传热设备过程设备设计

使热量从热流体传递到冷流体的设备称为换热设备定义应用它是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械及其它许多工业部门广泛使用的一种通用设备投资比重轻工企业，约占总投资的10%～20%；化工石化，约占总投资的35%～40%。工业使用使流体温度达到工艺流程规定的指标，以满足工艺流程上的需要。换热设备也是回收利用余热、废热特别是低位热能的有效装置。过程设备设计传热设备 换热器是工业生产中重要的单元操作设备之一。类型很多，特点不一，可根据生产工艺要求进行选择。依据传热原理和实现热交换的方法，换热器可分为间壁式、混合式及蓄热式三类，其中以间壁式换热器应用最普通。一、间壁式换热器1．夹套式换热器主要应用于反应过程的加热或冷却。该种换热器的传热系数较小，传热面又受容器的限制，因此适用于传热量不太大的场合。为了提高其传热性能，可在容器内安装搅拌器，使器内液体作强制对流；为了弥补传热面的不足，还可在器内安装蛇管等。在食品加工中可作液料储存罐、混料罐、暂存罐、搅拌罐、调配罐、加热罐、发酵罐、菌种罐、老化罐、冷热缸、夹层锅等

2．蛇管式换热器（1）沉浸式蛇管换热器优点：结构简单，价格低廉，便于防腐蚀，能承受高压缺点：由于容器的体积较蛇管的体积大得多，故管外流体的a较小，因而总传热系数K值也较小。（2）喷淋式换热器和沉浸式蛇管换热器相比，具有便于检修和清洗、传热效果较好等优点，缺点是喷淋不易均匀。蛇管换热器第二节列管式换热器的基本型式和设计计算

列管式换热器是目前化工生产中应用最广泛的传热设备，与前述的各种换热器相比，主要优点是单位体积所具有的传热面积大以及传热效果好。此外，结构简单，制造的材料范围较广，操作弹性也较大等，因此，在高温、高压和大型装置上多采用列管式换热器。一、、列列管管式式换换热热器器的的基基本本型型式式1．．固固定定管管板板式式固定定管管板板式式2．．U型型管管换换热热器器3．．浮浮头头式式换换热热器器例如如FA600-130-16-2的的换换热热器器，，FA表示示浮浮头头式式A型型，，其其换换热热管管为为正正三三角角形形排排列列（（FB表示示浮浮头头式式B型型，，其其换换热热管管为为正正方方形形排排列列）），，壳壳体体公公称称直直径径为为600mm，，公公称称传传热热面面积积为为130m，，公公称称压压强强为为16kg/cm管管程程数数为为2。。二、、列列管管式式换换热热器器设设计计时时应应考考虑虑的的问问题题流体体流流径径的的选选择择流体体流流速速的的选选择择流体体两两端端温温度度的的确确定定管子子的的规规格格和和排排列列方方法法管程程和和壳壳程程数数的的确确实实折流流挡挡板板主要要构构件件封封头头缓缓冲冲挡挡板板导导流流筒筒流体体流流动动阻阻力力（（压压强强降降））的的计计算算第三三节节新新型型的的换换热热器器一、、翅翅片片式式换换热热器器二、、螺螺旋旋板板式式换换热热器器螺旋旋板板换换热热器器的的优优点点：：总传传热热系系数数高高不易易堵堵塞塞能利利用用低低温温热热源源结构构紧紧凑凑螺旋旋板板式式换换热热器器的的缺缺点点：：操作作压压强强和和温温度度不不宜宜太太高高不易易检检修修螺旋板板式换换热器器三、板板式换换热器器优点：：结构构紧凑凑、单单位体体积设设备提提供供的传传热面面积大大；总总传热热系数数高高，如如对低低粘度度液体体的传传热，，K值值可可高达达7000W/（m.℃℃）；；可根根据据需要要增减减板数数以调调节传传热面面积；；检检修和和清洗洗都较较方便便等。。缺点：：处理理量不不大；；操作作压强强比较较低，，一般般低于于15atm，，最高高也不不超过过20atm；；因受受垫片片耐热热性能能的限限制，，操作作温度度不能能太高高，一一般对对合成成橡胶胶垫圈圈不超超过130℃，，压缩缩石棉棉垫圈圈也低低于250℃四、板板翅式式换热热器主要优优点：：总传热热系数数高结构紧紧凑单单位体体积设设备提提供的的传热热面积积一般般能达达到2500m2，最高高可达达4300m2，而列列管式式换热热器只只有160m2/m3。适应性性强、、操作作范围围广板翅式式换热热器的的缺点点：由于设设备流流道很很小，，故易易堵塞塞而增增大压压强降降；第四节节各各种间间壁式式换热热器的的比较较和传传热的的强化化途径径一、各各种间间壁式式换热热器的的比较较选择换换热器器时要要考虑虑的因因素很很多，，如材材料、、压强强、温温度、、压强强降、、结垢垢腐蚀蚀情况况、流流动状状态、、传热热效果果、检检修和和操作作等。。二、传传热的的强化化途径径所谓强强化传传热过过程，，就是是指提提高冷冷、热热流体体间的的传热热速率率。换换热器器的设设计和和生产产操作作中，，或换换热器器的改改进中中，大大多从从这三三方面面来考考虑强强化传传热过过程。。增大传传热面面积A增大平平均温温度差差增大总总传热热系数数K*)用套管管换热热器加加热空空气，，管隙隙用饱饱和水水蒸汽汽加热热作热热源，，空气气在管管内作作湍流流流动动，现现因生生产需需要将将空气气流量量提高高为原原来的的2倍倍，若若要保保持空空气进进、出出口温温度不不变，，则此此时的的传热热温差差应为为原来来的。(A)不变变(B)2倍倍(C)1.74倍(D)1.149倍*)在套管管换热热器中中，已已知热热流体体进、、出口口温度度分别别为ＴＴ1＝100℃℃、ＴＴ２=60℃，，冷流流体进进口温温度为为t1=30℃,且知知（mCp)2/（mCp）1＝１（（下标标２代代表冷冷流体体，下下标１１代表表热流流体）），则则Δtm等于________。。A.30℃B.0℃C.70℃℃D.不不确定定*)翅翅片管管换热热器一一般用用于________的的场合合A.两两侧均均为液液体B.两侧侧均为为气体体C.一一侧为为气体体，一一侧为为蒸汽汽冷凝凝,D.一一侧沸沸腾，，一侧侧冷凝凝*)某某一热热流体体流经经一段段直管管后，，再流流入同同一内内径的的弯管管段，，则弯弯管段段的传传热系系数比比直管管段的的___________________________，，因为为_________。*)如如下下图,流量量为0.5kg/s、温温度为为20℃的的水(CP=4.18kJ/kg·K)流流过串串联的的两台台列管管换热热器,以冷冷却流流量为为0.8kg/s、、温度度为120℃的的某溶溶液(CP=2kJ/kg··K),测测得该该溶液液的出出口温温度为为65℃。。现因因故使使进口口水温温降到到6℃℃,问问:若保保持其其它进进口条条件不不变,则溶溶液的的出口口温度度变为为多少少?第四节节各各种间间壁式式换热热器的的比较较和传传热的的强化化途径径一、各各种间间壁式式换热热器的的比较较选择换换热器器时要要考虑虑的因因素很很多，，如材材料、、压强强、温温度、、压强强降、、结垢垢腐蚀蚀情况况、流流动状状态、、传热热效果果、检检修和和操作作等。。二、传