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第六章 流体流动方式的选择 第六章 流体流动方式的选择 流体在热交换器内的流动方式对整个设计的合理性有很大的影响，因而对流 动方式的选择，应予充分注意。在作具体考虑时，可注意以下几个方面： （）在给定的温度状况下，保证获得较大的平均温差，以减小传热面积，降低 ! 金属或其他材料的消耗； （）使流体本身的温度变化值（ 或 ）尽可能大，从而使流体的热量得到合 ! ! ! ! ! 理利用，减少它的消耗量，并可节省泵或风机的投资与能量消耗； （）尽可能使传热面的温度比较均匀，并使其在较低的温度下工作，以便用较 # 便宜的材料制造热交换器； （）应有最好的传热工况，以便得到较高的传热系数，同样起到减小传热面的 $ 作用。 以上各点往往存在矛盾，应该根据具体情况和主要要求，摒弃某些次要因素 来考虑问题。 现分别就顺流和逆流以及混流和错流来作些比较。 第一节 顺流和逆流 在各种流动方式中，顺流和逆流可以看作是两个极端情况。从前面所述的基 本原理中，可以看出： （）在流体的进、出口温度相同的条件下，以逆流的平均温差最大，顺流的平 ! 均温差最小，其他各种流动方式的平均温差均介于顺流、逆流之间。因此，在逆流 —%% — 第一篇 热交换器设计计算概论 时可减小所需的传热面，或者在传热面相同时，逆流可传递较多的热量。 （）逆流时，冷流体的出口温度 可高于热流体的出口温度 ，而在顺流 ! !! ! 时， 总是低于 ，因而在逆流时，热流体或冷流体的温度变化值 ! 可以比较 !! ! ! 大，从而有可能使流体消耗量减少。但要注意，不能片面追求高的 ，因为 的 ! ! ! ! 增加使热交换器两端的温差 和 有所降低，因而会使平均温差有相当程度的 !# ! 降低，在一定的热负荷下，影响到传热面的相应增加。 因此，从热工观点看，逆流肯定比顺流有利，工业上所使用的热交换器中，流 体流动方向多数均为逆流，或者尽量设法接近逆流。 但应考虑到在采用逆流时，流体的最高温度 ! 和 发生在热交换器同一 ! !# 端，使该端在较高壁温下工作。再者，逆流时流体的温度变化大，使传热面在整个 长度方向上温度差别大，壁面温度不够均匀，而顺流方式却在这些方面优于逆流。 当冷流体在最后加热阶段遇到高温要有化学变化的危险时，就不能采用逆流。采 用顺流就有可能使用较经济的材料和避免复杂的结构（由于热应力等）。因而当 热流体的温度高，或当产品在高温下可能产生化学变化，为降低进口附近的壁温， 有时就有意采用顺流，或者把换热面分段串联，低温段采用逆流，高温段采用顺 流，例如有的蒸汽锅炉的高温过热器就采用这种方式布置。 当一种流体在有相变的情况下传热时，就没有顺、逆流的区别。同样，当两种 $ $ 流体的热容量相差较大（ # $ 或 % $$’ ）时，或者平均温差比冷、热流体本身