平均温差，C。

1000QBKT

m

F



1000*75.842*10000.7*4000*20

=5417.28M2

二、换热器的规格型号

根据《锅炉房使用设计手册》表4-47BR型板式换热器结构特性参数表选择BR130板式换热器 单片换热面积1.28m，单片尺寸2195×

2

875×0.6mm

板片间距介于3.6~3.9mm,c此处取3.8mm，板式换热器的片数n=5417.28/1.28=4232.25块，取4233块。

三、换热器的热流量 可根据式 qv=

Q

/ （t

C

）

式中 qv—流体流量，Kg/s；

Q

—热流量，W；

；

t—流体通过换热器前后的温差，C

C

—水的比热，J/（KgC）。

qv1=68923.8 Kg/h qv2=137868 Kg/h 68923.8 Kg/h 计算一次网流速：

V1=qv1/3600x65x0.001313=0.22m/s

本设计采用BR35水-水换热器。该型换热器的性能参数如表3-1所示

表3-1 换热器的性能参数

查流阻特性曲线得热侧阻力为0.025Mpa 二次网阻力为0.035Mpa

第2章 水泵的选择

第一节 循环水泵的选择 一、循环水泵的计算

G1.1

Qtc

式中 G— 循环水泵的流量，m3/s； Q— 负担建筑物的总换热量，W；

t

— 系统的供回水温度差，℃；

— 水的密度，kg/m3； c—水的比热，J/kg·℃； 1.1—安全余量。

G1.1(9570)4200*1000 =0.7945

3

75.8421000000

m

/s=2860.33m3/h

循环泵扬程有四部分构成：1、供水管阻力损失；2、回水管阻力损失；3、末端设备阻力损失；4、首端设备（例如锅炉、换热器等）内部阻力损失。

H=0.25Mpa+5.5H2O=31mH2O 二、循环水泵的规格型号

选择的水泵为KQL200/345-45/4(Z) G=100m3；H=45mH2O；P=15KW三台

第二节 补给水泵的选择

一、补给水泵的计算

G4%G循环4%285.1410

3

6.8110kg/h

3

0.9777g/cmGv2

G

3

33





6.8110

0.977710

6.97m/h

3

H=0.3Mpa+3mH2O=34mH2O

二、补给水泵的规格型号

选择的变频补给水泵：50FL18-15×4；G=18m3；H=60mH2O； P=2.21KW

第三节 定压方式

一、定压方式

采用变频水泵定压

第四节 全自动软水装臵的选择

一、全自动软水器

Gv26.97m/h3；所以G处理2Gv226.9713.94m/h3

选择SYS-25RQ (Q)；处理量12-20m3/h

第五节 补给水箱的计算

一、补给水箱计算

V0.76.974.87m3 所以水箱的体积2×2×2m的水箱

目录 集中供热的简介 采暖方式

第1章 换热器简介 一 换热器概述述 二 换热器的选择

一 换热器的计算 二 换热器的规格型号 第2章 水泵的选择

第一节 循环水泵的选择. 一 循环水泵的计算 二 循环水泵的规格型号

第二节 补给水泵的选择

第三节 一 补给水泵的计算 二 补给水泵的规格型号 第三节 定压方式

第四节 全自动软水装臵的选择 第五节 补给水箱的计算. 第3章 换热管道系统的水利计算 第5章 致谢1

集中供热换热站设计

城市集中供热及其组成

城市集中供热是由集中热源所产生的蒸汽、热水通过管网供给一个城市或部分地区生产和生活使用的供热方式，它由热源、热网、热用户三个部分组成。

蒸汽采暖和热水采暖的优缺点

蒸汽采暖是以蒸汽作为热媒的供暖系统

其主要优点在于：

1、蒸汽温度高，室内温度提升较快

2、客户实际用热量可直接通过仪表进行计量结算 3、不需要购臵过多用热设备，投资额小。 主要缺点在于：

1、高温蒸汽直接采暖需注意安全

2、通过疏水的方法进行换热，控制不合理时会造成浪费。 热水采暖是以热水作为热媒的供暖系统

主要优点在于室内采暖温度和湿度适中，人体感觉较为舒适。

主要缺点是需要购建热力交换站和双回路用热管道等配套设施， 投资额较大。各采暖单位可根据自身实际情况进行选择使用， 但按照国家有关供热政策和实际采暖效果，还是鼓励居民采用热 水采暖这一类型。

第1章 换热站的设计计算

第一节 换热器简介

一、换热器概述

换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，以实现不同温度流体间的热能传递，又称热交换器。换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。

在换热器中，至少有两种温度不同的流体，一种流体温度较高，放出热量；另一种流体则温度较低，吸收热量。在工程实践中有时也会存在两种以上的流体参加换热，但它的基本原理与前一种情形并无本质上的区别。 二、换热器的分类

换热器作为传热设备被广泛用于耗能用量大的领域。随着节能技术的飞速发展，换热器的种类越来越多。适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器，结构型式也不同，换热器的具体分类如下：

1、换热器按传热原理可分为： 1）间壁式换热器

间壁式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，两种流体之间进行换热。因此又称表面式换热器，这类换热器应用最广。间壁式换热器根据传热面的结构不同可分为管式、板面式和其他型式。 2）蓄热式换热器

蓄热式换热器通过固体物质构成的蓄热体，把热量从高温流体传递给低温流体，热介质先通过加热固体物质达到一定温度后，冷介质再通过固体物质被加热，使之达到热量传递的目的。蓄热式换热器有旋转式、阀门切换式等。

3）流体连接间接式换热器

流体连接间接式换热器，是把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器，热载体在高温流体换热器和低温流体之间循环，在高温流体接受热量，在低温流体换热器把热量释放给低温流体。这类换热器主要用于回收和利用高温废气的热量。以回收冷量为目的的同类设备称蓄冷器，多用于空气分离装臵中。如炼焦炉下方预热空气的蓄热室。 4）混合式换热器

混合式换热器是通过冷、热流体的直接接触、混合进行热量交换的换热器，又称接触式换热器。由于两流体混合换热后必须及时分离，这类换热器适合于气、液两流体之间的换热。例如，冷水塔、气体冷凝器等。

2、换热器按用途分为：

1）冷却器

冷却器是把流体冷却到必要的温度，但冷却流体没有发生相的变化。

2）加热器

加热器是把流体加热到必要的温度，但加热流体没有发生相的变化。

3）预热器

预热器预先加热流体，为工序操作提供标准的工艺参数。 4）过热器

过热器用于把流体(工艺气或蒸汽)加热到过热状态。

6

5）蒸发器

蒸发器用于加热流体，达到沸点以上温度，使其流体蒸发，一般有相的变化。

下面我们主要介绍板式换热器 。

1.板式换热器产品应用范围：板式换热器以传热效率高（比传统的管壳式换热器高2~4倍）、节能、经济、结构紧凑、拆卸方便等优点，已被广泛的应用于化工、电力、冶金、食品、石油、机电、纺织、造纸等工业部门，同时在集中供热中供热及热能回收工程式中也被大量采用。

2.板式换热器的特点：传热效率高、使用安全可靠、随机应变、有利于低温热源的利用、占地小，易维护、阻力损失少、热损失小、冷却水量小、投资运行费用较低。

第二节 换热器的选择

本设计所用的热水为热电厂热力热水，根据《城市热力网设计规范》4.2节供热介质参数可知：

所以供热管网提供130/95℃热水，因为建筑所选用的是低温采暖，需要建一所换热站以满足设计需要。换热后散热器采暖供回水温度80/70℃，采暖补水为软化水（全自动），定压采用补水泵变频定压形式，采暖水温要求自动控制。换热站内设备结构紧凑，布局合理，经济耐用。

一、换热器的计算

二、

由上表《工程供热面积及热负荷汇总表》可知 1、本小区的散热器供暖总负荷为Q=75.842MW 2、供热管网的供热水和回水的平均温差t'：

m

tm

tmaxtminlntmaxtmin



(13095)(8070)

ln

130958070

20C

所以再此处取K=4000w/m

2

4 、 换热器的面积 式中

KF

F

1000QBKT

m

Q

—热流量，KW；

—换热器的传热系数，W/m2； —换热面积，m2；

B— 考虑水垢的系数,此处取B=0.7；

tm

—设计工况下的水-水换热器对数平均温差，C。

1000QBKT

m

F



1000*75.842*10000.7*4000*20

=5417.28M2

二、换热器的规格型号

根据《锅炉房使用设计手册》表4-47BR型板式换热器结构特性参数表选择BR130板式换热器 单片换热面积1.28m，单片尺寸2195×

2

875×0.6mm

板片间距介于3.6~3.9mm,c此处取3.8mm，板式换热器的片数n=5417.28/1.28=4232.25块，取4233块。

三、换热器的热流量 可根据式 qv=

Q

/ （t

C

）

式中 qv—流体流量，Kg/s；

Q

—热流量，W；

；

t—流体通过换热器前后的温差，C

C

—水的比热，J/（KgC）。

qv1=68923.8 Kg/h qv2=137868 Kg/h 68923.8 Kg/h 计算一次网流速：

V1=qv1/3600x65x0.001313=0.22m/s

本设计采用BR35水-水换热器。该型换热器的性能参数如表3-1所示

表3-1 换热器的性能参数

查流阻特性曲线得热侧阻力为0.025Mpa 二次网阻力为0.035Mpa

第2章 水泵的选择

第一节 循环水泵的选择 一、循环水泵的计算

G1.1

Qtc

式中 G— 循环水泵的流量，m3/s； Q— 负担建筑物的总换热量，W；

t

— 系统的供回水温度差，℃；

— 水的密度，kg/m3； c—水的比热，J/kg·℃； 1.1—安全余量。

G1.1(9570)4200*1000 =0.7945

3

75.8421000000

m

/s=2860.33m3/h

循环泵扬程有四部分构成：1、供水管阻力损失；2、回水管阻力损失；3、末端设备阻力损失；4、首端设备（例如锅炉、换热器等）内部阻力损失。

H=0.25Mpa+5.5H2O=31mH2O 二、循环水泵的规格型号

选择的水泵为KQL200/345-45/4(Z) G=100m3；H=45mH2O；P=15KW三台

第二节 补给水泵的选择

一、补给水泵的计算

G4%G循环4%285.1410

3

6.8110kg/h

3

0.9777g/cmGv2

G

3

33





6.8110

0.977710

6.97m/h

3

H=0.3Mpa+3mH2O=34mH2O

二、补给水泵的规格型号

选择的变频补给水泵：50FL18-15×4；G=18m3；H=60mH2O； P=2.21KW

第三节 定压方式

一、定压方式

采用变频水泵定压

第四节 全自动软水装臵的选择

一、全自动软水器

Gv26.97m/h3；所以G处理2Gv226.9713.94m/h3

选择SYS-25RQ (Q)；处理量12-20m3/h

第五节 补给水箱的计算

一、补给水箱计算

V0.76.974.87m3 所以水箱的体积2×2×2m的水箱