熱交換器原理與設(shè)計(jì)總結(jié)課件

1、熱交換器的原理與設(shè)計(jì)熱交換器的原理與設(shè)計(jì)緒 論熱交換器的分類按傳送熱量的方法：間壁式、混合式、蓄熱式管式熱交換器的分類： 沉浸式、噴淋式、套管式、管殼式流體流動(dòng)程數(shù)及表示法、圖示影響熱交換器設(shè)計(jì)的因素緒 論熱交換器的分類按傳送熱量的方法：間壁式、混合式、蓄熱式換熱器分類按照用途分類：預(yù)熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器按照制造材料分類：金屬換熱器、陶瓷換熱器、石墨換熱器等按照冷流體和熱流體的流動(dòng)方向分：順流式、逆流式、錯(cuò)流式、混合流等按照傳送熱量的方法：間壁式、混合式、蓄熱式（回?zé)崾剑┑葥Q熱器分類按照用途分類：預(yù)熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器按照流動(dòng)方向的分類順流逆流交叉流（錯(cuò)流）總趨勢為逆流的四次錯(cuò)

2、流總趨勢為順流的四次錯(cuò)流混流式：先順后逆平行流混流式：先逆后順的串聯(lián)混和流按照流動(dòng)方向的分類順流熱交換器熱計(jì)算的基本原理熱計(jì)算基本方程式傳熱方程熱平衡方程熱交換器熱計(jì)算的基本原理熱計(jì)算基本方程式傳熱方程熱平衡方程熱交換器熱計(jì)算的基本原理平均溫差簡單平行流動(dòng)的溫度變化示意圖：會(huì)讀、會(huì)畫對數(shù)平均溫差復(fù)雜流動(dòng)方式的平均溫差P、R定義及應(yīng)用會(huì)查、能用熱交換器熱計(jì)算的基本原理平均溫差簡單平行流動(dòng)的溫度變化示意圖流體的溫度分布 最簡單的平行流動(dòng)有(縱坐標(biāo)溫度，橫坐標(biāo)表示傳熱面積)沸騰冷凝t1t2冷凝吸熱t(yī)1t2t2”t2t1t1”沸騰放熱相變的發(fā)生與否影響平行流動(dòng)傳熱溫差流體的溫度分布沸騰冷凝t1t2冷凝

3、吸熱t(yī)1t2t2”t2tt1t2”放熱吸熱t(yī)2t1”無相變順流情況t1t1”吸熱放熱t(yī)2”t2無相變逆流情況t1t1”吸熱過熱t(yī)2”t2熱流體有相變逆流情況過冷冷凝t1t1”放熱過熱t(yī)2”t2冷流體有相變逆流情況吸熱沸騰t1t1”吸熱t(yī)2”t2部分可凝流體的冷凝t1t2”放熱吸熱t(yī)2t1”無相變順流情況t1t1”吸順流條件無論W1、W2的值大小，有 0，溫差t不斷降低順流條件無論W1、W2的值大小，有 0，溫差t不斷降低逆流條件W10，此時(shí)溫差t沿?zé)崃黧w從進(jìn)口到出口的方向上總是不斷降低W1W2時(shí)，總有0，此時(shí)溫差t沿?zé)崃黧w從進(jìn)口到出口的方向上總是不斷升高逆流條件W10，此時(shí)溫差t沿?zé)崃黧w從進(jìn)口

4、對數(shù)平均溫差，記為tm 對數(shù)平均溫差，記為tm 對于對數(shù)溫差，如果流體的溫度沿傳熱面變化不大tmax2tmin時(shí)，可以用算術(shù)平均溫差0.5(tmax+ tmin)近似計(jì)算，誤差在4以內(nèi)。 tmax1.7tmin時(shí),誤差在2.3以內(nèi).對于上面有相變情況1，2兩種情況無順逆流之分，對于第三種需要分段處理t2t1t1”沸騰放熱冷凝吸熱t(yī)1t2t2”t1t1”吸熱過熱t(yī)2”t2過冷冷凝對于對數(shù)溫差，如果流體的溫度沿傳熱面變化不大tmax2修正系數(shù)的求取按照逆流算出對數(shù)平均溫差如下：P代表冷流體的實(shí)際升溫（吸熱量）與最大可能吸熱量之比，稱為溫度效率，恒小于1。R是冷流體和熱流體的熱容量之比=f(P,R)

5、 函數(shù)形式因流動(dòng)方式而異。修正系數(shù)的求取按照逆流算出對數(shù)平均溫差如下：P代表冷流體的熱交換器熱計(jì)算的基本原理傳熱有效度傳熱有效度、傳熱單元數(shù)的定義順流和逆流的傳熱有效度熱交換器熱計(jì)算的基本原理傳熱有效度傳熱有效度、傳熱單元數(shù)的定定義傳熱單元數(shù)NTU它代表熱交換器傳熱能力的大小定義無因次數(shù)Rc定義傳熱單元數(shù)NTU它代表熱交換器傳熱能力的大小定義無因次數(shù)順流條件下熱平衡方程順流條件下熱平衡方程順流條件下特例：相變情況下，Wmax無窮大兩種流體熱容量相等順流條件下特例：相變情況下，Wmax無窮大兩種流體熱容量相等逆流條件下熱平衡方程逆流條件下熱平衡方程逆流條件下特例：相變情況下，Wmax無窮大兩種流

6、體熱容量相等逆流條件下特例：相變情況下，Wmax無窮大兩種流體熱容量相等逆流條件下特例逆流條件下特例設(shè)計(jì)性熱力計(jì)算的比較平均溫差法1 由已知條件，利用熱平衡方程式求出另一個(gè)未知溫度及傳熱量Q；2 根據(jù)熱交換器的設(shè)計(jì)原則，確定流動(dòng)方式，利用修正系數(shù)求出平均溫差tm；3 取經(jīng)驗(yàn)傳熱系數(shù)，估算傳熱面積，并對傳熱面進(jìn)行初步布置，計(jì)算相應(yīng)的傳熱系數(shù)K；（試算過程）4 由傳熱方程式計(jì)算傳熱面積F。傳熱單元數(shù)法1 同左；2 根據(jù)熱交換器的設(shè)計(jì)原則，確定流動(dòng)方式，求出RC和，用相應(yīng)的公式或線圖求出傳熱單元數(shù)值NTU；3 同左；4 由F=WminNTU/K確定傳熱面積F。設(shè)計(jì)性熱力計(jì)算的比較平均溫差法傳熱單元數(shù)

7、法校核性熱力計(jì)算的比較平均溫差法1 假定一個(gè)出口溫度，利用熱平衡方程求出另一個(gè)未知溫度；2 由傳熱面的已知布置情況計(jì)算相應(yīng)的傳熱系數(shù)K；3 根據(jù)四個(gè)進(jìn)出口溫度及流體的流動(dòng)方式，計(jì)算出平均溫差tm； ；4 將F、K、tm代入傳熱方程，計(jì)算傳熱量Q；5 根據(jù)熱平衡方程核算流體出口溫度；6將所求溫度與假設(shè)值相比，根據(jù)誤差情況決定是否需要重新假設(shè)。傳熱單元數(shù)法1 同左；2 同左；3 計(jì)算出傳熱單元數(shù)NTU和熱容量比RC；4 求出傳熱有效度；5 求出傳熱量Q，并用熱平衡方程求出流體出口溫度；6 同左。校核性熱力計(jì)算的比較平均溫差法傳熱單元數(shù)法熱交換器熱計(jì)算的基本原理流體流動(dòng)方式的選擇順流和逆流混流和錯(cuò)流

8、熱交換器熱計(jì)算的基本原理流體流動(dòng)方式的選擇順流和逆流混流和錯(cuò)型熱交換器的選擇當(dāng)管內(nèi)程數(shù)奇數(shù)時(shí)，增加其中的逆流行程將使平均溫差提高采用多次混流（管內(nèi)外同時(shí)分為若干流程）將增加平均溫差， , 同時(shí)增加傳熱系數(shù)，但是增加了制造難度和流動(dòng)阻力型熱交換器的選擇當(dāng)管內(nèi)程數(shù)奇數(shù)時(shí)，增加其中的逆流對于先逆后順的型熱交換器，必須避免溫度交叉現(xiàn)象，避免的方法可以是增加管外程數(shù)或者改成兩臺(tái)單殼程換熱器串聯(lián)工作對于先逆后順的型熱交換器，必須避免溫度交叉現(xiàn)象，避管殼式熱交換器管殼式熱交換器的類型固定管板式、U形管式、浮頭式、填料函式及各自的優(yōu)缺點(diǎn)比較管殼式熱交換器管殼式熱交換器的類型固定管板式、U形管式、浮頭管殼式熱交

9、換器管殼式熱交換器的結(jié)構(gòu)殼體、管子、進(jìn)出口連接管管子固定、排列等管板、分程隔板、縱向隔板、折流板、支持板、擋管、旁路擋板、防沖板、導(dǎo)流筒管殼式熱交換器管殼式熱交換器的結(jié)構(gòu)殼體、管子、進(jìn)出口連接管管管殼式熱交換器管殼式熱交換器的結(jié)構(gòu)計(jì)算管殼式熱交換器的傳熱計(jì)算貝爾法的思路廷克流路法的思路管殼式熱交換器的流動(dòng)阻力計(jì)算管殼式熱交換器管殼式熱交換器的結(jié)構(gòu)計(jì)算管殼式熱交換器的傳熱計(jì)管殼式熱交換器管殼式熱交換器的合理設(shè)計(jì)管殼式熱交換器的設(shè)計(jì)程序大作業(yè)的例題管殼式冷凝器的工作特點(diǎn)管殼式熱交換器管殼式熱交換器的合理設(shè)計(jì)管殼式熱交換器的設(shè)計(jì)程高效間壁式熱交換器螺旋板式熱交換器基本構(gòu)造和工作原理和管殼式熱交換器對

10、比的優(yōu)缺點(diǎn)板式熱交換器基本構(gòu)造和工作原理和管殼式熱交換器對比的優(yōu)缺點(diǎn)雙道密封、流程安排高效間壁式熱交換器螺旋板式熱交換器基本構(gòu)造和工作原理和管殼式高效間壁式熱交換器板翅式熱交換器基本構(gòu)造和工作原理和管殼式熱交換器對比的優(yōu)缺點(diǎn)翅片管熱交換器基本構(gòu)造和工作原理和管殼式熱交換器對比的優(yōu)缺點(diǎn)翅片管的類型、空冷器高效間壁式熱交換器板翅式熱交換器基本構(gòu)造和工作原理和管殼式熱高效間壁式熱交換器熱管熱交換器基本構(gòu)造和工作原理和管殼式熱交換器對比的優(yōu)缺點(diǎn)熱管工作極限高效間壁式熱交換器熱管熱交換器基本構(gòu)造和工作原理和管殼式熱交混合式熱交換器冷水塔類型、結(jié)構(gòu)布置的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)冷水塔的工作原理阻力計(jì)算、熱力計(jì)算的原則思路混合式熱交換器冷水塔類型、結(jié)構(gòu)布置的特點(diǎn)及