化工原理第四章第七節(jié)講-資料下載頁
2025-05-10 11:35本頁面
【正文】 的這種傳熱特性為器 （ 或室 ） 內(nèi)外的傳熱強(qiáng)化提供了極有利的手段 。 例如器兩側(cè)均為氣體的情況 ， 通過器壁裝熱管， 增加熱管兩端的長度 ， 并在管外裝翅片 ， 就可以大大加速器內(nèi)外的傳熱 。 此外 ， 熱管還具有結(jié)構(gòu)簡單 ， 使用壽命長 ， 工作可靠 ， 應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn) 。 熱管最初主要應(yīng)用于宇航和電子工業(yè)部門 ， 近年來在很多領(lǐng)域都受到了廣泛的重視 ， 尤其在工業(yè)余熱的利用上取得了很好的效果 。 2021/6/16 2021/6/16 二、換熱器傳熱過程的強(qiáng)化 傳熱過程的強(qiáng)化途徑 換熱器的強(qiáng)化 ， 就是提高換熱器中冷 、 熱流體間的傳熱速率 。 1） 增大傳熱面積 增大傳熱面積 ， 可以提高換熱器的傳熱速率 。 但是增大傳熱面積不能靠增大換熱器的尺寸來實(shí)現(xiàn) ， 而是要從設(shè)備的結(jié)構(gòu)入手 ， 提高單位體積的傳熱面積 。 如采用小直徑管 ， 用螺旋管 、 波紋管代替光滑管 ， 采用翅片式換熱器等都是增大傳熱面積的有效方法 。 2021/6/16 1． 2） 增大平均溫差 平均溫差的大小主要取決與兩流體的溫度條件 。 物料的溫度由生產(chǎn)工藝所決定 ， 一般不能隨意變動 ， 而加熱介質(zhì)或冷卻介質(zhì)溫度由于所選介質(zhì)不同 ， 可以有很大差異 ， 如化工中常用的加熱介質(zhì)是飽和水蒸氣 ， 提高蒸汽的壓強(qiáng)就可以提高蒸汽的溫度 。 但提高介質(zhì)的溫度必須考慮到技術(shù)上的可能和經(jīng)濟(jì)上的合理 。 當(dāng)換熱器中兩流體均無相變時(shí) ， 應(yīng)盡可能從結(jié)構(gòu)上采用逆流或接近逆流的流向以得到較大的傳熱溫差 。 2021/6/16 1． 3） 增大傳熱系數(shù) 增大 K值是在強(qiáng)化過程中應(yīng)該著重考慮的方面 。 由于換熱器中的傳熱過程是穩(wěn)態(tài)的串聯(lián)傳熱過程 ， 欲提高 K值 ， 就必須減小對流傳熱熱阻 、 污垢熱阻和管壁熱阻 。 由于各項(xiàng)熱阻所占比重不同 ， 故應(yīng)設(shè)法減小其中較大的熱阻 。 在換熱設(shè)備中 ， 金屬壁面比較薄且導(dǎo)熱系數(shù)高 ， 一般不會成為主要熱阻 。 污垢熱阻是一個(gè)可變因素 ， 在換熱器投入使用時(shí) ， 污垢熱阻很小 ， 不會成為主要矛盾 。 但隨著使用時(shí)間加長 ， 便可能 2021/6/16 成為阻礙傳熱的主要因素 。 因此 ， 應(yīng)通過增大流速等手段設(shè)法減弱垢層的形成和發(fā)展 ， 并注意及時(shí)清除污垢 。 對流傳熱熱阻經(jīng)常是傳熱過程的主要矛盾 ， 也應(yīng)是著重研究的內(nèi)容 。 當(dāng)換熱器壁面兩側(cè)對流傳熱系數(shù)相差較大時(shí) ， 應(yīng)設(shè)法強(qiáng)化對流傳熱系數(shù)小的一側(cè)的換熱 。 提高對流傳熱系數(shù) ， 減小對流傳熱熱阻的主要途徑是減小層流邊界層或?qū)恿鞯讓拥暮穸?， 通常采用的具體手段有： (1） 提高流速 ， 加大 Re數(shù) ， 以減薄層流底層 ， 例如增加列管式換熱器中的管程數(shù)和殼體中的擋板數(shù) ， 可分別提高管程和殼程的流速 。 2021/6/16 (2） 增加流體的人工擾動 ， 以減薄層流底層 。 例如采用管式或螺旋板式換熱器；采用各種異形管或管內(nèi)加裝麻花鐵 、 螺旋圈或金屬卷片等添加物；采用波紋狀或粗糙的換熱面等等都可提高對流傳熱強(qiáng)度 。 在列管式換熱器的殼程中安裝折流擋板 ， 使流體流動方向不斷改變 ， 增加流體的擾動 ， 是提高殼程對流傳熱系數(shù)的重要方法 。 (3） 利用傳熱進(jìn)口段換熱較強(qiáng)的特性 ， 采用短管換熱器 ，如鋸齒形翅片的板翅式換熱器 ， 不僅增加了流體的擾動 ， 而且由于流道短 ， 邊界層厚度小 ， 因而使對流傳熱強(qiáng)度加大
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