化工原理上册天津大学柴诚敬45－46学时课件

第五章传热5.6换热器5.6.1

间壁式换热器的结构形式5.6.2换热器传热过程的强化5.6.3传热过程强化效果的评价5.6.4管壳式换热器的设计和选型1一、换热器设计的基本原则1.流体流径的选择①不洁净和易结垢的流体宜走管程，因为管程清洗比较方便。②腐蚀性的流体宜走管程，以免管子和壳体同时被腐蚀，且管程便于检修与更换。③压力高的流体宜走管程，以免壳体受压，可节省壳体金属消耗量。2④被冷却的流体宜走壳程，可利用壳体对外的散热作用，增强冷却效果。⑤饱和蒸汽宜走壳程，以便于及时排除冷凝液，且蒸汽较洁净，一般不需清洗。⑥有毒易污染的流体宜走管程，以减少泄漏。一、换热器设计的基本原则32.流体流速的选择

增大流速加大对流传热系数减少污垢的形成流动阻力加大总传热系数增大动力消耗增多一般需通过多方面权衡选择适宜的流速。表5-11至表5-13列出了常用的流速范围，可供设计时参考。一、换热器设计的基本原则53.冷却介质（或加热介质）终温的选择一般来说，设计时冷却水的进出口温度差可取5～10℃。缺水地区可选用较大温差，水源丰富地区可选用较小的温差。一、换热器设计的基本原则64.管子的规格和管间距①管子规格管径1.5m2m3m6m管长②管间距见表5-14一、换热器设计的基本原则76.折流档板的选用板间距过小，不便于制造和检修，阻力也较大；板间距过大，流体难于垂直流过管束，使对流传热系数下降。一、换热器设计的基本原则9系列标准中采用的板间距为：固定管板式有150、300和600mm三种；浮头式有150、200、300、480和600mm五种。一、换热器设计的基本原则107.外壳直径的确定壳体标准常用的有159、273、400、500、600、800、1000、1100、1200mm等。一、换热器设计的基本原则11（2）壳程流动阻力的计算一、换热器设计的基本原则流体通过折流挡板缺口的压降壳程结垢校正系数壳程数横过管束的压降13流体横过管束的压降流体通过折流挡板缺口的压降一、换热器设计的基本原则14二、设计与选型的具体步骤管壳式换热器的设计计算步骤如下（1）估算传热面积，初选换热器型号①根据换热任务，计算传热量。②确定流体在换热器中的流动途径。③确定流体在换热器中两端的温度，计算定性温度，确定在定性温度下的流体物性。15⑦依据总传热速率方程，初步算出传热面积，并确定换热器的基本尺寸或按系列标准选择设备规格。二、设计与选型的具体步骤K选

17（2）计算管、壳程压降根据初选的设备规格，计算管、壳程的流速和压降，检查计算结果是否合理或满足工艺要求。若压降不符合要求，需调整流速，再确定管程和折流挡板间距，或选择其它型号的换热器，重新计算压降直至满足要求为止。18（3）核算总传热系数计算管、壳程对流传热系数，确定污垢热阻，再计算总传热系数K计，然后比较，若，则初选的换热器合适，否则需另选值，重复上述计算步骤。二、设计与选型的具体步骤19热传导速率方程及其应用学习指导本章重点掌握的内容傅立叶定律单层、多层平壁热传导速率方程及其应用单层、多层圆筒壁热传导速率方程及其应用接触热阻的概念21换热器的传热计算换热器的热量衡算总传热速率方程总传热系数的计算平均温度差的计算传热单元数法的特点及适用对象学习指导22对流传热

学习指导对流传热机理对流传热系数的定义热边界层的概念对流传热系数的影响因素及量纲分析法描述传热过程的量纲为一数群流体在光滑圆形直管内强制湍流传热系数关联式23辐射传热辐射传热的特点黑体、镜体、灰体的