换热器教师教学案1

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1、换热器教学设计第1次课2学时授课时间课题（章节）3．传热3.4换热器（1）教学目的与要求：熟悉换热器的分类，掌握列管式换热器的基本结构、工作原理及优缺点，理解套管换热器、板式换热器的工作原理及结构。教学重点、难点：重点是列管式的结构、工作原理和操作；难点是高效换热器的结构、工作原理。教学方法及师生互动设计：多媒体教学(PPT)；提问和课堂讨论；观看flash。课堂练习、作业：1．试各种换热器结构异同点及优缺点？2．试列举各种换热器在工业上的应用。课后小结：-15-本次课程，适合利用图片、PPT、flash等教学手段进行教学，直观、易懂，便于学生掌握；在教学过程中，尽量结合工厂生产实际情况，讲

2、解不同换热器的不同应用；多让学生参与讨论，可以提高学生的思维能力、团队合作精神及创造能力。教学内容（讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等）-15-3．传热课程导入：让学生主动发言，说明在日常生活中有哪些换热设备；在工业生产中又有哪些换热设备。3.4换热器3.4.1换热器的分类按用途它可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再沸器冷却器和冷凝器等。根据冷、热流体热量交换的原理和方式可分为三大类：混合式、蓄热式、间壁式。根据换热器传热面形状和结构分类可分为管式换热器、板式换热器、特殊形式换热器等。管式换热器通过管子壁面进行传热，按传热管结构不同，可分为列管式换热器、套管式换热器、蛇管式

3、换热器和翅片板式换热器等。板式换热器通过板面进行传热，按传热板的结构形式，可分为平板式换热器、螺旋板式换热器、板翅式换热器和热板式换热器等几种。根据工艺要求而设计具有特殊结构的换热器，如回转式换热器、热管换热器、同流式换热器等。讨论：工业上换热器器分类主要采取哪种方式？3.4.2换热器结构与性能特点（一）管式换热器（1）列管换热器（管壳式换热器）列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用。主要由壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。一种流体在管内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。提问方式学生发言3minPT

4、T演示4min课堂讨论3min-15-优点：单位体积设备所能提供的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，大型装置中普遍采用。为提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。常用的折流挡板有圆缺形和圆盘形两种，前者更为常用。壳体内装有管束，管束两端固定在管板上。由于冷热流体温度不同，壳体和管束受热不同，其膨胀程度也不同，如两者温差较大，管子会扭弯，从管板上脱落，甚至毁坏换热器。所以，列管式换热器必须从结构上考虑热膨胀的影响，采取各种补偿的办法，消除或减小热应力。根据所采取的温差补偿措施，列管式换热器可分为以下几个型式。（a）固定管板式壳体

5、与传热管壁温度之差大于50℃，加补偿圈，也称膨胀节，当壳体和管束之间有温差时，依靠补偿圈的弹性变形来适应它们之间的不同的热膨胀。特点：结构简单，成本低，壳程检修和清洗困难，壳程必须是清洁、不易产生垢层和腐蚀的介质。讨论：固定板式换热器有哪些优缺点？（b）浮头式PPT演示6minflash演示6min讨论3min-15-两端的管板，一端不与壳体相连，可自由沿管长方向浮动。当壳体与管束因温度不同而引起热膨胀时，管束连同浮头可在壳体内沿轴向自由伸缩，可完全消除热应力。特点：结构较为复杂，成本高，消除了温差应力，是应用较多的一种结构形式。讨论：浮头式换热器有哪些优缺点？（c）U型管式把每根管子都弯成

6、U形，两端固定在同一管板上，每根管子可自由伸缩，来解决热补偿问题。特点：结构较简单，管程不易清洗，常为洁净流体，适用于高压气体的换热。讨论：U型管式换热器有哪些优缺点？（2）套管式换热器结构：由不同直径组成的同心套管，可根据换热要求，将几段套管用U形管连接，目的增加传热面积；冷热流体可以逆流或并流。flash演示6minPPT演示6min讨论3min-15-优点：结构简单，加工方便，能耐高压，传热系数较大，能保持完全逆流使平均对数温差最大，可增减管段数量应用方便。缺点：结构不紧凑，金属消耗量大，接头多而易漏，占地较大。用途：广泛用于超高压生产过程，可用于流量不大，所需传热面积不多的场合。（3

7、）蛇管换热器结构：蛇管一般由金属管子弯绕而制成，适应容器所需要的形状，沉浸在容器内，冷热流体在管内外进行换热。可分为沉浸式和喷淋式。（a）沉浸式蛇管换热器优点：结构简单，便于防腐，能承受高压。缺点：传热面积不大，蛇管外对流传热系数小，为了强化传热，容器内加搅拌。（b）喷淋式蛇管换热器结构：冷却水从最上面的管子的喷淋装置中淋下来，沿管表面流下来，被冷却的流体从最上面的管子流入，从最下面的管子流出，与外面的冷却水