熱質(zhì)交換原理與設(shè)備緒論.

1、熱交換器原理與設(shè)計南京師范大學南京師范大學能源與機械工程學院能源與機械工程學院Principle and Design of heat exchanger熱交換器原理與設(shè)計熱交換器原理與設(shè)計學時：54 學分：2.0教材教材熱交換器原理與設(shè)計（第四版） 史美中 王中錚編 東南大學出版社 2009年參考書目參考書目1.換熱器原理與設(shè)計 余建祖編 北京航空航天大學出版社 2006年2.換熱器 秦叔經(jīng) 葉文邦編 化學工業(yè)出版社 2002年課程的性質(zhì)和目的 本課程是熱能與動力工程等專業(yè)的一門重要專業(yè)選修課，熱質(zhì)交換設(shè)備是能源、動力、化工、冶金等各工程領(lǐng)域普遍使用的基本設(shè)備。該課程的目的在于使學生獲得一定

2、的有關(guān)熱質(zhì)交換器原理與設(shè)計的理論知識、相應的設(shè)計和計算能力。它不僅鞏固了學生所學的專業(yè)基礎(chǔ)理論，也是培養(yǎng)學生分析和解決工程實際問題能力的重要環(huán)節(jié)之一。第第0章：緒論章：緒論概述部分換熱器的定義換熱器的分類換熱器設(shè)計計算內(nèi)容l 定義定義：在工程中，將某種流體的熱量以一定的傳熱方式傳遞給他種流體的設(shè)備稱為熱交換器。0.1 0.1 熱交換器的定義熱交換器的定義 條件條件：至少有兩種不同溫度的流體參與傳熱，一種流體溫度較高，放出熱量，另一種流體溫度較低，吸收熱量。l 這里所講的熱交換器是以實現(xiàn)傳熱為目的的設(shè)備，也有些設(shè)備并非以傳熱為目的，在完成指定生產(chǎn)工藝的同時也伴隨著熱量交換，但這些設(shè)備不在本書的范

3、疇之內(nèi)。l 這些設(shè)備有：制冷設(shè)備、干燥設(shè)備、精餾設(shè)備等。l 工程應用工程應用 熱電工程熱電工程：省煤器、空氣預熱器、過熱器、凝汽器、除氧器、給水加熱器等。 制冷空調(diào)制冷空調(diào)：蒸發(fā)器和冷凝器、冷卻塔、冷凍水-空氣熱交換器等。 其它方面其它方面：石油化工、冶金、建筑、食品、醫(yī)療及航空航天領(lǐng)域等。0.1 0.1 熱交換器的定義熱交換器的定義0.1 0.1 熱交換器的定義熱交換器的定義熱交換器還是工業(yè)余熱利用最主要的利用方式，其性能的優(yōu)劣直接決定了余熱的利用效率。石油化工行業(yè)中，換熱器的投資要占到建廠投資的20%左右，重量占工藝設(shè)備總重量的40% ；年產(chǎn)30萬噸的乙烯裝置，換熱器的投資就占到總投資的2

4、5% ；一些大中型煉油企業(yè)中，各種熱交換器的數(shù)量達到300500臺。0.1 0.1 熱交換器的定義熱交換器的定義l 工程應用的基本要求工程應用的基本要求l 滿足工藝過程所提出的要求，熱交換強度高，熱損失少，在有利的平均溫差下工作；l 要有與溫度和壓力條件相適應的不易遭到破壞的工藝結(jié)構(gòu)，制造簡單，裝修方便，經(jīng)濟合理，運行可靠；l 設(shè)備緊湊；l 較低的流動阻力，以減少熱交換器的動力消耗。0.1 0.1 熱交換器的定義熱交換器的定義l 研究內(nèi)容研究內(nèi)容l 強化傳熱機理的研究和新型熱交換器的研制 ；l 流體熱物性的研究；l 制造材料和防腐蝕技術(shù)的研究；l 結(jié)垢和防垢技術(shù)的研究；l 設(shè)計工作的自動化和制

5、造技術(shù)的研究；l 振動與防振措施的研究；l 測試技術(shù)的研究；l 換熱器標準的制定研究等等。l 按用途來分類按用途來分類 (1) 加熱器：用于把流體加熱到所需溫度，被加熱流體在加熱過程中不發(fā)生相變。 (2) 冷卻器：用于冷卻流體，使其達到所需溫度。 (3) 預熱器：用于流體的預熱，以提高整套工藝的效率。 (4) 省煤器：用于加熱鍋爐的給水。 (5) 過熱器：用于加熱飽和蒸汽，使其達到過熱狀態(tài)。 (6) 再熱器：用于電廠再熱循環(huán)。 (7) 蒸發(fā)器：用于加熱液體，使其蒸發(fā)汽化。 (8) 冷凝器：用于冷卻凝結(jié)性飽和蒸汽，使其放出潛熱而凝結(jié)液化。0.2 0.2 熱交換器的分類熱交換器的分類l 按制造材料

6、分類按制造材料分類 (1) 金屬材料換熱器由金屬材料加工制成的換熱器。常用的材料有碳鋼、合金鋼、銅及銅合金、鋁及鋁合金、鈦及鈦合金等。因金屬材料導熱系數(shù)大，故此類換熱器的傳熱效率高。 (2) 非金屬材料換熱器有非金屬材料制成的換熱器。常用的材料有石墨、玻璃、塑料、陶瓷等。非金屬材料導熱系數(shù)較小，但具有較強的耐腐蝕性，故也有很廣泛的應用場所。0.2 0.2 熱交換器的分類熱交換器的分類l 按流動方向分類按流動方向分類0.2 0.2 熱交換器的分類熱交換器的分類順流式混流式逆流式錯流式l 按流動方向分類按流動方向分類0.2 0.2 熱交換器的分類熱交換器的分類順流式混流式逆流式總趨勢為順流的四次錯

7、流順流總趨勢逆流的四次錯流錯流逆流先順后逆的混流先逆后順的串聯(lián)混流0.2 0.2 熱交換器的分類熱交換器的分類總趨勢順流的四次錯流l 按傳送熱量分類按傳送熱量分類0.2 0.2 熱交換器的分類熱交換器的分類間壁式熱交換器間壁式熱交換器 冷、熱流體被固體壁面隔開，互不接觸，熱量由熱流體通過壁面?zhèn)鬟f給冷流體。形式多樣，應用廣泛。適于冷、熱流體不允許混合的場合。本課程重點介紹此類換熱器。如各種管殼式、板式結(jié)構(gòu)的換熱器?？煞譃殚g壁式、混合式和蓄熱式三類（最主要的分類）混合式（直接接觸式）混合式（直接接觸式）冷、熱流體通過直接接觸換熱。典型的例子是冷卻塔（冷水塔），噴射式熱交換器。0.2 0.2 熱交換

8、器的分類熱交換器的分類蓄熱式（回熱式）蓄熱式（回熱式）冷、熱流體周期性地流過固體壁面換熱。0.2 0.2 熱交換器的分類熱交換器的分類熱流體熱流體熱流體熱流體冷流體冷流體冷流體冷流體冷、熱流體的熱量傳遞借助于大熱容量固體避免（蓄熱媒介）實現(xiàn)。結(jié)構(gòu)簡單，可耐高溫，體積龐大，不能完全避免兩種流體的混和。適于高溫氣體熱量的回收或冷卻。如回轉(zhuǎn)式空氣預熱器。燒嘴A燒嘴B交替切換鋼坯Nox排放燃料燃料陶瓷球型蓄熱體廢氣空氣廢氣切換閥(1620 K)預熱空氣(1270 K)分散式余熱回收方式0.2 0.2 熱交換器的分類熱交換器的分類螺旋板熱交換器平行板熱交換器板翅式熱交換器翅片管熱交換器0.2 0.2 熱交換器的分類熱交換器的分類間壁式熱交換器夾套式熱交換器管式熱交換器板式熱交換器異型式熱交換器噴淋式熱交換器沉浸式熱交換器套管式熱交換器管殼式熱交換器沉浸式熱交換器沉浸式熱交換器噴淋式熱交換器噴淋式熱交換器套管式熱交換器套管式熱交換器管殼式熱交換器管殼式熱交換器翅片管式熱交換器翅片管式熱交換器翅片管式熱交換器翅片管式熱交換器夾套式熱交換器夾套式熱交換器板翅式熱交換器板翅式熱交換器平行板式熱交換器平行板式熱交換器螺旋板式熱交換器螺旋板式熱交換器熱交換器設(shè)計計算的內(nèi)容如下：1）熱計算（熱力計算）傳熱系數(shù) 傳熱面積2）結(jié)構(gòu)