传 热3

第2章传热2.6换热器2.6.1间壁式换热器的类型•按用途分类加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再沸器•按冷、热流体热量交换方式分类混合式、蓄热式、间壁式一、管式换热器管壳式换热器蛇管式换热器套管式换热器管式换热器√固定管板式换热器浮头式换热器U形管换热器管壳式换热器图具有补偿圈的固定管板式换热器一、管式换热器1-挡板2-补偿圈3-鼓气嘴图U形管换热器一、管式换热器1-U形管2-壳程隔板3-管程隔板图浮头式换热器一、管式换热器1-管程隔板2-壳程隔板3-浮头二、板式换热器夹套式换热器板式换热器螺旋板式换热器板式换热器三、翅片式换热器翅片管换热器板翅式换热器翅片式换热器四、热管换热器图热管换热器图热管示意图四、热管换热器间壁式换热器的类型1、夹套换热器优点：•结构简单缺点：•A小•釜内小强化措施：•釜内加搅拌•釜内加蛇管•外循环2、蛇管换热器1）沉浸式强化措施：容器内加搅拌器，提高K优点：•结构简单•管内能耐高压缺点：•管外小2）喷淋式优点：•结构简单•管内能耐高压•管外比沉浸式大缺点：•喷淋不易均匀•占地面积大3）套管换热器优点：•结构简单•能耐高压•(K)或tm大缺点：•结构不紧凑A/V小•接头多，易漏4）列管换热器管板、管束、封头、壳体固定管板式特点：结构简单；但壳程检修和清洗困难。——加热补偿圈（膨胀节）当管内外流体温差Δt50℃时，需考虑温度热补偿。根据热补偿方式不同，列管式换热器分为：浮头式特点：可完全消除热应力,便于清洗和检修,结构复杂U型管式特点：结构较浮头简单；但管程不易清洗。第2章传热2.6换热器2.6.1间壁式换热器的类型2.6.2传热过程的强化途径强化传热提高冷、热流体间的传热速率，力求使换热器在单位时间内、单位传热面积传递的热量尽可能增多。强化传热的途径传热的强化途径mKAT增大均可增加，以强化传热。m,,KAT1.增大平均温度差ΔTm①提高加热介质温度或降低冷却介质的温度。②采用逆流操作。③增加管壳式换热器的壳程数。传热的强化途径2.增大传热面积A改进传热面的结构来提高单位体积的传热面积，而非靠增大换热器的尺寸，如：①翅化面（肋化面）；②异形表面；③多孔物质结构；④采用小直径传热管。传热的强化途径减少热阻的主要方法有：①提高流体的速度；②增强流体的扰动；③在流体中加固体颗粒；④采用短管换热器；⑤防止垢层形成和及时清除垢层。传热的强化途径3.增大总传热系数Kooosisoiimoi11KdddRRddd强化传热过程要权衡利弊，综合考虑。如提高流速和增强流体扰动，可强化传热，但却伴随有流动阻力的增加，或使设备结构复杂、清洗及检修困难等。因此，对实际的传热过程，要对设备结构、动力消耗、运行维修等方面予以全面考虑，选用经济而合理的强化方法。传热的强化途径第2章传热2.6换热器2.6.1间壁式换热器的类型2.6.2传热过程的强化途径2.6.3管壳式换热器的设计和选型一、管壳式换热器的型号与系列标准××××××-××-×××123-4-5管壳式换热器的型号由以下五部分组成:1——换热器的代号，G表示固定管板式，F表示浮头式;2——公称直径，mm;3——管程数Np，Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ;4——公称压强PN，MPa;5——公称换热面积SN，m2。例如：型号为G800Ⅱ-1.0-110的管壳式换热器。一、管壳式换热器的型号与系列标准××××××-××-×××123-4-5二、列管换热器的选用1.根据工艺任务，计算热负荷2.计算tm3.依据经验选取K，估算A4.确定冷热流体流经管程或壳程，选定u先按单壳程多管程计算，如果0.8，应增加壳程数；由u和qm估算单管程的管子根数，由管子根数和估算的A，估算管子长度，再由系列标准选适当型号的换热器。5.核算K分别计算管程和壳程的，确定垢阻，求出K，并与估算的K进行比较。如果相差较多，应重新估算。6.计算A根据计算的K和tm，计算A，并与选定的换热器A相比，应有10%~25%的裕量。(1)流体流程选择管程：不清洁或易结垢、腐蚀性、压力高的流体壳程：饱和蒸汽、需要冷却、粘度大或流量小的流体原则：传热效果好，结构简单，清洗方便(2)流体流速的选择u选择是经济权衡，要避免层流流动uK，在同Q、tm下A，节省设备费uHf，操作费用增加(3)换热器中管子的规格和排列方式管子的规格：19×2mm和25×2.5mm管长：1.5m、2.0m、3.0m、6.0m排列方式：正三角形正方形直列正方形错列圆缺形圆盘形多管程：管内流体u加挡板：增大壳程流体的湍动壳程练习题目思考题1．强化换热器中传热过程可以从哪几方面入手？2.管壳式换热器为何常采用多管程，分程的作用是什么？热传导速率方程及其应用学习指导本章重点掌握的内容傅里叶定律单层、多层平壁热传导速率方程及其应用单层、多层圆筒壁热传导速率方程及其应用接触热阻的概念换热器的传热计算换热器的热量衡算总传热速率方程总传热系数的计算平均温度差的计算传热单元数法的特点及适用对象学习指导对流传热对流传热机理对流传热系数的定义热边界层的概念对流传热系数的影响因素及量纲分析法描述传热过程的量纲为1数群流体在光滑圆形直管内强制湍流传热系数关联式学习指导流体有相变时的对流传热系数冷凝传热方式冷凝传热过程的影响因素沸腾传热方式沸腾曲线液体沸腾传热的影响因素学习指导辐射传热辐射传热的特点黑体、镜体、灰体的概念辐射传热的相关定律学习指导换热器换热器的类型管壳式换热器的基本结构强化的途径强化传热效果评价换热器设计与选型的主要步骤学习指导