热交换器原理与设计课件

PrincipiaandDesignofHeatExchangerDevice热交换器原理与设计山东大学·能源与动力工程学院杜文静电话:8839900-2511PrincipiaandDesignofHeat2四、管翅式换热器第三章紧凑式热交换器2四、管翅式换热器第三章紧凑式热交换器334主要结构和原理这类换热器用于气液热交换。气侧换热系数通常比液侧低（一个数量级），所以翅片在气侧。优点：高传热系数，结构紧凑，高表面密度，承压性好缺点：制造困难，不易清理和检修。结构：管箱，翅片管、框架。翅片管由基管和翅片组合而成，基管通常为圆管，也有扁平管和椭圆管。分类：翅片管按其在管子上排列方式，可分为纵向和横向（径向）翅片两大类。4主要结构和原理52.设计计算

1）传热量基于翅片管光管外表面积F0基于翅片管外表面积Ff，包括翅片面积和无翅部分面积。2）传热系数a.单层翅片管以光管外表面积为基准时以翅片管外表面为基准时52.设计计算基于翅片管光管外表面积F02）传热系数以翅片6Ko以光管外表面积为基准的传热系数Kf以翅片管外表面积为基准的传热系数Ff翅片管外表面积Fi光管内表面积Fo光管外表面积β翅化比β=Ff/Fi

η翅片壁面总效率ηf翅片效率Fb’以翅片根部直径为基准的无翅片部分表面积Ff’翅片管上翅片的表面积Lf翅片管的长度6Ko以光管外表面积为基准的传热系数7b）复合翅片管（翅片与基管为不同材料）以光管外表面积（去掉翅片后）为基准以翅片管外表面积为基准，包括翅片面积和无翅部分的管子面积。c）湿工况（伴有结露的空气冷却过程即减湿冷却过程）在管外流体的对流换热热阻项上乘以析湿系数（最后一项）空气进出口的焓和温度7b）复合翅片管（翅片与基管为不同材料）以翅片管外表面积为基83）对流换热系数a.空气横向流过圆管外环形翅片管束高翅片管束Y、H—翅片的间距、高度G—最小流通截面处质量流速kg/m2·hb.空气横向流过圆管外横向矩形翅片管束c.外螺纹管束4）压力损失计算83）对流换热系数高翅片管束Y、H—翅片的间距、高度b.空95）空冷器设计要考虑的几个设计参数a.b.c.d.e.f.95）空冷器设计要考虑的几个设计参数a.b.c.d.e.f.106）翅片管式热交换器的设计程序a确定设计参数：比如设计温度，流程，鼓风还是吹风，等等。b估算传热系数c计算最佳温升d估算传热面积e计算平均温差f估算传热面积g选型：管排数，管程数，迎风面积等

精确计算：h计算管内对流换热系数i选取污垢热阻j计算管壁热阻k计算管外换热系数，如以光管外表面积为基准。l计算传热系数m计算传热系数n计算传热面积，和估算值进行比较106）翅片管式热交换器的设计程序11五、热管换热器11五、热管换热器121.热管换热器的主要结构热管是最基本元件，从外观上看通常是一根有翅片或无翅片的普通圆管它由管壳、毛细多空材料（管芯）和蒸汽腔（蒸汽通道）构成。2.热管换热器的工作原理热管沿轴向分成蒸发段、绝热段、冷凝段。蒸发段受热。工作液体蒸发。蒸汽流向冷凝段；蒸汽在冷凝段冷却凝结成液体，液体沿吸液芯靠毛细力的作用流回蒸发端。3.优点：很高的导热性能；优良的等温性；运行可靠性（没有运动部件）；热流密度可变性；热流方向的可逆性；环境的适应性（热管的形状可以变化）121.热管换热器的主要结构134.热管换热器的分类a.按照工作温度分类，低温热管：-273~0℃常温热管：100~250℃中温热管：250~450℃高温热管：>450℃b.按照凝液回流的作用力分类，有芯热管两相闭式虹吸管，又称重力热管重力辅助热管旋转热管磁流体动力热管c.按照管壳—工作介质的材料分类，铜-水热管碳钢-水热管铜刚复合-水热管铝-氨热管不锈钢-钠热管

134.热管换热器的分类145.热管的工作特性吸液芯中凹形的气液界面的形成属于毛细现象。气液两侧存在压差ΔP，称为毛细头。加热段和冷却段的毛细头分别为ΔPe’和ΔPc’，则热管两端毛细压差ΔPc：热管正常工作的必要条件：当加热段（蒸发段）处于半球状凹面，冷却段（冷凝段）处于平面时，毛细压差达到最大值，145.热管的工作特性吸液芯中凹形的气液界面的形成属于毛156.热管的传热极限156.热管的传热极限

PrincipiaandDesignofHeatExchangerDevice热交换器原理与设计山东大学·能源与动力工程学院杜文静电话:8839900-2511PrincipiaandDesignofHeat17四、管翅式换热器第三章紧凑式热交换器2四、管翅式换热器第三章紧凑式热交换器18319主要结构和原理这类换热器用于气液热交换。气侧换热系数通常比液侧低（一个数量级），所以翅片在气侧。优点：高传热系数，结构紧凑，高表面密度，承压性好缺点：制造困难，不易清理和检修。结构：管箱，翅片管、框架。翅片管由基管和翅片组合而成，基管通常为圆管，也有扁平管和椭圆管。分类：翅片管按其在管子上排列方式，可分为纵向和横向（径向）翅片两大类。4主要结构和原理202.设计计算

1）传热量基于翅片管光管外表面积F0基于翅片管外表面积Ff，包括翅片面积和无翅部分面积。2）传热系数a.单层翅片管以光管外表面积为基准时以翅片管外表面为基准时52.设计计算基于翅片管光管外表面积F02）传热系数以翅片21Ko以光管外表面积为基准的传热系数Kf以翅片管外表面积为基准的传热系数Ff翅片管外表面积Fi光管内表面积Fo光管外表面积β翅化比β=Ff/Fi

η翅片壁面总效率ηf翅片效率Fb’以翅片根部直径为基准的无翅片部分表面积Ff’翅片管上翅片的表面积Lf翅片管的长度6Ko以光管外表面积为基准的传热系数22b）复合翅片管（翅片与基管为不同材料）以光管外表面积（去掉翅片后）为基准以翅片管外表面积为基准，包括翅片面积和无翅部分的管子面积。c）湿工况（伴有结露的空气冷却过程即减湿冷却过程）在管外流体的对流换热热阻项上乘以析湿系数（最后一项）空气进出口的焓和温度7b）复合翅片管（翅片与基管为不同材料）以翅片管外表面积为基233）对流换热系数a.空气横向流过圆管外环形翅片管束高翅片管束Y、H—翅片的间距、高度G—最小流通截面处质量流速kg/m2·hb.空气横向流过圆管外横向矩形翅片管束c.外螺纹管束4）压力损失计算83）对流换热系数高翅片管束Y、H—翅片的间距、高度b.空245）空冷器设计要考虑的几个设计参数a.b.c.d.e.f.95）空冷器设计要考虑的几个设计参数a.b.c.d.e.f.256）翅片管式热交换器的设计程序a确定设计参数：比如设计温度，流程，鼓风还是吹风，等等。b估算传热系数c计算最佳温升d估算传热面积e计算平均温差f估算传热面积g选型：管排数，管程数，迎风面积等

精确计算：h计算管内对流换热系数i选取污垢热阻j计算管壁热阻k计算管外换热系数，如以光管外表面积为基准。l计算传热系数m计算传热系数n计算传热面积，和估算值进行比较106）翅片管式热交换器的设计程序26五、热管换热器11五、热管换热器271.热管换热器的主要结构热管是最基本元件，从外观上看通常是一根有翅片或无翅片的普通圆管它由管壳、毛细多空材料（管芯）和蒸汽腔（蒸汽通道）构成。2.热管换热器的工作原理热管沿轴向分成蒸发段、绝热段、冷凝段。蒸发段受热。工作液体蒸发。蒸汽流向冷凝段；蒸汽在冷凝段冷却凝结成液体，液体沿吸液芯靠毛细力的作用流回蒸发端。3.优点：很高的导热性能；优良的等温性；运行可靠性（没有运动部件）；热流密度可变性；热流方向的可逆性；环境的适应性（热管的形状可以变化）121.热管换热器的主要结构284.热管换热器的分类a.按照工作温度分类，低温热管：-273~0℃常温热管：100~250℃中温热管：250~450℃高温热管：>450℃b.按照凝液回流的作用力分类，有芯热管两相闭式虹吸管，又称重力热管重力辅助热管旋转热管磁流体动力热管c.按照管壳—工作介质的材料分类，铜-水热管碳钢-水热管铜刚复合-水热管铝-氨热管不锈钢-钠热管