《流体输送与传热技术》10传热.pptxVIP

项目3 传热操作技术;一、传热过程在化工中的应用;1.间壁式换热 需要进行热量交换的两流体被固体壁面分开，互不接触，热量由热流体通过壁面传给冷流体。 特点：两流体在换热过程中不混合。 应用最广，形式多样。; 2.混合式换热 两流体直接接触，相互混合进行换热。 换热器结构简单，设备及操作费用均较低，传热效率高，适用于两流体允许混合的场合。 常见的有凉水塔、洗涤塔、喷射冷凝器等。; 3.蓄热式换热 热、冷流体交替进入，热流体将热量储存在蓄热体中，然后由冷流体取走，达到换热目的。 换热器结构简单，耐高温，设备体积庞大，传热效率低且不能完全避免两流体的混合。 常用于高温气体热量的回收或冷却，如煤制气过程的气化炉、蓄热式加热炉等。;三、常用的加热剂和冷却剂; ;;三、传热系统的构成;1. 热传导 （1）机理：发生在物体内部或直接接触的物体之间。借助物质的分子、原子或自由电子的运动将热量从高温部位传递到低温部位的过程。 （2）特点：没有物质的宏观位移。需要媒介。;2. 热对流 （1）机理：利用流体质点的相对位移和混合来实现热量传递的过程。 （2）特点：只发生在流体中。对流中伴随着热传导。需要媒介。;3. 热辐射 （1）机理：以电磁波的方式传递热能。 （2）特点：不需任何媒介。在真空中也可以传播。不仅是能量的转移，而且还伴随着能量的转换。 （3）说明：只有高温下物体之间的温度差很大时，辐射才成为主要的传热方式。;五、稳定传热与不稳定传热 1、稳定传热 传热过程中，传热系统（换热器）中各点温度随位置改变，不随时间而变。特点是单位时间内传递的热量（传热速率）为常数。 2、不稳定传热 传热系统中各点的温度既随位置变化又随时间变化。 连续操作为稳定传热过程，间歇生产或连续操作开停车及调节阶段为不稳定传热。 ;;（一）按换热器的用途分类;;;1.沉浸式蛇管换热器 ;结构：直径不同的金属管装配成的同心套管，可根据换热 要求串联使用。程数可依传热面积的大小而增减， 并可数排并 列。冷、热流体一般呈逆流流动，平 均传热温差大，并可达到较高的流速，形成湍流， 具有较高的传热系数。 优点：构简单，能承受较高压力，应用灵活； 缺点：耗材多，占地面积大，难以构成很大的传热面积， 故一般适合于流体流量不大， 传热负荷较小的场合。; ;锦州石化常减压换热装置;; ; ; ; ;管程结构;;名称;结构：管束与焊接在壳体的两端管板连接，在壳体内， 沿管长方向装置有若干块折流挡板。 优点：结构简单、紧凑、造价便宜； 缺点：管外不能机械清洗，管板、管子和壳体都是刚 性连接，当管壁和壳壁的温度相差较大时，会 产生很大的热应力，甚至将管子从管板上拉脱。 解决方法补偿圈。; ;结构：管子弯制成U型，U型管的两头固 定在同一块 管板上，与管板连接的封头内用隔板隔成两室。 优点：管子受热受冷可以自由伸缩，而与壳体无关 结构比较简单，管束 以拔出清洗。 缺点：管内的机械清洗困难，只能走清流体，管板 利用率差;结构： 一块管板与壳体固定，另一块管板可以在壳体内来回活动，并连接一浮头，当管束受热受冷时即可自由伸缩。浮头式换热器各有一个内浮头和一个外浮头。 优点：有良好的热补偿性能，管束可从壳体中拔出清洗； 缺点：结构复杂，造价较高。;平板换热器;2. 螺旋板式换热器;常用翅片;一、常用的加热剂和冷却剂; ;;（2）热负荷与传热速率的关系： 为确保换热器能完成传热任务，换热器的传热速率须大于至少等于其热负荷。;（3）热负荷的计算 ; ; ;式中 Q——传热速率，W； K——总传热系数，W/ (m2·K)； A——传热面积，m2； Δtm——传热平均温度差，K；;3.传热系数;三、传热平均温度差 ;恒温传热： 在换热过程中两流体均只发生恒温相变，热流体温度T和冷流体温度t始终保持不变的传热过程;变温传热： 间壁一侧或两侧流体的温度沿换热器管长而变化的传热过程;（1）一侧流体变温传热 ;冷、热流体的温度均沿着传热面发生变化，其传热温度差也是变化的，并且平均温度差的大小与两流体间的相对流动方向有关。;并流特点：沿传热壁面两流体温差不均匀 tc2永远小于th2 逆流特点：沿传热壁面两流体温差均匀