化工工藝基礎(chǔ)知識(shí)篇（Word）

1、目 錄致新員工書1第一篇 銷售人員管理政策篇6第一章 2009年度市場(chǎng)營銷策略6第二章 營銷組織體系7第二章 責(zé)任分布/工作職責(zé)10第三章 業(yè)務(wù)管理/業(yè)務(wù)流程15第四章 銷售政策/獎(jiǎng)懲政策18第五章 薪酬/績(jī)效管理22第二篇 化工工藝基礎(chǔ)知識(shí)篇26第六章 流體流動(dòng)26第七章 傳熱學(xué)基本知識(shí)35第八章 吸收基本知識(shí)38第九章 蒸餾基本知識(shí)40第十章 去濕/干燥基本知識(shí)48第三篇 換熱器基本知識(shí)篇50第四篇 公司產(chǎn)品知識(shí)篇65第十一章 公司產(chǎn)品概述65第十二章 JAD換熱器性能特點(diǎn)66第十三章 銷售工程師知識(shí)問答68第五篇 產(chǎn)品工藝應(yīng)用篇78第十四章 換熱器工藝應(yīng)用概述78第十五章 JAD換熱器工

2、藝應(yīng)用83第十六章 工程案例分析881 / 92第二篇 化工工藝基礎(chǔ)知識(shí)篇第六章 流體流動(dòng)一、概述1、流體：氣體和液體統(tǒng)稱為流體。在化工生產(chǎn)中所處理的物料有很多是流體。根據(jù)生產(chǎn)要求，往往需要將這些流體按照生產(chǎn)程序從一個(gè)設(shè)備輸送到另一個(gè)設(shè)備?；S中，管路縱橫排列，與各種類型的設(shè)備連接，完成著流體輸送的任務(wù)。除了流體輸送外，化工生產(chǎn)中的傳熱、傳質(zhì)過程以及化學(xué)反應(yīng)大都是在流體流動(dòng)下進(jìn)行的。流體流動(dòng)狀態(tài)對(duì)這些單元操作有著很大影響。   在研究流體流動(dòng)時(shí)，常將流體視為由無數(shù)流體微團(tuán)組成的連續(xù)介質(zhì)。所謂流體微團(tuán)或流體質(zhì)點(diǎn)是指這樣的小塊流體：它的大小與容器或管道相比是微不足道

3、的。二、流體靜力學(xué)：研究流體在外力作用下的平衡規(guī)律1、密度：?jiǎn)挝惑w積流體的質(zhì)量，稱為流體的密度，其表達(dá)式為式中 流體的密度，kg/m3；m流體的質(zhì)量，kg；V流體的體積，m3。液體的密度隨壓力的變化甚?。O高壓力下除外），可忽略不計(jì)，故常稱液體為不可壓縮的流體，但其隨溫度稍有改變。氣體的密度隨壓力和溫度的變化較大。2、比容：?jiǎn)挝毁|(zhì)量流體的體積，稱為流體的比容，用符號(hào)v表示，單位為m3/kg，亦即流體的比容是密度的倒數(shù)。3、壓 力：流體垂直作用于單位面積上的力，稱為流體的壓強(qiáng)，簡(jiǎn)稱壓強(qiáng)。習(xí)慣上稱為壓力。作用于整個(gè)面上的力稱為總壓力。在法定單位制中，壓力的單位是N/m2，稱為帕斯卡，以Pa表示。但

4、長期以來采用的單位為atm（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）。它們之間的換算關(guān)系為：1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(atm)=101300Pa=760mmHg4、基準(zhǔn)：壓力可以有不同的計(jì)量基準(zhǔn)（1）絕對(duì)壓力和表壓：絕對(duì)壓力以零壓力（絕對(duì)真空）為基準(zhǔn)，表壓則以當(dāng)?shù)卮髿鈮簽榛鶞?zhǔn)。（2）真空度：真空度也以當(dāng)?shù)卮髿鈮簽榛鶞?zhǔn)，但真空度與表壓的計(jì)算方向相反，即低于大氣壓的數(shù)值稱為真空度。它與絕對(duì)壓力的關(guān)系，可用下式表示表壓絕對(duì)壓力大氣壓力當(dāng)被測(cè)流體的絕對(duì)壓力小于大氣壓時(shí)，其低于大氣壓的數(shù)值稱為真空度（vacuum），即真空度大氣壓力絕對(duì)壓力注意，此處的大氣壓力均應(yīng)指當(dāng)?shù)卮髿鈮?。在本章中如不加說明時(shí)均可按標(biāo)準(zhǔn)大氣壓計(jì)算。絕對(duì)壓力、表壓和真空度的

5、關(guān)系，如圖所示。三、管內(nèi)流體流動(dòng)規(guī)律1：流量與流速（一）流量 （1） 體積流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流體流經(jīng)管道任一截面的體積，稱為體積流量，以V表示，其單位為m3/s。（2） 質(zhì)量流量： 單位時(shí)間內(nèi)流體流經(jīng)管道任一截面的質(zhì)量，稱為質(zhì)量流量以G表示，其單位為kg/s。體積流量與質(zhì)量流量之間的關(guān)系為（二）流速 （1）平均流速：流速是指單位時(shí)間內(nèi)液體質(zhì)點(diǎn)在流動(dòng)方向上所流經(jīng)的距離。實(shí)驗(yàn)證明，流體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，由于流體具有粘性，管道橫截面上流體質(zhì)點(diǎn)速度是沿半徑變化的。管道中心流速最大，愈靠管壁速度愈小，在緊靠管壁處，由于液體質(zhì)點(diǎn)粘附在管壁上，其速度等于零。但工程上，一般系以管道截面積除以體積流量所得的值，來表

6、示流體在管道中的速度。此種速度稱為平均速度，簡(jiǎn)稱流速，以u(píng)表示，單位為m/s。流量與流速關(guān)系為uV/A （1-15）G=V=Au (1-16)式中 A管道的截面積，m2。（2）質(zhì)量流速：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流體流經(jīng)管道單位截面的質(zhì)量稱為質(zhì)量流速，以表示，單位為kg/m2·s。它與流速及流量的關(guān)系為 G/A=Au/A=u （1-17） 由于氣體的體積與溫度、壓力有關(guān)，顯然，當(dāng)溫度、壓力發(fā)生變化時(shí)，氣體的體積流量與其相應(yīng)的流速也將之改變，但其質(zhì)量流量不變。此時(shí)，采用質(zhì)量流速比較方便。（3）管道直徑的估算： 若以d表示管內(nèi)徑，則式（1-15）可寫成 流量一般為生產(chǎn)任務(wù)所決定，而合理的流速則應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)

7、權(quán)衡決定，一般液體流速為0.53m/s。氣體為1030m/s。四、管內(nèi)流體流動(dòng)現(xiàn)象 1、 粘度：流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì)，稱為粘性。流體粘性越大，其流動(dòng)性就越小。從桶底把一桶甘油放完要比把一桶水放完慢得多，這是因?yàn)楦视土鲃?dòng)時(shí)內(nèi)摩擦力比水大的緣故。牛頓粘性定律 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：板間液體運(yùn)動(dòng)，且形成上大下小的流速分布(速度差)。 現(xiàn)象說明： (1) 板間流體可看成為許多流體層，且其間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)(速度差)。 （2）相鄰流體層之間存在摩擦力，稱為內(nèi)摩擦力或粘滯力。（否則流體靜止） 2、 內(nèi)摩擦力或粘滯力： 這種運(yùn)動(dòng)著的流體內(nèi)部相鄰兩流體層間由于分子運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的相互作用力，稱為流體的內(nèi)摩擦力或

8、粘滯力。流體運(yùn)動(dòng)時(shí)內(nèi)摩擦力的大小，體現(xiàn)了流體粘性的大小。 3、 粘度：物理意義：?jiǎn)挝凰俣忍荻葧r(shí)單位面積上所產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力。 粘度越大，流體流動(dòng)時(shí)生產(chǎn)的內(nèi)摩擦力也越大。 4、液體中的動(dòng)量傳遞：流體流動(dòng)過程也稱為動(dòng)量傳遞過程，牛頓粘性定律就是定量描述動(dòng)量傳遞的定律。 沿流動(dòng)方向相鄰兩流體層由于速度的不同，它們的動(dòng)量也就不同。速度較快的流體層中的流體分子，在隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的過程中有一些進(jìn)入速度較慢的流體層中，與速度較慢的流體分子互相碰撞，使速度較慢的分子速度加快，動(dòng)量增大。同時(shí)，速度較慢的流體層中京有同量分子進(jìn)入速度較快的流體層。由于流體層之間的分子交換使動(dòng)量從速度大的流體層向速度小的流體層傳遞。由此可見

9、，分子動(dòng)量傳遞是由于流體層之間速度不等，動(dòng)量從速度大處向速度小處傳遞。這與在物體內(nèi)部溫度不等熱從溫度高處向溫度低處傳遞即熱傳導(dǎo)，是相似。5、 流體流動(dòng)類型與雷諾準(zhǔn)數(shù)流體的流動(dòng)類型，首先由雷諾用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了觀察。在雷諾實(shí)驗(yàn)裝置(圖1-14)中，有一入口為喇叭狀的玻璃管浸沒在透明的水槽內(nèi)，管出口有調(diào)節(jié)水流量用的閥門，水槽上方的小瓶?jī)?nèi)充有有色液體。實(shí)驗(yàn)時(shí)，有色液體從瓶中流出，經(jīng)喇叭口中心處的針狀細(xì)管流入管內(nèi)。從有色流體的流動(dòng)情況可以觀察到管內(nèi)水流中質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況。流速小時(shí)，管中心的有色流體在管內(nèi)沿軸線方向成一條輪廓清晰的直線，平穩(wěn)地流過整根玻璃管，與旁側(cè)的水絲毫不相混合，如圖1-(a)所示。此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

10、表明，水的質(zhì)點(diǎn)在管內(nèi)都是沿著與管軸平行的方向作直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)開大閥門使水流速逐漸增大到一定數(shù)值時(shí)，呈直線流動(dòng)的有色細(xì)流便開始出現(xiàn)波動(dòng)而成波浪形細(xì)線，并且不規(guī)則地波動(dòng)；速度再增，細(xì)線的波動(dòng)加劇，然后被沖斷而向四周散開，最后可使整個(gè)玻璃管中的水呈現(xiàn)均勻的顏色，如圖(C)所示。顯然，此時(shí)流體的流動(dòng)狀況已發(fā)生了顯著地變化。上述實(shí)驗(yàn)表明：流體在管道中的流動(dòng)狀態(tài)可分為兩種類型。當(dāng)流體在管道中流動(dòng)時(shí)，若有色液體與水迅速混合，如圖1-(c)所示，則表明流體質(zhì)點(diǎn)除了沿著管道向前流動(dòng)外，各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度在大小和方向上都有時(shí)發(fā)生變化，于是質(zhì)點(diǎn)間彼此碰撞并互相混合，這種流動(dòng)狀態(tài)稱為湍流(turbulent flow)或

11、紊流。根據(jù)不同的流體和不同的管徑所獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：影響液體類型的因素，除了流體的流速外，還有管徑d，流體密度和流體的粘度。u、d、越大，越小，就越容易從層流轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧?。雷諾得出結(jié)論：上述中四個(gè)因素所組成的復(fù)合數(shù)群du/，是判斷流體流動(dòng)類型的準(zhǔn)則。這數(shù)群稱為雷諾準(zhǔn)數(shù)或雷諾數(shù)，用Re表示。上述結(jié)果表明，Re數(shù)是一個(gè)無因次數(shù)群。不管采用何種單位制只要Re中各物理量用同一單位制的單位，那所求得Re的數(shù)值相同。根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)得知Re2000時(shí)，流動(dòng)類型為層流；當(dāng)Re4000時(shí)，流動(dòng)類型為湍流；而在2000Re4000范圍內(nèi)，流動(dòng)類型不穩(wěn)定，可能是層流，也可能是湍流，或是兩者交替出現(xiàn)，與外界干擾情況有關(guān)

12、。例如周圍振動(dòng)及管道入口處等都易出現(xiàn)湍流。這一范圍稱為過渡區(qū)(transition region)。在兩根不同的管中，當(dāng)流體流動(dòng)的Re數(shù)相同時(shí)，只要流體邊界幾何條件相似，則流體流動(dòng)狀態(tài)也相同。這稱為流體流動(dòng)的相似原理。 1實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及流動(dòng)類型 （a） 流體質(zhì)點(diǎn)只有軸向運(yùn)動(dòng)（層流或滯流） (b) 流體質(zhì)點(diǎn)除有軸向運(yùn)動(dòng)外，還有徑向運(yùn)動(dòng)。（過渡流） （c） 流體質(zhì)點(diǎn)除有軸向運(yùn)動(dòng)和徑向運(yùn)動(dòng)外，還相互碰撞和混合。（湍流或紊流） 2. 雷諾準(zhǔn)數(shù)（雷諾數(shù)）(Reynolds Number) 層流底層區(qū) 湍流 過渡流區(qū)（緩沖層） 湍流主體區(qū)（湍流核心） 3流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方式 (1)  

13、60;層流：軸向運(yùn)動(dòng)（穩(wěn)態(tài)流動(dòng)） (2)   湍流：脈動(dòng)（非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)）五、流體在圓管內(nèi)的速度分布流體在圓管內(nèi)的速度分布是指流體流動(dòng)時(shí)，管截面上質(zhì)點(diǎn)的軸向速度沿半徑的變化。由于層流與湍流是本質(zhì)完全不同的兩種流動(dòng)類型，故兩者速度分布規(guī)律不同。(1) 流體在圓管內(nèi)的速度分布 (a) 層流：拋物線分布，u=0.5umax （b）湍流：非拋物線分布，u0.82umax (2) 流體在直管內(nèi)的流動(dòng)阻力（a）層流：阻力來自內(nèi)摩擦力 （b）湍流：阻力來自內(nèi)摩擦力和碰撞及混合，即阻力為摩擦應(yīng)力與湍流應(yīng)力之和 邊界層的概念 1形成：潤濕附著內(nèi)摩擦力減速梯度 (1)  邊界層

14、：壁面附近存在速度梯度的流體層。一般取邊界層外緣的流速u=0.99us。 層流 邊界層 過渡流 湍流 層流底層區(qū) 湍流邊界層 過渡流區(qū)（緩沖層） 湍流主體區(qū)（湍流核心） （2） 主流區(qū)：不存在速度梯度的區(qū)域或邊界層以外的區(qū)域。由實(shí)驗(yàn)可以測(cè)得層流流動(dòng)時(shí)的速度分布。沿著管徑測(cè)定不同半徑處的流速，標(biāo)繪在圖1-16上，速度分布為拋物線形狀。管中心的流速最大，向管壁的方向漸減，靠管壁的流速為零。平均速度為最大速度的一半。   實(shí)驗(yàn)證明，層流速度的拋物線分布規(guī)律，并不是流體剛?cè)牍芸诰土⒖绦纬傻?，而是要流過一段距離后才能充分發(fā)展成拋物線的形狀。  如圖1-17所示，流

15、體在流入管口之前速度分布是均勻的。在進(jìn)入管口之后，則靠近管壁的一層非常薄的流體層，因附著在管壁上，其速度突然降為零。流體在繼續(xù)往里流動(dòng)的過程中，靠近管壁的各層流體，由于粘性的作用，而逐漸滯緩下來。又由于各截面上的流量為一定值，管中心處各點(diǎn)的速度必然增大。當(dāng)液體深入到一定距離之后，管中心的速度等于平均速度的兩倍時(shí)，層流速度分布的拋物線規(guī)律才算完全形成。六、流體流動(dòng)阻力（一）管、管件及閥門管路系統(tǒng)是由管、管件、閥門以及輸送機(jī)械等組成的。當(dāng)流體流經(jīng)管和管件、閥門時(shí)，為克服流動(dòng)阻力而消耗能量。因此，在討論流體在管內(nèi)的流動(dòng)阻力時(shí)，必需對(duì)管、管件以及閥門有所了解。1 管管子的種類很多，目前已在化工廠中廣泛

16、應(yīng)用的有鑄鐵管、鋼管、特殊鋼管、有色金屬、塑料管及橡膠管等。鋼管又有有縫與無縫之分；有色金屬管又可分為紫鋼管、黃銅管、鉛管及鋁管等。有縫鋼管多用低碳鋼制成；無縫鋼管的材料有普通碳鋼、優(yōu)質(zhì)碳鋼以及不銹鋼等。不銹鋼管價(jià)昂選用時(shí)應(yīng)慎重，但是在輸送強(qiáng)腐蝕性的液體或某些特殊要求的情況下，應(yīng)用也不少，如稀硝酸用管、混酸用管等。鑄鐵管常用于埋在地下的給水總管、煤氣管及污水管等。輸送濃硝酸、稀硫酸則應(yīng)分別使用鋁管及鉛管。2. 管件 管件(pipe fitting)為管與管的連接部件，它主要是用來改變管道方向、連接支管、改變管徑及堵塞管道等。圖1-22所示為管道中常用的幾種管件。3. 閥門 閥門裝于管道中用以調(diào)

17、節(jié)流量。常用的閥門有以下幾種。（1）截止閥 截止閥(globe valve)構(gòu)造如圖1-23所示，它是依靠閥盤換的上升或下降，以改變閥盤與閥座的距離，以達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。截止閥構(gòu)造比較復(fù)雜，在閥體部分液體流動(dòng)方向經(jīng)數(shù)次改變，流動(dòng)阻力較大。但這種閥門嚴(yán)密可靠，而且可較精確地調(diào)節(jié)流量，所以常用于蒸汽、壓縮空氣及液體輸送管道。若流體中含有懸浮顆粒時(shí)應(yīng)避免使用。（2） 閘閥 閘閥(gate valve)又稱為閘板閥。如圖1-24所示。閘閥是利用閘板的上升或下降，以調(diào)節(jié)管路中流體的流量。閘閥構(gòu)造簡(jiǎn)單，液體阻力小，且不易為懸浮物所堵塞，故常用于大直徑管道。其缺點(diǎn)是閘閥閥體高；制造、檢修比較困難。（3）

18、止逆閥 止逆閥(check valve)又稱為單向閥。其功用在于只允許流體沿單方向流動(dòng)。如圖1-25所示。當(dāng)流體自左向右流動(dòng)時(shí)，閥自動(dòng)開啟；如遇到有反向流動(dòng)時(shí)，閥自動(dòng)關(guān)閉。止逆閥只能在單向開關(guān)的特殊情況下使用。形成層流拋物線規(guī)律的這一段，稱為層流的起始段，X00.05dRe。 （二）流體在直管中的流動(dòng)阻力 1、阻力的含義Friction Implication內(nèi)摩擦力=摩擦阻力=流動(dòng)阻力=能量損失=阻力損失=阻力=åhf2、阻力的分類Classification of the Friction 直管阻力：流體流經(jīng)一定直徑的直管時(shí)，所產(chǎn)生的阻力。 局部阻力：流體流經(jīng)管件、閥門及進(jìn)出口時(shí)

19、，由于受到局部障礙所產(chǎn)生的阻力。流體在管內(nèi)從第一截面流到第二截面時(shí)，由于流體層之間的分子動(dòng)量傳遞而產(chǎn)生的內(nèi)摩擦阻力，或由于流體之間的湍流動(dòng)量傳遞而引起的摩擦阻力，使一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能。我們把這部分機(jī)械能稱為能量損失。管路一般由直管段和管件、閥門等組成。因此，流體在管路中的流動(dòng)阻力，可分為直管阻力和局部阻力兩類。直管阻力是流體流經(jīng)一定直徑的直管時(shí)，所產(chǎn)生的阻力。局部阻力是流體流經(jīng)管件、閥門及進(jìn)出口時(shí)，由于受到局部障礙所產(chǎn)生的阻力。所以，流體流經(jīng)管路的總能量損失，應(yīng)為直管阻力與局部阻力所引起能量損失之總和。（三） 管壁粗糙度Roughness of Pipe Walls 1管的分類Classi

20、fication of pipes 光滑管Smooth pipe：玻璃管、銅管、塑料管等 管 粗糙管Rough pipe：鋼管、鑄鐵管等 2絕對(duì)粗糙度：粗糙面凸出部分的平均高度，e，m。3相對(duì)粗糙度：，無量綱（因次）。4層流時(shí)，粗糙度對(duì)阻力沒有影響。5湍流時(shí) (1）    沒有影響。（2） 有影響。 第七章  傳熱基本知識(shí) 一 、 概述（一） 傳熱過程在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用 加熱或冷卻 換熱 強(qiáng)化傳熱過程 保溫 削弱傳熱過程 傳熱過程即熱量傳遞過程。在化工生產(chǎn)過程中，幾乎所有的化學(xué)反應(yīng)過程都需要控制在一定的溫度下進(jìn)行。為了達(dá)到和保持所要求的溫度，反

21、應(yīng)物在進(jìn)入反應(yīng)器前常需加熱或冷卻到一定溫度。在過程進(jìn)行中，由于反應(yīng)物需要吸收或放出一定的熱量，故又要不斷地導(dǎo)入或移出熱量；有些單元操作，如蒸餾、蒸發(fā)、干燥和結(jié)晶等，都有一定的溫度要求，所以也需要有熱能的輸入或輸出，過程才能進(jìn)行；此外，許多設(shè)備或管道在高溫或低溫下操作，若要保證管路中輸送的流體能維持一定的溫度以及減少熱量損失，則需要保溫（或隔熱）；近十多年來，隨著能源價(jià)格的不斷上漲，回收廢熱及節(jié)省能源已成為降低生產(chǎn)成本的重要措施之一。以上所講到的情況，都與熱量傳遞有關(guān)。可見，在化工生產(chǎn)中，傳熱過程具有相當(dāng)重要的地位。 化工生產(chǎn)中常遇到的傳熱問題，通常有以下兩類：一類是要求熱量傳遞情況好，亦即要求

22、傳熱速率高，這樣可使完成某一換熱任務(wù)時(shí)所需的設(shè)備緊湊，從而降低設(shè)備費(fèi)用；另一類是像高溫設(shè)備及管道的保溫，低溫設(shè)備及管道的隔熱等，則要求傳熱速率越低越好。 （二） 傳熱的三種基本方式 傳熱的基本方式 熱的傳遞是由于系統(tǒng)內(nèi)或物體溫度不同而引起的。當(dāng)無外功輸入時(shí)，根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱總是自動(dòng)地從溫度較高的部分傳給溫度較低的部分，或是從溫度較高的物體傳給溫度較低的物體。根據(jù)傳熱機(jī)理不同，傳熱的基本方式有三種：傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。 1、熱傳導(dǎo) 又稱導(dǎo)熱。當(dāng)物體內(nèi)部或兩個(gè)直接接觸的物體之間存在著溫度差異時(shí)，物體中溫度較高部分的分子因振動(dòng)而與相鄰的分子碰撞，并將能量的一部分傳給后者，藉此，熱能就從物體的溫度

23、較高部分傳到溫度較低部分。稱這種傳遞熱量的方式為熱傳導(dǎo)。在熱傳導(dǎo)過程中，沒有物質(zhì)的宏觀位移。 熱量從物體內(nèi)溫度較高的部分傳遞到溫度較低的部分，或傳遞到與之接觸的另一物體的過程稱為熱傳導(dǎo)。 特點(diǎn)：沒有物質(zhì)的宏觀位移 氣體：分子做不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)時(shí)相互碰撞的結(jié)果 固體：導(dǎo)電體：自由電子在晶格間的運(yùn)動(dòng) 非導(dǎo)電體：通過晶格結(jié)構(gòu)的振動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的 液體：機(jī)理復(fù)雜，主要靠原子、分子在平衡位置上的熱運(yùn)動(dòng)。2、對(duì)流 又稱熱對(duì)流、對(duì)流傳熱。在流體中，主要是由于流體質(zhì)點(diǎn)的位移和混合，將熱能由一處傳至另一處的傳遞熱量的方式為對(duì)流傳熱。對(duì)流傳熱過程中往往伴有熱傳導(dǎo)。工程中通常將流體和固體壁面之間的傳熱稱為

24、對(duì)流傳熱；若流體的運(yùn)動(dòng)是由于受到外力的作用(如風(fēng)機(jī)、水泵或其它外界壓力等)所引起，則稱為強(qiáng)制對(duì)流(forced convection)；若流體的運(yùn)動(dòng)是由于流體內(nèi)部冷、熱部分的密度不同而引起的，則稱為自然對(duì)流(natural convection)。 3、輻射 輻射是一種通過電磁波傳遞能量的過程。任何物體，只要其絕對(duì)溫度不為零度，都會(huì)以電磁波的形式向外界輻射能量。其熱能不依靠任何介質(zhì)而以電磁波形式在空間傳播，當(dāng)被另一物體部分或全部接受后，又重新轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋＿@種傳遞熱能的方式稱為輻射或熱輻射。實(shí)際上上述三種傳熱方式很少單獨(dú)存在，而往往是同時(shí)出現(xiàn)的。如化工生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的間壁式換熱器，熱量從熱流體經(jīng)

25、間壁(如管壁)傳向冷流體的過程，是以導(dǎo)熱和對(duì)流兩種方式進(jìn)行。 （三） 冷熱流體的接觸方式1直接接觸式 冷熱流體直接混合進(jìn)行熱量交換。 2蓄熱式 冷熱流體交替流過換熱器。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單；耐高溫。缺點(diǎn)：設(shè)備體積大；有一定程度的混合。 3間壁式冷熱流體通過換熱壁面熱交換。   1）套管換熱器 傳熱面為內(nèi)管壁的表面  2） 列管換熱器                    

26、        傳熱面為殼內(nèi)所有管束壁的表面積   （四） 熱載體及其選擇 加熱劑：熱水、飽和水蒸氣、礦物油或聯(lián)苯等低熔混合物、煙道氣等。 冷卻劑：水、空氣、冷凍鹽水、液氨等 冷卻溫度>30°C 水； 加熱溫度<180°C 飽和水蒸氣（五） 間壁式換熱器中的傳熱過程 1基本概念 熱負(fù)荷Q：同種流體溫升或溫降時(shí)，吸收或放出的熱量，單位 J/s或W。 傳熱速率Q：熱流量，單位時(shí)間內(nèi)通過換熱器的整個(gè)傳熱面?zhèn)鬟f的熱量，單位 J/s或W。 熱流密度q：熱通量，單位時(shí)間內(nèi)通過

27、單位傳熱面積傳遞的熱量，單位 J/(s. m2)或W/m2。2 冷熱流體通過間壁的傳熱過程3.冷熱流體通過間壁的傳熱過程 3.冷熱流體通過間壁的傳熱過程     定態(tài)傳熱：Q1=Q2=Q3=Q 總傳熱速率方程： 式中： K總傳熱系數(shù)，W/(m2.)或W/(m2.K)； Q傳熱速率，W或J/s； A總傳熱面積，m2； tm兩流體的平均溫差，或K。工業(yè)生產(chǎn)中冷、熱兩種流體的熱交換，大多數(shù)情況下不允許兩種流體直接接觸，要求用固體壁隔開，這種換熱器稱為間壁式換熱器。圖4-1所示的套管式換熱器是其中的一種。它是由兩根管子套在一起組成的。兩種流體分別在內(nèi)客

28、與兩根管的環(huán)隙中流動(dòng)，進(jìn)行熱量交換。熱流體的溫度由T1降至T2；冷流體的溫度由t1升至t2。間壁兩側(cè)流體的換熱情況可用圖4-2表示。由于熱流體與冷流體之間有溫度差tm，則熱量通過間從熱流體傳給冷流體。單位時(shí)間內(nèi)的傳熱量，即傳熱速率(heat transfer rate)Q，與傳熱面積A及兩流體的溫度差tm成正比，為 Q=KAtm (4-1) 式中 K-比例系數(shù)，稱為總傳熱系數(shù) W/m2·K(或W/m2·)； Q-傳熱速率，J/s(或W)；A-傳熱面 積， m2； tm-兩流體的平均溫度差，K(或)。式(4-1)稱傳熱速率方程式或傳熱基本方程式，它是換熱器設(shè)計(jì)最重要的方程式。

29、當(dāng)所要求的傳熱速率Q、溫度差tm及總傳熱系數(shù)K已知時(shí)，可用傳熱速率方程式計(jì)算所需要的傳熱面積A。 如圖4-2所示，熱流體靠對(duì)流傳熱將熱量傳給管壁，在管壁中靠熱傳導(dǎo)將熱量從一側(cè)傳到另一側(cè)，再靠對(duì)流傳熱將熱量從管壁傳給冷流體。因此，要掌握傳熱過程的原理，首先要分別研究熱傳導(dǎo)和對(duì)流傳熱的基本原理。 （六） 換熱器的熱負(fù)荷計(jì)算 熱負(fù)荷是生產(chǎn)上要求流體溫度變化而吸收或放出的熱量。換熱器中冷、熱兩流體進(jìn)行熱交換，若忽略熱損失，則根據(jù)能量守恒原理，熱流體放出的熱量Q1必等于冷流體吸收的熱量Q2，Q1=Q2，稱此為熱量衡算式。熱量衡算式與傳熱速率方程式為換熱器傳熱計(jì)算的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)換熱器時(shí)，根據(jù)熱負(fù)荷要求，用傳

30、熱速率方程式計(jì)算所需傳熱面積。下面介紹熱負(fù)荷計(jì)算。 （一） 無相變化時(shí)熱負(fù)荷計(jì)算 1  比熱法 當(dāng)物質(zhì)與外界交換熱量時(shí)，物質(zhì)不發(fā)生相變化而只有溫度變化，這種熱量稱為顯熱。在恒壓條件下，單位質(zhì)量的物質(zhì)升高1所需的熱量，稱為定壓比熱或定壓熱容。以符號(hào)cp表示，單位為kJ/kg·K(或kJ/kg·)。 （二） 有相變化時(shí)熱負(fù)荷計(jì)算 當(dāng)流體與外界交換熱量過程中發(fā)生相變化時(shí)，其熱負(fù)荷用潛熱法計(jì)算。例如，飽和蒸汽冷凝為同溫度下的液體時(shí)放出的熱量，或液體沸騰汽化為同溫度下的飽和蒸汽時(shí)吸收的熱量，可用下式計(jì)算 Q=Gr 汽化(或蒸汽冷凝)潛熱，單位為kJ/kg。潛熱等于飽和蒸汽的

31、焓與同溫度下液體焓之差值。 例4-1 試計(jì)算壓力為147.1kN/m2，流量為1500kg/h的飽和水蒸汽冷凝后并降溫至50時(shí)所放出的熱量。 解 此題可分成兩步計(jì)算：一是飽和水蒸汽冷凝成水，放出潛熱；二是水溫降至50時(shí)所放出的顯熱。               蒸汽冷凝成水所放出的熱量為Q1               水由110.7降溫

32、至50時(shí)放出的熱量Q2 共放出熱量Q Q=Q1+Q2二、 熱傳導(dǎo) （一） 有關(guān)熱傳導(dǎo)的基本概念   只要物體內(nèi)部有溫度差存在，就有熱量從高溫部分向低溫部分傳導(dǎo)。所以研究熱傳導(dǎo)必須涉及物體內(nèi)部的溫度分布。1. 溫度場(chǎng)和等溫面  溫度場(chǎng)：某一瞬間空間中各點(diǎn)的溫度分布，稱為溫度場(chǎng)。  等溫面：溫度場(chǎng)中同一時(shí)刻相同溫度各點(diǎn)組成的面稱為等溫面。因?yàn)榭臻g同一點(diǎn)不能同時(shí)具有兩個(gè)不同的溫度，所以不同的等溫面彼此不能相交。2. 溫度梯度 溫度梯度是一個(gè)點(diǎn)的概念。溫度梯度是一個(gè)向量。方向垂直 （二） 導(dǎo)熱系數(shù)1. 固體的導(dǎo)熱系數(shù) 在數(shù)值上等于單

33、位溫度梯度下的熱通量。 是分子微觀運(yùn)動(dòng)的宏觀表現(xiàn)。常用的固體導(dǎo)熱系數(shù)見表4-1。在所有固體中，金屬是最好的導(dǎo)熱體。純金屬的導(dǎo)熱系數(shù)一般隨溫度升高而降低。而金屬的純度對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)影響很大，如含碳為1%的普通碳鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為45W/m·K，不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)僅為16 W/m·K。 2. 液體的導(dǎo)熱系數(shù)液體分成金屬液體和非液體兩類，前者導(dǎo)熱系數(shù)較高，后者較低。在非金屬液體中，水的導(dǎo)熱系數(shù)最大，除去水和甘油外，絕大多數(shù)液體的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而略有減小。一般來說，溶液的導(dǎo)熱系數(shù)低于純液體的導(dǎo)熱系數(shù)。表4-2和圖4-6列出了幾種液體的導(dǎo)熱系數(shù)值。表4-2 液體的導(dǎo)熱系數(shù) 液體 溫度， 導(dǎo)

34、熱系數(shù)， W/m·K 醋酸50% 20 0.35 丙酮 30 0.17 苯胺 020 0.17 苯 30 0.16 氯化鈣鹽水30% 30 0.55 乙醇80% 20 0.24 甘油60% 20 0.38 甘油40% 20 0.45 正庚烷 30 0.14 水銀 28 8.36 硫酸90% 30 0.36 硫酸60% 30 0.43 水 30 0.62 3. 氣體的導(dǎo)熱系數(shù) 氣體的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而增大。在通常的壓力范圍內(nèi)，其導(dǎo)熱系數(shù)隨壓力變化很小，氣體的導(dǎo)熱系數(shù)很小，故對(duì)導(dǎo)熱不利，但對(duì)保溫有利。 常見的幾種氣體的導(dǎo)熱系數(shù)值見表4-3。 表4-3 氣體的導(dǎo)熱系數(shù) 氣體 溫度， 導(dǎo)熱

35、系數(shù)， W/m·K 氫 0 0.17 二氧化碳 0 0.015 空氣 0 0.024 空氣 100 0.031 甲烷 0 0.029 水蒸汽 100 0.025 氮 0 0.024 乙烯 0 0.017 氧 0 0.024 乙烷 0 0.018 三、 對(duì)流傳熱1對(duì)流傳熱的基本概念對(duì)流傳熱是在流體流動(dòng)進(jìn)程中發(fā)生的熱量傳遞現(xiàn)象，它是依靠流體質(zhì)點(diǎn)的移動(dòng)進(jìn)行熱量傳遞的，幫與流體的流動(dòng)情況密切相關(guān)。工業(yè)上遇到的對(duì)流傳熱，常指間壁式換熱器中兩側(cè)流體與固體壁面之間的熱交換，變化即流體將熱量傳給固體壁面或者由壁面將熱量傳給流體的過程稱之為對(duì)流傳熱（或稱對(duì)流給熱、放熱）。在第一章流體流動(dòng)中已指出，流體

36、產(chǎn)生流動(dòng)的原因可以是流體以外力（如泵、鼓風(fēng)機(jī)等）作用下而造成的強(qiáng)制對(duì)流，亦可是由流體內(nèi)部的溫度差而引起流體的密度差產(chǎn)生的自然對(duì)流。俚流體的流動(dòng)類型只有層流與湍流兩種。當(dāng)流體作層流流動(dòng)時(shí)，各層流體平等流動(dòng)，在垂直于流體流動(dòng)方向上的熱量傳遞，主要民熱傳導(dǎo)（亦有較弱的自然對(duì)流）的方式進(jìn)行。而當(dāng)液體為湍流流動(dòng)時(shí)，無論流體主體的湍動(dòng)程度多大，緊鄰壁面處總胡一薄層流體順著壁面作層流流動(dòng)（即層流底層），同理，此層內(nèi)在垂直于流體流動(dòng)方向上的熱量傳遞，仍是以熱傳導(dǎo)方式為主進(jìn)行。由于大多數(shù)流體的導(dǎo)熱系數(shù)較小，幫熱阻主要集中在層流底層中，因此，溫度差也主要集中在該層中。在層流底層與湍流主體之間存在著一個(gè)過渡區(qū)，過渡

37、區(qū)內(nèi)的熱量傳遞是傳導(dǎo)與對(duì)流的共同作用。而在油流全體中，由于流體的質(zhì)點(diǎn)劇烈混合，可以認(rèn)為無傳熱阻力，即溫度梯度已消失。在處理上，將有溫度梯度存在的區(qū)域稱為傳熱邊界層（thermal boundary layer）或溫度邊界層，當(dāng)然，傳熱的主要熱阻即在此層中。圖4-11中表示對(duì)流傳熱時(shí)A-A截面上的溫度分布情況。由上述分析可見，對(duì)流傳熱與流體的流動(dòng)情況及流體的性質(zhì)等有關(guān)，其影響因素很多。2、對(duì)流傳熱過程的分析 層流底層： 溫度梯度大，式主要以熱傳導(dǎo)方式進(jìn)行。 湍流核心： 溫度梯度小，對(duì)流方式。 過渡區(qū)域： 熱傳導(dǎo)和對(duì)流方式。 傳熱的基本關(guān)系 a對(duì)流傳熱系數(shù)， W/m2·K（或W/m2&#

38、183;）。 3. 影響對(duì)流傳熱系數(shù)的主要因素引起流動(dòng)的原因： （1）自然對(duì)流：由于流體內(nèi)部密度差而引起流體的流動(dòng)。 （2）強(qiáng)制對(duì)流：由于外力和壓差而引起的流動(dòng)。 強(qiáng)>自實(shí)驗(yàn)表明，影響對(duì)流傳熱系數(shù)的主要因素有：1、流體的狀態(tài)：液體、氣體、蒸汽及在傳熱過程中是否有相變化。有相變化時(shí)對(duì)流傳熱系數(shù)比無相變化時(shí)大的多；2、流體的物理性質(zhì)：影響較大的物性有密度、比熱Cp、導(dǎo)熱系數(shù)、粘度等；3、流體的運(yùn)動(dòng)狀況：層流、過渡流或湍流；4、流體對(duì)流的狀況：自然對(duì)流，強(qiáng)制對(duì)流；5、傳熱表面的形狀、位置及大小：如管、板、管束、管徑、管長、管子排列方式、垂直放置或水平放置等。由上述分析可見，影響對(duì)流傳熱的因素很

39、多，故對(duì)流傳熱系數(shù)的確定是一個(gè)極為復(fù)雜的問題。在一般情況下，對(duì)流傳熱系數(shù)沿不能推導(dǎo)出理論計(jì)算式，而只能通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定。  四、傳熱過程的計(jì)算   1總傳熱系數(shù)     管外對(duì)流     管壁熱傳導(dǎo)     管內(nèi)對(duì)流     對(duì)于定態(tài)傳熱2 傳熱平均溫度差的計(jì)算 按照參與熱交換的兩種流體在沿著換熱器壁面流動(dòng)時(shí)各點(diǎn)溫度變化的情況，可將傳熱分為恒溫傳熱與變溫傳熱兩類。而變溫傳熱又可分為一側(cè)流體變溫與兩側(cè)流體變溫兩種

40、情況。（1）恒溫傳熱：兩種流體進(jìn)行熱交換時(shí)，在沿傳熱壁面的不同位置上，在任何時(shí)間兩種流體的溫度皆不變化，這種傳熱稱為穩(wěn)定的恒溫傳熱。如蒸發(fā)器中，間壁的一側(cè)是飽和水蒸汽在一定溫度下冷凝，另一側(cè)是液體在一定溫度下沸騰，兩側(cè)流體溫度沿傳熱面無變化，兩流體的溫度差亦處處相等，可表示為 （2）變溫傳熱：在傳熱過程中，間壁一側(cè)或兩側(cè)的流體沿著傳熱壁面，在不同位置時(shí)溫度不同，但各點(diǎn)的溫度皆不隨時(shí)間而變化，即為穩(wěn)定的變溫傳熱過程。間壁兩側(cè)流體皆發(fā)生溫度變化，這時(shí)參與換熱的兩種流體沿著傳熱兩側(cè)流動(dòng)，其流動(dòng)方式不同，平均溫度差亦不同。即平均溫度差與兩種流體的流向有關(guān)。生產(chǎn)上換熱器內(nèi)流體流動(dòng)方向大致可分為下列四種情

41、況。圖為換熱器中流體流動(dòng)方向的意圖。  tm與流體流向有關(guān)       逆流      并流      錯(cuò)流      折流并流 如圖4-19(a)所示，參與換熱的兩種流體在傳熱面的兩側(cè)分別以相同的方向流動(dòng)。 逆流 如圖4-19(b)所示，參與換熱的兩種流體在傳熱面的兩側(cè)分別以相對(duì)的方向流動(dòng)。 錯(cuò)流 如圖4-19(c)所示，參與換熱的兩種

42、流體在傳熱面的兩側(cè)彼此呈垂直方向流動(dòng)。 折流 如圖4-19(d)所示，參與換熱的兩種流體在傳熱面的兩側(cè)，其中一側(cè)流體只沿一個(gè)方向流動(dòng)，而另一側(cè)的流體則先沿一個(gè)方向流動(dòng)，然后折回以相反方向流動(dòng)，如此反復(fù)地作折流，使兩側(cè)流體間有并流與逆流的交替存在。此種情況稱為簡(jiǎn)單折流。若參與熱交換的雙方流體均作折流，則稱為復(fù)雜折流。 在上述四種流向中，以并流與逆流應(yīng)用較為普遍，兩種流體的溫度沿傳熱面的變化情況如圖4-20所示。由圖4-20可見，無論是哪一種情況，壁面兩側(cè)冷、熱流體的溫度均沿著傳熱面而變化，其相應(yīng)各點(diǎn)的溫度差顯然也是變化的，故存在著如何求取傳熱過程平均溫度差Tm的計(jì)算式。圖4-21表示逆流時(shí)流體的

43、溫度隨著傳熱量Q的變化情況。 將上式與傳熱基本方程式Q=KAtm比較，可見變溫傳熱的平均溫度差為   其值為換熱器進(jìn)、出口處兩種流體溫度差的對(duì)數(shù)平均值，故稱為對(duì)數(shù)平均溫度差。 當(dāng)t1/t2<2時(shí)，可用算術(shù)平均值tm = (t1+t2)/2代替對(duì)數(shù)平均值。 五、傳熱面積的計(jì)算 A=Q/Ktm 因計(jì)算熱負(fù)荷時(shí)未考慮熱損失，所以計(jì)算出的傳熱面積再增加10%20%，作為設(shè)計(jì)或選 用換熱器的依據(jù)。五、流體流動(dòng)方向的選擇 在間壁式換熱器中，對(duì)純逆流和并流兩種情況發(fā)，確定傳熱壁面兩側(cè)流體的流動(dòng)方向，可從以下兩方面考慮。 1、 流體流動(dòng)方向?qū)鳠崞骄鶞囟炔畹挠绊?對(duì)間壁兩側(cè)流體皆為恒溫及一側(cè)流

44、體恒溫另一側(cè)流體變溫的傳熱過程，并流或逆流操作時(shí)的平均溫度差相同，這時(shí)流體流動(dòng)方向的選擇，主要應(yīng)考慮換熱器的構(gòu)造及操作上的方便。當(dāng)間壁兩側(cè)流體皆變溫且兩種流體的進(jìn)、出口溫度一定時(shí)，由于逆流操作的平均溫度差較并流時(shí)大，在傳遞同樣熱量的條件下，逆流所需的傳熱面積較小。 2、 流體流動(dòng)方向?qū)d熱體用量的影響 對(duì)間壁兩側(cè)流體恒溫傳熱，及一側(cè)流體恒溫另一側(cè)流體變溫的傳熱過程，并、逆流時(shí)載熱體用量均相同。而當(dāng)間壁兩側(cè)流體皆為變溫傳熱時(shí)，則流體的流動(dòng)方向?qū)α黧w的最終溫度有很大影響。如圖4-22所示。加熱時(shí)，即工藝將冷流體由t1 加熱至t2 ，若采用并流，加熱介質(zhì)的最低極限出口溫度為冷流體的出口溫度t2；而若

45、采用逆流，如圖中虛線所示，加熱介質(zhì)的最低極限出口溫度可為冷流體的進(jìn)口溫度t1(t1<t2)。如果換熱的目的僅是為了加熱流體，則逆流操作時(shí)由于和T2逆可能小于T2并，所以加熱介質(zhì)的用量可能較并流時(shí)??；如果換熱的目的是為了回收熱量，則逆流操作加熱介質(zhì)的出口溫度可較并流操作時(shí)低，即回收的熱量可多些。 由上述分析可知，在相同傳熱面條件下，逆流操作時(shí)加熱劑(冷卻劑)用量較并流??；反之，在加熱劑(冷卻劑)用量相同條件下，逆流的換熱器傳熱面積較并流的小。 還應(yīng)指出的是：流體的始、終溫不僅影響到載熱體用量，同時(shí)還影響到傳熱平均溫度差tm。在操作中，當(dāng)載熱體的用量減少到一定程度時(shí)，可使逆流操作的平均溫度差

46、小于并流操作的平均溫度差，這時(shí)，對(duì)完成同樣的傳熱量Q而言，逆流操作所需的傳熱面積會(huì)比并流操作所需的傳熱面積大(在傳熱系數(shù)K相同條件下)。這種情況下，選用哪一種流向進(jìn)行操作，需由經(jīng)濟(jì)核算而定，即核算增加傳熱面積所需的投資費(fèi)用與減少載熱體用量而節(jié)約的操作費(fèi)用哪一種操作更經(jīng)濟(jì)些。一般來說，傳熱面積而增加的設(shè)備費(fèi)用，較減少載熱體用量而節(jié)省的長期操作費(fèi)用為少，故逆流操作優(yōu)于并流。此外，逆流操作還有冷、熱流體間的溫度差較均勻的優(yōu)點(diǎn)。   并流操作的優(yōu)點(diǎn)是較容易控制溫度，故對(duì)某些熱敏性物料的加熱，并流操作可控制出口溫度，從而可避免出口溫度過高而影響產(chǎn)品質(zhì)量。此外，還應(yīng)考慮物料的性質(zhì)，如加熱粘性物料

47、時(shí)，若采用并流操作，可使物料迅速升溫，降低粘度，提高傳熱系數(shù)。六、總傳熱系數(shù)   在傳熱基本方程式Q=KAtm中，傳熱量Q是生產(chǎn)任務(wù)所規(guī)定的，溫度差tm之值由冷、熱流體進(jìn)、出換熱器的始、終溫度決定，也是由工藝要求給出的條件，則傳熱面積A之值與總傳熱系數(shù)K值密切相關(guān)，因此，如何合理地確定K值，是設(shè)計(jì)換熱器中的一個(gè)重要問題。 目前，總傳熱系數(shù)K值有三個(gè)來源：一是選取經(jīng)驗(yàn)值，即目前生產(chǎn)設(shè)備中所用的經(jīng)過實(shí)踐證實(shí)并總結(jié)出來的生產(chǎn)實(shí)踐數(shù)據(jù)；二是實(shí)驗(yàn)測(cè)定K值；三是計(jì)算。 在傳熱計(jì)算中，如何合理地確定K值，是設(shè)計(jì)換熱器中的一個(gè)重要問題。而在設(shè)計(jì)中往往參照在工藝條件相仿、類似設(shè)備上

48、所得較為成熟的生產(chǎn)數(shù)據(jù)作為設(shè)計(jì)依據(jù)。工業(yè)生產(chǎn)用列管式換熱器中總傳熱系數(shù)值的大致范圍見表4-10 表4-10 列管式換熱器中K值大致范圍 熱流體 冷流體 總傳熱系數(shù)，K W/m2·K 水 水 8501700 輕油 水 340910 重油 水 60280 氣體 水 17280 水蒸汽冷凝 水 14204250 水蒸汽冷凝 氣體 30300 低沸點(diǎn)烴類蒸汽冷凝(常壓) 水 4551140 高沸點(diǎn)烴類蒸汽冷凝(減壓) 水 60170 水蒸汽冷凝 水沸騰 20004250 水蒸汽冷凝 輕油沸騰 4551020 水蒸汽冷凝 重油沸騰 140425 七、污垢熱阻 換熱器操作一段時(shí)間后，其傳熱表面常

49、有污垢積存，使傳熱減少。此層雖不厚，但熱阻大。在計(jì)算總傳熱系數(shù)K植時(shí)，污垢熱阻一般不可忽視。由于污垢層的厚度及其導(dǎo)熱系數(shù)不易估計(jì)，工程計(jì)算時(shí)，通常是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選用污垢熱阻。 常見流體在傳熱表面形成的污垢熱阻，大致數(shù)值可參考表4-11。 表4-11 常用流體的污垢熱阻 流體 污垢熱阻 m2·K/kW 水(速度<1m/s，t<47)   蒸餾水 0.09 海水 0.09 清凈的河水 0.21 未處理的涼水塔用水 0.58 已處理的涼水塔用水 0.26 已處理的鍋爐用水 0.26 硬水、井水 0.58 水蒸汽   優(yōu)質(zhì)不含油 0.052 劣質(zhì)不含油 0.09

50、往復(fù)機(jī)排出 0.176 液體   處理過的鹽水 0.264 有機(jī)物 0.176 燃料油 1.056 焦油 1.76 氣體   空氣 0.260.53 溶劑蒸汽 0.14 表4-11中只是介紹垢阻的大致范圍。對(duì)易結(jié)垢的流體同，故換熱使用過久，污垢層很厚時(shí)，污垢熱阻會(huì)超過表4-11中之值，結(jié)果必使傳熱速率嚴(yán)重下降，故換熱器要根據(jù)具體工作條件，定期清洗。八、間壁式換熱器 在化工生產(chǎn)中，大多數(shù)情況下，冷、熱兩種流體在換熱過程中不允許混合，故間壁式換熱器在化工生產(chǎn)中被廣泛使用。下面就常用的換熱器作一簡(jiǎn)要介紹。（一）夾套式換熱器 如圖4-28所示，這種換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要用于反應(yīng)器的加

51、熱或冷卻。夾套要裝在容器外部，在夾套和器壁間形成密閉的空間，成為一種流體的通道。當(dāng)用蒸汽進(jìn)行加熱時(shí)，蒸汽由上部接管進(jìn)入夾套，冷凝水由下部接管中排出。冷卻時(shí)，則冷卻水由下部進(jìn)入，由上部流出。由于夾套內(nèi)部清洗困難，故一般用不易產(chǎn)生垢層的水蒸汽、冷卻水等作為載熱體。 因夾套式換熱器時(shí)傳熱面積受到限制，所以當(dāng)需及時(shí)移走較大熱量時(shí)，則應(yīng)在容器內(nèi)部加設(shè)蛇管(或列管)冷卻器，管內(nèi)通入冷卻水，及時(shí)取走熱量以保持器內(nèi)一定的溫度。當(dāng)夾套內(nèi)通冷卻水時(shí)，為提高其對(duì)流傳熱系數(shù)可在夾套內(nèi)加設(shè)擋板，這樣既可使冷卻水流向一定，又可提高流速，從而增大總傳熱系數(shù)。 （二） 套管式換熱器 將兩種直徑大小不同的標(biāo)準(zhǔn)管裝成同心套管。根

52、據(jù)換熱要求，可將幾段套管連接起來組成換熱器。每一段套管稱為一程，每程的內(nèi)管依次與下一程的內(nèi)管用U形管連接，面外管之間也由管子連接如圖4-29所示。換熱器的程數(shù)可以按照傳熱面大小而增減，亦可幾排并列，每排與總管相連。換熱時(shí)一種流體在內(nèi)管中流動(dòng)，另一種流體在套管的環(huán)隙中流動(dòng)，兩種流體可始終保持逆流流動(dòng)。由于兩個(gè)管徑都可以適當(dāng)選擇，以使內(nèi)管與環(huán)隙間的流體呈湍流狀態(tài)，故一般具有較高的總傳熱系數(shù)，同時(shí)也減少垢層的形成。這種換熱器的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耐高壓、制造方便、應(yīng)用靈便、傳熱面易于增減。其缺點(diǎn)是單位傳熱面的金屬消耗量很大，占地較大，故一般適用于流量不大、所需傳熱面亦不大及高壓的場(chǎng)合。 （三） 蛇管

53、式換熱器 蛇管式換熱器可分為沉浸式和噴淋式兩種。 沉浸式蛇管換熱器 蛇管多以金屬管子彎繞而成，或制成適應(yīng)容器需要的形狀，沉浸在容器中，兩種流體分別在管內(nèi)、外進(jìn)行換熱，如圖4-30中所示。此種換熱器和主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于制造、便于防腐、且能承受高壓。其主要缺點(diǎn)是管外液體的對(duì)流傳熱系數(shù)較小，從而總傳熱系數(shù)亦小，如增設(shè)攪拌裝置，則可提高傳熱效果。 噴淋蛇管式換熱器 如圖4-31所示，冷水由最上面管子的噴淋裝置中淋下，沿管表面下流，而被冷卻的流體自最下面管子流入，由最上面管子中流出，與外面的冷流體進(jìn)行熱交換，所以傳熱效果較沉浸式為好。與沉浸式相比，該換熱器便于檢修和清洗。其缺點(diǎn)是占地較大，水滴濺灑

54、到周圍環(huán)境，且噴淋不易均勻。 （四） 板式換熱器 板式換熱器主要由一組長方形的薄金屬板平行排列構(gòu)成。用框架將板片夾緊組裝于支架上，如圖4-32、圖4-33所示。兩相鄰板片的邊緣襯以墊片(橡膠或壓縮石棉等)壓緊，達(dá)到密封的目的。板片四角有圓孔，形成液體的通道。冷、熱流體交替地在板片兩側(cè)流過，通過板片進(jìn)行換熱。板片通常被壓制成各種槽形或波紋形的表面，這樣增強(qiáng)了剛度，不致受壓變形，同時(shí)也增強(qiáng)液體的湍動(dòng)程度，增大傳熱面積，亦利于流體的均勻分布。 板片尺寸常見寬度為2001000mm，高度最大可過2m。板間距通常為46mm。板片材料有不銹鋼，亦可用其它耐腐蝕合金材料。 板式換熱器的主要優(yōu)點(diǎn)是：總傳熱系數(shù)

55、高，因板式換熱器中，板面被壓制成波紋或溝槽，可在低流速下(如Re=200左右)即可達(dá)到湍流，故總傳熱系數(shù)高，而液體阻力卻增加不大，污垢熱阻亦較小。對(duì)低粘度液體的傳熱，K值可高達(dá)7000W/m2·K；結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積設(shè)備提供的傳熱面積大；操作靈活性大，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)板片數(shù)目以增減傳熱面積或以調(diào)節(jié)流道的辦法，適應(yīng)冷、熱流體流量和溫度變化的要求；加工制造容易、檢修清洗方便、熱損失小。 主要缺點(diǎn)是：允許操作壓力較低，最高不超過1961kPa，否則容易滲漏；操作溫度不能太高，因受墊片耐熱性能的限制，如對(duì)合成橡膠墊圈不130，對(duì)壓縮石棉墊圈也應(yīng)低于250；處理量不大，因板間距小，流道截面較小，流速亦不能過大。 第八章 吸收 1、概述 化工生產(chǎn)中所處理的原料、中間產(chǎn)物、粗產(chǎn)品等幾乎都是混合物，而且大部分是均相物系。為進(jìn)一步加工使用，常將這些混合物分離為較純凈或幾乎純態(tài)的物質(zhì)。對(duì)于