第六章7换热器

1、传热效率-传热单元数法的应用例题： 一逆流套管换热器A=15.8m2，mh=2.85Kg/S，T1=110，mc=0.66 Kg/S，t1=35，比热容分别是1.9KJ/Kg和4.18 KJ/Kg.K=320w/m2.求Q及t2.4.6 换热器换热器4.6.1 换热器的分类换热器的分类4.6.2 间壁式换热器的类型间壁式换热器的类型4.6.3 列管换热器的选用列管换热器的选用4.6.4 传热的强化途径传热的强化途径4.6.5 新型的换热设备新型的换热设备4.6.1 换热器的分类换热器的分类 按用途分类按用途分类 加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再沸器加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再沸器 按冷

2、、热流体热量交换方式分类按冷、热流体热量交换方式分类混合式、蓄热式、间壁式混合式、蓄热式、间壁式 主要内容主要内容1. 根据工艺要求，选择适当的换热器类型根据工艺要求，选择适当的换热器类型2. 通过计算选择合适的换热器规格通过计算选择合适的换热器规格4.6.2 间壁式换热器的类型间壁式换热器的类型一、夹套换热器一、夹套换热器优点：优点： 结构简单结构简单缺点：缺点： A小小 釜内釜内 小小强化措施：强化措施： 釜内加搅拌釜内加搅拌 釜内加蛇管釜内加蛇管 外循环外循环二、蛇管换热器二、蛇管换热器1. 沉浸式沉浸式强化措施：强化措施：容器内加搅拌器，提高容器内加搅拌器，提高K优点：优点： 结构简单

3、结构简单 管内能耐高压管内能耐高压缺点：缺点： 管外管外 小小2. 喷淋式喷淋式优点：优点： 结构简单结构简单 管内能耐高压管内能耐高压 管外管外 比沉浸式大比沉浸式大缺点：缺点： 喷淋不易均匀喷淋不易均匀 占地面积大占地面积大三、套管换热器三、套管换热器优点：优点： 结构简单结构简单 能耐高压能耐高压 (K)或或 tm大大缺点：缺点： 结构不紧凑结构不紧凑A/V小小 接头多，易漏接头多，易漏四、列管换热器四、列管换热器管板、管束、封头、壳体管板、管束、封头、壳体 t50 C时，考虑热补偿措施时，考虑热补偿措施1. 固定管板式固定管板式补偿圈补偿补偿圈补偿特点：结构简单，壳程检修和清洗困难特点

4、：结构简单，壳程检修和清洗困难 t70 C2. 浮头式浮头式浮头补偿浮头补偿特点：可完全消除热应力特点：可完全消除热应力,便于清洗和检修便于清洗和检修, 结构复杂结构复杂3. U型管式型管式U型管补偿型管补偿特点：结构较浮头简单；但管程不易清洗特点：结构较浮头简单；但管程不易清洗4.6.3 列管换热器的选用列管换热器的选用1. 根据工艺任务，计算热负荷根据工艺任务，计算热负荷2. 计算计算 tm3. 依据经验选取依据经验选取K，估算，估算A4. 确定冷热流体流经管程或壳程，选定确定冷热流体流经管程或壳程，选定u 先按单壳程多管程计算，如果先按单壳程多管程计算，如果 100即可达到湍流。(1)

5、流体流经管程或壳程的选择流体流经管程或壳程的选择管程：管程：不清洁或易结垢、腐蚀性、压力高的流体不清洁或易结垢、腐蚀性、压力高的流体壳程：壳程：饱和蒸汽、需要冷却、黏度大或流量小的流体饱和蒸汽、需要冷却、黏度大或流量小的流体原则：传热效果好，结构简单，清洗方便原则：传热效果好，结构简单，清洗方便(2) 流体流体uu选择是经济权衡，要避免层流流动选择是经济权衡，要避免层流流动 u K ，在同，在同Q、 tm下下A ，节省设备费，节省设备费uHf ，操作费用增加，操作费用增加(3) 换热器中管子的规格和排列方式换热器中管子的规格和排列方式管子的规格：管子的规格： 192mm和和 252.5mm 管

6、长：管长：1.5m、2.0m、3.0m、6.0m排列方式：排列方式：正三角形正三角形正方形直列正方形直列正方形错列正方形错列圆缺形圆缺形圆盘形圆盘形多管程：管内流体多管程：管内流体u 加挡板：增大壳程流体的湍动加挡板：增大壳程流体的湍动壳程壳程 管壳式换热器的给热系数4.6.4 传热过程的强化途径传热过程的强化途径一、增大一、增大 tmmtKAQ 加热剂加热剂T1 或冷却剂或冷却剂t1 两侧变温，尽量采用逆流两侧变温，尽量采用逆流强化传热，可强化传热，可 tm 、A/V 、K 二、增大二、增大A/V 直接接触传热，可增大直接接触传热，可增大A 和湍动程度和湍动程度 采用高效新型换热器采用高效新

7、型换热器从改进传热面结构入手来增大从改进传热面结构入手来增大A 和湍动程度，使和湍动程度，使Q (a)(a)光直翅片光直翅片 (b)(b)锯齿翅片锯齿翅片 (c)(c)多孔翅片多孔翅片三、增大三、增大K)1()1(12211RbRK 减小壁、污垢及两侧流体热阻中的主要热阻减小壁、污垢及两侧流体热阻中的主要热阻 提高提高 较较小一侧有效小一侧有效 提高提高 的方法的方法( (无相变无相变) )： 增大流速增大流速多管程多管程 加扰流元件加扰流元件壳程加挡板壳程加挡板 改变传热面形状和增加粗糙度改变传热面形状和增加粗糙度4.6.5 新型的换热器新型的换热器一、平板式换热器一、平板式换热器增加刚性；

8、提高湍动程度；增加增加刚性；提高湍动程度；增加A；易于液体均匀分布；易于液体均匀分布优点：优点： 结构紧凑结构紧凑 操作灵活操作灵活 K大大缺点：缺点： 耐温、耐压差耐温、耐压差, 易漏易漏 处理量小处理量小二、螺旋板式换热器二、螺旋板式换热器优点：优点： 结构紧凑结构紧凑 不易结垢不易结垢,堵塞堵塞 K大大 保持逆流保持逆流, tm大大缺点：缺点： 压力压力,温度不能太高温度不能太高 难以维修难以维修三、翅片管换热器三、翅片管换热器增加增加A，增强管外流体的湍流来提高，增强管外流体的湍流来提高 例题：某化工厂在生产过程中，需将纯苯液体从80 冷却到55 ，其流量为20000kg/h。冷却介质采用35 的循环水。冷却水出水为43 。试选用合适型号的换热器。定性温度下流体物性列于本题附表中。初选换热器型号为G400-1.6-22,