《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(shè)備。其特點(diǎn)是以傳熱為主要過(guò)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(gè)固體壁面兩側(cè)流動(dòng)，不直接接觸，熱量通過(guò)壁面進(jìn)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(kuò)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?zé)崾健煞N流體分別分時(shí)輪流和壁面接觸，熱量借助蓄熱壁面?zhèn)鬟f。 按照流體流動(dòng)方向分為：順流式，逆流式，錯(cuò)流式，混流式。 順流式：兩種流體平行地向著同一方向流動(dòng)。 逆流式：兩種流體也是平行流動(dòng)，但流動(dòng)方向相反。 錯(cuò)流式：兩種

2、流體的流動(dòng)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(shè)縱向隔板使流體在殼體內(nèi)進(jìn)行曲折流動(dòng)的次數(shù)或管箱內(nèi)裝進(jìn)分層隔板使流體在管層內(nèi)流動(dòng)的次數(shù)。熱計(jì)算類型：設(shè)計(jì)性熱計(jì)算（平均溫差法），校核性熱計(jì)算（傳熱有效度法）區(qū)別：設(shè)計(jì)性熱計(jì)算目的在于決定熱交換器的傳熱面積，同時(shí)計(jì)算時(shí)需要確定結(jié)構(gòu)尺寸，往往與結(jié)構(gòu)計(jì)算交叉進(jìn)行。 校核性熱計(jì)算是針對(duì)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(shè)計(jì)工況下的性能變化,判斷能否在非設(shè)計(jì)工況下完成換熱任務(wù)。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(duì)于實(shí)際上有散熱的熱交換器熱損失Q

3、L，實(shí)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(duì)數(shù)平均溫差），對(duì)數(shù)平均溫差，積分平均溫差順、逆流時(shí)對(duì)數(shù)平均溫差的計(jì)算公式是在什么假定條件下得到的？答：1。兩種流體的質(zhì)量流量和比熱在整個(gè)傳熱面上保持定值；2。傳熱系數(shù)在整個(gè)傳熱面上不變；3。熱交換器沒(méi)有熱損失；4。沿管子的軸向?qū)峥梢院雎裕?。同一種流體從進(jìn)口到出口的流動(dòng)過(guò)程中，不能既有相變又有單相對(duì)流換熱。其他流動(dòng)方式平均溫差（以流體進(jìn)出口溫度按照逆流算出對(duì)數(shù)平均溫差，然后乘以一個(gè)修正系數(shù)）=f（P，R）值反應(yīng)某種流動(dòng)方式在給定工況下接近逆流的程度。采用多殼程或多臺(tái)串聯(lián)的方式來(lái)代替，使值增大。溫度效率P：代表冷流體的實(shí)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(dòng)時(shí)被限制在各自形成的獨(dú)立通道中，垂直流動(dòng)方向上不能自由運(yùn)動(dòng)，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(gè)面積為無(wú)窮大且其流量和進(jìn)出口溫度與實(shí)際熱交換器的流量和進(jìn)口溫度相同的逆流型熱交換器所能達(dá)到的傳熱量的極限值。（公式） 傳熱有效度：實(shí)際傳熱量與最大可能傳熱量之比（公式）實(shí)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(wú)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(shí)，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(dá)到一定值后，NTU的增大對(duì)沒(méi)有貢獻(xiàn) 2.在流體進(jìn)、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(dòng)方式介于順流和逆流之間。逆流時(shí)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(shí)t2總是低于t1。所以，逆流時(shí)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(huì)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(shí)傳熱面在整個(gè)長(zhǎng)度方向上溫度差別大，壁面溫度不均勻。流動(dòng)方式的選擇原則（按照經(jīng)濟(jì)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(fēng)機(jī)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(yīng)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(tái)單殼程換熱器串聯(lián)，如兩臺(tái)型，改為型?；炝骱湾e(cuò)流時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題：1.管內(nèi)偶數(shù)程的簡(jiǎn)單混流，相同進(jìn)出口溫度下，平均溫度相同，與順流和逆流順序無(wú)關(guān)；管內(nèi)奇數(shù)程的簡(jiǎn)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(shí)，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(tái)單殼程換熱器串聯(lián)，如兩臺(tái)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(shí)也提高了流速，增加了傳熱系數(shù)，而結(jié)構(gòu)卻復(fù)雜了，制造困難和流阻都增加。管殼

8、式熱交換器：是在一個(gè)圓筒形殼體內(nèi)設(shè)置許多平行的管子，讓兩種流體分別從管內(nèi)空間和管外空間流過(guò)進(jìn)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(yīng)力可能造成應(yīng)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(shí)，脹接困難，對(duì)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(qiáng)度，而且管子和管板的連接要固定和緊密2設(shè)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(hù)簡(jiǎn)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(diǎn)：等邊三角形排列比較緊湊，管外流體湍動(dòng)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(duì)易結(jié)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(qiáng)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(guān)。采用焊接時(shí)中心距過(guò)小不能保證焊接質(zhì)量。脹管時(shí)過(guò)小中心距會(huì)造成管板在脹接時(shí)由于擠壓力的作用而產(chǎn)生變形，失去管板與管子之間的連接力。一般認(rèn)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(nèi)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(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單，使密封長(zhǎng)度盡可能短；應(yīng)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(shí)候，最好使相鄰程間平均壁溫之差不超過(guò)28攝氏度。折流板：為了提高流體的流速和湍流程度，強(qiáng)化殼程流體的傳熱在管外空間常設(shè)縱向隔板或折流板。折流板除使流體橫過(guò)管束流動(dòng)外，還有支撐管束，防止管束震動(dòng)和彎曲的作用。分為弓形折流板和盤(pán)環(huán)形。 折流板切除對(duì)流動(dòng)的影響：弓形缺口太大或太小都會(huì)產(chǎn)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(nèi)徑的2045。折流板的間距對(duì)殼體的流動(dòng)

11、亦有重要的影響。間距太大，不能保證流體垂直流過(guò)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(nèi)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(guò)圓筒內(nèi)徑。兩塊管板與端部?jī)蓧K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(jìn)出口提供額外空間。 折流板的安裝固定是通過(guò)拉桿和定距管來(lái)實(shí)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(dāng)流過(guò)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(shí)，應(yīng)在缺口朝上的折流板最低處開(kāi)通液口。若液體中含少量氣體時(shí)，應(yīng)在缺口朝下的折流板最高處開(kāi)通氣口。擋管和旁路擋板：防止流體短路而設(shè)置。擋

12、管：兩端堵死的管子，布置于相應(yīng)分程隔板槽后的位置上，占據(jù)一個(gè)根換熱管的位置，不穿過(guò)管板，點(diǎn)焊于折流板上。通常每隔34排管子安排一根擋管。不應(yīng)設(shè)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(shè)。厚度一般與折流板相同，嵌入折流板內(nèi)，并點(diǎn)焊在折流板上。一般設(shè)置12對(duì)。只有當(dāng)殼程流體的換熱系數(shù)起控制作用時(shí)，安裝擋管或旁路擋板才有意義。防沖板與導(dǎo)流筒：殼程進(jìn)口管流體的 值較大時(shí)，在殼程進(jìn)口管處設(shè)置防沖板或?qū)Я魍?。?dāng)殼程進(jìn)口接管距管板較遠(yuǎn)，流體停滯區(qū)過(guò)大時(shí)，應(yīng)設(shè)置導(dǎo)流筒，以減少流體停滯區(qū)。進(jìn)出口接管應(yīng)注意問(wèn)題：1.接管應(yīng)與殼體內(nèi)表面平齊，盡量沿?fù)Q熱器的徑向或軸向設(shè)置；2.設(shè)計(jì)溫度等于或高于300時(shí)，

13、接管應(yīng)采用對(duì)焊法蘭；3.必要時(shí)應(yīng)設(shè)置溫度計(jì)接口、壓力表接口及液面計(jì)接口；4.對(duì)于不能利用接管（或接口）進(jìn)行放氣和排液的熱交換器，應(yīng)在管程和殼程的最高點(diǎn)設(shè)置放氣口，最低點(diǎn)設(shè)置排液口，最小公稱直徑為20 mm；5.立式熱交換器可設(shè)置溢流口。定型尺寸：對(duì)流體運(yùn)動(dòng)或傳熱發(fā)生主導(dǎo)影響的尺寸。貝爾法思想：假定全部殼程流體都以錯(cuò)流形式通過(guò)理想管束，求得傳熱因子，再根據(jù)熱交換器結(jié)構(gòu)參數(shù)及操作條件不同，引入各項(xiàng)修正因子。理想管束：管子與折流板上的管孔之間、殼體內(nèi)壁與折流板的外緣之間、殼體內(nèi)壁與管束外緣之間均無(wú)間隙的換熱管束。思考題管殼式熱交換器設(shè)計(jì)中，如果將換熱管加長(zhǎng)、管子數(shù)目減少以保證傳熱面積不變，結(jié)果會(huì)帶來(lái)

14、什么影響？答：對(duì)于管程，管子數(shù)目減少，流速增加，換熱系數(shù)增加，但相應(yīng)流動(dòng)阻力也增加。對(duì)于殼層，殼程的流程變長(zhǎng)，增大了流動(dòng)阻力。而且增加管長(zhǎng)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(hù)不便。進(jìn)出口折流板間距與中間折流板的間距不等時(shí)，對(duì)殼側(cè)的傳熱及流動(dòng)阻力有何影響？答：進(jìn)出口折流板間距一般比中間折流板間距稍大，為殼程進(jìn)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(dòng)阻力也相對(duì)減少。熱交換器設(shè)計(jì)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(dòng)阻力隨之增大，且增加速率遠(yuǎn)超過(guò)換熱系數(shù)的增加速率，因此流速的增加會(huì)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(chǎn)生過(guò)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(nèi)，盡量使流速達(dá)到湍流狀態(tài)。流體在熱交換器內(nèi)流動(dòng)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(cè)的換熱系數(shù)，使傳熱面兩側(cè)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(yùn)行可靠；（4）在溫度較高的熱交換器中應(yīng)減少熱損失，而在制冷設(shè)備中則應(yīng)減少冷量損失；（5）要減小殼體和管子因受熱不同而產(chǎn)生的溫差應(yīng)力，以便使結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化；（6）在高壓下工作的熱交換器，應(yīng)盡量使密封簡(jiǎn)單而可靠；（7）要便于流體的流入、分配和排出。流動(dòng)空間選

16、擇：1機(jī)油的水冷器：機(jī)油走殼程，水走管程。機(jī)油粘性大，走殼程，容易達(dá)到湍流狀態(tài)。2 水蒸汽的冷凝器，冷卻介質(zhì)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(jìn)口溫度110，出口溫度80 ，流量55t/h，運(yùn)行壓力4bar；冷流體：氨，進(jìn)口溫度20，出口溫度45，運(yùn)行壓力12bar：氨走殼程，清潔。水走管程，有水垢，管程易清洗。流動(dòng)空間具體選擇：管側(cè)：容積流量小的流體；不清潔、易結(jié)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(cè)：容積流量大的流體特別是常壓下的氣體；剛性結(jié)構(gòu)熱交換器中兩流體溫差較大時(shí)，換熱系數(shù)大的流體；高粘度流體；

17、飽和蒸汽冷凝時(shí)。一般而言管程能達(dá)到湍流條件就令流體走管程，否則可考慮走殼程。應(yīng)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(lái)考慮，然后再?gòu)膶?duì)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?yàn)闅こ塘鞯澜孛婧头较蚨荚诓粩嘟换铱稍O(shè)置折流板，Re100即達(dá)湍流；從減小壓降的角度來(lái)看也是Re小的走殼程有利，但如果能通過(guò)來(lái)用多管程等措施而且壓降又不超出容許值時(shí)，也可以走管程。(2)對(duì)于剛性結(jié)構(gòu)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(zhì)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(dāng)兩流體溫差小，而換熱系數(shù)值相差很大時(shí)，宜使換熱系數(shù)大者走管程因?yàn)樵?/p>

18、管外加翅或螺紋比在管內(nèi)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(duì)殼體受力條件和減少熱損失有利(4)飽和蒸汽冷凝時(shí)宜走殼程。因?yàn)樗鼘?duì)流速和清洗無(wú)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(jié)垢、有沉淀及雜物的不清潔流體宜走管程，因?yàn)楣艹糖逑摧^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(yīng)高于熱流體的凝固點(diǎn)；對(duì)于含有不凝結(jié)氣體的冷凝，冷流體的終溫要求低于被冷凝氣體的露點(diǎn)以下5；(4)空冷式熱交換器熱流體出口和空氣進(jìn)口之間的溫差，從經(jīng)濟(jì)上考慮應(yīng)不低于20；(5)多管程熱交換器應(yīng)盡量避免溫

19、度交叉，必要時(shí)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(qiáng)，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(nèi)可布置更多的傳熱面?；蛘哒f(shuō)，傳熱面一定時(shí)，采用小管徑可使管子長(zhǎng)度縮短。3.承壓能力強(qiáng)。不利方面：1.減小管徑將使流動(dòng)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(shí)易堵塞。流體流速的選擇原則：1.由生產(chǎn)條件所需壓降來(lái)限制流速，在允許壓

20、降的范圍內(nèi)，盡量使流體達(dá)到湍流。 2.根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來(lái)確定最佳流速，使設(shè)備的投資費(fèi)用與運(yùn)行費(fèi)用之和最低。3.此外要考慮機(jī)械條件的限制（流速的提高應(yīng)當(dāng)避免發(fā)生水力沖擊、振動(dòng)以及沖蝕等現(xiàn)象）和結(jié)構(gòu)的要求（當(dāng)速度提得很高時(shí)，所需的管數(shù)少了，這時(shí)為了要保證所需的傳熱面積，就必須增大管子的長(zhǎng)度或增加程數(shù)）。4.實(shí)際上所選用的流速常低于最佳流速.。溫差應(yīng)力：在熱交換器中，出了由壓力產(chǎn)生的應(yīng)力之外，還會(huì)由于殼體，管子所接觸的流體溫度不等，使殼體，管束的伸長(zhǎng)受到約束，從而在軸向產(chǎn)生拉應(yīng)力或壓應(yīng)力。這種由溫差引起的力稱溫差應(yīng)力。熱補(bǔ)償：當(dāng)管子和殼體溫差大于3050時(shí)，就應(yīng)該采取補(bǔ)償措施。工藝措施：設(shè)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(jié)構(gòu)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(bǔ)償。4雙套管補(bǔ)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(nèi)管外分為若干流程，提高了流速，增加了流體的擾動(dòng)，增加了傳熱系數(shù)。管殼式熱交換器設(shè)計(jì)過(guò)程中，F(xiàn)0/F0小于1.1（或者大于1.2），你會(huì)做何調(diào)整？其調(diào)整會(huì)對(duì)傳熱計(jì)算及阻力計(jì)算帶來(lái)什么影響？答：（1）若F0/F0小于1.1時(shí)，說(shuō)明實(shí)際換熱面積小。若略小于1.1，則可以微調(diào)：當(dāng)殼側(cè)換熱系數(shù)換熱系數(shù)比管側(cè)小時(shí)，減少折流板間距并把折流板缺口減少，此時(shí)可增

22、加殼側(cè)換熱系數(shù)，使F0減少，滿足等于1.1的要求，該調(diào)整過(guò)程使殼側(cè)流通截面積減小，殼側(cè)傳熱計(jì)算和阻力傳熱計(jì)算中折流板缺口校正因子以及進(jìn)出口折流板間距不等校正因子需重新設(shè)定，使阻力增大。當(dāng)殼側(cè)換熱系數(shù)換熱系數(shù)比管側(cè)大時(shí)，增加1-2根管子數(shù)，增大實(shí)際換熱面積，此時(shí)管程截面積變化，傳熱計(jì)算和阻力計(jì)算重新設(shè)定，殼程不變。若遠(yuǎn)小于1.1，則需要調(diào)整流動(dòng)方式和流動(dòng)空間等，以前設(shè)計(jì)需要重新進(jìn)行。（2）若F0/F0大于1.2時(shí)，說(shuō)明實(shí)際換熱面積大。若略大于1.2，則可以微調(diào)：當(dāng)殼側(cè)換熱系數(shù)換熱系數(shù)比管側(cè)小時(shí)，增加折流板間距甚至減少折流板數(shù)量，此時(shí)可降低殼側(cè)換熱系數(shù)，使F0略用增加，該調(diào)整過(guò)程使殼側(cè)流通截面積增

23、大，殼側(cè)傳熱計(jì)算和阻力傳熱計(jì)算中折流板缺口校正因子以及進(jìn)出口折流板間距不等校正因子需重新設(shè)定，使阻力減小。當(dāng)殼側(cè)換熱系數(shù)換熱系數(shù)比管側(cè)大時(shí)，減少1-2根管子數(shù)，減少實(shí)際換熱面積，此時(shí)管程截面積變化，若為防止殼側(cè)流體短路，需增加擋流板，使殼側(cè)流速稍有增加，阻力增大，這樣傳熱計(jì)算和阻力計(jì)算都需要重新設(shè)定。若遠(yuǎn)大于1.2，需重新初選傳熱系數(shù)數(shù)值，調(diào)整流動(dòng)方式和流動(dòng)空間等，以前設(shè)計(jì)需要重新進(jìn)行。管殼式熱交換器設(shè)計(jì)過(guò)程中，長(zhǎng)徑比L/D小于規(guī)定值應(yīng)如何調(diào)整？其調(diào)整會(huì)對(duì)傳熱計(jì)算及阻力計(jì)算帶來(lái)什么影響？ 答：長(zhǎng)徑比小于規(guī)定值時(shí)，說(shuō)明管長(zhǎng)不夠而殼體直徑過(guò)大，調(diào)整方法：當(dāng)與規(guī)定值相差不大時(shí)，假定的傳熱系數(shù)減小，加

24、長(zhǎng)管子長(zhǎng)度，保持管子數(shù)不變，此時(shí)管程流速不變，對(duì)流換熱系數(shù)不變，管程加長(zhǎng)，流動(dòng)阻力增大；當(dāng)與規(guī)定值相差較大時(shí)，重新選定流動(dòng)方式、假定傳熱系數(shù)K。螺旋板式熱交換器“I”型結(jié)構(gòu)：兩個(gè)螺旋流道的兩側(cè)完全焊接密封，所以也稱為不可拆結(jié)構(gòu)。兩流體在流道中均作螺旋流動(dòng)。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(dòng)，流動(dòng)分布情況良好。這種形式主要用于液體與液體。 “II”型結(jié)構(gòu)：一種流體在螺旋流道中進(jìn)行螺旋流動(dòng)，另一種則在另一螺旋流道中進(jìn)行軸向流動(dòng)。所以軸向流道的兩側(cè)是敞開(kāi)的，螺旋流道兩側(cè)則焊接密封。這種型式適用于兩種介質(zhì)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(jié)構(gòu)：一種流體是螺旋流動(dòng)，另一種是軸向流動(dòng)和螺旋流動(dòng)的組合。適用于蒸汽的冷凝冷卻，蒸汽先進(jìn)入軸流部分，當(dāng)冷凝后體積減少時(shí)，才轉(zhuǎn)入螺旋流道以進(jìn)一步冷卻。流道密封形式：1.螺旋板兩端開(kāi)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(huì)使兩種流體溫合，除了兩種流體混合不會(huì)帶來(lái)危害的場(chǎng)合外很少采用；2.螺旋斷面兩端完全焊接密封不會(huì)發(fā)生兩種流體混合，但拆洗檢修困難,只能用化學(xué)方法清洗，除清潔流體外很少采用。3.螺旋斷面兩端交錯(cuò)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(huì)發(fā)生兩種流體的混合，墊片不壞也不會(huì)造成同一種流體短路，打開(kāi)頭蓋即可檢修或用機(jī)械清洗流道，

26、故是一種常用的密封型式；4.一個(gè)流道兩端焊接密封，另一流道兩端開(kāi)放借助頭蓋墊片密封。不會(huì)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(xué)清洗。螺旋板式換熱器的優(yōu)點(diǎn)：1由于流體在螺旋形流道內(nèi)的流動(dòng)所產(chǎn)生的離心力使流體在流道內(nèi)外側(cè)之間形成了二次環(huán)流，增加了擾動(dòng)，在較低的雷諾數(shù)下就能達(dá)到湍流。2 流動(dòng)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(jié)構(gòu)緊湊4傳熱溫差小，兩種傳熱介質(zhì)可進(jìn)行全逆流熱交換。5 對(duì)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(diǎn)：1操作壓力和溫度不能太高。一般壓力不超過(guò)2Mpa，溫度不超過(guò)300400。2不易檢修。因整個(gè)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(tái)流量比較小。因流道較窄，單臺(tái)換熱器的流量受限。思考題為什么說(shuō)螺旋板式熱交換器可以實(shí)現(xiàn)純逆流換熱？ 答：簡(jiǎn)單論述I型結(jié)構(gòu)的工作原理即可。板式熱交換器（三個(gè)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(qiáng)湍動(dòng)，提高傳熱系數(shù)。人字波紋（較光滑板片可強(qiáng)化傳熱高達(dá)80），平直波紋。密封墊片：用來(lái)密封和布置流體通道，實(shí)現(xiàn)“單邊流”或“對(duì)角流”。 壓緊裝置：固定壓緊板，活動(dòng)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(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1總傳熱系數(shù)高，板式換熱器的板間流道，是一個(gè)橫截面多變、曲折的流道。有效地使流體產(chǎn)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(huì)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(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、金屬耗量低：板式換熱器結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積內(nèi)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(shí)現(xiàn)多種介質(zhì)換熱：在一臺(tái)板式換熱器中，只要設(shè)置中間隔板，就可以進(jìn)行多種介質(zhì)的換熱。4熱損失小：由于只有板片周邊與墊圈暴露在大氣中，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(huì)有短路、旁路等現(xiàn)象，流體在流道內(nèi)的運(yùn)動(dòng)不會(huì)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(kāi)板束，進(jìn)行清洗、維修更改流程組合都十分方便。缺點(diǎn)：1承受壓力低：板式換熱器的每張板片上都有一個(gè)彈性材料制造的密封墊圈，密封周邊很長(zhǎng)，密封系統(tǒng)剛性差承受不了較高的工作壓力。國(guó)內(nèi)一般只能用于0.6MPa以下的壓力，新型的可達(dá)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(guó)內(nèi)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(yīng)處理氣體換熱。4密封周邊長(zhǎng)：一臺(tái)設(shè)備的密封墊片往往達(dá)到成百米甚至上千米，滲漏機(jī)會(huì)大。5不宜于處理特別容易結(jié)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(dāng)換熱介質(zhì)中含有較大的顆粒或纖維時(shí)，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(gè)這樣的單元體根據(jù)流體流動(dòng)方式的布置起來(lái)，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(shí)承受壓力，隔板尚起著一次傳熱表面的作用。故其厚度應(yīng)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(guò)程主要是通過(guò)翅片的熱傳導(dǎo)以及翅片與流體之間的對(duì)流換熱來(lái)完成的。作用：(1)擴(kuò)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(kuò)展，同時(shí)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(jié)構(gòu)，流體在流道中形成強(qiáng)烈擾動(dòng)，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(qiáng)度和承壓能力，由于翅片起著加強(qiáng)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(kuò)大傳熱面。換熱系數(shù)、阻力系數(shù)較小，

32、強(qiáng)度較高。宜用于液相或相變等傳熱性能好的場(chǎng)合鋸齒翅片：促進(jìn)流體湍流，破壞熱邊界十分有效，傳熱性能好。用于需要強(qiáng)化傳熱（尤其氣側(cè)）的場(chǎng)合。多孔翅片：開(kāi)孔率5-10?？资篃徇吔鐚硬粩嗥屏?、更新，提高了傳熱效果；開(kāi)孔使流體在翅片中分布更加均勻，對(duì)流體中雜質(zhì)顆粒的沖刷排除有利。但高Re數(shù)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)噪音和振動(dòng)。主要用于導(dǎo)流片及流體中夾雜顆?；蛳嘧儞Q熱的場(chǎng)合。波紋翅片：彎曲通道促進(jìn)流體的湍動(dòng)、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(cè)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(nèi)的流道內(nèi)流動(dòng)而不向兩側(cè)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(dǎo)流片（位于流通的兩端，結(jié)構(gòu)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(dǎo)由進(jìn)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(guò)封頭由出口管排出；（2）保護(hù)翅片，避免通道被釬劑堵塞。導(dǎo)流片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則：(1)保證流道中流體的均勻分布，流體由進(jìn)、出口管到通道之間的順利過(guò)渡；(2)在導(dǎo)流片中流動(dòng)阻力應(yīng)保持在最小的恒定值；(3)導(dǎo)流片的耐壓強(qiáng)度應(yīng)與整個(gè)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(lái)流道布置：逆流（普遍）、順流（較少）、錯(cuò)流（有效溫差并不明顯低于逆流）、錯(cuò)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(shí)進(jìn)行換熱）組裝結(jié)構(gòu)：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(gè)整體。制造工藝：非焊接的粘接，有溶劑的鹽浴釬焊，無(wú)溶劑的真空釬焊，氣體保護(hù)釬焊。板翅式換熱器的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)1傳熱效率高 由于翅片對(duì)流體的擾動(dòng)使邊界層不斷破裂，因而具有較大的換熱系數(shù)；同時(shí)由于隔板、翅片的厚度很薄，具有高導(dǎo)熱性。所以使得板翅式換熱器可以達(dá)到很高的效率。2結(jié)構(gòu)緊湊 由于板翅式換熱器具有擴(kuò)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(yīng)性強(qiáng) 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(guò)流道的布置和組合能夠適應(yīng)：逆流、錯(cuò)流、多股流、多程流等不同的換熱工況。通過(guò)單元間串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)的組合可以滿足大型設(shè)備的換熱需要。工業(yè)上可以定型、批量生產(chǎn)以降低成本，通過(guò)積木式組合擴(kuò)大互換性。4比較耐壓 相對(duì)板式換熱器來(lái)說(shuō)，承壓高，使用壓力范圍大，可達(dá)到10MPa。5可實(shí)現(xiàn)多種流體換熱 可允許有29種流體同時(shí)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(diǎn)1制造工藝要求嚴(yán)格，工藝過(guò)程復(fù)雜 只有具備條件的專業(yè)制造廠才能生產(chǎn)，目前國(guó)內(nèi)也只有屈指可數(shù)的幾個(gè)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(zhì)干凈、無(wú)腐蝕、不易結(jié)垢、不

36、易沉積、不易堵塞的場(chǎng)合。3難查找和修補(bǔ)內(nèi)部串漏 隔板和翅片都由薄的鋁板制成，若腐蝕而造成內(nèi)部串漏，則很難準(zhǔn)確找到漏的地方，即使找到內(nèi)漏位置也很難修補(bǔ)。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(shí)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(shí)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(shí)對(duì)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(gè)冷熱通道間隔排列）的翅片效率高于復(fù)疊（多個(gè)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(dǎo)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(yīng)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(wú)流體的相變及冷、熱兩流體對(duì)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(shè)計(jì)使用的條件等來(lái)選定：3當(dāng)流體之間溫差較大時(shí)，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(dòng)；6如在流體中含有固體懸浮物時(shí)，宜選用平直翅片；7如在傳熱過(guò)

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(shè)備中，可逆式熱交換器大多選用鋸齒形翅片，既強(qiáng)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(zhì)結(jié)晶的局部集結(jié)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(duì)流換熱系數(shù)大的場(chǎng)合，往往選用低而厚的翅片；而在換熱系數(shù)小的場(chǎng)合，選用高而薄的翅片為宜。10當(dāng)參加換熱的兩種流體的換熱系數(shù)相差懸殊時(shí)，除了采用上述措施外，還可以采用換熱系數(shù)小的一側(cè)用兩個(gè)通道，而換熱系數(shù)大的一側(cè)用一個(gè)通道的復(fù)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(rèn)為都處于一次

39、傳熱面?zhèn)鳠釡夭睿╰wtf）下時(shí)對(duì)總傳熱面所應(yīng)打的折扣。通道的合理排列問(wèn)題：盡量避免出現(xiàn)溫度交叉和熱量?jī)?nèi)耗。 通道布置的原則：(1)通 道布置時(shí)盡可能避免溫度交叉和熱量?jī)?nèi)耗，以便達(dá)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(yīng)基本做到局部熱量平衡，以便減少熱量?jī)?nèi)耗。同時(shí)在由幾股冷流來(lái)冷卻一股熱流時(shí)熱負(fù)荷大的冷通道與熱通道放在一起。(3)為了強(qiáng)化傳熱過(guò)程，希望各股物流的換熱系數(shù)比較接近。同時(shí)在用幾股冷流來(lái)冷卻一股熱流時(shí)，換熱系數(shù)大的冷通道與熱通道放在一起為宜。(4)因?yàn)樽钔鈱邮芰η闆r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(yīng)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(dāng)壓力和溫度產(chǎn)生矛盾時(shí)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(jiàn)的翅片管熱交換器，為了加強(qiáng)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(jié)構(gòu)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(jī)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(xì)肋管（DAC管、DAE管）翅化比指單位長(zhǎng)度翅片管翅化表面積與光管外表面之比。對(duì)于空冷

41、器，因?yàn)楣芡饨橘|(zhì)已經(jīng)確定為空氣，所以翅化比的選擇應(yīng)根據(jù)管內(nèi)介質(zhì)對(duì)流換熱系數(shù)大小而定。當(dāng)此值小時(shí)，應(yīng)選用較小翅化比。若選用的翅化比過(guò)大并不能有效地增強(qiáng)傳熱，反而會(huì)使以翅化表面積為基準(zhǔn)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(fèi)用也增加。實(shí)踐表明，翅化比的最佳值為1728。翅片管熱交換器的特點(diǎn)：（1）因?yàn)椴捎昧顺崞?，一方面可增大換熱面積，另一方面增強(qiáng)湍動(dòng)，大大強(qiáng)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(shè)計(jì)較大，流動(dòng)阻力較小，所以對(duì)于壓力較低和對(duì)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(xì)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(nèi)壁的毛細(xì)結(jié)構(gòu)，通常用多層金屬絲網(wǎng)或纖維、布等以襯里形式緊貼內(nèi)壁以減小接觸熱阻，襯里也可由多孔陶瓷或燒結(jié)金屬構(gòu)成。應(yīng)具有：1足夠大的毛細(xì)抽吸壓力；2較小的液體流動(dòng)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(jié)構(gòu)有多種，大致分為：1緊貼管壁的單層及多層網(wǎng)芯；2燒結(jié)粉末管芯。由一定目數(shù)的金屬粉末或金屬絲網(wǎng)燒結(jié)在管內(nèi)壁面而成；3軸向槽道式管芯。在管殼內(nèi)壁開(kāi)軸向細(xì)槽，以

43、提供毛細(xì)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(duì)吸液芯和管殼材料的可濕性；(4)在工作溫度范圍內(nèi)蒸氣壓力不致過(guò)高或過(guò)低(5)氣化潛熱高；(6)導(dǎo)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(jié)或固化點(diǎn)；(10)經(jīng)濟(jì)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(xì)多孔材料的毛細(xì)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(zhuǎn)熱管。4重力輔助熱管（毛細(xì)力和重力）曲率半徑之

44、差提供了使工質(zhì)循環(huán)流動(dòng)的毛細(xì)驅(qū)動(dòng)力（循環(huán)壓頭），用以克服循環(huán)流動(dòng)中作用于工質(zhì)的重力、摩擦力及動(dòng)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(shí)，工作流體的蒸汽在熱管內(nèi)的流動(dòng)受粘性力支配，即熱管中蒸汽流動(dòng)的粘滯阻力限制了熱管的最大傳熱能力。(2)聲速極限 當(dāng)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(dāng)蒸發(fā)段出口汽速達(dá)到聲速時(shí)，進(jìn)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(guò)聲速，這一現(xiàn)象與拉伐爾噴管的喉部達(dá)到聲速時(shí)一樣。由于蒸發(fā)段出口汽速達(dá)到聲速后不可能再增大，因面?zhèn)鳠崃恳膊辉僭黾?，這時(shí)熱管的工作達(dá)到了聲速的極限。(3)攜帶極限 熱管中蒸汽與液體的流

45、動(dòng)方向相反，在交界面上二者相互作用，有阻止對(duì)方流動(dòng)的趨勢(shì)。液體表面由于受逆向蒸汽流的作用產(chǎn)生波動(dòng)，當(dāng)蒸汽速度高到能把液面上的液體剪切成細(xì)滴并把它帶到冷凝段時(shí)，由于液體被大量攜帶走，使應(yīng)當(dāng)通過(guò)毛細(xì)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(xì)芯干涸，使熱管停止工作，這就達(dá)到了熱管的攜帶傳熱極限，與此同時(shí)，由于液滴的大量被攜帶還會(huì)造成液滴對(duì)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(xì)極限 毛細(xì)極限又稱吸液極限，這是指在熱管運(yùn)行中，當(dāng)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(xì)壓頭達(dá)到平衡時(shí)，該熱管的傳熱量也就達(dá)到了最大值。(5)沸騰極限 熱管工

46、作中當(dāng)其蒸發(fā)段徑向熱流密度很大時(shí)，將會(huì)使管芯內(nèi)工作液體沸騰。當(dāng)徑向熱流密度達(dá)到某一臨界值時(shí)，對(duì)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(xì)抽吸作用，致使凝結(jié)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(duì)熱管加熱段外壁的換熱過(guò)程；R2 熱管加熱段殼壁的導(dǎo)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(jié)段蒸汽流動(dòng)傳熱；R6 凝結(jié)段汽-液界面蒸汽的相變換熱；R7 凝結(jié)段吸液芯-液體組合層的導(dǎo)熱；R8 凝結(jié)段殼壁的導(dǎo)熱；R9 冷卻段殼體外壁與環(huán)境冷源間的熱傳遞過(guò)程；R10從加熱段至冷卻段殼壁的軸向?qū)幔粺峁軞け诔?/p>

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(jí)也大得多；R11 通過(guò)吸液芯的軸向?qū)?。由于吸液芯軸向熱流通道比殼壁更小，R11的數(shù)量級(jí)更大。熱管換熱器的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1可以在很小溫差下傳遞很大的熱流，傳熱效率高；2管內(nèi)沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，運(yùn)行可靠；3管外常帶有翅片，單位體積的換熱面積大，結(jié)構(gòu)緊湊；4通道簡(jiǎn)單，管外流動(dòng)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(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、材耗較少、不存在傳熱面帶來(lái)的熱阻(包括污垢熱阻)、過(guò)熱或腐蝕等問(wèn)題，接觸面積大、傳熱效率高且反應(yīng)靈敏，用作溫度調(diào)節(jié)器很有利；缺點(diǎn)：冷熱介質(zhì)混合，對(duì)于不容許混合或混合后不易分離、兩種介質(zhì)的參數(shù)相差很大或因物性會(huì)產(chǎn)生不良反應(yīng)的工藝過(guò)程均不適用。冷水塔的主要部分：淋水裝置（點(diǎn)滴式、薄膜式、點(diǎn)滴薄膜式）、配水系統(tǒng)（槽式