第十五章 传热与换热器.ppt

第一节 传热过程及特点 一、传热过程特点 第二节 热负荷和传热基本方程 2.载热体换热量的计算 二、传热基本方程 三、传热系数的计算 1.平壁传热系数K的计算 2.圆管壁传热系数K的计算 3.肋壁传热系数K的计算 (1)通过平壁肋片的传热 第三节 换热器 1.回热式换热器 2.混合式换热器 3.间壁式换热器 二、间壁式换热器的主要型式 三、换热器的传热计算 1.传热计算公式 3.换热器的设计计算 4.换热器的校核计算 四、传热过程的强化和削弱 1.传热过程的强化 2.传热过程的削弱 肋片效率?f 平壁肋片传热 肋片实际传热量?与假定肋表面处于肋基温度下的理 想传热量?0之比，即 不同肋型的肋效率?f值可在相关资料、手册中查到。 在稳态传热条件下，通过传热过程各环节的热流量?相同。 平壁肋片传热 一般情况下 ＞＞　，Ao≈ ，所以?≈?f。 ???肋面总效率 以光壁面积Ai为基准的传热系数Ki 平壁肋片传热 β ?? 肋化系数 , , β＜1 。 ?值越大，传热的增强越显著。为此，可以缩小肋间距，采用薄肋，增加肋高等。 表面应顺着流体的流动方向，不能阻碍流体的流动 4.传热系数K值的经验值选取 表15-2 管壳式换热器K值大致范围。 传热系数K值除上述方法计算外，还可选用工程实际中的经验数据或直接测定。K值通常借助工具手册来选取。 30～300 气体 水蒸气冷凝 1420～4250 水 水蒸气冷凝 140～425 重油沸腾 水蒸气冷凝 280～850 水 有机溶剂 455～1020 轻油沸腾 水蒸气冷凝 17～280 水 气体 2000～4250 水沸腾 水蒸气冷凝 60～280 水 重油 60～170 水 高沸点烃类蒸气冷凝（减压） 340～910 水 轻油 455 ～1140 水 低沸点烃类蒸气冷凝（常压） 850～1700 水 水 传热系数 K/ [W/(m2?K)] 冷流体 热流体 传热系数 K/ [W/(m2?K)] 冷流体 热流体 一、换热器的基本结构与工作原理 使热量从热流体传递到冷流体以满足规定的工艺要求 的设备统称为换热器。 换热器 按工作原理和特点可分为 换热器的分类 回热式 混合式 间壁式 又称蓄热式换热器，冷、热两流体交替流过换热器的同一换热面，实现热量交换 。 结构简单，耐高温，设备 体积庞大，两种流体易相混合。 常用于高温气体热量的回收或冷却。 如锅炉中的回转式空气预热器、煤制气过程的汽化炉等 冷、热两流体直接接触，相互混合，实现热量与质量 的双重交换。 传热速度快、效率高、 设备简单，使用范围受到一 定限制 。 常用于气体的冷却或水蒸气的冷凝。 如冷却塔，空调工程中的喷水室等 换热器 机械通风式冷却塔 进行热量交换的两流体被固体壁面分开，分别在壁面两侧流动，互不接触，互不掺和，实现热量交换。 结构紧凑，传热效率较高，无泄漏，应用最为广泛。 冷、热两流体互不掺和，且流体适应性较强，满足工程实际中往往要求两流体不允许有丝毫混合的换热情况。 换热器 1.管壳式换热器 应用最广泛的间壁式换热器，又称为列管式换热器。 管程 流体从管的一端流到 另一端称为一个管程。 壳程 结构坚固，能选用多种材料制造，易于制造，适应性强，处理能力大，换热表面清洗比较方便，在高温、高压场合下和大型装置中得到广泛应用。在换热器工业应用上占主导地位。但材料消耗大，不紧凑。 1、9—管板；2—外壳；3—换热管； 4—折流挡板；5—壳程流体进口； 6—管程隔板；7—管程流体出口； 8—管程流体进口；10—壳程流体出口 管壳式换热器 管子总数及流体流量一定时，管程数越多，管内流速越高 2.套管式换热器 由两根同心圆管组成，流体Ⅰ在内外管间环形通道中 流动，流体Ⅱ在内管中流动。 结构比较简单、紧凑，一 般用于高压逆流换热的场合。 3.肋片管式换热器 又称翅片管，由几组管外加装了肋片的蛇形管组成， 一般用于管内流体和管外空气的热交换。 结构较紧凑，对于换热 面的两侧流体表面传热系数 相差较大的场合非常合适。 从而使管外的热阻减小，传热增强 由一组已冲压出凹凸波纹的长方形薄金属板（型板）平行排列，并以密封垫片及夹紧装置组装而成 。冷、热两种流体在板间通道内相间