《传热设备.ppt

传热设备 杭州杭氧股份有限公司 1 概述 1.1 热量传递条件和方向 在工业生产中和日常生活上，有各种热传递现象。人们把许多实践经验加以总结，得出了这样的结论：凡是不同物体之间或同一物体不同部分存在温度差（即t1-t2＞0），就一定有热量传递，而热量传递总是自动地由高温 物体传向低温物体。如煤的燃烧使水沸腾；空调使房间空气变得凉快（或暖和）；凉水塔水的冷却……等等，从上述现象，可以得出结论： “凡有温度差存在，就有热量传递”。 1.2 研究传热过程的目的和任务 研究传热过程的目的是应用传热学规律，解决工程上实际问题。如在某种场合 要求尽快把热量传递出去，使物体冷却下来，也就是如何增强传热过程，如压缩机级间冷却器，空分设备各种换热器等；在另一种场合又要求防止和减少热散失，把热量保存起来，也就是如何削弱传热过程，如钴炉保温层，暖水瓶等。这是热量传递的两个方面，是我们经常要碰到的问题，应用传热学原理去给予解决和分析。 1.3 换热器分类 工业上将凡是热量由热流体传递给冷流体的设备，统称为热交换器，简称换热器。 换热器的分类有很多种方法。如按使用目的分，可分为冷却器、加热器、蒸发器、冷凝器等；按结构分，可分为管壳式换热器（它又分为列管式、盘管式、套管式）和板式换热器（它又分为板翅式、板片式、螺旋板式）； 按材料分，可分为金属换热器（它分为钢、铝、铜等）和非金属换热器（它分为玻璃、陶瓷、塑料、石墨等）。空分设备换热器按工作原理可分为：间壁式换热器、蓄热式换热器和混合式换热器三类。 （1）间壁式换热器 冷热流体互不接触，两流体通过间壁（传热面）进行热交换。此类型换热器有主换热器、冷凝蒸发器等。 （2）蓄热式换热器 冷热流体在一定时间间隔内，交替通过具有足够热容量的填料（卵石、金属丝等）进行热量传递。如石头蓄冷器、丝网蓄冷器等。 （3）混合式换热器 冷热流体通过直接接触和相互混合来进行热量交换，在传热过程中伴有质的交换，它传热速度快，设备结构简单。如空气冷却塔、水冷却塔等。 2 板翅式换热器 2.1 板翅式换热器的发展 1．发展概况与国内外水平 二十世纪三十年代，板翅式换热器首先在航空工业上被采用，它结构紧凑、轻巧、传热效率高等特点引起了研究人员和设计工作者的兴趣。随后在制冷、石油化工、空气分离、航 空航天、动力机械、超导等工业部门得到广泛应用，被公认是高效新型换热器之一。 1942年，美国的诺利斯首先进行了平直翅片、锯齿翅片、波纹翅片、钉状翅片的传热机理研究，找出几种主要翅片的摩擦因子(f)，传热因子(j)与雷诺数(Re)的关系，为以后的研究与设计奠定了基础。 1947年美国海军研究署、船舶局、航空局合作在斯坦福大学拟定了系统的研究计划并扩大了研究范围，在1948年到1954年间，美国海军研究署公布 了22篇关于紧凑式换热表面的实验研究报告。后来凯斯和伦敦两人编著了《紧凑式换热器》，较系统地总结了研究成果，在目前这已成为设计板翅式换热器的基本参考文献。 板翅式换热器发展中另一方面是制造工艺，对于结构复杂、隔板和翅片又很薄的铝合金钎焊工艺掌握是在经历了一段相当漫长又曲折过程，在突破许多关键技术后才达到今天的水平。 现在国外板翅式换热器最高设计压力可达10MPa以上，最大芯体尺寸（L×W×H）6000~7000×1200×1200mm，重达10吨以上，可以有十多种流体同时换热。 我国是从20世纪60年代中期开始板翅式换热器试验研究，70年代初期自行开发成功，并首先在空分设备上得到应用。90年代初，杭氧厂引进美国S.W公司大型真空钎焊炉和板翅式换热器制造技术，板翅式换热器生产在我国得到飞速发展。现在已在空气分 离、石油化工（乙烯、合成氨、天然气分离与液化）、动力机械及航天（神舟号飞船）等工业部门得到广泛应用。并有部分出口国外（美国、加拿大等国）。 我国板翅式换热器目前的生产水平相当于国际上20世纪90年代中期水平。杭氧现已开发有近50种不同型式和尺寸规格 的翅片，可满足各种换热要求。目前公司3号大型真空钎焊炉在新厂区已经投产，最大钎接尺寸8000×1300×1800mm,单台重量可达16吨左右，最高设计压力有望达到10MPa，公司生产技术水平又上了一个新台阶。 2.2 板翅式换热器特点 （1）传热效率高。 （2）结构紧凑，单位体积换热面积为管壳式换热器5倍以上，最大可达几十倍。管壳式换热器一般为150~200m2/m3，而板翅式换热器因翅片具有扩展二次表面，使传热面积可达到1500~2500 m2/m3。 （3）轻巧、牢固。铝材密度ρ为2.7g/cm3，而钢材为7.8g/cm3，铜材为8.9g/cm3。 （4）适应性大，可适用多种介质热交换。在同一设