传热学原理应用举例

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1、第二部分单元10传热学原理应用举例热工学基础110.1换热器选型及计算┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄（4）单元10传热学原理应用举例10.1.1间壁式换热器的类型及特点┄┄┄┄┄（6）单元10传热学原理应用举例┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄（3）10.1.2换热器的热力计算原理┄┄┄┄┄┄┄（17）10.1.3换热器的选择及评价┄┄┄┄┄┄┄┄（24）10.2维护结构热工计算┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄（28）参考文献┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄（37）2【知识点】换热器的类型及特点；换热器热力计算公式；维护结构最小热阻的概念及维护结构热阻计算公式及计算方法。【能

2、力目标】掌握：换热器的类型及特点；相关计算公式。理解：换热器的评价及选择的方法；维护结构最小热阻的概念。熟悉：换热器热力计算公式及计算方法；维护结构热阻计算公式及计算方法。应用：使用换热器热力计算公式进行选型计算和校核计算；正确选择换热器；维护结构最小热阻的校核和计算。单元10传热学原理应用举例3换热器是实现两种或两种以上温度不同的流体相互换热的设备。按工作原理不同可分为三类。（1）间壁式换热器冷热流体被一壁面隔开，如暖风机、燃气加热器、冷凝器、蒸发器。（2）混合式换热器冷热流体直接接触，彼此混合进行换热，在热交换时存在质交换，如空调工程中的喷淋室、蒸汽

3、喷射泵等。10.1换热器选型及计算10.1换热器选型及计算4（3）回热式换热器回热式换热器的换热面交替地吸收和放出热量，热流体流过换热面时温度升高，换热面吸收并储蓄热量，然后冷流体流过换热面，换热面放出热量加热冷流体，如锅炉中回热式空气预热器、全热回收式空气调节器等。作为换热器的基础知识，本章仅介绍间壁式换热器。间壁式换热器种类很多，从构造上主要可分为：管壳式、肋片管式、板式、板翘式、螺旋板式等，其中以前两种用得最为广泛。10.1换热器选型及计算510.1.1.1管壳式换热器图10.1为管壳式换热器示意图。流体Ⅰ在管外流动，管外各管间常设置一些圆缺形的挡

4、板，其作用是提高管外流体的流速（挡板数增加，流速提高），使流体能充分流经全部管面，改善流体对管子的冲刷角度，从而提高壳侧的换热系数。此外，挡板还可以起支承管束、保持管间距离等作用。流体Ⅱ在管内流动。流体Ⅱ从管的一端流到另一端称为一个管程，当管子总数及流体流量一定时，管程数分得越多，则管内流速越高。图10.1为单壳程双管程的换热器。图10.2（a）为2壳程4管程，图10.2（b）为3壳程6管程。10.1.1间壁式换热器的类型及特点10.1换热器选型及计算6图10.1管壳式换热器示意图1—管板；2—外壳；3—管子；4—挡板；5—隔板；6、7—管程进口、出口;

5、8、9—壳程进口、出口10.1换热器选型及计算7管壳式热交换器结构坚固，易于制造，适应性强，处理能力大，高温、高压情况下亦可应用，换热器表面清洗较方便。这一类型换热设备是工业上用得最多，历史最久的一种，是占主导地位的换热设备。其缺点是材料消耗大，不紧凑。除图10.2的类型外，U形管式及套管式（一根大管中套一小管）换热器也属此类。图10.2多壳程与多管程换热器（a）2壳程4管程;（b）3壳程6管程10.1换热器选型及计算810.1.1.2肋片管式换热器肋片管亦称翘片管，图10.3为肋片管式换热器结构示意图。在管子外壁加肋，肋化系数可达25左右，大大增加了空

6、气侧的换热面积，强化了传热。与光管相比，传热系数可提高1～2倍。这类换热器结构较紧凑，适用于两侧流体换热系数相差较大的场合。图10.3肋片管式换热器10.1换热器选型及计算9肋片管式换热器结构上最值得注意的是肋的形状和结构以及镶嵌在管子上的方式。肋的形状可做成圆盘式、带槽或孔式、皱纹式、钉式和金属丝式等。肋与管的连接方式可采用张力缠绕式、嵌片式、热套胀接、焊接、整体轧制、铸造及机加工等。肋片管的主要缺陷是肋片侧的流动阻力较大。不同的结构与镶嵌方式对流动阻力，特别是对传热性能影响很大。当肋根与管之间接触不紧密而存在缝隙时，将形成接触热阻而使传热系数降低。1

7、0.1换热器选型及计算1010.1.1.3板式换热器板式换热器是由若干传热板片叠置压紧组装而成，板四角开有角孔，流体由一个角孔流入，即在两块板形成的流道中流动，而经另一对角线角孔流出（该板的另外两个角孔则由垫片堵住），流道很窄，通常只有3～4mm，冷热两流体的流道彼此相间隔。为了强化流体在流道中的扰动，板面都做成波纹形。板片间装有密封垫片，它既用来防漏，又用以控制两板间的距离。冷热两流体分别由板的上、下角孔进入换热器，并相间流过奇数及偶数流道，然后再从下、上角孔流出。传热板片是板式换热器的关键元件，不同类型的板片直接影响到传热系数、流动阻力和承受压力的能

8、力。板片的材料，通常为不锈钢，对于腐蚀性强的流体（如海水冷却器），可用钛板。10