第四章 傳熱5-換熱器

1、一、一、 換熱器的分類換熱器的分類按用途分類：按用途分類：按冷熱流體熱量交換方式分類：按冷熱流體熱量交換方式分類：混合式混合式主要內容：主要內容：1. 根據工藝要求，根據工藝要求，2. 通過計算選擇合適的換熱器規(guī)格。通過計算選擇合適的換熱器規(guī)格。 加熱器加熱器、冷卻器、冷卻器 、冷凝器、冷凝器、蒸發(fā)器、蒸發(fā)器和再沸器和再沸器、蓄熱式、蓄熱式和間壁式和間壁式選擇適當的換熱器類型；選擇適當的換熱器類型；第六節(jié)第六節(jié) 換熱器換熱器3 、噴淋式、噴淋式 優(yōu)點：優(yōu)點： 缺點：缺點：結構簡單；結構簡單；耐腐蝕；耐腐蝕；管內能耐高壓；管內能耐高壓；冷卻水噴淋不均勻影響傳熱效果；冷卻水噴淋不均勻影響傳熱效果；

2、只能安裝在室外。只能安裝在室外。占地面積大，占地面積大，4、套管換熱器、套管換熱器優(yōu)點：結構簡單，耐高壓，傳熱面積可以調整。優(yōu)點：結構簡單，耐高壓，傳熱面積可以調整。缺點：單位傳熱面金屬消耗量較大。缺點：單位傳熱面金屬消耗量較大。5、列管式換熱器、列管式換熱器即管殼式換熱器，是最典型的間壁式換熱器，使用最廣。即管殼式換熱器，是最典型的間壁式換熱器，使用最廣。 優(yōu)點：單位體積設備所能提供的傳熱面積大，傳熱效優(yōu)點：單位體積設備所能提供的傳熱面積大，傳熱效殼體、管束、管板、折流擋板和封頭。殼體、管束、管板、折流擋板和封頭。果好，結構堅固，可選用的結構材料范圍寬廣，操作彈果好，結構堅固，可選用的結構材

3、料范圍寬廣，操作彈性大，大型裝置中普遍采用。性大，大型裝置中普遍采用。一種流體在管內流動，其行程稱為管程；一種流體在管內流動，其行程稱為管程；另一種流體在管外流動，其行程稱為殼程。另一種流體在管外流動，其行程稱為殼程。管束的壁面即為傳熱面。管束的壁面即為傳熱面。1、列管式換熱器的結構、列管式換熱器的結構 注意單程多程的概念注意單程多程的概念 單管程：流體在管內通過管束一次；單管程：流體在管內通過管束一次； 單殼程：流體在管外通過殼體一次。單殼程：流體在管外通過殼體一次。 為了提高傳熱系數，通常在殼體內安裝一定數目的折為了提高傳熱系數，通常在殼體內安裝一定數目的折流檔板。（防止流體短路、增加流速

4、，加大湍動程度）流檔板。（防止流體短路、增加流速，加大湍動程度）圓缺形圓缺形圓盤形圓盤形 多管程：封頭內設置分程隔板，使得流體每次通過部多管程：封頭內設置分程隔板，使得流體每次通過部分管子而往返管束多次。分管子而往返管束多次。 多殼程：在殼體內安裝縱向檔板使流體多次通過殼體多殼程：在殼體內安裝縱向檔板使流體多次通過殼體空間?？臻g。2、分類及特點、分類及特點 原因：管、殼溫度不同，原因：管、殼溫度不同，產生熱應力，產生熱應力，結果：結果：t50時時，管彎曲、斷裂或管板變形，管彎曲、斷裂或管板變形固定管板式固定管板式 安裝膨脹節(jié)；安裝膨脹節(jié)；分類：根據所采取的溫差補償措施，可分為：分類：根據所采取

5、的溫差補償措施，可分為：為此，采用各種補償辦法，消除或減小熱應力。為此，采用各種補償辦法，消除或減小熱應力。浮頭式浮頭式 本身具有補償能力；本身具有補償能力；U形管式形管式 本身具有補償能力。本身具有補償能力。（1） 固定管板式特點：特點： 結構簡單；成本較低；但會產生較大熱應力結構簡單；成本較低；但會產生較大熱應力且殼程檢修和清洗困難。且殼程檢修和清洗困難。適用：適用： 殼程流體不易結垢或容易化學清洗；殼程流體不易結垢或容易化學清洗；殼體與傳熱管壁溫度之差小于殼體與傳熱管壁溫度之差小于50 C。（2） 浮頭式浮頭式特點：特點： 可完全消除熱應力可完全消除熱應力,便于清洗和檢修便于清洗和檢修

6、。但結構復雜，成本高但結構復雜，成本高適用：應用廣泛。適用：應用廣泛。 （3） U型管式特點：特點： 具有溫度補償作用，結構較簡單，具有溫度補償作用，結構較簡單，但管程不易清洗。但管程不易清洗。適用：可用于高溫高壓，適用于管程為潔凈而不易結垢適用：可用于高溫高壓，適用于管程為潔凈而不易結垢的流體。的流體。三、三、 列管換熱器的選用列管換熱器的選用1. 根據工藝任務，計算熱負荷根據工藝任務，計算熱負荷2. 計算計算 tm3. 依據經驗選取依據經驗選取K，估算，估算A4. 確定冷熱流體流經管程或殼程，選定確定冷熱流體流經管程或殼程，選定u 先按單殼程多管程的計算，先按單殼程多管程的計算， 由由u和

7、和V估算單管程的管子根數，估算單管程的管子根數，如果如果 0.8，應增加殼程數；應增加殼程數；由管子根數和估算的由管子根數和估算的A，估算管子長度，估算管子長度， 再由系列標準選適當型號的換熱器。再由系列標準選適當型號的換熱器。5. 核算核算K 分別計算管程和殼程的分別計算管程和殼程的 ，6. 計算計算A 根據計算的根據計算的K和和 tm，確定垢阻，確定垢阻， 求出求出K，K進行比較。進行比較。并與估算的并與估算的如果相差較多，如果相差較多，應重新估算。應重新估算。計算計算A，并與選定的換熱器并與選定的換熱器A相比，相比，應有應有10%25%的裕量。的裕量。選用換熱器中的有關問題：選用換熱器中

8、的有關問題：(1) 流體流經管程或殼程的選擇流體流經管程或殼程的選擇管程：管程：殼程：殼程：原則：原則：(2) 流體流體uuuu選擇是經濟上權衡的問題，選擇是經濟上權衡的問題，傳熱效果好，傳熱效果好， 結構簡單，結構簡單， 清洗方便清洗方便不清潔或易結垢不清潔或易結垢、腐蝕性、腐蝕性、壓力高的流體。、壓力高的流體。飽和蒸汽飽和蒸汽、需要冷卻、需要冷卻、粘度大、粘度大或流量小的流體?；蛄髁啃〉牧黧w。 在同在同Q K ，、 tm下下A ， 節(jié)省設備費；節(jié)省設備費；Hf 操作費用增加；操作費用增加； ，但要避免層流流動但要避免層流流動 。(3) 換熱器中管子的規(guī)格和排列方式換熱器中管子的規(guī)格和排列方

9、式管子的規(guī)格：管子的規(guī)格：管長：管長：排列方式：排列方式：正三角形正三角形正方形直列正方形直列正方形錯列正方形錯列 192mm和和 252.5mm 1.5m、2.0m、3.0m、6.0m四、四、 傳熱過程的強化途徑傳熱過程的強化途徑1、增大、增大 tmmQKA t 提高加熱劑提高加熱劑T1的溫度或降低冷卻劑的溫度或降低冷卻劑t1的溫度的溫度 兩側變溫情況下，兩側變溫情況下，為了增強傳熱效率，為了增強傳熱效率，2、增大、增大A/V可采取可采取 tm 、A/V 、K 。盡量采用逆流流動盡量采用逆流流動改進傳熱面結構入手來增大改進傳熱面結構入手來增大A 和湍動程度和湍動程度，使，使Q 縱向翅片管縱向

10、翅片管橫向翅片管橫向翅片管螺旋槽紋管螺旋槽紋管 縮放管縮放管 3、增大、增大K1212111()()bRRK 盡可能利用有相變的熱載體（大） 提高的方法(無相變)： 用大的熱載體，如液體金屬Na等 減小金屬壁、污垢及兩側流體熱阻中較大者的熱阻 提高較小一側有效 增大流速 管內加擾流元件 改變傳熱面形狀和增加粗糙度五、五、 新型的換熱器新型的換熱器1、平板式換熱器、平板式換熱器優(yōu)點：傳熱效率高，K大結構緊湊，操作靈活，安裝檢修方便缺點：耐溫、耐壓差易滲漏，處理量小2、螺旋板式換熱器、螺旋板式換熱器優(yōu)點：傳熱效率高不易堵塞結構緊湊，成本較低缺點：壓力、溫度不能太高難以維修3、熱管換熱器、熱管換熱器

11、優(yōu)點：傳熱能力大、應用范圍廣、結構簡單、工作可靠；優(yōu)點：傳熱能力大、應用范圍廣、結構簡單、工作可靠；適用：尤其適用于某些等溫性要求較高的場合。適用：尤其適用于某些等溫性要求較高的場合。第四章 答案o30032.1840.46634.6 CooCCm21、 ;2、q=-35.8 W/m、W/(m)； 、 、51.6.213.3kWmm5、 ；6、 14；7、 o4370W/(C)m8、 2 o2 oo18.7 W/(mC)32.6W/(mC)77.9 C9、 、 、 2 o10、 47.5 W/(mC)2 o2 oW/(C)12W/(C)mm11、1465 ； 、379 o129 C13、 2110/kW m；14、 94191.3126kW54.71063kWkWkWkW15、 、 、 、 、 3o2.09/26.9 Cmh16、 、 234.218501630/28.3moooCCCkg h17、 、 40 、 ；19、 、823.77 10/1.31J hmoo20、 、30.8 C 、 40 C及219.222m21、 ； 、96.7 W/m、 83.2 W/m2729