第六章7换热器概述.ppt

传热效率--传热单元数法的应用 例题： 一逆流套管换热器A=15.8m2，mh=2.85Kg/S，T1=110℃，mc=0.66 Kg/S，t1=35℃，比热容分别是1.9KJ/Kg℃和4.18 KJ/Kg℃.K=320w/m2℃.求Q及t2. 1 流体流经的路径选则 ⑴ 不清洁易结垢的物料流过易于清洗的一侧管内易于清洗； ⑵ 需要通过增大流速以提高给热系数的流体应选管程； ⑶ 腐蚀性流体宜走管程，以免管束和壳体同时受腐蚀； ⑷ 压力高的流体宜选管程，以防止壳体受压； ⑸ 蒸汽走壳程，冷凝液易于排出； ⑹ 被冷却的流体一般走壳程，便于散热； ⑺ 粘度大流量小流体选壳程，壳程Re100即可达到湍流。 管壳式换热器的给热系数 初选换热器型号为G400Ⅱ-1.6-22, 有关参数如下。 有一管壳式换热器，其传热面积为80m2，管内走空气，流量为25000kg/h，进口温度30℃，比热1000J/kg℃，管外饱和蒸汽冷凝量为567kg/h，饱和蒸汽温度120℃，潜热2205kJ/kg。试求：1)、空气的出口温度；2)、总传热系数K。 优点： 结构紧凑 操作灵活 K大 缺点： 耐温、耐压差, 易漏 处理量小 二、螺旋板式换热器 优点： 结构紧凑 不易结垢,堵塞 K大 保持逆流,?tm大 缺点： 压力,温度不能太高 难以维修 三、翅片管换热器 增加A，增强管外流体的湍流来提高? 0.633 0.67×10-3 4.174 992.3 循环水 0.129 3.52×10-4 1.841 828.6 苯 导热系数,kJ/(m·℃) 黏度,Pa·s 比热容,kJ/(kg·℃) 密度,kg/m3 例题：某化工厂在生产过程中，需将纯苯液体从80 ℃ 冷却到55 ℃，其流量为20000kg/h。冷却介质采用35℃ 的循环水。冷却水出水为43 ℃ 。试选用合适型号的换热器。定性温度下流体物性列于本题附表中。 3 102 正三角形 32 150 圆缺型 管长/m 管子总数 管子排列方法 管中心距/mm 折流档板间距/mm 折流板型式 400 1.6 2 1 φ25×2.5 23.2 壳径/mm 公称压强/MPa 管程数 壳程数 管子尺寸/mm 实际传热面积/mm2 返回 4.6 换热器 4.6.1 换热器的分类 4.6.2 间壁式换热器的类型 4.6.3 列管换热器的选用 4.6.4 传热的强化途径 4.6.5 新型的换热设备 返回 4.6.1 换热器的分类 按用途分类 加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再沸器 按冷、热流体热量交换方式分类 混合式、蓄热式、间壁式 主要内容 1. 根据工艺要求，选择适当的换热器类型 2. 通过计算选择合适的换热器规格 4.6.2 间壁式换热器的类型 一、夹套换热器 优点： 结构简单 缺点： A小 釜内?小 强化措施： 釜内加搅拌 釜内加蛇管 外循环 二、蛇管换热器 1. 沉浸式 强化措施：容器内加搅拌器，提高K 优点： 结构简单 管内能耐高压 缺点： 管外?小 2. 喷淋式 优点： 结构简单 管内能耐高压 管外? 比沉浸式大 缺点： 喷淋不易均匀 占地面积大 三、套管换热器 优点： 结构简单 能耐高压 ? (K)或?tm大 缺点： 结构不紧凑A/V小 接头多，易漏 四、列管换热器 管板、管束、封头、壳体 ?t50?C时，考虑热补偿措施 1. 固定管板式——补偿圈补偿 特点：结构简单，壳程检修和清洗困难 ?t70?C 2. 浮头式——浮头补偿 特点：可完全消除热应力,便于清洗和检修, 结构复杂 3. U型管式——U型管补偿 特点：结构较浮头简单；但管程不易清洗 4.6.3 列管换热器的选用 1. 根据工艺任务，计算热负荷 2. 计算?tm 3. 依据经验选取K，估算A 4. 确定冷热流体流经管程或壳程，选定u 先按单壳程多管程计算，如果?0.8，应增加壳程数； 由u和V估算单管程的管子根数，由管子根数和估算的A，估算管子长度，再由系列标准选适当型号的换热器。 5. 核算K 分别计算管程和壳程的?，确定垢阻，求出K，并与估算的K进行比较。如果相差较多，应重新估算。 6. 计算A 根据计算的K和?tm，计算A，并与选定的换热器A相比，应有10%~25%的裕量。 (1) 流体流经管程或壳程的选择 管程：不清洁或易结垢、腐蚀性、压力高的流体 壳程：饱和蒸汽、需要冷却、黏度大或流量小的流体 原则：传热效果好，结构简单，清洗方便 (2) 流体u u选择是经济权衡，要避免层流流动 u????K?，在同Q、?tm下A?，节省设备费 u??Hf? ? ，操作费用增加