熱交換器原理與設(shè)計總結(jié)

熱交換器的原理與設(shè)計緒論熱交換器的分類按傳送熱量的方法：間壁式、混合式、蓄熱式管式熱交換器的分類：沉浸式、噴淋式、套管式、管殼式流體流動程數(shù)及表示法、圖示影響熱交換器設(shè)計的因素換熱器分類按照用途分類：預(yù)熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器按照制造材料分類：金屬換熱器、陶瓷換熱器、石墨換熱器等按照冷流體和熱流體的流動方向分：順流式、逆流式、錯流式、混合流等按照傳送熱量的方法：間壁式、混合式、蓄熱式（回?zé)崾剑┑劝凑樟鲃臃较虻姆诸愴樍髂媪鹘徊媪鳎ㄥe流）總趨勢為逆流的四次錯流總趨勢為順流的四次錯流混流式：先順后逆平行流混流式：先逆后順的串聯(lián)混和流熱交換器熱計算的基本原理熱計算基本方程式傳熱方程熱平衡方程熱交換器熱計算的基本原理平均溫差簡單平行流動的溫度變化示意圖：會讀、會畫對數(shù)平均溫差復(fù)雜流動方式的平均溫差P、R定義及應(yīng)用會查、能用流體的溫度分布最簡單的平行流動有(縱坐標溫度，橫坐標表示傳熱面積)沸騰冷凝t1t2冷凝吸熱t(yī)1t2’t2”t2t1’t1”沸騰放熱相變的發(fā)生與否影響平行流動傳熱溫差t1’t2”放熱吸熱t(yī)2’t1”無相變順流情況t1’t1”吸熱放熱t(yī)2”t2’無相變逆流情況t1’t1”吸熱過熱t(yī)2”t2’熱流體有相變逆流情況過冷冷凝t1’t1”放熱過熱t(yī)2”t2’冷流體有相變逆流情況吸熱沸騰t1’t1”吸熱t(yī)2”t2’部分可凝流體的冷凝順流條件無論W1、W2的值大小，有>0，溫差Δt不斷降低逆流條件W1<W2時，總有>0，此時溫差Δt沿?zé)崃黧w從進口到出口的方向上總是不斷降低W1>W2時，總有<0，此時溫差Δt沿?zé)崃黧w從進口到出口的方向上總是不斷升高對數(shù)平均溫差，記為Δtm

對于對數(shù)溫差，如果流體的溫度沿傳熱面變化不大Δtmax<2Δtmin時，可以用算術(shù)平均溫差0.5(Δtmax+Δtmin)近似計算，誤差在4％以內(nèi)。Δtmax<1.7Δtmin時,誤差在2.3％以內(nèi).對于上面有相變情況1，2兩種情況無順逆流之分，對于第三種需要分段處理t2t1’t1”沸騰放熱冷凝吸熱t(yī)1t2’t2”t1’t1”吸熱過熱t(yī)2”t2’過冷冷凝修正系數(shù)Ψ的求取按照逆流算出對數(shù)平均溫差如下：P代表冷流體的實際升溫（吸熱量）與最大可能吸熱量之比，稱為溫度效率，恒小于1。R是冷流體和熱流體的熱容量之比Ψ=f(P,R)函數(shù)形式因流動方式而異。熱交換器熱計算的基本原理傳熱有效度傳熱有效度、傳熱單元數(shù)的定義順流和逆流的傳熱有效度定義傳熱單元數(shù)NTU它代表熱交換器傳熱能力的大小定義無因次數(shù)Rc順流條件下熱平衡方程順流條件下特例：相變情況下，Wmax無窮大兩種流體熱容量相等逆流條件下熱平衡方程逆流條件下特例：相變情況下，Wmax無窮大兩種流體熱容量相等逆流條件下特例設(shè)計性熱力計算的比較平均溫差法1由已知條件，利用熱平衡方程式求出另一個未知溫度及傳熱量Q；2根據(jù)熱交換器的設(shè)計原則，確定流動方式，利用修正系數(shù)ψ求出平均溫差Δtm；3取經(jīng)驗傳熱系數(shù)，估算傳熱面積，并對傳熱面進行初步布置，計算相應(yīng)的傳熱系數(shù)K；（試算過程）4由傳熱方程式計算傳熱面積F。傳熱單元數(shù)法1同左；2根據(jù)熱交換器的設(shè)計原則，確定流動方式，求出RC和ε，用相應(yīng)的公式或線圖求出傳熱單元數(shù)值NTU；3同左；4由F=WminNTU/K確定傳熱面積F。校核性熱力計算的比較平均溫差法1假定一個出口溫度，利用熱平衡方程求出另一個未知溫度；2由傳熱面的已知布置情況計算相應(yīng)的傳熱系數(shù)K；3根據(jù)四個進出口溫度及流體的流動方式，計算出平均溫差Δtm；；4將F、K、△tm代入傳熱方程，計算傳熱量Q；5根據(jù)熱平衡方程核算流體出口溫度；6將所求溫度與假設(shè)值相比，根據(jù)誤差情況決定是否需要重新假設(shè)。傳熱單元數(shù)法1同左；2同左；3計算出傳熱單元數(shù)NTU和熱容量比RC；4求出傳熱有效度ε；5求出傳熱量Q，并用熱平衡方程求出流體出口溫度；6同左。熱交換器熱計算的基本原理流體流動方式的選擇順流和逆流混流和錯流<1-2n>型熱交換器的選擇當管內(nèi)程數(shù)奇數(shù)時，增加其中的逆流行程將使平均溫差提高采用多次混流（管內(nèi)外同時分為若干流程）將增加平均溫差，

<3-6>><2-4>><1-2>,同時增加傳熱系數(shù)，但是增加了制造難度和流動阻力對于先逆后順的<1-2>型熱交換器，必須避免溫度交叉現(xiàn)象，避免的方法可以是增加管外程數(shù)或者改成兩臺單殼程換熱器串聯(lián)工作管殼式熱交換器管殼式熱交換器的類型固定管板式、U形管式、浮頭式、填料函式及各自的優(yōu)缺點比較管殼式熱交換器管殼式熱交換器的結(jié)構(gòu)殼體、管子、進出口連接管管子固定、排列等管板、分程隔板、縱向隔板、折流板、支持板、擋管、旁路擋板、防沖板、導(dǎo)流筒管殼式熱交換器管殼式熱交換器的結(jié)構(gòu)計算管殼式熱交換器的傳熱計算貝爾法的思路廷克流路法的思路管殼式熱交換器的流動阻力計算管殼式熱交換器管殼式熱交換器的合理設(shè)計管殼式熱交換器的設(shè)計程序大作業(yè)的例題管殼式冷凝器的工作特點高效間壁式熱交換器螺旋板式熱交換器基本構(gòu)造和工作原理和管殼式熱交換器對比的優(yōu)缺點板式熱交換器基本構(gòu)造和工作原理和管殼式熱交換器對比的優(yōu)缺點雙道密封、流程安排高效間壁式熱交換器板翅式熱交換器基本構(gòu)造和工作原理和管殼式熱交換器對比的優(yōu)缺點翅片管熱交換器基本構(gòu)造和工作原理和管殼式熱交換器對比的優(yōu)缺點翅片管的類型、空冷器高效間壁式熱交換器熱管熱交換器基本構(gòu)造和工作原理和管殼式熱交換器對比的優(yōu)缺點熱管工作極限混合式熱交換器冷水塔類型、結(jié)構(gòu)布置