高职高专化工原理教学课件陆美娟版传热4-7换热器.ppt

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1、复习1、热传导2、热对流3、间壁式传热过程4、传热总速率方程分类:①按用途：加热器、冷却器、冷凝器、再沸器、蒸发器②按传热特征直接接触式：冷、热流体直接混合蓄热式：4.6换热器间壁式：冷、热两流体由金属壁隔开，不直接接触冷流体热流体热流体冷流体蓄热式换热器示意图1、夹套式换热器◎结构及用途：在容器外壁安装夹套制成。主要用于反应过程的加热或冷却。◎优点：结构简单◎缺点：传热面受容器壁面限制，传热系数小。为提高传热系数，可在釜内安装搅拌器。夹套式换热器加热蒸汽釜冷凝水物料物料搅拌器一、间壁式换热器的类型2、沉浸

2、式蛇管换热器◎结构：这种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。蛇管的形状◎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，因此管外流体的对流传热系数较小。为提高传热系数，容器内可安装搅拌器。3、喷淋式换热器◎结构：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。直管水槽喷淋式冷却器◎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4、套管式换热器◎优点：进行热交换

3、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，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。外管内管套管式换热器◎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。◎缺点：介质流量较小，热负荷不大。5、列管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，应用广泛。◎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。常见的类型有：固定

4、板式换热器、U形管换热器、浮头式换热器。（1）列管式换热器的结构结构：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。管束结构结构示意单程：流体在管内每通过管束一次——一管程流体在管外每通过壳体一次——一壳程多程：◆多管程：封头内设置分程隔板，单管程→多管程◆多壳程：相当于单壳程串联，传热面积增大单管程固定管板换热器t1t2T1T2双管程固定管板换热器流通截面积：传热面积：管程数↑，流通截面积↓，管内流速↑，αi↑，可强化传热

5、单管程换热器管、壳程流体流动双管程换热器内的流体流动常用形式：弓形、圆盘形折流挡板作用：提高壳程流体湍动程度(Re>100湍流),增大α0，强化传热。冲刷沉积物，减小污垢热阻；对壳体起支撑作用。代价：壳体阻力↑，系统动力消耗↑弓形圆盘形（2）分类及特点管、壳温度不同，产生热应力，当Δt＞50℃时，管弯曲、断裂或管板变形，为此，采用各种补偿办法消除或减小热应力。固定管板式——安装膨胀节U形管式——本身具有补偿能力浮头式——本身具有补偿能力根据所采取的温差补偿措施，列管式换热器可分为：a）固定管板式换热器特点：

6、结构简单，成本低，可能产生较大的热应力，壳程不易机械清洗；适用：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50C，否则加膨胀节。单管程固定管板换热器带膨胀节的固定管板换热器b）U形管换热器特点：具有温度补偿作用，管程不易清洗。适用：可用于高温高压，适用于管程为洁净而不易结垢的流体。结构:U型管换热器内的流体流动c）浮头式换热器结构:浮头式换热器特点：消除了温差应力、便于清洗和检修；结构复杂、成本高，但应用广泛。6、其他类型换热器（1）各种板式换热器优点：传热系数大、结构紧凑、操作灵活性大、

7、金属材料消耗量低、加工容易、检修清洗方便。缺点：允许操作压力比较低、操作温度不能太高、处理量不大。板式换热器的板片和板面波纹形状板式换热器流向示意图螺旋板式换热器（2）热管换热器新型传热元件热管优点：传热能力大、应用范围广、结构简单、工作可靠适用：尤其适用于某些等温性要求较高的场合二、列管式换热器的设计和选用要求：根据生产任务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）1、列管式换热器设计和选用应考虑的问题(1)选择流程一般原则：不洁净或易结垢的液体、腐蚀性流体压力高的流体走管程

8、饱和蒸汽、流量小而粘度大的流体、对流传热系数大的流体、需要冷却的流体走壳程(2)流速的选择流速影响对流传热系数和污垢热阻的大小。◆流速减小，流体中颗粒沉积，甚至堵塞管路◆流速增大，流体阻力增大。（表4-12、4-13）(3)流动方式的选择◆对于同样的进、出口条件，传热量相同，A逆