热交换器原理与设计

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1、绪论1.在工程中，将某种流体的热量以一定的传热方式传递给他种流体的设备，称为热交换器。2.热交换器的分类：1）按照材料来分：金属的，陶瓷的，塑料的，是摸的，玻璃的等等2）按照温度状况来分：温度工况稳定的热交换器，热流大小以及在指定热交换区域内的温度不随时间而变；温度工况不稳定的热交换器，传热面上的热流和温度都随时间改变。3）按照热流体与冷流体的流动方向来分：顺流式，逆流式，错流式，混流式4）按照传送热量的方法来分：间壁式，混合式，蓄热式间壁式：热流体和冷流体间有一固体表面，一种流体恒在壁的一侧流动，而另一种流体恒在壁的他侧流动，两种流体不直接接触，热量通过壁面而进行传递。混合

2、式：这种热交换器内依靠热流体与冷流体的直接接触而进行传热。蓄热式：其中也有固体壁面，但两种流体并非同时而是轮流的和壁面接触，当热流体流过时，把热量储蓄于壁内，壁的温度逐渐升高；而当冷流体流过时，壁面放出热量，壁的温度逐渐降低，如此反复进行，以达到热交换的目的。第一章1.Mc称为热容量，它的数字代表流体的温度没改变1℃是所需的热量，用W表示。两种流体在热交换器内的温度变化与他们的热容量成反比；即热容量越大，流体温度变化越小。2.W—对应单位温度变化产生的流动流体的能量存储速率。3.平均温差指整个热交换器各处温差的平均值。4.顺流和逆流情况下平均温差的区别：在顺流时，不论W1、W

3、2值的大小如何，总有μ＞０，因而在热流体从进口到出口的方向上，两流体间的温差△t总是不断降低；而对于逆流，沿着热流体进口到出口方向上，当W1＜W2时，μ＞０，△t不断降低，当W1＞W2时，μ＜０，△t不断升高。5.P—冷流体的实际吸热量与最大可能的吸热量的比率，称为温度效率。（定义式P12）物理意义：流体的实际温升与理论上所能达到的最大温升比，所以只能小于1。6.R—冷流体的热容量与热流体的热容量之比。（定义式P12）7.从φ值的大小可看出某种流动方式在给定工况下接近逆流的程度。除非处于降低壁温的目的，否则最好使φ＞0.9，若φ＜0.75就认为不合理。（P22例1.1）8.热

4、交换器的最大可能的传热量Qmax，所谓Qmax是指一个面积为无穷大且其流体流量和进口温度与实际热交换器的流量和进口温度相同的逆流型热交换器所能达到的传热量的极限值。9.实际传热量Q与最大可能传热量Qmax之比，称为传热有效度，以ε表示，即ε=Q/Qmax。意义：以温度形式反映出热、冷流体可用热量被利用的程度。10.根据ε的定义，它是一个无因次参数，一般小于1。其实用性在与：若已知ε及t1′、t2′时，就可很容易地由Q=εWmin(t1′-t2′)确定热交换器的实际传热量。11.带翅片的管束，在管外侧流过的气体被限制在肋片之间形成各自独立的通道，在垂直于流动方向上（横向）不能自

5、由运动，也就不可能自身进行混合，我们成在气体为非混合流。12.管子不带翅片，管外的气流可以在横向自由地、随意地运动，称为混合流。13.在同样的传热单元数时，逆流热交换器的传热有效度总是大于顺流的，且随传热单元数的增加而增加。在顺流热交换器中则与此相反，气传热有效度一般随传热单元数的增加而趋于定值。14.在设计性热计算时，最好采用平均温差法；而在校核性热计算时，传热单元数法更优越。第二章1.管壳式换热器流体的流程：一种流体走管内,称为管程,另一种流体走管外,称为壳程.管内流体从换热管一端流向另一端一次,称为一程;对U形管换热器,管内流体从换热管一端经过U形弯曲段流向另一端一次,

6、称为两程。较常用的是单管程、两管程和四管程。2.管程数指介质在换热管内沿换热管长度方向往返的次数。一般为偶数，主要有1、2、4、6、8、10、12等。3.折流板的作用：使流体横过管束流动，支承管束，防止管束振动和弯曲。常用的形式有弓形折流板和盘环形折流板。4.防冲挡板的作用：减小流体的不均匀分布和对管束的侵蚀和震动。在壳程进口接管（焊在壳体上，供壳程流体进出）处设置防冲挡板。5.四种热交换器的区别6.定性温度的取法大致有：①取流体的平均温度为定性温度；②取壁面温度为定性温度；③取流体和壁面的平均温度为定性温度；④卡路里温度7.螺旋板式热交换器的构造包括螺旋形传热板、隔板、头盖

7、、连接管。8.可拆卸办事热交换器有三个主要部件传热板片、密封垫片、压紧装置组成。9.板翅式热交换器由隔板、翅片和封条三部分构成。10.四种管壳式热交换器的区别：1）固定管板式热交换器：结构简单，重量轻，在壳程程数相同的条件下，可排的管数多。2）U形管式热交换器：清除管子内壁的污垢困难，管板的有效利用率低，损坏的管子难于调换，管束的中心部分空间对热交换器工作有着不利的影响。3）浮头式热交换器：能很好适应管子和壳体间温差大、壳程介质腐蚀性强、易结垢的情况；结构复杂，金属消耗量多。4）填料函式热交换器：填料密