換熱器詳細介紹

換熱器

換熱器：用來使熱量從熱流體傳遞到冷流體，以滿足規(guī)定的工藝要求的裝置三種類型換熱器一、概述根據(jù)傳熱原理和實現(xiàn)熱交換的方法1間壁式換熱器：是指冷熱流體被壁面隔開進行換熱的熱交換器。如暖風機、燃氣加熱器、冷凝器、蒸發(fā)器；間壁式挨熱器種類很多，從構(gòu)造上主要可分為：管殼式、肋片管式、套管式、板式、板翅式、螺旋板式等，其中以前兩種用得最為廣泛。蓄熱式換熱器：換熱器由蓄熱材料構(gòu)成，并分成兩半，冷熱流體輪換通過它的一半通道，從而交替式地吸收和放出熱量，即熱流體流過換熱器時，蓄熱材料吸收并儲蓄熱量，溫度升高，經(jīng)過一段時間后切換為冷流體，蓄熱材料放出熱量加熱冷流體。一般用于氣體，如鍋爐中間轉(zhuǎn)式空氣預熱器，全熱回收式空氣調(diào)節(jié)器等。混合式換熱器：冷熱流體直接接觸，彼此混合進行換熱，在熱交換同時存在質(zhì)交換，如空調(diào)工程中噴淋冷卻塔，蒸汽噴射泵等；間壁式換熱器的主要型式套管式換熱器是由大小不同的直管制成的同心套管，并由U型彎頭連接而成。每一段套管稱為一程，每程有效長度約為4~6m，若管子過長，管中間會向下彎曲。在套管式換熱器中，一種流體走管內(nèi)，另一種流體走環(huán)隙。套管式換熱器：5按流體流動方式有順流和逆流兩種順流逆流優(yōu)點：適當選擇兩管的管徑，兩流體均可得到較高的流速，且兩流體可以為布置為逆流和順流。另外，套管式換熱器構(gòu)造較簡單，能耐高壓，傳熱面積可根據(jù)需要增減，應用方便。缺點：管間接頭多，易泄露，占地較大，單位傳熱面消耗的金屬量大。因此它較適用于流量不大，所需傳熱面積不多而要求壓強較高的場合。6(2)管殼式換熱器：最主要的一種間壁式換熱器，傳熱面由管束組成，管子兩端固定在管板上，管束與管板再封裝在外殼內(nèi)。兩種流體分管程和殼程7增加管程和殼程8管殼式換熱器優(yōu)點結(jié)構(gòu)堅固，對壓力和溫度的適用范圍大。管內(nèi)清洗方便，清潔流體宜走殼程。處理量大。缺點傳熱效率、結(jié)構(gòu)緊湊性、單位換熱面積的金屬耗量等不如新型換熱器。(3)交叉流換熱器：間壁式換熱器的又一種主要形式。其主要特點是冷熱流體呈交叉狀流動。交叉流換熱器又分管束式、管翅式和板翅式三種。(c)板翅式交叉流換熱器（b）管翅式單位體積內(nèi)所包含的換熱面積作為衡量換熱器緊湊程度的衡量指標，一般將大于700m2/m3的換熱器稱為緊湊式換熱器，板翅式換熱器多屬于緊湊式，因此，日益受到重視。10(4)板式換熱器：由一組幾何結(jié)構(gòu)相同的平行薄平板疊加所組成，冷熱流體間隔地在每個通道中流動。11板

式

換

熱

器優(yōu)點結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕。流體湍動程度大，強化傳熱效果好。便于清洗和維修。板式換熱器缺點密封周邊長，易泄漏。承壓能力低（P<2MPa）。流動阻力大，處理量小。(5)螺旋板式換熱器：螺旋板式換熱器是由兩張間隔一定的平行薄金屬板卷制而成，在其內(nèi)部形成兩個同心的螺旋形通道。換熱器中央設有隔板，將螺旋形通道隔開，兩板之間焊有定距柱以維持通道間距。在螺旋板兩側(cè)焊有蓋板。冷熱流體分別通過兩條通道，在器內(nèi)逆流流動，通過薄板進行換熱。14(5)螺旋板式換熱器：15優(yōu)點結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積傳熱面積大。兩種流體都能以高速流動，傳熱效率高。螺旋流動，有自沖刷作用，適于處理粘性和易結(jié)垢流體。缺點承壓能力差（P<1MPa，t<500oC）損壞后檢修困難。螺旋板式換熱器1熱平衡方程式2傳熱方程的一般形式：換熱器中冷流體溫度沿換熱面是不斷變化的，因此，冷卻流體的局部換熱溫差也是沿程變化的。換熱器中傳熱過程的計算dthdtcthtc熱流體放熱量冷流體吸熱量對數(shù)平均溫差傳熱方程的一般形式：當溫差沿整個壁面不是常數(shù)時，可用對數(shù)平均溫差。dthdtcthtc18算術平均溫差平均溫差的另一種更為簡單的形式是算術平均溫差，算術平均溫差相當于溫度呈直線變化的情況，因此，總是大于相同進出口溫度下的對數(shù)平均溫差，當時，兩者的差別小于4％；當時，兩者的差別小于2.3％。19討論：各種流動形式的比較順流和逆流是兩種極端情況，在相同的進出口溫度下，逆流的最大，順流則最??；順流時，而逆流時，則可能大于，可見，逆流布置時的換熱最強。InOutInOut20(3)一臺換熱定器的設計肆要考慮很禿多因素，獎而不僅僅合是換熱的諒強弱。比奧如，逆流樂時冷熱流目體的最高迷溫度均出鎮(zhèn)現(xiàn)在換熱姜器的同一合側(cè)，使得波該處的壁勇溫特別高蝴，可能對刻換熱器產(chǎn)掌生破壞，籃因此，對量于高溫換眉熱器，又洽是需要故燙意設計成仗順流；順流逆流21實際換熱化器一般都吼是處于順武流和逆流析之間，或譯者有時是巨逆流，有飄時又是順碰流。由于霸逆流的平復均溫差最毛大，因此聾，人們想遙到對純逆另流的對數(shù)件平均溫差漲進行修正巾以獲得其值他情況下蓬的平均溫賣差。__恢___小于1的修正中系數(shù)。

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按逆流布置的對數(shù)平均溫差；

復雜布天置時換壘熱器平狐均溫差私的計算【例】某換熱器健，殼側(cè)熱皂流體的進眉、出口溫周度分別為300℃和150℃，管側(cè)冷盈流體的進野出、口溫滔度分別為35℃和85℃。求該換熱器膀分別布忍置為順辣流、逆鐘流時的罩平均溫嘉差。解：形逆流布起置℃順流布置℃逆流布李置的對蔽數(shù)溫差求大，即匹若換熱芳量相同范、傳熱鬼系數(shù)相同時得，逆流憑式換熱脆器所需倒的換熱爸面積小芽。23換熱器熱肺計算的基墨本方程式顫是傳熱方程銅式及熱平衡式換熱器的理設計和校瞎核計算按已知秋換熱器競的換熱壩面積求估取工作蘭流體的音終溫或核算換瓦熱器的換偽熱量。設計計誓算—校核計瘡算—根據(jù)給籃定的換獸熱量，貴求取換才熱器的霧換熱面菜積；一般是渣給定熱文力工況局的某些汪參數(shù)，同如流體燥質(zhì)量流纖量(qm,1、qm,2)、流體索入口溫額度t‘1和t’2，校核流浸體出口溫圈度及熱流臨量。一般已灰知熱流癥體和冷壁流體的松初、終迷溫(t‘1、t’2、t“1、t”2)中3個、質(zhì)量流呆量(qm,1、qm,2)、定壓質(zhì)園量比熱(cp1、cp2)、。要求鎖確定換熱菊器的類型盛、傳熱面過積、以及俊需要傳遞厭的熱量Φ等。對已有砍換熱器狗進行校雄核換熱器夫的熱計裙算常用顯方法對數(shù)平清均溫差趟法對數(shù)平均窩溫差法設計計勢算主要步驟墓：（1）根據(jù)欄給定條題件，由饞熱平衡搶式Φ=qm,1cp1(t'1-t"1)=qm,2cp2(t"2-t'2)求出進禁、出口儉溫度中傘的未知搞量，及仰傳熱量Φ；（2）選定全流動方呼式，由王冷熱流僑體的進緣瑞、出口雙溫度確份定對數(shù)與平均溫撥差Δtm；（3）初步乳布置傳喪熱面（幼選定傳跨熱面的求形狀和善尺寸，步如平板朽或圓管來、圓管的直徑鍛、壁厚追、管間汽距等）粗，結(jié)合隸流體的沾質(zhì)量流項量等求改出兩側(cè)請的換熱灶系數(shù)并計算出省相應的傳攜熱系數(shù)k；（4）由傳熱樸方程Φ=kAΔtm求出所在需的換驅(qū)熱面積A，及其妖它參數(shù)銷，如管銳長L；（5）計算梅換熱器丟的流動酷阻力Δp，若流阻章過大，則模應改變方裳案重新設凈計。一般已焰知熱流弦體和冷竄流體的需初、終捎溫(t‘1、t’2、t“1、t”2)中3個、質(zhì)踩量流量(qm,1、qm,2)、定壓輔質(zhì)量比蔥熱(cp1、cp2)。要求確梳定換熱器續(xù)的類型、顫傳熱面積,熱量Φ等。25對數(shù)平均裳溫差法校筑核計算主重要步驟：校核計輩算時，方由于兩晴種流體識的出口都溫度未濕知，流涂體的物竭性無法俱確定，表面換儉熱系數(shù)h和傳熱系塘數(shù)k無法求得，所貍以要用試算法，對數(shù)緩平均溫偵差法校核計算卸主要步驟厭如下：（1）假定夜一種流車體的出毀口溫度t“1（或t”2），據(jù)熱薪平衡式Φ=qm,1cp1(t‘1-t“1)=qm,2cp2(t”2-t’2)，求出另柜一流體臭的出口揚溫度t"2（或t"1），并檢計算傳址熱量Φ'；（2）根據(jù)換惡熱器的流槽動方式及副冷、熱流撓體的進、幣出口溫度凈求得對數(shù)漿平均溫差Δtm；（3）根據(jù)換走熱器的結(jié)繩構(gòu)，算出藝相應工作胸條件下的合表面換熱陷系數(shù)h和傳熱系數(shù)k；（4）由傳熱攤方程Φ=kAΔtm計算傳補熱量Φ”，并與前距述步驟（1）計算網(wǎng)的熱量Φ’相比較傷，若兩泛者相等稠或相對欲誤差小伯于5%，則表明自前述假定旋的流體出口溫度勢與事實鞭相符或頓相近，月計算結(jié)險束；否涉則重復靠步驟（1）～（4）直至取夜得滿意的獸結(jié)果。26【例】一臺逆流載套管式換戴熱器，熱廉流體為120℃的高壓軍熱水，屠流量為12m3/h；冷流體雞為10℃的空氣，暴流量為1800m3/h（標準狀略態(tài)下），組經(jīng)過換熱術器后被加械熱到50℃；若總傳眨熱系數(shù)為60溪W/(歉m2?K)。試求該所需的裹傳熱面饒積。解：標準狀態(tài)羊下空氣的逼密度ρ2=1.遮293猜kg之/m3；比熱容cp2=1.棉007kJ/朗(kg?K)?？諝獾捏w易積流量qV,2=180達00/3肺600群=5m3/s（標準狀惹態(tài)）Φ=qm,2cp2(t"2-t'2)=qV,2ρ2cp2(t"2-t'2)=5免m3/s×宅1.2季93棚kg/蒸m3×100排7J/(訂kg?K)×(餡50℃-10℃)=2參604肌10填W熱水的參惰數(shù)：qV,1=12/與3600丙=1/3刮00m3/s；密度ρ1=9枯43屠kg/榆m3；比熱容cp1=4.哪25kJ驕/(kg?K)27逆流時對淺數(shù)平均溫臨差℃?zhèn)鳠崦娣eA=Φ/(kΔtm)=26畜041匹0W綱/[6哀0W撓/(m2?K)×營79.雷8℃召]=5沃4.4立m2由Φ=qm,1cp1(t'1-t"1)=qm,2cp2(t"2-t'2)可得t"1=t'1-Φ/（qm,1cp1）=t'1-Φ/(qV,1ρ1cp1)=120蛙℃-2604拜10W/午[1/3賭00m3/s×9友43k抵g/m3×425慮0J/達(kg?K)]=10蒼0.5℃28換熱器計謠算-污垢系恨數(shù)換熱器壁腎表面形成隔污垢，引急起的附加鐘熱阻主要待取決于污洽垢的導熱鳴系數(shù)和污旨垢的厚度污垢系茂數(shù)物質(zhì)rf

(m2?K)/W物質(zhì)rf(m2?K)/W海水0.0001壓縮空氣0.0004硬度不高的井水0.0002制冷劑