【正文】 它利用了 液體蒸發(fā)冷凝時(shí) 熱傳導(dǎo) 介質(zhì)快速傳遞 蒸發(fā)冷凝潛熱的 性質(zhì)，將發(fā)熱物體的熱量迅速 從一端 傳遞到 另一端 ， 可實(shí)現(xiàn)等溫傳熱過(guò)程， 其導(dǎo)熱能力 可以與 金屬 物質(zhì)相媲美 。 第一節(jié) 換熱器 第一節(jié) 換熱器 )1(hchQxh TTQE ?? )1(cecQxcTTQE ??而 tpetthhhccchQxhcQxce HTTQTTQEE??????? ?????????)1)(1()1)(1()1()1(00所以有 )1()1(00hcetTTTT????hctp ??????11 et?tp第一節(jié) 換熱器 溫度水平及壓力損失等都將影響換熱器內(nèi)部換熱過(guò)程的性能。 二、評(píng)價(jià)換熱器的性能指標(biāo) hct H ?)( hhphhh ttCmQ ????? ? )( ccpccc ttCmQ ????? ? chL Q ? hLh Lht Q ???? 1?第一節(jié) 換熱器 二、評(píng)價(jià)換熱器的性能指標(biāo) 為了反映換熱器的流動(dòng)阻力程度與換熱性能，還有兩項(xiàng)指標(biāo)。 第一節(jié) 換熱器 本部分只以間壁式換熱器為例進(jìn)行分析探討。換熱分兩個(gè)階段進(jìn)行 ： 第一階段，熱氣體通過(guò)火格子，將熱量傳給火格子而貯蓄起來(lái) ； 第二階段，冷氣體通過(guò)火格子，接受火格子所儲(chǔ)蓄的熱量而被加熱。 圖 44 板式換熱器 第一節(jié) 換熱器 一、換熱器的結(jié)構(gòu)類(lèi)型 1. 接觸 式換熱器 混合式熱交換器是依靠冷、熱流體直接接觸而進(jìn)行傳熱的，這種傳熱方式避免了傳熱間壁及其兩側(cè)的污垢熱阻，只要流體間的接觸情況良好，就有較大的傳熱速率。 另外 ， 這種換熱器大多放置在空氣流通之處 ， 冷卻水的蒸發(fā)亦帶走一部分熱量 ， 可起到降低冷卻水溫度 、 增大傳熱推動(dòng)力的作用 。 蛇管換熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ， 能承受高壓 ， 可用耐腐蝕材料制造 ； 其缺點(diǎn)是容器內(nèi)液體湍動(dòng)程度低 ， 管外給熱系數(shù)小 。 管子1 1 型冷流體入口 熱流體入口熱流體出口 冷流體出口外殼橫隔板水套圖 42 列管式換熱器 a. 列管式換熱器示意圖 第一節(jié) 換熱器 1. 管殼式換熱器 一、換熱器的結(jié)構(gòu)類(lèi)型 （一）常見(jiàn)的間壁式換熱器類(lèi)型 （ 2）殼管式：殼管式換熱器分臥式和立式兩大類(lèi)。如圖41所示，能逆流操作。 常用的間壁式換熱器是將間壁一面的熱流體通過(guò)間壁表面把熱量傳給間壁另一面的冷流體來(lái)實(shí)現(xiàn)傳熱過(guò)程的一種常見(jiàn)設(shè)備。 第一節(jié) 換熱器 換熱器又稱(chēng)熱交換器（ heat exchanger），是使熱量從一種（或幾種）流體傳遞給另一種（或另幾種）流體的換熱設(shè)備。換熱器，做為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和熱回收器等裝置，在建筑設(shè)備與工程、化工、石油、動(dòng)力、食品及其它許多工業(yè)部門(mén)中應(yīng)用較廣泛。 第一節(jié) 換熱器 （ 1）套管式：套管式換熱器是由不同直徑的管子套在一起，并彎制成螺旋形或蛇形的一種換熱器。 一、換熱器的結(jié)構(gòu)類(lèi)型 （一）常見(jiàn)的間壁式換熱器類(lèi)型 1. 管殼式換熱器 圖 41 套管式換熱器 一、換熱器的結(jié)構(gòu)類(lèi)型（一）常見(jiàn)的間壁式換熱器類(lèi)型第一節(jié) 換熱器 1. 管殼式換熱器 一、換熱器的結(jié)構(gòu)類(lèi)型 （一）常見(jiàn)的間壁式換熱器類(lèi)型 （ 2）殼管式：殼管式換熱器分臥式和立式兩大類(lèi)。都是由外殼和管束組成的。 為提高傳熱系數(shù) ，容器內(nèi)可安裝攪拌器 ，如圖 43所示。因此 ， 和沉浸式相比 ， 噴淋式換熱器的傳熱效果大有改善。 （二）其他類(lèi)型的 換熱器 按照用途的不同，可將混合式熱交換器分成以下幾種不同的類(lèi)型： （ 1） 冷卻塔 (或稱(chēng)冷水塔 )： （ 2） 氣體洗滌塔 (或稱(chēng)洗滌塔 ) ： （ 3） 噴射式熱交換器 ： （ 4） 混合式冷凝器 ： 第一節(jié) 換熱器 一、換熱器的結(jié)構(gòu)類(lèi)型 （二）其他類(lèi)型的 換熱器 2. 蓄熱式換熱器 蓄熱式換熱器用于進(jìn)行蓄熱式換熱的設(shè)備。這兩個(gè)階段交替進(jìn)行。在這種換熱器中，換熱面一側(cè)流動(dòng)著放熱介質(zhì)，稱(chēng)之為熱介質(zhì)，以下標(biāo) h表示；另一側(cè)流動(dòng)著吸熱介質(zhì)，稱(chēng)之為冷介質(zhì)，以下標(biāo) c表示。如換熱器是依靠風(fēng)機(jī)或泵使冷熱介質(zhì)流動(dòng)而進(jìn)行換熱的，則熱流量 Q與熱冷介質(zhì)流動(dòng)所消耗功率 N之比，稱(chēng)為能量系數(shù)，即 NQEQ ? 能量系數(shù)作為反映換熱器工作運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)，或介質(zhì)流動(dòng)損失程度。 1. 冷熱介質(zhì)傳熱溫差的影響 傳熱中的冷熱介質(zhì)平均溫差常指對(duì)數(shù)平均溫差，它是確定換熱面積大小的一個(gè)依據(jù)。 圖 46 熱管傳熱的示意圖 流（由于重力或毛細(xì)吸力） 第二節(jié) 熱管 熱管 一般 是由內(nèi)壁加工有槽道的兩端密封的鋁（ 鑄鐵等金屬 ）翅片管經(jīng)清洗并抽成高真空后注入最佳液態(tài)工質(zhì)而成 。 熱管是一種高效傳熱元件，其導(dǎo)熱能力比金屬高幾百倍至數(shù)千倍。 熱管 外兩端物體的 溫度 可以相 差很大。管的一端為蒸發(fā)段 (加熱段 )，另一端為冷凝段 (冷卻段 )。 （ 4） 蒸汽在冷凝段內(nèi)的汽 、 液分界面上凝結(jié) 。許多熱管可組成熱管換熱器。 第二節(jié) 熱管 常用的分類(lèi)方法有以下幾種。 4. 按結(jié)構(gòu)形式區(qū)分為普通熱管、分離式熱管、毛細(xì)泵回路熱管、微型熱管、平板熱管、徑向熱管等等。熱流與絕對(duì)溫度的關(guān)系如圖 49所示。因此，設(shè)計(jì)熱管時(shí)，必須驗(yàn)算出各極限限制的熱負(fù)荷，使它們都不超過(guò)設(shè)計(jì)的熱流量，以保證熱管安全可靠地工作與較長(zhǎng)的使用壽命。在毛細(xì)吸力或重力一定時(shí)，增加蒸汽流或凝結(jié)液量，必使流動(dòng)阻力增大。一般不會(huì)發(fā)生粘性限制熱量，故通常不提粘性極限。熱管中的蒸汽壓力很低，可將蒸汽視為理想氣體，得到的聲速極限熱流量為 vcvvcvcvcRTApQ ???? 198 5198 5m ax ???式中 R —— 工作液的氣體常數(shù)； pvc —— 達(dá)到聲速時(shí)的蒸汽壓力 (kPa)； Tvc —— 達(dá)到聲速時(shí)的絕對(duì)溫度 (K)； ρvc —— 達(dá)到聲速時(shí)的密度 (kg/m3)。蒸汽流動(dòng)的慣性力在汽液界面上對(duì)液體產(chǎn)生剪切作用，有把液體從輸液芯表面拉出帶走的趨勢(shì)，而液體靠其表面張力阻抗。因此，用這兩個(gè)力之比，即韋伯?dāng)?shù) 1??cve FFW由此導(dǎo)出攜帶極限的最大熱流量為： hvLv RAQ 2m ax????從式（ 430）看到，發(fā)生攜帶極限時(shí)的熱流量與工作液的蒸發(fā)潛熱（ γ0）和蒸汽通道斷面積（ Av）成正比，與表面張力（ σL）、蒸汽密度（ ρv）的平方根成正比，與輸液芯表面毛細(xì)孔的水力半徑（ Rh）的平方根成反比。因此，毛細(xì)極限為 ?m a xm a x LmQ ??式中 —— 毛細(xì)吸力容許的冷凝液最大回流量 (kg/h)。 第二節(jié) 熱管 三、熱管的工作特性 （ 5）沸騰極限：熱管工作中，當(dāng)蒸發(fā)段徑向熱流密度很大時(shí)，將會(huì)使輸液芯內(nèi)工作液沸騰產(chǎn)生氣泡阻塞毛細(xì)孔，減弱與破壞毛細(xì)抽吸作用，致使凝結(jié)液回流不能滿足蒸發(fā)的要求量而干涸。 )2)()()/ln(2(m a x cneWvivvev pRLAKDDTLQ ??????? ?????式中 λe —— 浸滿工作液的輸液芯有效導(dǎo)熱系數(shù)（ kW/(m2當(dāng)工作溫度較低時(shí)，易出現(xiàn)前三種極限；在高溫時(shí)，要注意防止出現(xiàn)后兩種極限。輸液芯熱管中，要凝結(jié)液和蒸汽維持正常的工作循環(huán)，必須滿足 gvLpppp ??????? m a x式 (436)中，當(dāng)熱管水平放置時(shí)， ΔPg=0；當(dāng)為無(wú)輸液芯的重力式熱管時(shí)， ΔPc=0；如蒸發(fā)段在下，則 vlgPPHgP ????????? ?式中 H—— 熱管的垂直高度（ m）； Δρ—— 工作液液相與汽相的密度差(kg/m3)。 圖 411 熱管傳熱網(wǎng)絡(luò)圖 下面將相同的傳熱過(guò)程合并在一起進(jìn)行分析?！? ） ； Lh， Lc —— 分別為蒸發(fā)段與冷凝段管兩段的長(zhǎng)度 (m)； Do， Di —— 管壁的外內(nèi)徑 (m)。輸液芯與工作液各自的熱阻是其串并聯(lián)的復(fù)雜組合。 這兩個(gè)熱阻很小，約 105℃ /W。 R5很小，約為 108℃ /W。所這兩種軸向?qū)崃靠珊雎圆挥?jì)。 （ 1） 產(chǎn)生不凝性氣體 ： 由于工作液體與管殼材料發(fā)生化學(xué)發(fā)應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生不凝性氣體 。當(dāng)管殼被腐蝕后，引起強(qiáng)度下降，甚至引起管殼的腐蝕穿孔，使熱管完全失效。這樣，當(dāng)工作溫度由于熱冷源溫度變化而波動(dòng)時(shí)，不致引起工作壓力的急劇波動(dòng)。這給在充分發(fā)揮熱管優(yōu)良性能的前提下，更合理地選擇材料提供了可能性。 （ 3）能潤(rùn)濕殼體與輸液芯。水是常溫段熱管最理想的工質(zhì)，具有較理想的飽和溫度和壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系，有較大的輸運(yùn)因素并且價(jià)廉、易得。用其密度與抗拉強(qiáng)度之比（ ρ/σL） 最小來(lái)標(biāo)志這方面性能的優(yōu)良。 此外，