大学课件 化工原理 上册 第4章 换热设备与设计6.ppt

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1、小结:传热过程的计算（1）传热过程的热流量衡算无相变传热有相变传热总传热系数和表面传热系数对流对流热传导冷物流热物流TQT1T2T3h1h2h3Q1Q2Q3TU=f(hi)（2）传热速率方程间壁式传热各部分传热速率方程：管内侧流体：管壁导热：管外侧流体：热流体冷流体对流传热对流传热Q导热th1th2tc1tc2对稳态传热，注意：*K与A对应，选Ai、Am或Ao热阻实际计算热阻应包括壁两侧污垢热阻，工程上规定，以传热管外表面积Ao为基准，圆管中：（3）壁温计算利用两侧的传热速率方程，或管壁的导热方程结

2、论：壁温接近表面传热系数大的一侧流体温度（4）平均温度差的计算错流、折流时平均温差图算法（5）平均传热温差1)恒壁温传热2)变温传热说明：①逆流：并流：◆进、出口条件相同时◆一侧有变化，另一侧恒温时◆错流、折流时平均温差（6）传热效率和传热单元数法①传热效率②传热单元数NTU(qmCp)c较小(qmCp)h较小③传热效率和传热单元数的关系查图4.6.10及4.6.11P3051.按用途分类加热器、冷却器、冷凝器、再沸器。2.按传热特征分类直接接触式换热器；蓄热式换热器；间壁式换热器。4.7换热设备二.间壁式换

3、热器1.管式换热器沉浸蛇管式;P282喷淋式冷却器;p282套管式换热器;列管式换热器:I,II,（空冷，翅片管P302)2.板式换热器夹套式换热器;P282螺旋板式换热;p300波纹板式换器;板翅式换热器.套管式换热器◎结构：将两种直径大小不同的直管装成同心套管，并可用U形肘管把管段串联起来，每一段直管称作一程。◎优点：进行热交换时使一种流体在内管流过，另一种则在套管间的环隙中通过。流速高，表面传热系数大，逆流流动，平均温差最大，结构简单，能承受高压，应用方便。夹套式换热器沉浸式蛇管换热器◎结构：这种

4、换热器多以金属管子绕成，或制成各种与容器相适应的情况，并沉浸在容器内的液体中。◎优点：结构简单，便于防腐，能承受高压。◎缺点：由于容器体积比管子的体积大得多,因此管外流体的表面传热系数较小。喷淋式换热器◎结构：多用于冷却管内的热流体。将蛇管成排地固定于钢架上，被冷却的流体在管内流动，冷却水由管上方的喷淋装置中均匀淋下，故又称喷淋式冷却器。◎优点：传热推动力大，传热效果好，便于检修和清洗。◎缺点：喷淋不易均匀。板式换热器热管三、列管式换热器固定管板式　浮头式U型管式列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁

5、式换热器，历史悠久，占据主导作用。◎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。◎结构：壳体、管束、管板、折流挡板和封头。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。T1T2t1t21)单程壳体、传热管2)多程◆多管程：分程隔板单管程→双管程时，流通截面积：传热面积：1列管式换热器的结构作用：管程数↑，流通截面积↓，管内流速↑，hi↑，强化传热。T1T2t1t2◆多壳程：相当于单壳程

6、串联，传热面积↑。1).固定管板式换热器2).浮头式换热器3).U形管式换热器2.列管式换热器分类及特点1).固定管板式换热器结构简单,成本低壳程不易机械清洗可能产生较大的热应力使用场合:壳程流体不易结垢或容易化学清洗壳体与传热管壁温度之差小于50C,否则加膨胀节2).浮头式换热器结构较为复杂,成本高,消除了温差应力应用广泛.3).U形管式换热器特点两者兼顾.安装：常用形式：弓形，圆盘形T1T2t1t2折流挡板作用：代价：提高壳程流体湍动程度(Re>100即达湍流)↑h0，强化传热。冲刷沉积物，减小污垢热阻；

7、对壳体起支撑作用壳体阻力↑，系统动力消耗↑。弓形圆盘形温度补偿原因：补偿方法：作用：管、壳温度不同，产生热应力，Δt>50℃时，管弯曲、断裂或管板变形固定管板式--加膨胀节浮头、U形管式—本身具有补偿能力消除热应力4.7.2列管式换热器的设计和选用要求：根据生产任务(th1,th2,tc1,tc2,qmc,qmh,K)设计或选择：合适的换热器(计算传热面积，确定管、壳程数，管规格，管排布等）步骤:(1)选择流程(2)流速的选择(3)计算平均传热温差(4)估算传热面积A(5)确定单壳程内的管程数Np(6)确定壳

8、体内径Di(7)选择、设计换热器(8)换热器核算th1th2tc1tc2(1)选择流程一般原则管程：壳程：△不清洁、易结垢流体；△腐蚀性物料；△压力高的物料；△需提高流速强化传热的流体。▲粘度大的物料；▲被冷却的物料；▲蒸气冷凝和液体沸腾。(2)流速的选择同时考虑传热和流动阻力两方面，选择常用的流速范围（书P311表4.7.1）必要时，采用多管程结构一般的，流速：管程>壳程气体>液体(3)计算平均传