第四章第七节素材.ppt

?? 3）增大传热系数 增大K值是在强化过程中应该着重考虑的方面。由于换热器中的传热过程是稳态的串联传热过程，欲提高K值，就必须减小对流传热热阻、污垢热阻和管壁热阻。由于各项热阻所占比重不同，故应设法减小其中较大的热阻。 在换热设备中，金属壁面比较薄且导热系数高，一般不会成为主要热阻。 污垢热阻是一个可变因素，在换热器投入使用时，污垢热阻很小，不会成为主要矛盾。但随着使用时间加长，便可能 成为阻碍传热的主要因素。因此，应通过增大流速等手段设法减弱垢层的形成和发展，并注意及时清除污垢。 对流传热热阻经常是传热过程的主要矛盾，也应是着重研究的内容。当换热器壁面两侧对流传热系数相差较大时，应设法强化对流传热系数小的一侧的换热。 提高对流传热系数，减小对流传热热阻的主要途径是减小层流边界层或层流底层的厚度，通常采用的具体手段有： (1）提高流速，加大Re数，以减薄层流底层，例如增加列管式换热器中的管程数和壳体中的挡板数，可分别提高管程和壳程的流速。 (2）增加流体的人工扰动，以减薄层流底层。例如采用管式或螺旋板式换热器；采用各种异形管或管内加装麻花铁、螺旋圈或金属卷片等添加物；采用波纹状或粗糙的换热面等等都可提高对流传热强度。在列管式换热器的壳程中安装折流挡板，使流体流动方向不断改变，增加流体的扰动，是提高壳程对流传热系数的重要方法。 (3）利用传热进口段换热较强的特性，采用短管换热器，如锯齿形翅片的板翅式换热器，不仅增加了流体的扰动，而且由于流道短，边界层厚度小，因而使对流传热强度加大 2）不易结垢和堵塞：由于流体的速度较高，又有惯性离心力的作用，流体中悬浮的颗粒被抛向螺旋形通道的外缘而受到流体本身的冲刷，故螺旋板换热器不易结垢和堵塞，适合处理悬浮液及粘度较大的介质。 3）能利用温度较低的热源：由于流体流动的流道较长和两流体可进行完全逆流，故可在较小的温差下操作，能充分利用温度较低的热源。 4）结构紧凑：单位体积的传热面积为列管式的3倍，可节约金属材料。 螺旋板换热器的主要缺点是： （1）操作压强和温度不宜太高：目前最高操作压强不超过2Mpa，温度不超过300~400℃。 （2）不易检修：因整个换热器被焊成一体，一旦损坏，修理很困难。 1．??????? 3）平板式换热器 平板式换热器简称板式换热器，是由一组长方形的薄金属板平行排列，加紧组装于支架上而构成。两相邻板片的边缘衬有垫片，压紧后板间形成密封的流体通道，且可用垫片 的厚度调节通道的大小。每块板的四个角上，各开一个圆孔，其中有一对圆孔和一组板间流道相通，另外一对圆孔则通过在孔的周围放置垫片而阻止流体进入该组板间的通道。这两对圆孔的位置在相邻板上是错开的以分别形成两流体的通道。冷热流体交错地在板片两侧流过，通过板片进行换热。板片厚度约为0.5~3mm，通常压制成凹凸地波纹状。例如人字形波纹板。增加了板的刚度以防止板片受压时变形，同时又使流体分布均匀，增强了流体湍动程度和加大了传热面积，有利于传热。 平板式换热器的优点是： 1）传热系数高：由于平板式换热器中板面有波纹或沟槽，可在低雷诺数（Re=200左右）下即达到湍流。而且板片厚度又小，故传热系数大。例如水对水的传热系数可达1500~4700W/（m2.℃）。 2）结构紧凑：一般板间距为4~6mm，单位体积设备可提供的传热面为250~1000m2/m3（列管式换热器只有40~150 m2/m3）。平板式换热器的金属消耗量可减少一半以上。 3）具有可拆结构：可根据需要，用调节板片数目的方法增减传热面积。操作灵活性大，检修、清洗也都比较方便。 平板式换热器的主要缺点是允许的操作压强和温度都比较低。通常操作压强低于1.5Mpa，最高不超过2.0Mpa，压强过高容易泄露。操作温度受垫片材料的耐热性限制，一般不超过250℃。另外由于两板的间距仅几毫米，流通面积较小，流速又不大，处理量较小。 螺旋板式换热器和平板式换热器都具有结构紧凑，材料消耗低，传热系数大的特点，都属于新型的高效紧凑式换热器。这类换热器一般都不耐高温高压，但对于压强较低，温度不高或腐蚀性强而需用贵重材料的场合，则显示出更大的优越性，目前已广泛应用于食品、轻工和化学等工业。 3、翅片式换热器 ???1） 翅片管换热器 翅片管换热器是在管的表面加装翅片制成，翅片与管表面的连接应紧密无间，否则连接处的接触热阻很大，影响传热效果。常用的连接方法有热套、镶钳、张力缠绕和焊接等方法。此外，翅片管也可采用整体轧制、整体铸造或机械加工等方法制造。 当两种流体的对流传热系数相差较大时，在传热系数较小的一侧加翅片可以强化传热。 例如用水蒸气加热空气，该过程的主要热阻是空气侧对流传热热阻。在空气侧加装翅片，可以起到强化换热器传热的效果。当然，加装翅