【正文】 (a)逆流 (b)錯(cuò)流 圖 4－ 33 板翅式換熱器 。 圖 4－ 32 螺旋板式換熱器 2022年 6月 2日星期四 Process System principle 92 傳熱設(shè)備（換熱器） 新型換熱器 3. 板翅式換熱器 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)高度緊湊 ， 傳熱效率高 ， 允許較高的操作壓力 。 圖 4－ 31 平板式換熱器（ 2） 2022年 6月 2日星期四 Process System principle 91 傳熱設(shè)備（換熱器） 新型換熱器 2. 螺旋板式換熱器 優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)緊湊 ， 傳熱效率高 ， 不易堵塞 ， 結(jié)構(gòu)緊湊 A/V大 ， 成本較低 。 (a)光直翅片 (b)鋸齒翅片 (c)多孔翅片 圖 4－ 29 傳熱面的改進(jìn) 2022年 6月 2日星期四 Process System principle 89 傳熱設(shè)備（換熱器） 新型換熱器 平板式換熱器 圖 4－ 30 平板式換熱器（ 1） 2022年 6月 2日星期四 Process System principle 90 傳熱設(shè)備（換熱器） 新型換熱器 優(yōu)點(diǎn)： 傳熱效率高 ， 總傳熱系數(shù)大 ， 結(jié)構(gòu)緊湊 ， 操作靈活 ， 安裝檢修方便 。 （ 2） 采用高效新型換熱器 。 提高 ? 的方法： 無(wú)相變傳熱： 1） 增大大流速； 2） 管內(nèi)加擾流元件； 3） 改變傳熱面形狀和增加粗糙度 。 （ 1） 兩側(cè)變溫情況下 ， 盡量采用逆流流動(dòng)； （ 2） 提高加熱劑 T1的溫度 （ 如用蒸汽加熱 ， 可提高蒸汽的壓力來(lái)達(dá)到提高其飽和溫度的目的 ） ；降低冷卻劑 t1的溫度 。 圖 4－ 28 擋板切除對(duì)流動(dòng)的影響 2022年 6月 2日星期四 Process System principle 86 傳熱設(shè)備（換熱器） 換熱器傳熱過(guò)程的強(qiáng)化 增大傳熱平均溫度差 ?tm mtKAQ ?? 傳熱速率方程： 為了增強(qiáng)傳熱效率 ， 可采取 ?tm?、 A/V?、 K?的方法 。 間距太大 ， 不能保證流體垂直流過(guò)管束 ， 使管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)下降；間距太小 ， 不便于制造和檢修 ， 阻力損失亦大 。 圖 427 管子排列方式 2022年 6月 2日星期四 Process System principle 85 傳熱設(shè)備（換熱器） 管殼式換熱器的設(shè)計(jì)與選用 弓形缺口太大或太小都會(huì)產(chǎn)生 死區(qū) ， 既不利于傳熱 ， 又往往增加流體阻力 。 2022年 6月 2日星期四 Process System principle 84 傳熱設(shè)備（換熱器） 管殼式換熱器的設(shè)計(jì)與選用 （ 4） 折流擋板 安裝折流擋板的目的是為提高殼程對(duì)流傳熱系數(shù) ， 為取得良好的效果 ， 擋板的形狀和間距必須適當(dāng) 。 當(dāng)采用多管程或多殼程時(shí) ， 列管式換熱器內(nèi)的流動(dòng)形式復(fù)雜 ， 對(duì)數(shù)平均值的溫差要加以修正 。 但是 ， 采用多管程或多殼程必導(dǎo)致流體阻力損失 ， 即輸送流體的動(dòng)力費(fèi)用增加 。 2022年 6月 2日星期四 Process System principle 82 傳熱設(shè)備（換熱器） 管殼式換熱器的設(shè)計(jì)與選用 ～ 3～ 15 ～ 1 5～ 30 一般液體 宜結(jié)垢液體 氣體 殼程 管程 流速 m/s 流體種類(lèi) 列管換熱器內(nèi)常用的流速范圍： 1500 1000～ 500 500～ 100 100～ 53 35～ 1 1 最大流速 m/s 液體粘度 不同粘度液體在列管換熱器中流速 （ 在鋼管中 ） ： 流動(dòng)方式的選擇 ： 除逆流和并流之外 ， 在列管式換熱器中冷 、 熱流體還可以作各種多管程多殼程的復(fù)雜流動(dòng) 。 ■ 流量小而粘度大的流體一般以殼程為宜 。 ■ 壓力高的流體宜在管內(nèi) ， 以免殼體承受壓力 。 2022年 6月 2日星期四 Process System principle 81 傳熱設(shè)備（換熱器） 管殼式換熱器的設(shè)計(jì)與選用 （ 2） 流體的流速 流體的流速 ， 不僅直接影響表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) ， 而且影響污垢熱阻 ， 從而影響傳熱系數(shù)的大小 ， 特別對(duì)于含有泥沙等較易沉積顆粒的流體 ， 流速過(guò)低甚至可能導(dǎo)致管路堵塞 ， 嚴(yán)重影響到設(shè)備的使用 ， 但流速增大 ，又將使流體阻力增大 。 ■ 不潔凈或易結(jié)垢的液體宜在管程 ， 因管內(nèi)清洗方便 。 根據(jù)計(jì)算的總傳熱系數(shù)和平均溫度差 ， 計(jì)算傳熱面積 ， 并與選定的換熱器傳熱面積相比 ， 應(yīng)有 10%～ 25%的裕量 。 如果相差較多 ， 應(yīng)重新估算 。 2022年 6月 2日星期四 Process System principle 79 傳熱設(shè)備（換熱器） 管殼式換熱器的設(shè)計(jì)與選用 選用步驟 （ 1） 根據(jù)工藝任務(wù) ， 計(jì)算熱負(fù)荷； （ 2） 計(jì)算平均溫度差； 先按單殼程多管程的計(jì)算 ， 如果校正系數(shù) ?， 應(yīng)增加殼程數(shù)； （ 3） 依據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取總傳熱系數(shù) ， 估算傳熱面積； （ 4） 確定冷熱流體流經(jīng)管程或殼程 ， 選定流體流速； 由流速和流量估算單管程的管子根數(shù) ， 由管子根數(shù)和估算的傳熱面積 ， 估算管子長(zhǎng)度 ， 再由系列標(biāo)準(zhǔn)選適當(dāng)型號(hào)的換熱器 。 圖 425 內(nèi)浮頭式換熱器 2022年 6月 2日星期四 Process System principle 78 傳熱設(shè)備（換熱器） 間壁式換熱器的類(lèi)型 固定在同一管板上 ， 每根管子可自由伸縮 ， 來(lái)解決熱補(bǔ)償問(wèn)題 。 當(dāng)殼體與管束因溫度不同而引起熱膨脹時(shí) ， 管束連同浮頭可在殼體內(nèi)沿軸向自由伸縮 ， 可完全消除熱應(yīng)力 。 2022年 6月 2日星期四 Process System principle 76 傳熱設(shè)備（換熱器） 間壁式換熱器的類(lèi)型 特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ， 成本低 ， 殼程檢修和清洗困難 ， 殼程必須是清潔 、 不易產(chǎn)生垢層和腐蝕的介質(zhì) 。 （ 1） 固定管板式 根據(jù)所采取的溫差補(bǔ)償措施 ， 列管式換熱器可分為以下幾個(gè)型式 。 由于冷熱流體溫度不同 ，殼體和管束受熱不同 ， 其膨脹程度也不同 ， 如兩者溫差較大 ， 管子會(huì)扭彎 ， 從管板上脫落 ， 甚至毀壞換熱器 。 常用的折流擋板有圓缺形和圓盤(pán)形兩種 ， 前者更為常用 。 為提高殼程流體流速 ， 往往在殼體內(nèi)安裝一定數(shù)目與管束相互垂直的折流擋板 。 管束的壁面即為傳熱面 。 圖 421 套管式換熱器 2022年 6月 2日星期四 Process System principle 73 傳熱設(shè)備（換熱器） 間壁式換熱器的類(lèi)型 列管式換熱器 （ 管殼式換熱器 ） 主要由殼體 、 管束 、 管板 、折流擋板和封頭等組成 。 缺點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)不緊湊 ， 金屬消耗量大 ， 接頭多而易漏 ， 占地較大 。 圖 420 噴淋式換熱器 (2) 2022年 6月 2日星期四 Process System principle 72 傳熱設(shè)備（換熱器） 間壁式換熱器的類(lèi)型 套管式換熱器 結(jié)構(gòu)： 由不同直徑組成的同心套管 ， 可根據(jù)換熱要求 ， 將幾段套管用 U形管連接 ， 目的增加傳熱面積；冷熱流體可以逆流或并流 。 缺點(diǎn)： 冷卻水噴淋不易均勻而影響傳熱效果 ， 只能安裝在室外 。 在下流過(guò)程中 ， 冷卻水可收集再進(jìn)行重新分配 。 沉浸式蛇管換熱器 結(jié)構(gòu)： 蛇管一般由金屬管子彎繞而制成 ， 適應(yīng)容器所需要的形狀 ， 沉浸在容器內(nèi) ， 冷熱流體在管內(nèi)外進(jìn)行換熱 。 2022年 6月 2日星期四 Process System principle 69 傳熱設(shè)備（換熱器） 間壁式換熱器的類(lèi)型 優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ， 便于防腐 ， 能承受高壓 。 用途： 廣泛用于反應(yīng)器的加熱和冷卻 。 夾套換熱器 圖 417 夾套換熱器 優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ， 加工方便 。???????mmtKtK 即 ， 熱量增加了 34％ 。39。239。239。211139。239。239。39。39。39。21139。122 ???????? ????ppp CGCGCGAKtTtT)/( )20 002(110 01 1211 1 2139。139。39。 已測(cè)得熱 、 冷流體進(jìn) 、 出口溫度為T(mén)1=100℃ ， T2=70℃ ， t1=20℃ ， t2=85℃ ， 管壁熱阻可以忽略 ?！?)， 冷卻水走管內(nèi) ， α 2＝ 2022 W/(m2 計(jì)算方法： ? ? ? ?12222111 ttCGTTCG pp ??? ② ? ? ? ? ? ?? ?? ?122112212111ln tT tTtTtTKATTCGp??????? ① 2022年 6月 2日星期四 Process System principle 63 傳熱過(guò)程計(jì)算 傳熱過(guò)程計(jì)算 ? ?? ? ???????? ????2211111221 1lnppp CGCGCGKAtTtT ③ 例：第一類(lèi)命題的操作型計(jì)算 。 給定條件 ：換熱器傳熱面積及相關(guān)尺寸 ， 冷 、 熱流體的物性數(shù)據(jù) ，熱流體的流量以及進(jìn) 、 出口溫度 ， 冷流體進(jìn)口溫度及流動(dòng)方式 。 操作型計(jì)算 第一類(lèi)命題： 給定條件 ：換熱器傳熱面積及相關(guān)尺寸 ， 冷 、 熱流體的物性數(shù)據(jù) ，冷 、 熱流體的流量 、 進(jìn)口溫度 、 流動(dòng)方式 。 ④ 由傳熱方程 計(jì)算傳熱面積 。 計(jì)算方法 ： ② 適當(dāng)選擇并計(jì)算平均推動(dòng)力： △ tm 。 設(shè)計(jì)條件 ：可供使用的冷卻介質(zhì)的溫度 ， 即冷流體的進(jìn)口溫度 t1。 解：題目條件下 ， Cph=Cpc=（ kg 在一臺(tái)螺旋板式換熱器中 ， 熱水流量為 2022kg/h， 冷水流量為3000kg/h， 熱水進(jìn)口溫度為 T1=80℃ ， 冷水進(jìn)口溫度為 t1=10℃ 。 傳熱過(guò)程的推動(dòng)力 。 )( 。 α1λδα11K 。 室內(nèi)有一高為 ， 寬為 1m的鑄鐵爐門(mén) ， 表面溫度為 600℃ ， 室溫為 27℃ ， 試求： （ 1） 爐門(mén)輻射散熱的熱流量 ？ 2022年 6月 2日星期四 Process System principle 48 輻射傳熱過(guò)程 固體輻射 表 44 （ 2） 若在爐門(mén)前很近的距離平行放置一塊同樣大小的鋁質(zhì)遮熱板 （ 已氧化 ） ， 爐門(mén)與遮熱板的輻射熱流量為多少 ？ 2022年 6月 2日星期四 Process System principle 49 輻射傳熱過(guò)程 固體輻射