《熱交換器考試》word版

1、熱交換器：在工程中將其中流體的熱量以一定的傳熱方式傳遞給其他流體的設備。其特點是以傳熱為主要過程和目的熱交換器按傳送熱量的方法分為：間壁式，混合式，蓄熱式。 間壁式：兩流體分別在一個固體壁面兩側流動，不直接接觸，熱量通過壁面進行傳遞。其類型有：管式（沉浸式、噴淋式、套管式、管殼式）、板式、夾套式、擴展表面式、熱管式 混合式：或稱直接接觸式。兩種流體直接接觸傳熱。 蓄熱式：或稱回熱式。兩種流體分別分時輪流和壁面接觸，熱量借助蓄熱壁面?zhèn)鬟f。 按照流體流動方向分為：順流式，逆流式，錯流式，混流式。 順流式：兩種流體平行地向著同一方向流動。 逆流式：兩種流體也是平行流動，但流動方向相反。 錯流式：兩種

2、流體的流動方向互相垂直交叉。 混流式：既有順流部分，又有逆流部分。 流程數(shù)：管外空間裝設縱向隔板使流體在殼體內進行曲折流動的次數(shù)或管箱內裝進分層隔板使流體在管層內流動的次數(shù)。熱計算類型：設計性熱計算（平均溫差法），校核性熱計算（傳熱有效度法）區(qū)別：設計性熱計算目的在于決定熱交換器的傳熱面積，同時計算時需要確定結構尺寸，往往與結構計算交叉進行。 校核性熱計算是針對現(xiàn)成的熱交換器，目的在于確定流體的出口溫度，并了解該熱交換器在非設計工況下的性能變化,判斷能否在非設計工況下完成換熱任務。熱容量：乘積Mc，代表流體的溫度每改變1所需要的熱量，用W表示。 熱損失系數(shù)L：對于實際上有散熱的熱交換器熱損失Q

3、L，實際吸熱量和放熱量之比。 平均溫差：算數(shù)平均溫差（恒大于對數(shù)平均溫差），對數(shù)平均溫差，積分平均溫差順、逆流時對數(shù)平均溫差的計算公式是在什么假定條件下得到的？答：1。兩種流體的質量流量和比熱在整個傳熱面上保持定值；2。傳熱系數(shù)在整個傳熱面上不變；3。熱交換器沒有熱損失；4。沿管子的軸向導熱可以忽略；5。同一種流體從進口到出口的流動過程中，不能既有相變又有單相對流換熱。其他流動方式平均溫差（以流體進出口溫度按照逆流算出對數(shù)平均溫差，然后乘以一個修正系數(shù)）=f（P，R）值反應某種流動方式在給定工況下接近逆流的程度。采用多殼程或多臺串聯(lián)的方式來代替，使值增大。溫度效率P：代表冷流體的實際吸熱量與最

4、大可能的吸熱量的比率。（公式） R：冷流體的熱容量與熱流體的熱容量之比。（公式）非混合流：在熱交換器中某種流體流動時被限制在各自形成的獨立通道中，垂直流動方向上不能自由運動，也就不可能自身混合，稱為非混合流。熱交換器的最大可能傳熱量Qmax：指一個面積為無窮大且其流量和進出口溫度與實際熱交換器的流量和進口溫度相同的逆流型熱交換器所能達到的傳熱量的極限值。（公式） 傳熱有效度：實際傳熱量與最大可能傳熱量之比（公式）實際傳熱量：傳熱有效度法和最大可能傳熱量的乘積。 傳熱單元數(shù)NTU：傳熱系數(shù)與傳熱面積的乘積與兩種流體中的最小熱容量的比值。（公式） 無因次數(shù)Rc：代表熱交換器傳熱能力的大小。（最小熱

5、容量和最大熱容量的比值）（公式）順流和逆流比較1.在同樣的傳熱單元數(shù)時，逆流的總是大于順流，且隨NTU的增大而增大；而順流則相反，隨NTU增大而趨于定值，達到一定值后，NTU的增大對沒有貢獻 2.在流體進、出口溫度相同的條件下，逆流的平均溫差最大，順流則最小，其他的流動方式介于順流和逆流之間。逆流時所需傳熱面最小或傳熱量最多。3.逆流式冷流體的出口溫度可高于熱流體的出口溫度，而順流時t2總是低于t1。所以，逆流時可以有較大的溫度變化t，可使流體消耗減小。但是片面追求高的溫度變化會使得換熱器兩端的溫差降低，平均溫差降低，換熱面積增加。4.從熱工角度看，逆流比順流有利，但流體的最高溫度發(fā)生在換熱器

6、一端，一端壁溫高。而且，逆流時傳熱面在整個長度方向上溫度差別大，壁面溫度不均勻。流動方式的選擇原則（按照經(jīng)濟性、方便性、滿足需求性，抓住主要矛盾）1.在給定的溫度狀況下，保證獲得較大的平均溫差，以減小傳熱面積，減低金屬或其他材料的消耗；2.使流體本身的溫度變化值盡可能大，從而使流體的熱量得到合理利用，減少流體的消耗量，并可節(jié)省泵或風機的投資與能量消耗；3.盡可能使傳熱面積的溫度均勻，并在較低溫度下工作，以便使用較便宜的材料制造換熱器；應有最好的傳熱工況，以便獲得較高的傳熱系數(shù)，減小傳熱面。溫度交叉：在熱交換器中局部出現(xiàn)了熱流體溫度比冷流體溫度低的情況，在溫度分布曲線上表現(xiàn)為冷熱流體的溫度曲線出

7、現(xiàn)了交叉。 出現(xiàn)可能：先逆后順的型熱交換器。避免溫度交叉的方法：增加管外程數(shù)或改為兩臺單殼程換熱器串聯(lián)，如兩臺型，改為型?；炝骱湾e流時應注意的問題：1.管內偶數(shù)程的簡單混流，相同進出口溫度下，平均溫度相同，與順流和逆流順序無關；管內奇數(shù)程的簡單混流，增加其中的逆流程數(shù)可以提高平均溫差。2.型熱交換器的值比型有所減小，但相差很小，可用同一線算圖。3.采用先逆后順的熱交換器時，要特別注意溫度交叉現(xiàn)象！避免溫度交叉的方法：增加管外程數(shù)或改為兩臺單殼程換熱器串聯(lián)，如兩臺型，改為型。4.采用多次混流，可以顯著提高平均溫差的數(shù)值，同時也提高了流速，增加了傳熱系數(shù)，而結構卻復雜了，制造困難和流阻都增加。管殼

8、式熱交換器：是在一個圓筒形殼體內設置許多平行的管子，讓兩種流體分別從管內空間和管外空間流過進行熱量交換。管殼式熱交換器分為固定管板式，U形管式，浮頭式，填料函式。管子在管板上的固定：脹管法（保證可靠），焊接法（在焊接接頭處的熱應力可能造成應力腐蝕和破裂，在管口和管子間存在間隙），脹焊法（壓力低于4MP，溫度低于300度，管徑小于20mm時，脹接困難，對管子厚度也有一定要求）。管板：固定、支撐管束。管子在管板上的排列原則：1保證管板有必要的強度，而且管子和管板的連接要固定和緊密2設備要盡量緊湊以便減小管板和殼體的直徑，并使管外空間的流通截面減小，以便提高管外流體的流速；3要使制造、安裝和修理、維

9、護簡便管子在管板上的排列方式：等邊三角形排列，同心圓排列，正方形排列 排列特點：等邊三角形排列比較緊湊，管外流體湍動程度高，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大，最合理常用。同心圓法，靠近殼體的布管均勻；管板上劃線、制造和裝配比較困難。正方形排列，雖比較松散，傳熱效果也較差，但管外清洗方便，對易結垢流體更為適用。換熱管中心距：管板上兩根管子中心線的距離稱為換熱管中心距，其大小主要與管板強度和清洗管子外表所需間隙，管子在管板上上的固定方法有關。采用焊接時中心距過小不能保證焊接質量。脹管時過小中心距會造成管板在脹接時由于擠壓力的作用而產生變形，失去管板與管子之間的連接力。一般認為換熱管中心距不小于1.25倍的管外徑。分

10、程隔板：在管箱內安裝分成隔板是為了將熱交換器的管呈分為若干流程，增加流速，提高換熱系數(shù)。 原則：形狀結構力求簡單，使密封長度盡可能短；應使每一程管子數(shù)大致相等；程數(shù)取為1、2、4、6、8、10、12七種。在考慮分層的時候，最好使相鄰程間平均壁溫之差不超過28攝氏度。折流板：為了提高流體的流速和湍流程度，強化殼程流體的傳熱在管外空間常設縱向隔板或折流板。折流板除使流體橫過管束流動外，還有支撐管束，防止管束震動和彎曲的作用。分為弓形折流板和盤環(huán)形。 折流板切除對流動的影響：弓形缺口太大或太小都會產生死區(qū)，既不利于傳熱，又往往增加流體阻力。 缺口弦高一般為殼體內徑的2045。折流板的間距對殼體的流動

11、亦有重要的影響。間距太大，不能保證流體垂直流過管束，使管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)下降；間距太小，不便于制造和檢修，阻力損失亦大。一般取折流板間距為殼體內徑的0.21.0倍，且不小于50 mm，不大于表2.5的規(guī)定。且不超過圓筒內徑。兩塊管板與端部兩塊折流板的距離通常大于中間一些折流板的距離，以便為殼程進出口提供額外空間。 折流板的安裝固定是通過拉桿和定距管來實現(xiàn)的。弓形折流板：缺口上下方向排列，缺口左右方向排列。當流過殼程的全是單相的清潔物料宜用前者。若氣體中含少量液體時，應在缺口朝上的折流板最低處開通液口。若液體中含少量氣體時，應在缺口朝下的折流板最高處開通氣口。擋管和旁路擋板：防止流體短路而設置。擋

12、管：兩端堵死的管子，布置于相應分程隔板槽后的位置上，占據(jù)一個根換熱管的位置，不穿過管板，點焊于折流板上。通常每隔34排管子安排一根擋管。不應設置在折流板缺口處。旁路擋板為減小管束外環(huán)間隙的短路而設。厚度一般與折流板相同，嵌入折流板內，并點焊在折流板上。一般設置12對。只有當殼程流體的換熱系數(shù)起控制作用時，安裝擋管或旁路擋板才有意義。防沖板與導流筒：殼程進口管流體的 值較大時，在殼程進口管處設置防沖板或導流筒。當殼程進口接管距管板較遠，流體停滯區(qū)過大時，應設置導流筒，以減少流體停滯區(qū)。進出口接管應注意問題：1.接管應與殼體內表面平齊，盡量沿換熱器的徑向或軸向設置；2.設計溫度等于或高于300時，

13、接管應采用對焊法蘭；3.必要時應設置溫度計接口、壓力表接口及液面計接口；4.對于不能利用接管（或接口）進行放氣和排液的熱交換器，應在管程和殼程的最高點設置放氣口，最低點設置排液口，最小公稱直徑為20 mm；5.立式熱交換器可設置溢流口。定型尺寸：對流體運動或傳熱發(fā)生主導影響的尺寸。貝爾法思想：假定全部殼程流體都以錯流形式通過理想管束，求得傳熱因子，再根據(jù)熱交換器結構參數(shù)及操作條件不同，引入各項修正因子。理想管束：管子與折流板上的管孔之間、殼體內壁與折流板的外緣之間、殼體內壁與管束外緣之間均無間隙的換熱管束。思考題管殼式熱交換器設計中，如果將換熱管加長、管子數(shù)目減少以保證傳熱面積不變，結果會帶來

14、什么影響？答：對于管程，管子數(shù)目減少，流速增加，換熱系數(shù)增加，但相應流動阻力也增加。對于殼層，殼程的流程變長，增大了流動阻力。而且增加管長也使得管程不穩(wěn)定，增大了管子與管板連接處的泄漏的可能性，而且使安裝維護不便。進出口折流板間距與中間折流板的間距不等時，對殼側的傳熱及流動阻力有何影響？答：進出口折流板間距一般比中間折流板間距稍大，為殼程進出口提供足夠空間，折流板間距大，流速降低，傳熱系數(shù)降低，但流動阻力也相對減少。熱交換器設計中怎樣合理確定流速和壓降？答：在一般情況下，流速的增加將使換熱系數(shù)也隨之增加，但是增加流速也使流動阻力隨之增大，且增加速率遠超過換熱系數(shù)的增加速率，因此流速的增加會使壓

15、降增加。選擇的流速要盡量使流體呈湍流狀態(tài)，為避免產生過大的壓降，才不得不選用層流狀態(tài)下的流速，即在允許的壓降范圍內，盡量使流速達到湍流狀態(tài)。流體在熱交換器內流動空間的選擇原則：（1）要盡量提高使傳熱系數(shù)受到限制的那一側的換熱系數(shù)，使傳熱面兩側的傳熱條件盡量接近；（2）盡量節(jié)省金屬材料，特別是貴重材料，以降低制造成本；（3）要便于清洗積垢，以保證運行可靠；（4）在溫度較高的熱交換器中應減少熱損失，而在制冷設備中則應減少冷量損失；（5）要減小殼體和管子因受熱不同而產生的溫差應力，以便使結構得到簡化；（6）在高壓下工作的熱交換器，應盡量使密封簡單而可靠；（7）要便于流體的流入、分配和排出。流動空間選

16、擇：1機油的水冷器：機油走殼程，水走管程。機油粘性大，走殼程，容易達到湍流狀態(tài)。2 水蒸汽的冷凝器，冷卻介質為水：水蒸氣走殼程，水走管程。水蒸氣冷凝走殼程易排走。3 熱流體：水，進口溫度110，出口溫度80 ，流量55t/h，運行壓力4bar；冷流體：氨，進口溫度20，出口溫度45，運行壓力12bar：氨走殼程，清潔。水走管程，有水垢，管程易清洗。流動空間具體選擇：管側：容積流量小的流體；不清潔、易結垢的不清潔流體；壓力高的流體；有腐蝕性的或有毒的流體；高溫流體或在低溫裝置中的低溫流體。殼側：容積流量大的流體特別是常壓下的氣體；剛性結構熱交換器中兩流體溫差較大時，換熱系數(shù)大的流體；高粘度流體；

17、飽和蒸汽冷凝時。一般而言管程能達到湍流條件就令流體走管程，否則可考慮走殼程。應抓住主要方面，例如首先從流體的壓力、防腐蝕及清洗等要求來考慮，然后再從對阻力降低或其他要求予以校核選定。(1)流量小或粘性大的流體走殼程好。因為殼程流道截面和方向都在不斷交化且可設置折流板，Re100即達湍流；從減小壓降的角度來看也是Re小的走殼程有利，但如果能通過來用多管程等措施而且壓降又不超出容許值時，也可以走管程。(2)對于剛性結構的換熱器，若兩流體溫差很大，因壁面溫度與換熱系數(shù)大的介質溫度接近，宜使換熱系數(shù)大者走殼程以減小管束與殼體的差脹；但當兩流體溫差小，而換熱系數(shù)值相差很大時，宜使換熱系數(shù)大者走管程因為在

18、管外加翅或螺紋比在管內方便。(3)與外界溫差大的流體走管程,與外界溫差小的走殼程，這樣對殼體受力條件和減少熱損失有利(4)飽和蒸汽冷凝時宜走殼程。因為它對流速和清洗無甚要求，且易于排除冷凝液，一般情況走殼程換熱系數(shù)大。(5)易結垢、有沉淀及雜物的不清潔流體宜走管程，因為管程清洗較殼程方便，如冷凝器。流體溫度和終溫的確定：(1)熱端溫差 20；(2)冷端溫差 5，(3)冷卻或冷凝器中，冷流體的初溫應高于熱流體的凝固點；對于含有不凝結氣體的冷凝，冷流體的終溫要求低于被冷凝氣體的露點以下5；(4)空冷式熱交換器熱流體出口和空氣進口之間的溫差，從經(jīng)濟上考慮應不低于20；(5)多管程熱交換器應盡量避免溫

19、度交叉，必要時可將較小一端溫差加大到20以上。管子直徑的選擇原則：管徑的選擇要視所用材料和操作條件等而定，總的趨向是采用小直徑的管子，但要考慮脹管的要求。采用小管徑有利方面：1.在其它條件相同的情況下，采用小管徑可使傳熱得到增強，但其影響不是很大。2.小直徑管子能使單位體積的傳熱面大，因而在同樣體積內可布置更多的傳熱面。或者說，傳熱面一定時，采用小管徑可使管子長度縮短。3.承壓能力強。不利方面：1.減小管徑將使流動阻力增加。2.管徑減小將增加管數(shù)，這就使管子與管板連接處的泄漏的可能性增大；3.管徑越小，越易積垢，不清潔流體時易堵塞。流體流速的選擇原則：1.由生產條件所需壓降來限制流速，在允許壓

20、降的范圍內，盡量使流體達到湍流。 2.根據(jù)技術經(jīng)濟比較來確定最佳流速，使設備的投資費用與運行費用之和最低。3.此外要考慮機械條件的限制（流速的提高應當避免發(fā)生水力沖擊、振動以及沖蝕等現(xiàn)象）和結構的要求（當速度提得很高時，所需的管數(shù)少了，這時為了要保證所需的傳熱面積，就必須增大管子的長度或增加程數(shù)）。4.實際上所選用的流速常低于最佳流速.。溫差應力：在熱交換器中，出了由壓力產生的應力之外，還會由于殼體，管子所接觸的流體溫度不等，使殼體，管束的伸長受到約束，從而在軸向產生拉應力或壓應力。這種由溫差引起的力稱溫差應力。熱補償：當管子和殼體溫差大于3050時，就應該采取補償措施。工藝措施：設法減小管束

21、與殼體間的溫差：換熱系數(shù)大的流體走殼程。結構措施：1采用膨脹節(jié)2使管束和殼體均能自由膨脹 U行管式，浮頭式，填料函式 3彈性管板補償。4雙套管補償。思考題：管殼式熱交換器中常采用多程折流、交叉流方式，是出于什么考慮？答：采用多程折流，交叉流等方式，把管內管外分為若干流程，提高了流速，增加了流體的擾動，增加了傳熱系數(shù)。管殼式熱交換器設計過程中，F(xiàn)0/F0小于1.1（或者大于1.2），你會做何調整？其調整會對傳熱計算及阻力計算帶來什么影響？答：（1）若F0/F0小于1.1時，說明實際換熱面積小。若略小于1.1，則可以微調：當殼側換熱系數(shù)換熱系數(shù)比管側小時，減少折流板間距并把折流板缺口減少，此時可增

22、加殼側換熱系數(shù)，使F0減少，滿足等于1.1的要求，該調整過程使殼側流通截面積減小，殼側傳熱計算和阻力傳熱計算中折流板缺口校正因子以及進出口折流板間距不等校正因子需重新設定，使阻力增大。當殼側換熱系數(shù)換熱系數(shù)比管側大時，增加1-2根管子數(shù)，增大實際換熱面積，此時管程截面積變化，傳熱計算和阻力計算重新設定，殼程不變。若遠小于1.1，則需要調整流動方式和流動空間等，以前設計需要重新進行。（2）若F0/F0大于1.2時，說明實際換熱面積大。若略大于1.2，則可以微調：當殼側換熱系數(shù)換熱系數(shù)比管側小時，增加折流板間距甚至減少折流板數(shù)量，此時可降低殼側換熱系數(shù)，使F0略用增加，該調整過程使殼側流通截面積增

23、大，殼側傳熱計算和阻力傳熱計算中折流板缺口校正因子以及進出口折流板間距不等校正因子需重新設定，使阻力減小。當殼側換熱系數(shù)換熱系數(shù)比管側大時，減少1-2根管子數(shù)，減少實際換熱面積，此時管程截面積變化，若為防止殼側流體短路，需增加擋流板，使殼側流速稍有增加，阻力增大，這樣傳熱計算和阻力計算都需要重新設定。若遠大于1.2，需重新初選傳熱系數(shù)數(shù)值，調整流動方式和流動空間等，以前設計需要重新進行。管殼式熱交換器設計過程中，長徑比L/D小于規(guī)定值應如何調整？其調整會對傳熱計算及阻力計算帶來什么影響？ 答：長徑比小于規(guī)定值時，說明管長不夠而殼體直徑過大，調整方法：當與規(guī)定值相差不大時，假定的傳熱系數(shù)減小，加

24、長管子長度，保持管子數(shù)不變，此時管程流速不變，對流換熱系數(shù)不變，管程加長，流動阻力增大；當與規(guī)定值相差較大時，重新選定流動方式、假定傳熱系數(shù)K。螺旋板式熱交換器“I”型結構：兩個螺旋流道的兩側完全焊接密封，所以也稱為不可拆結構。兩流體在流道中均作螺旋流動。冷流體從外向中心，熱流體從中心向外周，完全是逆流。由于流體是在單流道中流動，流動分布情況良好。這種形式主要用于液體與液體。 “II”型結構：一種流體在螺旋流道中進行螺旋流動，另一種則在另一螺旋流道中進行軸向流動。所以軸向流道的兩側是敞開的，螺旋流道兩側則焊接密封。這種型式適用于兩種介質流率差別很大的情況，常用作冷凝器、氣體冷卻器等“III”型

25、結構：一種流體是螺旋流動，另一種是軸向流動和螺旋流動的組合。適用于蒸汽的冷凝冷卻，蒸汽先進入軸流部分，當冷凝后體積減少時，才轉入螺旋流道以進一步冷卻。流道密封形式：1.螺旋板兩端開放，利用頭蓋和墊片壓緊螺旋形斷面的兩端。拆下頭蓋即可清洗但墊片損壞會使兩種流體溫合，除了兩種流體混合不會帶來危害的場合外很少采用；2.螺旋斷面兩端完全焊接密封不會發(fā)生兩種流體混合，但拆洗檢修困難,只能用化學方法清洗，除清潔流體外很少采用。3.螺旋斷面兩端交錯焊接密封，即每一流道有一端是焊接密封的，而另一端則依靠頭蓋和墊片密封。不會發(fā)生兩種流體的混合，墊片不壞也不會造成同一種流體短路，打開頭蓋即可檢修或用機械清洗流道，

26、故是一種常用的密封型式；4.一個流道兩端焊接密封，另一流道兩端開放借助頭蓋墊片密封。不會造成兩種流體的混合，但焊接密封的那一流道檢修困難，只能用化學清洗。螺旋板式換熱器的優(yōu)點：1由于流體在螺旋形流道內的流動所產生的離心力使流體在流道內外側之間形成了二次環(huán)流，增加了擾動，在較低的雷諾數(shù)下就能達到湍流。2 流動阻力比管翹式小，流速大，傳熱系數(shù)比管翹式提高0.51倍。3 結構緊湊4傳熱溫差小，兩種傳熱介質可進行全逆流熱交換。5 對于污垢的沉積具有一定的自潔作用。螺旋板式換熱器的缺點：1操作壓力和溫度不能太高。一般壓力不超過2Mpa，溫度不超過300400。2不易檢修。因整個換熱器已卷制焊接為一整體，

27、一旦發(fā)生中間泄露或其他故障，就很難檢修。3單臺流量比較小。因流道較窄，單臺換熱器的流量受限。思考題為什么說螺旋板式熱交換器可以實現(xiàn)純逆流換熱？ 答：簡單論述I型結構的工作原理即可。板式熱交換器（三個主要部件：傳熱板片，密封墊片，壓緊裝置。其他一些部件）傳熱板片：厚度為0.51.5mm，通常為1mm左右。通常壓制成各種波紋形狀，既增加剛度，又使流體分布均勻，加強湍動，提高傳熱系數(shù)。人字波紋（較光滑板片可強化傳熱高達80），平直波紋。密封墊片：用來密封和布置流體通道，實現(xiàn)“單邊流”或“對角流”。 壓緊裝置：固定壓緊板，活動壓緊板，壓緊螺栓，墊片等。流程組合：串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián) 流程數(shù)流道數(shù)（串聯(lián)并聯(lián)

28、）板式換熱器的特點：優(yōu)點：1總傳熱系數(shù)高，板式換熱器的板間流道，是一個橫截面多變、曲折的流道。有效地使流體產生湍流，降低了液膜的熱阻；板片用薄板制造，降低了壁面的熱阻，也不會出現(xiàn)像管殼式換熱器那樣的旁路流。同樣流速下，板式換熱器的總傳熱系數(shù)約為管殼式換熱器的35倍。2結構緊湊、占地面積小、金屬耗量低：板式換熱器結構緊湊，單位體積內的換熱面積約為管殼式換熱器的3倍。用于同工況下的板式換熱器的占地面積，約為管殼式換熱器的五分之一左右。3可實現(xiàn)多種介質換熱：在一臺板式換熱器中，只要設置中間隔板，就可以進行多種介質的換熱。4熱損失?。河捎谥挥邪迤苓吪c墊圈暴露在大氣中，所以熱損失一股只有0.1左右，因

29、此不需要采用保溫層。5末端溫差小：末端溫差指一流體出口與另一流體入口的溫差。板式換熱路的流道是相互平行的，程與程之間不會有短路、旁路等現(xiàn)象，流體在流道內的運動不會有任何影響末端溫差的現(xiàn)象。6使用方便：只要拆下壓緊螺柱，即可取出板片或移開板束，進行清洗、維修更改流程組合都十分方便。缺點：1承受壓力低：板式換熱器的每張板片上都有一個彈性材料制造的密封墊圈，密封周邊很長，密封系統(tǒng)剛性差承受不了較高的工作壓力。國內一般只能用于0.6MPa以下的壓力，新型的可達到1.6Mpa。2操作溫度受限：板式換熱器的工作溫度，決定于密封墊圈材料所能承受的溫度，國內一般使用溫度控制在120150 。3處理量較?。菏芙?/p>

30、孔和狹窄流道的限制，板式熱交換器的流量有限，一般處理量最大700t/h,不適應處理氣體換熱。4密封周邊長：一臺設備的密封墊片往往達到成百米甚至上千米，滲漏機會大。5不宜于處理特別容易結垢和堵塞的物料：由于板間流道的平均間隙為35mm，且流道曲折多變，當換熱介質中含有較大的顆?；蚶w維時，流通很容易堵塞。板翅式熱交換器（基本單元：隔板、翅片、封條）將許多個這樣的單元體根據(jù)流體流動方式的布置起來，釬焊成一體組成板束，板束是板翅式熱交換器的核心，配以必要的封頭、接管、支承等就組成了板翅式熱交換器。隔板：作用在于分隔并形成流道，同時承受壓力，隔板尚起著一次傳熱表面的作用。故其厚度應在滿足承壓能力的前提下

31、盡可能減薄。翅片：是板翅式換熱器的基本元件二次傳熱表面，板翅式換熱器中的傳熱過程主要是通過翅片的熱傳導以及翅片與流體之間的對流換熱來完成的。作用：(1)擴大傳熱面積，提高換熱器的緊湊性，翅片可看成隔板的延伸與擴展，同時由于翅片具有比隔板大得多的比表面積，因而使緊湊性明顯增大；(2)提高傳熱效率，由于翅片的特殊結構，流體在流道中形成強烈擾動，使邊界層不斷破裂、更新，從而有效地降低了熱阻，提高了傳熱效率；(3)提高了換熱器的強度和承壓能力，由于翅片起著加強肋的作用，使板束形成牢固的整體，所以盡管翅片與隔板很薄但都能承受一定的壓力。翅片的類型：平直翅片：主要作用是擴大傳熱面。換熱系數(shù)、阻力系數(shù)較小，

32、強度較高。宜用于液相或相變等傳熱性能好的場合鋸齒翅片：促進流體湍流，破壞熱邊界十分有效，傳熱性能好。用于需要強化傳熱（尤其氣側）的場合。多孔翅片：開孔率5-10?？资篃徇吔鐚硬粩嗥屏选⒏?，提高了傳熱效果；開孔使流體在翅片中分布更加均勻，對流體中雜質顆粒的沖刷排除有利。但高Re數(shù)時，會出現(xiàn)噪音和振動。主要用于導流片及流體中夾雜顆粒或相變換熱的場合。波紋翅片：彎曲通道促進流體的湍動、分離或破壞熱邊界層。波紋越密，波幅越大，傳熱性能越好。封條（側條）：位于通道的四周，起到分割、封閉流道的作用，使流體在單元體內的流道內流動而不向兩側外流。具有斜度約為3的斜面，形成楔形縫隙，便于釬接焊料滲入，形成飽滿

33、的焊縫。導流片（位于流通的兩端，結構與多孔翅片相同，但翅距、翅厚和小孔直徑比多孔翅片大）：作用（1）為了引導由進口管經(jīng)封頭流入板束的流體，使之均勻地分布于流道之中，或是匯集從流道流出的流體使之經(jīng)過封頭由出口管排出；（2）保護翅片，避免通道被釬劑堵塞。導流片結構設計的原則：(1)保證流道中流體的均勻分布，流體由進、出口管到通道之間的順利過渡；(2)在導流片中流動阻力應保持在最小的恒定值；(3)導流片的耐壓強度應與整個板束的承壓能力匹配；(4)便于制造。封頭：作用是聚集流體，使板束與工藝管道連接起來流道布置：逆流（普遍）、順流（較少）、錯流（有效溫差并不明顯低于逆流）、錯逆流（用于換熱系數(shù)相差懸殊

34、的兩種流體之間的換熱）、混流（采用多股流方式，多種流體同時進行換熱）組裝結構：在組裝體中，可采用并聯(lián)組裝、串聯(lián)組裝和串并聯(lián)混合組裝，并聯(lián)組裝用集流管及分配管將其連成一個整體。制造工藝：非焊接的粘接，有溶劑的鹽浴釬焊，無溶劑的真空釬焊，氣體保護釬焊。板翅式換熱器的特點：優(yōu)點1傳熱效率高 由于翅片對流體的擾動使邊界層不斷破裂，因而具有較大的換熱系數(shù)；同時由于隔板、翅片的厚度很薄，具有高導熱性。所以使得板翅式換熱器可以達到很高的效率。2結構緊湊 由于板翅式換熱器具有擴展的二次表面，使得它的比表面積比管殼式大5倍以上，甚至幾十倍。3適應性強 板翅式換熱器可適用于：氣-氣、氣-液、液-液、各種流體之間的

35、換熱以及發(fā)生集態(tài)變化的相變換熱。通過流道的布置和組合能夠適應：逆流、錯流、多股流、多程流等不同的換熱工況。通過單元間串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)的組合可以滿足大型設備的換熱需要。工業(yè)上可以定型、批量生產以降低成本，通過積木式組合擴大互換性。4比較耐壓 相對板式換熱器來說，承壓高，使用壓力范圍大，可達到10MPa。5可實現(xiàn)多種流體換熱 可允許有29種流體同時換熱。6輕巧 由于緊湊且多由鋁合金制造，重量約為管殼式的1550。缺點1制造工藝要求嚴格，工藝過程復雜 只有具備條件的專業(yè)制造廠才能生產，目前國內也只有屈指可數(shù)的幾個廠商。2容易堵塞，不耐腐蝕，清洗檢修很困難 只能用于換熱介質干凈、無腐蝕、不易結垢、不

36、易沉積、不易堵塞的場合。3難查找和修補內部串漏 隔板和翅片都由薄的鋁板制成，若腐蝕而造成內部串漏，則很難準確找到漏的地方，即使找到內漏位置也很難修補。注：同一端的溫差上限必須小于200 ，下限為0.3，理想溫差范圍為250 。翅片效率：表示了翅片的實際傳熱量和理想的最大可能傳熱量之比。數(shù)值上等于二次傳熱面的實際平均溫差和一次傳熱面的傳熱溫差的比值。是把二次傳熱面看作和一次傳熱面的傳熱溫差相等時對二次傳熱面打的折扣。影響翅片效率的因素：1翅片定型尺寸b越小，或翅高H越低，tm越接近于tw，翅片效率f就越高，所以單疊布置（單個冷熱通道間隔排列）的翅片效率高于復疊（多個冷熱通道間隔排列）布置。2翅片

37、越厚，熱阻越小，tm越接近于tw，翅片效率f越高。3翅片與流體間的換熱系數(shù)越小，則沿翅片表面的散熱量也越小，tm越接近于tw，翅片效率f越高。4翅片材料的導熱性能越好，即f越大，tm越接近于tw，翅片效率f越高。翅片形式的選擇和翅片參數(shù)的確定：1翅片的選擇應根據(jù)最高的工作壓力、傳熱能力、允許壓力降、流體性能、有無流體的相變及冷、熱兩流體對流換熱系數(shù)大小等因素考慮。2翅片的形狀依流體的性能和設計使用的條件等來選定：3當流體之間溫差較大時，宜選用平直翅片；4溫差較小的情況選用鋸齒形翅片；5若流體的粘度較大，如油等，宜用鋸齒形翅片以增加擾動；6如在流體中含有固體懸浮物時，宜選用平直翅片；7如在傳熱過

38、程中有相變的冷凝、蒸發(fā)等情況，宜選用平直或多孔翅片。8在空分設備中，可逆式熱交換器大多選用鋸齒形翅片，既強化氣流放熱，又便于水分和二氧化碳的析出和清除，而冷凝蒸發(fā)器(主冷器)大多采用多孔翅片，以避免雜質結晶的局部集結和破壞冷凝膜的邊界層。9為了有效地發(fā)揮翅片的作用，使其有較高的翅片效率或傳遞較多的熱量，在對流換熱系數(shù)大的場合，往往選用低而厚的翅片；而在換熱系數(shù)小的場合，選用高而薄的翅片為宜。10當參加換熱的兩種流體的換熱系數(shù)相差懸殊時，除了采用上述措施外，還可以采用換熱系數(shù)小的一側用兩個通道，而換熱系數(shù)大的一側用一個通道的復疊布置形式。翅片總效率：把二次傳熱面和一次傳熱面同等看待認為都處于一次

39、傳熱面?zhèn)鳠釡夭睿╰wtf）下時對總傳熱面所應打的折扣。通道的合理排列問題：盡量避免出現(xiàn)溫度交叉和熱量內耗。 通道布置的原則：(1)通 道布置時盡可能避免溫度交叉和熱量內耗，以便達到最大制冷效果。(2)冷通道和熱通道之間除了做到總熱量平衡外，還應基本做到局部熱量平衡，以便減少熱量內耗。同時在由幾股冷流來冷卻一股熱流時熱負荷大的冷通道與熱通道放在一起。(3)為了強化傳熱過程，希望各股物流的換熱系數(shù)比較接近。同時在用幾股冷流來冷卻一股熱流時，換熱系數(shù)大的冷通道與熱通道放在一起為宜。(4)因為最外層受力情況較差，所以盡可能將流體壓力較小的通道布置在最外層。為了減少冷量損失，應盡可能考慮流體溫度與大氣溫

40、度相差較小的通道布置在最外層，當壓力和溫度產生矛盾時視具體情況而定。(5)要考慮集氣管的安排，使同一股流體通道盡可能的集中，以便利于集氣管的布置。翅片管熱交換器（空冷器是常見的翅片管熱交換器，為了加強管外空氣的換熱而采用翅片。管束是空冷器中的主要部分，由翅片管、管箱和框架組成。）翅片管類型：1按結構型式可以分為縱向和橫向翅片兩大類型，其他型式都是這兩種類型的變形。2按制造工藝可把翅片管分類為整體翅片管、焊接翅片管、高頻焊翅片管和機械連接翅片管。3根據(jù)翅片的高低可以分為：翅片管、低翅管（低肋螺紋管或螺紋管）、微細肋管（DAC管、DAE管）翅化比指單位長度翅片管翅化表面積與光管外表面之比。對于空冷

41、器，因為管外介質已經(jīng)確定為空氣，所以翅化比的選擇應根據(jù)管內介質對流換熱系數(shù)大小而定。當此值小時，應選用較小翅化比。若選用的翅化比過大并不能有效地增強傳熱，反而會使以翅化表面積為基準的傳熱系數(shù)迅速降低，隨著翅化比的增加，空冷器單位尺寸的換熱面積將增加，但制造費用也增加。實踐表明，翅化比的最佳值為1728。翅片管熱交換器的特點：（1）因為采用了翅片管，一方面可增大換熱面積，另一方面增強湍動，大大強化傳熱面積，所以特別適用于換熱系數(shù)較低的流體。殼程流通面積可設計較大，流動阻力較小，所以對于壓力較低和對壓力降要求較小的流體特別適用。（2）可采用不同金屬材料做翅片，減少貴重金屬消耗（3）具有一定污垢自脫

42、落能力（4）空冷器比水冷器具有很多優(yōu)越性翅片效率：熱管：是熱管換熱器的最基本的元件。吸液芯熱管由管殼，管芯（毛細多孔材料）和蒸汽腔組成。從傳熱狀況看，熱管沿軸向可分為蒸發(fā)段，絕熱段和冷凝段。 管芯：是一種緊貼管殼內壁的毛細結構，通常用多層金屬絲網(wǎng)或纖維、布等以襯里形式緊貼內壁以減小接觸熱阻，襯里也可由多孔陶瓷或燒結金屬構成。應具有：1足夠大的毛細抽吸壓力；2較小的液體流動阻力，即有較高的滲透率；3良好的傳熱特性，即有較小的徑向熱阻。管芯的結構有多種，大致分為：1緊貼管壁的單層及多層網(wǎng)芯；2燒結粉末管芯。由一定目數(shù)的金屬粉末或金屬絲網(wǎng)燒結在管內壁面而成；3軸向槽道式管芯。在管殼內壁開軸向細槽，以

43、提供毛細壓頭及液體回流通道，槽的截面形狀可有矩形、梯形等多種；4組合管芯。 熱管的工作液選擇原則：(1)與吸液芯及管殼材料的相容性；(2)良好的熱穩(wěn)定性；(3)對吸液芯和管殼材料的可濕性；(4)在工作溫度范圍內蒸氣壓力不致過高或過低(5)氣化潛熱高；(6)導熱性好；(7)在液態(tài)或氣態(tài)下粘度低；(8)表面張力高；(9)合適的凝結或固化點；(10)經(jīng)濟和安全方面的考慮等熱管的型式：1冷凝的工作液體依靠毛細多孔材料的毛細抽吸力返回到加熱段的稱為吸液芯熱管。2工作液體的回流可依靠其本身的重力作用的是兩相熱虹吸管。3工作液體的回流是受離心力的分離作用的是旋轉熱管。4重力輔助熱管（毛細力和重力）曲率半徑之

44、差提供了使工質循環(huán)流動的毛細驅動力（循環(huán)壓頭），用以克服循環(huán)流動中作用于工質的重力、摩擦力及動量變化引起的循環(huán)阻力。熱管的傳熱極限：(1)粘性極限 在蒸汽溫度低時，工作流體的蒸汽在熱管內的流動受粘性力支配，即熱管中蒸汽流動的粘滯阻力限制了熱管的最大傳熱能力。(2)聲速極限 當蒸發(fā)段溫度一定，降低冷凝段溫度可使蒸汽流速加大，傳熱量因而加大。但當蒸發(fā)段出口汽速達到聲速時，進一步降低冷凝段溫度也不能再使蒸發(fā)段出口處汽速超過聲速，這一現(xiàn)象與拉伐爾噴管的喉部達到聲速時一樣。由于蒸發(fā)段出口汽速達到聲速后不可能再增大，因面?zhèn)鳠崃恳膊辉僭黾樱@時熱管的工作達到了聲速的極限。(3)攜帶極限 熱管中蒸汽與液體的流

45、動方向相反，在交界面上二者相互作用，有阻止對方流動的趨勢。液體表面由于受逆向蒸汽流的作用產生波動，當蒸汽速度高到能把液面上的液體剪切成細滴并把它帶到冷凝段時，由于液體被大量攜帶走，使應當通過毛細芯返回蒸發(fā)段去的液體不足甚至中斷，從而造成蒸發(fā)段毛細芯干涸，使熱管停止工作，這就達到了熱管的攜帶傳熱極限，與此同時，由于液滴的大量被攜帶還會造成液滴對熱管冷凝端壁面的撞擊，并有可能使蒸發(fā)段的某些部位缺少液體而使管壁溫度突然上升。(4)毛細極限 毛細極限又稱吸液極限，這是指在熱管運行中，當熱管中的汽體液體的循環(huán)壓力降與所能提供的最大毛細壓頭達到平衡時，該熱管的傳熱量也就達到了最大值。(5)沸騰極限 熱管工

46、作中當其蒸發(fā)段徑向熱流密度很大時，將會使管芯內工作液體沸騰。當徑向熱流密度達到某一臨界值時，對于吸液芯的熱管，由于所發(fā)生的大量汽泡堵塞了毛孔，減弱或破壞了毛細抽吸作用，致使凝結液回流量不能滿足蒸發(fā)要求。熱管元件各傳熱環(huán)節(jié)熱阻：R1 環(huán)境熱源對熱管加熱段外壁的換熱過程；R2 熱管加熱段殼壁的導熱；R3 熱管蒸發(fā)段吸液芯-液體組合層的傳熱；R4 蒸發(fā)段汽-液界面的相變換熱；R5從蒸發(fā)段到凝結段蒸汽流動傳熱；R6 凝結段汽-液界面蒸汽的相變換熱；R7 凝結段吸液芯-液體組合層的導熱；R8 凝結段殼壁的導熱；R9 冷卻段殼體外壁與環(huán)境冷源間的熱傳遞過程；R10從加熱段至冷卻段殼壁的軸向導熱；熱管殼壁常

47、用殼材即便是金屬，R10與其它環(huán)節(jié)熱阻相比，數(shù)量級也大得多；R11 通過吸液芯的軸向導熱。由于吸液芯軸向熱流通道比殼壁更小，R11的數(shù)量級更大。熱管換熱器的特點：優(yōu)點：1可以在很小溫差下傳遞很大的熱流，傳熱效率高；2管內沒有運動部件，運行可靠；3管外常帶有翅片，單位體積的換熱面積大，結構緊湊；4通道簡單，管外流動的壓力損失較小。 混合式熱交換器的類型：冷水塔、氣體洗滌塔、噴射式熱交換器、混凝式冷凝器。優(yōu)點：結構簡單、材耗較少、不存在傳熱面帶來的熱阻(包括污垢熱阻)、過熱或腐蝕等問題，接觸面積大、傳熱效率高且反應靈敏，用作溫度調節(jié)器很有利；缺點：冷熱介質混合，對于不容許混合或混合后不易分離、兩種介質的參數(shù)相差很大或因物性會產生不良反應的工藝過程均不適用。冷水塔的主要部分：淋水裝置（點滴式、薄膜式、點滴薄膜式）、配水系統(tǒng)（槽式