大连理工化工原理课件传热-6.ppt

单管程换热器管、壳程流体流动 双管程换热器内的流体流动 U型管换热器内的流体流动 特点：具有温度补偿作用； 管程不易清清洗。 适用：可用于高温高压，适用于管程为洁净而不易结垢的流体。 4.7.2 列管式换热器的设计和选用 要求：根据生产任务设计或选择合适的换热器 (计算传热面积，确定管、壳程数，管规格，管排布等） （1）列管式换热器设计和选用应考虑的问题 (a)选择流程 一般原则：不洁净或易结垢的液体 腐蚀性流体 压力高的流体 管程 饱和蒸汽 流量小而粘度大的流体 表面传热系数大的流体 需要被冷却的流体 壳程 (b) 流速的选择 流速影响表面传热系数和污垢的大小。 ◆ 流速↓ 流体中颗粒沉积，甚至堵塞管路； ◆ 流速↑ 流体阻力增大。（P311，表4.7.1和表4.7.2） (c) 流动方式的选择 ◆对于同样的进、出口条件，传热量相同， A逆A并； ◆管程 或壳程↑，表面传热系数↑，但同时流动阻力↑， △tm ↓，应权衡确定。 (d) 换热管规格和排列的选择 换热管规格： 管子长度：1.5m、2m、3m、4.5m、6m、9m (e) 折流挡板 管子在管板上的排列： 挡板间距：一般取壳体内径的0.2~1.0倍 正三角形排列 正方形排列 正方形错列 挡板切除对流动的影响 （2）流体通过换热器时阻力的计算 ① 管程阻力 管程阻力可按一般摩擦阻力计算式求得。 ② 壳程阻力 对于壳程阻力的计算，由于流动状态比较复杂，计算公式多，计算结果相差较大。 埃索法： （3）管壳式换热器的设计和选用的计算步骤 ① 初选换热器的规格尺寸 ◆ 初步选定换热器的流动方式，保证温差修正系数大于0.8，否则应改变流动方式，重新计算。 ◆ 计算热流量Ф及平均传热温差△tm，根据经验估计总传热系数K估，初估传热面积A估。 ◆ 选取管程适宜流速，估算管程数，并根据A估的数值，确定换热管直径、长度及排列。 ② 计算管、壳程阻力 计算管、壳程流速和阻力，判断是否合理。 ③ 核算总传热系数 求出总传系数K计，并与估算时所取用的传热系数K估进行比较。如果相差较多，应重新估算。 ④ 计算传热面积并求裕度 一般应使所选用或设计的实际传热面积AP大于计算传热面积A0 20%左右为宜，即裕度为20%左右。裕度的计算式为： 计算示例（P316，例4.7.1） 4.7.3 换热器的传热强化途径 强化方法：提高K、A或Δtm 目的：传热面积↓ ，使设备费用降低。 （1）提高K值 ①　降低污垢热阻； ②　提高表面传热系数 * 若hih0，提高h小(hi)的一侧； * 两侧h相近，应同时提高两侧流体的h 。 提高表面传热系数h的方法 ◆ 无相变传热 a）提高管内流速 代价：流动阻力↑，动力消耗↑，操作费用↑。 经济优化：选择适宜流速，使总费用最低。 优点：总传热系数↑，传热面积↓，设备投资费↓ 流速↑ 非工艺物流：流量↑ 工艺物流：流通截面积↓ 壳程：折流挡板数目↑ 管程：单管程→双(多)管程 b）制造人工粗造表面 促进边界层分离，减薄层流底层，强化传热。 c）加设扰流元件 管内装入麻花铁、螺旋圈或金属丝片； 增强湍动，破坏层流底层。 ◆ 有相变传热 冷凝 ：1）采用滴状冷凝， 2）及时排放不凝气体， 3）气、液流向一致 ， 4）合理布置冷凝面， 5）利用表面张力 （沟槽 ，金属丝）。 沸腾： 1）保持核状沸腾， 2）制造人工表面，增加汽化核心数。 （2）提高传热推动力 限制：两侧均为工艺物流时，温度不能任意改动。 适用：一侧为公用工程物流(加热蒸汽、冷凝水)时， 其进口温度可调。 例：提高冷却水用量 tc2↓， Δ tm↑ 提高加热蒸气压力 P ↑ ，ts ↑ ， Δ tm↑