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热交换器原理与设计总结全解
热交换器的原理与设计 绪 论 热交换器的分类 换热器分类 按照用途分类:预热器、冷却器、冷凝器、蒸发器 按照制造材料分类:金属换热器、陶瓷换热器、石墨换热器等 按照冷流体和热流体的流动方向分:顺流式、逆流式、错流式、混合流等 按照传送热量的方法:间壁式、混合式、蓄热式(回热式)等 按照流动方向的分类 顺流 逆流 交叉流(错流) 总趋势为逆流的四次错流 总趋势为顺流的四次错流 混流式:先顺后逆平行流 混流式:先逆后顺的串联混和流 热交换器热计算的基本原理 热计算基本方程式 热交换器热计算的基本原理 平均温差 流体的温度分布 最简单的平行流动有(纵坐标温度,横坐标表示传热面积) 顺流条件 无论W1、W2的值大小,有? 0,温差Δt不断降低 逆流条件 W1W2时,总有?0,此时温差Δt沿热流体从进口到出口的方向上总是不断降低 W1W2时,总有?0,此时温差Δt沿热流体从进口到出口的方向上总是不断升高 对于对数温差,如果流体的温度沿传热面变化不大Δtmax2Δtmin时,可以用算术平均温差0.5(Δtmax+ Δtmin)近似计算,误差在4%以内。 Δtmax1.7Δtmin时,误差在2.3%以内. 对于上面有相变情况1,2两种情况无顺逆流之分,对于第三种需要分段处理 修正系数Ψ的求取 按照逆流算出对数平均温差如下: 热交换器热计算的基本原理 传热有效度 顺流条件下 顺流条件下 逆流条件下 逆流条件下 逆流条件下 设计性热力计算的比较 平均温差法 1 由已知条件,利用热平衡方程式求出另一个未知温度及传热量Q; 2 根据热交换器的设计原则,确定流动方式,利用修正系数ψ求出平均温差Δtm; 3 取经验传热系数,估算传热面积,并对传热面进行初步布置,计算相应的传热系数K;(试算过程) 4 由传热方程式计算传热面积F。 校核性热力计算的比较 平均温差法 1 假定一个出口温度,利用热平衡方程求出另一个未知温度; 2 由传热面的已知布置情况计算相应的传热系数K; 3 根据四个进出口温度及流体的流动方式,计算出平均温差Δtm; ; 4 将F、K、△tm代入传热方程,计算传热量Q; 5 根据热平衡方程核算流体出口温度; 6将所求温度与假设值相比,根据误差情况决定是否需要重新假设。 热交换器热计算的基本原理 流体流动方式的选择 1-2n型热交换器的选择 当管内程数奇数时,增加其中的逆流行程将使平均温差提高 采用多次混流(管内外同时分为若干流程)将增加平均温差, 3-6 2-4 1-2, 同时增加传热系数,但是增加了制造难度和流动阻力 管壳式热交换器 管壳式热交换器的类型 管壳式热交换器 管壳式热交换器的结构 管壳式热交换器 管壳式热交换器的结构计算 管壳式热交换器 管壳式热交换器的合理设计 高效间壁式热交换器 螺旋板式热交换器 高效间壁式热交换器 板翅式热交换器 高效间壁式热交换器 热管热交换器 混合式热交换器 冷水塔 蓄热式热交换器 蓄热式热交换器的结构和工作原理 热交换器的试验与研究 传热特性试验 基本构造和工作原理 和管壳式热交换器对比的优缺点 翅片管热交换器 基本构造和工作原理 和管壳式热交换器对比的优缺点 翅片管的类型、空冷器 基本构造和工作原理 和管壳式热交换器对比的优缺点 热管工作极限 类型、结构布置的特点及优缺点 冷水塔的工作原理 阻力计算、热力计算的原则思路 回转式空气预热器的特点及优缺点 蓄热式热交换器与间壁式热交换器的比较 * * 按传送热量的方法:间壁式、混合式、蓄热式 管式热交换器的分类: 沉浸式、喷淋式、套管式、管壳式 流体流动程数及表示法、图示 影响热交换器设计的因素 传热方程 热平衡方程 简单平行流动的温度变化示意图:会读、会画 对数平均温差 复杂流动方式的平均温差 P、R定义及应用 会查、能用 沸腾 冷凝 t1 t2 冷凝 吸热 t1 t2’ t2” t2 t1’ t1” 沸腾 放热 相变的发生与否影响平行流动传热温差 t1’ t2” 放热 吸热 t2’ t1” 无相变顺流情况 t1’ t1” 吸热 放热 t2” t2’ 无相变逆流情况 t1’ t1” 吸热 过热 t2” t2’ 热流体有相变逆流情况 过冷 冷凝 t1’ t1” 放热 过热 t2” t2’ 冷流体有相变逆流情况 吸热 沸腾 t1’ t1” 吸热 t2” t2’ 部分可凝流体的冷凝 对数平均温差,记为Δtm t2 t1’ t1” 沸腾 放热 冷凝 吸热 t1 t2’ t2” t1’ t1” 吸热 过热 t2” t2’ 过冷 冷凝 P代表冷流体的实际升温(吸热量)与最大可能吸热量之比,称为温度效率,恒小于1。 R是冷流体
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