P.A.HIL TON LTD
EXPERIMENTAL
OPERATING
AND
MAINTENANCE PROCEDURES
OPTIONAL
SHELL AND TUBHEAT
EXCHANGER
H102C
TABLE OF CONTENTS Symbols and units
H102C fitted to H102
Connected for Co-current flow
Schematic- Counter current flow
Schematic-Co-current flow
Description
shell and Tube Heat Exchanger H102C
Installation
Useful Data
Table 1- Specific Heat capacity Cp of Water in kJ kg
Table 2-Density of water in kg Litre-1
Capabilities of the Shell and Tube Heat Exchanger H102C
1. Demonstration of indirect heating or cooling by transfer of heat from one fluid stream to another when separated by a solid wall (fluid to fluid heat transfer
To perform an energy balance across a Shell and Tube heat exchanger and calculate the overall efficiency at different fluid flow rates
3. To demonstrate the differences between counter-current( flow lows in opposing directions)and co-current flows (flows in the same direction)and the effect on heat transferred, temperature efficiencies and temperature profiles through a shell and tube heat exchanger
4.To determine the overall heat transfer coefficient for a shell and tube heat exchanger using the logarithmic mean temperature difference to perform the calculations for counter-current and co-current flows
5.To investigate the effect of changes in hot fluid and cold fluid flow rate on the temperature efficiencies and overall heat transfer coefficient
6.To investigate the effect of driving force (difference between hot stream and cold stream temperature) with counter-current and co-current flow
Example Data
Symbolsandunits
Symbol Units
Vcold Coldsteamflowrategram1/s
Vhot Hotsteamflowrategram1/s
T1 Hotfluidinlet temperature℃
T2 Hotfluidoutlettemperature℃
T3 Coldfluidinlet temperature℃
T4 Coldfluidoutlettemperature℃
∆thot Decrease in hot fluid temperature K
∆tcoldIncrease in cold fluid temperature K
dT hot Decrease in hot fluid temperature K
dT cold Increase in cold fluid temperature K
di Inside diameter of hot tube m
do Outside diameter of hot tube m
dmeanMean diameter m
n Number of hot tubes -
L Effective length of hot tubem
TmeanMean temperature℃
rho;Density of stream fluid kg litre-1
CpSpecific Heat of stream fluid kjkg-1K-1
QeHeat flow rate from hot stream Watts
QaHeat flow rate to cold stream Watts
QfHeat loss to surroundings Watts
LMTD Logarithmic mean temperature difference K
A Heat transfer surface area m2
U Overall heat transfer coefficient Wm-2K-1
eta;Thermal Thermal efficiency％
eta;hot Temperature efficiency hot stream％
eta;cold Temperature efficiency cold stream％
eta;mean Mean temperature efficiency％
LHot tube effective length m
dTmaxMaximum temperature difference across heat exchanger K
dTminMinimum temperature difference across heat exchanger K
Description
Shell and Tube Heat Exchanger H102C
The shell and tube heat exchanger is an efficient design and finds application in food, chemical and
refrigeration plant. This type of heat exchanger consists of a number of tubes in parallel enclosed in
a cylindrical shell. Heat istransferred between one fluid flowing through the tube bundle and the
other fluid flowing through the cylindrical shell around the tubes. Baffles are often included inside
the shell to increase the velocity and turbulence of the shell side fluid and thereby increasing the
In addition industrial applications often include end plate baffles so that the tube side fluid makes
heat transfer.
Inadditionindustrialapplications oftenincludeendplatebafflessothatthetubesidefluidmakes
more than one pass through the tube bundle. This involves
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目录符号和单位
H102C适合H102
连接用于顺流
原理图 - 计数器电流
原理 - 顺流流动
描述
壳管式换热器H102C
安装
有用的数据
表1-水的比热容Cp，单位为kJ/kg K
表2-水的密度，单位为kg/m3
壳管式换热器H102C的性能
1.通过固体壁（流体到流体传热）分离时，通过将热量从一个流体流传递到另一个流体流来间接加热或冷却的证明
在壳管式换热器上执行能量平衡，并计算不同流体流速下的总效率
3.通过管壳式换热器证明逆流（相反方向的流量低点）和顺流流量（流向相同方向）和热传递效率，温度效率和温度曲线之间的差异
4.使用对数平均温差确定壳管式换热器的总传热系数，以执行逆流和顺流的计算
5.研究热流体和冷流体流量变化对温度效率和总传热系数的影响
6.研究驱动力（热流和冷流温度之间的差异）与逆流和顺流的影响
示例数据
符号和单位
符号单位
Vcold冷蒸汽流量1g / s
Vhot热蒸汽流速1g / s
T1热流体入口温度℃
T2热流体出口温度℃
T3冷流体入口温度℃
T4冷流体出口温度℃
Delta;thot热流体温度的降低 K.
Delta;tcold冷流体温度的增加 K
dT hot热液温度的降低 K.
dT冷却冷流体温度的增加 K
di热管内径m
做热管的外径m
dmean平均直径m
n热管数量
L有效长度的热管m
Tmean平均温度℃
rho;密度 kg/m3
冷热流体的Cp比热kJ/kg K
Qe来自热流的热流量 watts
Qa热流率为冷流 watts
Qf热量损失到周围 watts
LMTD对数平均温差K.
传热表面积m2
U总传热系数 W/(㎡·K)
eta;热量效率％
eta;hot温度效率热流％
eta;cold温度效率冷流％
eta;mean平均温度效率％
L热管有效长度m
dTmax热交换器的最大温差 K
dTmin热交换器的最小温差 K
描述
壳管式换热器H102C
管壳式换热器是一种高效的设计，可用于食品，化学品和制冷设备。 这种类型的热交换器由许多并联的管子组成圆柱形壳。 热量在流过管束的一种流体和流体之间传递
其他流体流过管周围的圆柱形壳体。 挡板通常包含在里面，壳体增加壳侧流体的速度和湍流，从而增加壳体流体的速度和湍流。此外，工业应用通常包括端板挡板，以便管侧流体完成热量交换。
此外，工业应用通常包括端板挡板，以便管侧流体形成不止一个通过管束。 这涉及更大的管侧泵送损失，但是使总传热系数增加。 这可以形成相同容量的较小热交换器。
H102C管壳式换热器是一个简单的模型，展示了传播热量的基本原理， H102C设计用于热交换器服务单元H102。
有关希尔顿蒸汽到多通道壳管式换热器的详细检查
建议使用水热交换器H93系列。这允许一次两次和四次操作
进行调查并增加泵送损失。详细信息可从P.A. Hilton Ltd，或其当地代理商获得。
微型热交换器安装在H102前面板上，包含两个安装螺栓。这些位于热交换器悬挂支架和两个塑料拇指螺母保留部件。
所提供的微型热交换器由透明玻璃外壳和端板组成一束七个等间距的不锈钢管。端板上的“O”形密封圈允许使用，必要时拆下不锈钢管进行清洁。连接到端板的是端盖。允许来自加热器/循环器的热水通过所有七个管然后重新组合，以闭环方式返回加热器/循环器。来自主电源的冷水通过，透明的玻璃外壳和热量从热流传递给它。有两个挡板在壳体中促进湍流并增加冷流体速度。
在正常操作中，来自加热器/循环器的热水通过不锈钢进入端盖，编织软管和自密封联轴器测量其进入热交换器的温度，通过位于热交换器出口连接处的铜管上的热电偶传感器TI。它然后流动通过七个热交换器管到相对的端盖并通过编织软管离开连接到热交换器进口，其出口温度由类似的热电偶T2测量。
冷水通过塑料加强软管进出热交换器
密封接头
热电偶T3（“冷水出”）和T4(“冷水进”）测量冷水入口和
出口温度。
热编织软管末端带插座，冷软管带插头，以防止交叉连接冷热流。冷流相对于热流的流动方向可以是通过改变入口和出口管的位置来反转。
安装
换热器安装H102C
假设热火的基本安装和调试程序
交换机服务单元H102已完成，详见主手册
找到H102前面板上的热交换器安装螺柱，然后取下塑料。将热交换器悬挂支架安装到安装螺栓上，然后重新安装螺母。
温度传感器
四个温度传感器永久安装在H102面板内的铜管上
热水循环
这始终以下列方式连接
将“热水进”编织软管连接到热交换器上的下部插头
将“热水出”编织软管连接到热交换器上的上插头
冷水回路逆流
在逆流流动中，热水和冷水流在基本相反的方向上流动
通过换热器。
将“冷水进”增强软管连接到热交换器的上部插座。
将“冷水出”加强软管连接到热交换器上的下部插座
冷水回路顺流
在顺流流动中，热水和冷水流基本上沿相同的方向流动
通过换热器。
将“冷水进”增强软管连接到热交换器的下部插座
将“冷水出”加强软管连接到热交换器的上部插座
有用的数据
壳管换热器H102C
管材不锈钢
管外径0.00476m
管壁厚度0.0006m
束中的管数 7
管束有效长度0.205m
有效传热面积0.0187m2
外壳材料透明硼硅酸盐（耐热玻璃型玻璃）
壳内径0.075m
壳壁厚度0.0lm
挡板数量2
在离开之前，冷流体被壳体内的两个横向挡板偏转
壳管式换热器H102C的有效传热面积接近于
同心管换热器H102A和板式换热器H102B，用于直接比较
性能
表1-水的比热容Cp，单位为kJ kg
要使用该表，垂直列表示整个度，而水平行表示数十个
度。 等式Cp=6x10 t-10x10 t#39;7.0487x10t-24403x10t 4.2113
如果要使用电子表格计算数据，则使用此选项。
表2-水的密度，以kg Liter-1计
|
℃ |
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
|
0 |
0.9998 |
0.9999 |
0.9999 |
0.9999 |
0.9999 |
|
10 |
0.9997 |
0.9995 |
0.9992 |
0.9989 |
0.9986 |
|
20 |
0.9982 |
0.9978 |
0.9973 |
0.9968 |
0.9962 |
|
30 |
0.9957 |
0.9950 |
0.9944 |
0.9937 |
0.9930 |
|
40 |
0.9922 |
0.9914 |
0.9906 |
0.9898 |
0.9889 |
|
50 |
0.9880 |
0.9871 |
0.9862 |
0.9852 |
0.9842 |
|
60 |
0.9832 |
0.9822 |
0.9811 |
0.9800 |
0.9789 |
|
70 |
0.9778 |
0.9766 |
0.9754 |
0.9742 |
0.9730 |
要使用该表，垂直列表示度，而水平行表示几十度
例如，粗体值0.9906kg是40 4 = 44℃
或者，如果数据是，则可以使用等式p = -4.582x106t2-40007x105t 1.004
使用电子表格计算。
壳管式换热器H102C的性能
与换热器服务单元H102一起使用时
1.通过将热量从一种流体流传递到另一种流体流来证明间接加热或冷却
当被固体壁隔开时（流体到流体的热传递）
2.在管壳式换热器上进行能量平衡并计算总体
不同流体流速下的效率
3. 通过管壳式换热器的温度效率和温度曲线，证明逆流流动（相反方向流动）之间的差异和顺流（流向同一方向）和对传热的影响
4.确定壳管式换热器的总传热系数
对数平均温差进行计算（逆流和顺流）
5.研究热流体和冷流体流速变化对温度的影响
效率和总传热系数
6.研究逆流和顺流驱动力的影响（热流和冷流之间的差异）
1.通过从一种流体传递热量来证明间接加热或冷却
当被固体壁隔开时（流体到流体的热传递）流到另一个。
以下程序说明了当从一个流体流到另一个流体流时的热传递
由坚固的墙隔开
注意，来自实验2的观察结果可用于此计算程序，以节省实验时间
交换机服务单元H102已按主要手册中的详细说明完成
程序
按照安装/热交换器中的详细说明安装壳管式换热器H102C
在第9页上安装H102C并连接冷水回路以提供逆流流量
在同一节中详述
按照主手册中详述的操作程序进行操作
以下操作条件
打开“主开关”和“加热开关”
将热水温度控制器设置为60℃
将冷水流量冷却设定为15g / sec
将热水流速V hot设定为50g / sec
可以用不同的冷热流速和不同的热水入口重复该过程（温度如果需要）
监测冷热流温度以及冷热流速，以确保它们保持接近原始设置，然后记录以下内容
T1，T2，T3，T4，冷热流
然后调节冷水流量阀，使冷却速度约为35g/s。保持热水
流速约为50g/s（原始设置），
允许条件稳定并重复上述观察
可以用不同的冷热流速和不同的热水入口重复该过程
（温度如果需要）。
流向：逆流
|
Sample No. |
T1 |
T2 |
T3 |
T4 |
Vhot |
Vcold |
|
|
---- |
℃ |
lt;
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