传热与换热器技术交流

传热及换热器技术交流湖北登峰换热器有限公司杭州工程中心崔玉涛2023/1/192换热器的分类按换热原理分：间壁式换热器：冷、热流体被固体传热表面隔开，而热量的传递通过固体传递面而进行。直接接触式换热器：冷、热流体直接接触进行热量交换。蓄热式换热器：冷、热流体交替通过传热表面，冷流体通过时贮存冷量，热流体通过时取走冷量。2023/1/193按工艺功能分类（1）冷却器：冷却工艺物流的设备。（2）加热器：加热工艺物流的设备。（3）再沸器：用于蒸发蒸馏塔底部的物料设备；分热吸（4）冷凝器：蒸馏塔顶物流的冷凝或者反应器冷凝循环回流的设备。（5）蒸发器：专门用于蒸发溶液中水分或者溶剂的设备。（6）过热器：对饱和蒸汽再加热升温的设备。（7）废热锅炉：由工艺的高温物流或者废气中回收其热量而产生蒸汽的设备。2023/1/194按传热方式的结构分类管壳式：固定管板式、浮头式、填料函式、U形管式板式：波纹板式、板翅式、螺旋板式、伞板式管式：空冷器、套管式、喷淋管式、箱管式液膜式：升降膜式、刮板薄膜式、离心薄膜式其它型式：板壳式热管2023/1/195常用换热器型式固定管式换热器2023/1/196常用换热器的各种型式浮头式换热器2023/1/1972023/1/1982023/1/199折流板是设置在壳体内与管束垂直的弓形或圆盘－圆环形平板，如图所示。安装折流板迫使壳程流体按照规定的路径多次横向穿过管束，既提高了流速又增加了湍流速度，改善了传热效果，在卧式换热器中折流板还可起到支撑管束的作用。2023/1/1910常用换热器的各种型式U形管式换热器2023/1/1911常用换热器的各种型式U形管式换热器2023/1/1912压缩机级间冷却器2023/1/1913中间冷却器有压缩机之肺的形象比喻,它的冷却效果和可靠性直接影响压缩机的气动性能和整机效率。在气-水换热中,气侧的传热系数与水侧的传热系数相至少一个数量级,强化气侧传热系数,是增大总传热系数,提高换热效率的关键。级间冷却器2023/1/19142023/1/1915板翅片在气-水换热中,气侧的传热系数与水侧的传热系数相至少一个数量级,强化气侧传热系数,是增大总传热系数,提高换热效率的关键。气体在翅片间的流通面积大、流程短，压力损失小。复合翅片管2023/1/1916复合翅片管是在基管外套一厚壁铝管,通过专用轧辊,将铝管扎制成规定高度的翅片,同时翅片根部残留的铝管部分被牢牢地挤压扎紧在基管上轧制的过程也是铝翅片冷作硬化的过程,加之后续的碱洗,烘干,翅片表面形成氧化膜,起到了防腐的作用。这种翅片管的整体性好,具有结合紧密，热阻小，耐热震和机械震动，热膨胀性能好，且具有可观的扩展换热面,传热性能好。在长期冷热工况下不易变形、工作寿命长等特点。在一些重要项目,重大产品上多采用此类翅片管做中间冷却器,效果很好。用这种翅片管制成的换热器，效果领先于串片或绕片式换热器。2023/1/19复合翅片管换热设备性能主要衡量指标

效率要高。效率高就要求其传热系数大，传热系数是指在单位时间内、单位面积上温度每变化一度所传递的热量。结构紧凑。要使换热设备的结构紧凑就要求其比表面积大，比表面积是指单位体积的换热设备所具有的传热面积，即传热面积与换热设备体积之比。节省材料。要做到此点要求其比重量要小，所谓比重量是指单位传热面积所耗用的金属量，即换热设备总金属用量与传热面积之比。压力降要小。流体在设备中流动阻力小、压力损失就小，节省动力、操作成本降低。要求结构可靠、制造成本低，便于安装、检修、使用周期长

其中温度变化范围和允许压力损失范围从数值上看波动范围小,但这两项指标恰恰是中冷器必须严格遵循指标,是保证压缩机在性能曲线上运行的前提。2023/1/1918传热计算原理2023/1/19192023/1/1920温度变化曲线热流体冷流体传热量计算2023/1/1921冷却水消耗量计算2023/1/19222023/1/1923逆流与顺流及对数平均温差换热管是管壳式换热器的传热元件，它直接与两种介质接触，所以换热管的形状和尺寸对传热有很大的影响。小管径利于承受压力，因而管壁较薄且在相同的壳径内可以排列较多的管子，使换热器单位体积的传热面积增大、结垢紧凑，单位传热面积金属耗量少，传热效率也稍高一些，但制造麻烦，且小直径管子易结垢，不易清洗。所以一般对清洁流体用小直径管子，粘性较大的或污染的流体采用大直径管子。本行业常用换热管为：Φ16、Φ18及Φ19；换热管在管板上的排列形式有正三角形、转角正三角形、正方形和转角正方形等。三角形排管多，结构紧凑，但管外清洗不方便；正方形排管少，结构不够紧凑，但管外清洗较方便。一般在固定管板式换热器中多用三角形排列，浮头式换热器多用正方形排列2023/1/1924换热管直径的选择

及换热管的排列方式2023/1/1925结垢的危害换热器在运行一段时间后，流体介质中的可沉积物会在换热表面上生成垢层，有时换热面还会被流体腐蚀而形成垢层，垢层产生附加热阻，使总传热系数减小，传热速率显著下降，因垢层导热系数很小，即使厚度不大，垢层热阻也很大，往往会成为主要热阻，必须给予足够重视。污垢系数在整个中冷器运行中是一个逐渐增大的数值,它的存在对有效换热是一种阻碍(也称热阻),在设计中应予以重视,通常污垢系数的取值是在最恶劣工况下且满足中冷器