化工第二章 传热过程.ppt

逆流 =（60-50）/ ln1.2 = 54.9 120 70 60 20 △t1 △t2 相同起始、终止温度下，逆流温差大于并流，传热速率相同时所需传热面积少 并流:某些放热反应，开始浓度高，反应快，要求加速传热；后期反应慢，缓慢传热 Δt1 = 120 - 60=60 Δt2 = 70 - 20=50 120 70 20 60 3.4 强化传热过程的途径 （1）增大传热面积：常用于给热系数小的流体一侧，以降低热阻。例如，用高温炉气经过管子加热油品，管壁上装翅片 （2）提高传热温差 ：尽量采用逆流；增大T, 或减小t （3） 提高给热系数，减小热阻。例如，增加流速，促进湍流；选择给热系数高的载热体，如熔盐。 按热交换方式划分 按用途划分 加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等 （1）直接接触式 冷、热流体通过直接混合进行热量交换，结构比较简单，常用于气体、水的冷却。 （2）间壁式 冷热两种流体之间用金属壁（或石墨等导热性好的非金属）隔开，使两种流体在不相混合情况下进行热量交换 4.热交换器( heat exchanger) 4.1 列管式换热器（管壳式） 最典型，历史悠久，占主导。壳体、管束、多孔管板、折流挡板和封头等组成。一流体在管内流动，行程称为管程；另一流体在管外流动，行程称为壳程。 折流挡板：为提高壳程流体流速，在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。可增加流体流速，使流体多次错流通过管束，使湍动程度增加。 常用折流挡板有圆缺形和圆盘形两种，前者更常用。 热膨胀：冷热流体温度不同，壳体和管束受热不同，其膨胀程度也不同，如两者温差较大，管子会扭弯，毁坏壳体。补偿热膨胀的办法： （1） 补偿圈。也称膨胀节，依靠补偿圈的弹性变形来适应它们之间不同的热膨胀。 （2）浮头式 两端的多孔管板，一端不与壳体相连，可沿管长方向自由浮动。当壳体与管束因温度不同而引起热膨胀时，管束连同浮头可在壳体内沿轴向自由伸缩。 （3）U型管式。 把每根管子都弯成U形，两端固定在同一管板上，每根管子可自由伸缩。 特点：结构较简单，管程不易清洗。 翅片管 翅片在管子外表面，为外翅片；反之，为内翅片。增大传热面积，提高流体湍流程度。 冷、热流体流动通道的选择 a、浑浊或易结垢的液体宜在管程，因管内流速大，清洗方便； b、腐蚀性流体应走管内，以免管束和壳体同时受到腐蚀； c、压力高的流体宜在管内，以免壳体承受压力，因为圆筒体耐受内压能力，与壁厚成正比，与直径成反比。 d、饱和蒸汽宜走壳程，冷凝液容易排出，饱和蒸汽给热系数大； 4.2夹套式换热器 结构：夹套装在容器外部，夹套和容器壁之间形成密闭空间，成为一种流体的通道。 优点：结构简单，加工方便。 缺点：传热面积小，传热效率低。 用途：反应釜的加热和冷却。 4.3 蛇管换热器 蛇管一般由金属管子弯绕而制成，适应容器所需要的形状，沉浸在容器内，冷热流体在管内外进行换热。为了强化传热，容器内加搅拌。 4.4 套管式换热器 由不同直径组成的同心套管，可根据换热要求，将几段套管用U形管连接，目的增加传热面积；冷热流体可以逆流或并流。 结构不紧凑，金属消耗量大，接头多而易漏，占地较大。 4.5 平板式换热器 20世纪20年代开始用于食品工业，50年代逐渐用于化工。 由一组长方形的薄金属板平行排列构成，用框架夹紧组装在支架上。两相邻流体板的边缘用垫片压紧，达到密封的作用，四角有圆孔形成流体通道 冷热流体在板片的两侧流过，通过板片换热。板上可被压制成多种形状的波纹，可增加刚性；提高湍动程度；增加传热面积。 4.6 螺旋板式换热器 两张平行的薄钢板卷制而成，构成一对互相隔开的螺旋形流道。冷、热流体以螺旋板为传热面流动。在换热器中心设有中心隔板，使两个螺旋通道隔开。在顶、底部分分别焊有盖板或封头和两流体的出入接管。 优点：结构紧凑，传热效率高，不易堵塞，结构紧凑A/V大，成本较低。 缺点：操作压力、温度不能太高，螺旋板难以维修，流体阻力较大 由管壳、吸液芯和端盖组成。 将热管内部抽成负压，然后充入适当的液体，这种液体沸点很低，容易挥发。管壁有吸液芯，由毛细多孔材料构成。热管一端为蒸发端，另一端为冷凝端。 热管一段受热时，毛细管中的液体迅速蒸发，蒸气在微小压力差下流向另一端，并释放出热量，重新凝结成液体。液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段，如此循环。热量由热管一端传至另一端。在蒸发端吸收热量，然后在冷凝端释放热量。 4.7 热管换热器 将热量从低温传到高温 冰箱、空调 4.8 热泵 压缩机将工作介质气体（例如氟利昂）压缩成高温高