湖南工业大学 换热频镊 考前复习资料.doc

防振措施 1）适当降低流速（流量↓，管间距↑）。 （2）改变管束系统的自振频率。 ① 减小跨距。 ②管子间插入杆状物或板条。 ③增大管子的强度和刚度（如增大壁厚）。 ④增大管子支承的强度和刚度（如增大折流板的厚 度、采用折流杆等）。 （3）设置消声隔板。 （4）破坏卡曼涡街的形成。 （5）设置防冲板或导流筒。 2、在内管为φ180×10mm的套管换热器中，将流量为3500kg/h的某液态烃从100℃冷却到60℃， 其平均比热为2.38kJ/kg.K,环隙走冷却水,其进出口温度分别为40℃和50℃,平均比热为4.174kJ./ （kg.℃）, 基于传热外面积的总传热系数K=2000w/m2.K,且保持不变.设热损失可以忽略。试求: (1) 冷却水用量； (2) 计算两流体为逆流和并流情况下的平均温差及管长。 1-管箱(A,B,C,D型);2-接管法兰;3-设备法兰;4-管板;5-壳程接管;6-拉杆;7-膨胀节;8-壳体;9-换热管;10-排气管;11-吊耳;12-封头;13-顶丝;14-双头螺柱;15-螺母;16-垫片;17-防冲板;18-折流板或支承板;19-定距管;20-拉杆螺母;21-支座;22-排液管;23-管箱壳体;24-管程接管;25-分程隔板;26-管箱盖 强化传热的途径 1、增大传热面积 新型换热器 、小直径管 、翅片结构 2、加大平均温差 ： 逆流换热 3、提高传热系数 （有功传热强化、无功传热强化 ） 扩展表面 选用导热系数大的材料 管程分程 防止结垢并及时除垢 列管式换热器壳程强化传热技术 一、管束支撑 1 管束支撑的主要作用：支撑管束；使壳程流体产生期望的流型和流速；阻止管子发生流体诱导振动 二、空心环支撑换热器 优点：阻力小，线接触，振动小 换热性能优于折流杆（壳程提高50%） 不足：扰流作用不如折流杆；应用于硫酸行业气-气换热。 三、折流杆换热器 折流杆换热器优点：抗振性能强、流动阻力小、不易结垢、传热性能好、表面温度均匀。 折流杆传热器的主要不足： 杆的扰流功能较弱，因而在较低Re下换热器的总传热系数较小，管束与壳体之间存在的环隙形成无效传热的泄漏流。在低Re数值、高黏度介质中很难形成有效卡门涡街，达不到高传热效率的要求。 四、螺旋折流板换热器 优点： 1）、横向折流变为螺旋折流，连续平稳螺旋流动，阻力低； 2）、径向截面上速度梯度形成径向湍流，减少死区，缓垢，强化传热； 3）、壳程冷凝换热时，对冷凝液起到引流作用； 4）、对管束的约束强于折流板，减少振动，延长寿命。 缺点： 不适于管外蒸发；制造困难 全螺旋支撑，穿管难度大 五、螺旋肋片支撑换热器 优点：强化传热，传热系数比光管可提高40~100%。 螺旋片增加了流体的流通路径，提高流速 螺旋片与换热管的接触相应地增加了传热面积； 冷凝换热时对凝结液有引流作用； 沸腾传热是有利于形成气泡生长的凹穴区域； 相邻两管螺旋折流片旋向相反，使所产生的涡旋流动的动能加强，减薄边界层，促进近壁流体和主流体的动量与质量交换。 缺点：流动阻力大 六、旋流片支撑换热器 七、管束自撑 八、整圆形孔板支撑 不足：大圆孔无支撑作用；梅花孔传热效果最好；传热死区，结垢、缝隙腐蚀；对比折流杆，阻力较大；结构复杂、加工困难、制造成本较高。 条件：中低雷诺数、粘度不大 泡沫金属表面对流换热强化机理探讨 螺旋扁管换热器工作原理 在管程，流体的螺旋流动提高了其湍流程度，减薄了作为传热主要热阻的滞留内层的厚度，使馆内传热得以强化。关内螺旋流道使管程流体产生以纵向旋转和二次旋流为特点的扰流作用，这种螺旋扰流作用增加了流体的扰动程度，减薄了传热的边界层，增强了流体的混合，所提高的传热效率更高。 在壳程，因螺旋扁管之间的流道也呈螺旋状，流体在其间运动时受离心力的作用而周期性地改变速度和方向，从而加强了流体的纵向混合。加之流体经过相邻管子的螺旋线接触点时形成脱离管壁的尾流，增强了流体自身的湍流程度，破坏了流体在管壁上的传热边界层，因而使得壳程的传热也得以强化。因为壳程不必设置折流板，不存在流动死区，所以壳程的流动阻力较小，具有很好的自清洁作用，不易结垢。 优点 ：螺旋扁管作为一种新型高效换热元件应用于传热设备，能够显著提高传热效率，不仅提高了交换系统的经济性、可靠性和小型化水平，而且在降低工业设备投资及企业的技能降耗方面也具有重要意义。 缺点：螺旋扁管换热器的传热介质类型有待拓展，因其结构强度与承压能力，所以其应用范围也应拓展，为其设计提供理论依据 椭圆矩形翅片管的强化传热 椭圆矩形翅片管与圆管