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§4 传热计算 套管换热器 套管式换热器由几段不同口径的不锈钢管组成的同心套管联接而成。每段套管称为一程，长度一般为4-6m。每程的内管之间用U型管联接，外管之间用支管联接。 板式换热器 板式换热器由一组几何结构相同的平行薄板叠加组成，两相邻平板之间用特殊设计的密封垫片隔开形成通道，冷热流体相间地在各自的通道流动。为强化传热并增强薄板的刚度，在平板上压出各种波纹。 人字形、平直纹波纹板式换热器 换热片用厚度为0.8-1mm的不锈钢板冲压成平直波纹形状，目的是使流体形成湍流，以增强换热效果。 1、一侧流体恒温另一侧流体变温 2、平均温度差Δtm 3、错流或折流时的平均温度差 Δtm=ψΔt·Δtm逆 三、总传热系数 总传热系数的计算 污垢热阻 壁温的计算 §5 换热器 间壁式换热器 一．夹套式换热器 二.套管式换热器 三.蛇管式换热器 四.板式换热器 五、列管式换热器 间壁式换热器的传热过程 1、间壁式换热器 2、传热速率与热流密度 3、稳态传热与非稳态传热 4、两流体通过间壁的传热过程 5、传热基本方程式：Q=KA△tm 换热器的分类： 按用途分：加热器、冷却器、蒸发器、再沸器、冷凝器等 按传热方式分：间壁式、混合式 按换热器结构和传热面形式对间壁式换热器分类：管式和 板式两类。前者包括蛇管式、套管式、列管式、翅片管式 等，后者包括板式、螺旋板式、夹套式等 第六节 换热器 t1 t2 T1 T2 结构：两种直径不同的标准管组成同心套管，内管可用U形管连接，而外管之间也由管子连接。 一、间壁式换热器1、套管式换热器 注意：适当选择两个管径，以使内管与环隙间的流体呈湍流状态，使具有较高的总传热系数，同时也减少垢层的形成。 缺点：单位传热面的金属消耗量很大，占地较大，故一般适用于流量不大、所需传热面亦不大及高压的场合。 优点：结构简单、能耐高压、制造方便、应用灵便、传热面易于增减。 蛇管式换热器可分为沉浸式和喷淋式两种。 沉浸式蛇管换热器 蛇管多以金属管子弯绕而成，或制成适应容器需要的形状，沉浸在容器中，两种流体分别在管内、外进行换热。 优点：结构简单、便于制造、便于防腐、且能承受高压。 缺点：管外液体的对流传热系数较小，从而总传热系数亦小， 如增设搅拌装置，则可提高传热效果。 喷淋蛇管式换热器 冷水由最上面管子的喷淋装置中淋下，沿管表面下流，而被冷却的流体自最下面管子流入，由最上面管子中流出，与外面的冷流体进行热交换，所以传热效果较沉浸式为好。与沉浸式相比，该换热器便于检修和清洗。其缺点是占地较大，水滴溅洒到周围环境，且喷淋不易均匀。 2 蛇管式换热器 结构：壳体、管束、管板（又称花板）、封头（端盖）等。 冷、热流体两种流体在列管式换热器内进行换热时，一种流体通过管内，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。 换热器内通过管内的流体每通过一次管束称为一个管程；管程数多有利于提高管程流体的流速和对流传热系数，但能量损失增加，传热温度差小，程数以2、4、6程多见。 管外流体每通过一次壳体成为一个壳程。在管外装有折流板（或挡板）可以提高壳程流体的流速，以保持较高的传热系数，折流板形式常用的有弓形和盘环形两种。折流板同时起中间支架作用。 3 列管式换热器 为防止壳体和管束受热膨胀不同导致的设备变形、管子扭弯或松脱，常采用热补偿的方法，主要有以下几种： 浮头补偿：换热器两端管板之一不固定在外壳上（此端称为浮头），当管子受热或受冷时，连同浮头一起自由伸缩，而与外壳的膨胀无关。 优点：容易制造、生产成本低，适应性强，尤其适于高压流 体，维修清洗方便。 缺点：结合面较多，易泄漏。 补偿圈补偿：在外壳上焊上一个补偿圈。当外壳和管子热胀冷缩时，补偿圈发生弹性形变，达到补偿的目的。 U形管补偿：将管子两端都固定在同一管板上，每根管子可以自由伸缩，与其他管子和外壳无关。 隔板 挡板 管束 壳体 板式换热器是以板壁为换热壁的换热器，常见的有平板式、螺旋板式、旋转刮板式以及夹套式换热器。 (1) 平板式换热器 板片被压制成槽形或波纹形的目的： 增强刚度，不致受压变形； 增强液体的湍动程度，增大传热面积，亦利于流体的均匀分布。 4 板式换热器 优点： 总传热系数高，污垢热阻亦较小； 结构紧凑，单位体积设备提供的传热面积大； 操作灵活性大，可以根据需要调节板片数目以增减传热面积或以调节流道的办法，适应冷、热流体流量和温度变化的要求； 加工制造容易、检修清洗方便、热损失小。 缺点： 允许操作压力较低，最高不超过1961kPa，否则容易渗