第四章 傳熱5-換熱器

一、換熱器的分類按用途分類：按冷熱流體熱量交換方式分類：混合式主要內(nèi)容：1.根據(jù)工藝要求，2.通過(guò)計(jì)算選擇合適的換熱器規(guī)格。加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器、蓄熱式和間壁式選擇適當(dāng)?shù)膿Q熱器類型；第六節(jié)換熱器3、噴淋式優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；耐腐蝕；管內(nèi)能耐高壓；冷卻水噴淋不均勻影響傳熱效果；只能安裝在室外。占地面積大，4、套管換熱器優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耐高壓，傳熱面積可以調(diào)整。缺點(diǎn)：?jiǎn)挝粋鳠崦娼饘傧牧枯^大。5、列管式換熱器即管殼式換熱器，是最典型的間壁式換熱器，使用最廣。優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)挝惑w積設(shè)備所能提供的傳熱面積大，傳熱效殼體、管束、管板、折流擋板和封頭。果好，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，可選用的結(jié)構(gòu)材料范圍寬廣，操作彈性大，大型裝置中普遍采用。一種流體在管內(nèi)流動(dòng)，其行程稱為管程；另一種流體在管外流動(dòng)，其行程稱為殼程。管束的壁面即為傳熱面。1、列管式換熱器的結(jié)構(gòu)注意單程多程的概念

單管程：流體在管內(nèi)通過(guò)管束一次；單殼程：流體在管外通過(guò)殼體一次。為了提高傳熱系數(shù)，通常在殼體內(nèi)安裝一定數(shù)目的折流檔板。（防止流體短路、增加流速，加大湍動(dòng)程度）圓缺形圓盤形多管程：封頭內(nèi)設(shè)置分程隔板，使得流體每次通過(guò)部分管子而往返管束多次。多殼程：在殼體內(nèi)安裝縱向檔板使流體多次通過(guò)殼體空間。2、分類及特點(diǎn)原因：管、殼溫度不同，產(chǎn)生熱應(yīng)力，結(jié)果：Δt＞50℃時(shí)，管彎曲、斷裂或管板變形固定管板式——安裝膨脹節(jié)；分類：根據(jù)所采取的溫差補(bǔ)償措施，可分為：為此，采用各種補(bǔ)償辦法，消除或減小熱應(yīng)力。浮頭式——本身具有補(bǔ)償能力；U形管式——本身具有補(bǔ)償能力。（1）固定管板式特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；成本較低；但會(huì)產(chǎn)生較大熱應(yīng)力且殼程檢修和清洗困難。適用：殼程流體不易結(jié)垢或容易化學(xué)清洗；殼體與傳熱管壁溫度之差小于50C。（2）浮頭式特點(diǎn)：可完全消除熱應(yīng)力,便于清洗和檢修。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高適用：應(yīng)用廣泛。（3）U型管式特點(diǎn)：具有溫度補(bǔ)償作用，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，但管程不易清洗。適用：可用于高溫高壓，適用于管程為潔凈而不易結(jié)垢的流體。三、列管換熱器的選用1.根據(jù)工藝任務(wù)，計(jì)算熱負(fù)荷2.計(jì)算

tm3.依據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取K，估算A4.確定冷熱流體流經(jīng)管程或殼程，選定u先按單殼程多管程的計(jì)算，由u和V估算單管程的管子根數(shù)，如果

<0.8，應(yīng)增加殼程數(shù)；由管子根數(shù)和估算的A，估算管子長(zhǎng)度，再由系列標(biāo)準(zhǔn)選適當(dāng)型號(hào)的換熱器。5.核算K分別計(jì)算管程和殼程的

，6.計(jì)算A根據(jù)計(jì)算的K和

tm，確定垢阻，求出K，K進(jìn)行比較。并與估算的如果相差較多，應(yīng)重新估算。計(jì)算A，并與選定的換熱器A相比，應(yīng)有10%~25%的裕量。選用換熱器中的有關(guān)問(wèn)題：(1)流體流經(jīng)管程或殼程的選擇管程：殼程：原則：(2)流體uuuu選擇是經(jīng)濟(jì)上權(quán)衡的問(wèn)題，傳熱效果好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，清洗方便不清潔或易結(jié)垢、腐蝕性、壓力高的流體。飽和蒸汽、需要冷卻、粘度大或流量小的流體。

在同Q

K

，、tm下A，節(jié)省設(shè)備費(fèi)；Hf

操作費(fèi)用增加；，但要避免層流流動(dòng)。(3)換熱器中管子的規(guī)格和排列方式管子的規(guī)格：管長(zhǎng)：排列方式：正三角形正方形直列正方形錯(cuò)列

19×2mm和25×2.5mm1.5m、2.0m、3.0m、6.0m四、傳熱過(guò)程的強(qiáng)化途徑1、增大

tm提高加熱劑T1的溫度或降低冷卻劑t1的溫度兩側(cè)變溫情況下，為了增強(qiáng)傳熱效率，2、增大A/V可采取

tm

、A/V、K。盡量采用逆流流動(dòng)改進(jìn)傳熱面結(jié)構(gòu)入手來(lái)增大A和湍動(dòng)程度，使Q

縱向翅片管橫向翅片管螺旋槽紋管縮放管3、增大K盡可能利用有相變的熱載體（

大）提高

的方法(無(wú)相變)：用

大的熱載體，如液體金屬Na等減小金屬壁、污垢及兩側(cè)流體熱阻中較大者的熱阻提高

較小一側(cè)有效增大流速管內(nèi)加擾流元件改變傳熱面形狀和增加粗糙度五、新型的換熱器1、平板式換熱器優(yōu)點(diǎn)：傳熱效率高，K大結(jié)構(gòu)緊湊，操作靈活，安裝檢修方便缺點(diǎn)：耐溫、耐壓差易滲漏，處理量小2、螺旋板式換熱器優(yōu)點(diǎn)