熱交換器緒論和概述

1、熱交換器原理與設(shè)計(jì)第第0章：緒論章：緒論概述部分換熱器的定義換熱器的分類換熱器設(shè)計(jì)的大體內(nèi)容 定義定義：在工程中，將某種流體的熱量以一定的傳熱方式傳遞給他種流體的設(shè)備稱為熱交換器。 從定義中可知，至少有兩種溫度不同的流體參與傳熱，一種流體溫度較高，放出熱量，另一種流體溫度較低，吸收熱量。 2.熱交換器在工程中應(yīng)用舉例熱交換器在工程中應(yīng)用舉例 制冷空調(diào)制冷空調(diào)：蒸發(fā)器和冷凝器、冷卻塔、冷凍水空氣熱交換器等等。 熱電工程熱電工程：省煤器、空氣預(yù)熱器、過熱器、凝汽器、除氧器、給水加熱器等等。 0.1 0.1 熱交換器的定義及其工程應(yīng)用概況熱交換器的定義及其工程應(yīng)用概況其它方面其它方面：石油化工、冶金

2、、建筑、食品、醫(yī)療及航空航天領(lǐng)域。（1）石油化工行業(yè)，換熱器的投資要占到建廠投資的1/5左右，重量占工藝設(shè)備總重量的40。 例如：廣州石化有一條年產(chǎn)30萬噸的乙烯裝置，換熱器的投資就占到總投資的25。（2）在一些大中型煉油企業(yè)中，各種熱交換器的數(shù)量達(dá)到300500臺(tái)。（3）管殼式熱交換器的最高壓力達(dá)84MPa，最高溫度可達(dá)1500，外形長達(dá)33m。3. 3. 工程應(yīng)用中對換熱器的基本要求工程應(yīng)用中對換熱器的基本要求(1)滿足工藝過程所提出的要求，熱交換強(qiáng)度高，熱損失少，在有利的平均溫差下工作；(2) 要有與溫度和壓力條件相適應(yīng)的不易遭到破壞的工藝結(jié)構(gòu)，制造簡單，裝修方便，經(jīng)濟(jì)合理，運(yùn)行可靠；(

3、3) 設(shè)備緊湊；節(jié)約空間，節(jié)約材料等(4) 較低的流動(dòng)阻力，以減少熱交換器的動(dòng)力消耗。（泵與風(fēng)機(jī)的功耗）教材P14. 4. 熱交換器的研究熱交換器的研究(1)強(qiáng)化傳熱機(jī)理的研究和新型熱交換器的研制 ；(2)流體熱物性的研究 ；（納米流體）(3) 制造材料和防腐蝕技術(shù)的研究；（材料與保護(hù)）(4) 結(jié)構(gòu)和防垢技術(shù)的研究；(5)設(shè)計(jì)工作的自動(dòng)化和制造技術(shù)的研究；(6)振動(dòng)與防振措施的研究；(7)測試技術(shù)的研究；(8)換熱器標(biāo)準(zhǔn)的制定研究等等。1. 1. 按照用途來分（按照用途來分（根據(jù)用途命名）（1）加熱器：用于把流體加熱到所需溫度，被加熱流體在加熱過程中不發(fā)生相變。（2）預(yù)熱器：用于流體的預(yù)熱，以

4、提高整套工藝裝置的效率。（3）過熱器：用于加熱飽和蒸汽，使其達(dá)到過熱狀態(tài)。（4）蒸發(fā)器：用于加熱液體，使其蒸發(fā)汽化。（5）再沸器：用于加熱已被冷凝的液體，使其再受熱汽化。為蒸餾過程專用設(shè)備。（6）冷卻器：用于冷卻流體，使其達(dá)到所需溫度。（7）冷凝器：用于冷卻凝結(jié)性飽和蒸汽，使其放出潛熱而凝結(jié)液化。 0.2 0.2 熱交換器的分類熱交換器的分類2. 2. 按照制造的材料來分按照制造的材料來分（1）金屬材料換熱器由金屬材料加工制成的換熱器。常用的材料有碳鋼、合金鋼、銅及銅合金、鋁及鋁合金、鈦及鈦合金等。因金屬材料導(dǎo)熱系數(shù)大，故此類換熱器的傳熱效率高。（2）非金屬材料換熱器有非金屬材料制成的換熱器。

5、常用的材料有石墨、玻璃、塑料、陶瓷等。因非金屬材料導(dǎo)熱系數(shù)較小，故此類換熱器的傳熱效率較低。常用于具有腐蝕性的物系。（8）再熱器：用于電廠再熱循環(huán)。（9）回?zé)崞鳎河糜诶淠旱倪^冷。（10）省煤器：用于加熱鍋爐的給水。3.3.按流動(dòng)方向分類：按流動(dòng)方向分類：P3P31. 順流式2. 逆流式順流式、逆流式、錯(cuò)流式和混流式順流式、逆流式、錯(cuò)流式和混流式順流：參與換熱的兩種流體在傳熱面兩側(cè)以相同的方向流動(dòng)；逆流：參與換熱的兩種流體在傳熱面兩側(cè)以相反的方向流動(dòng)；錯(cuò)流：（又稱叉流式）參與換熱的兩種流體垂直交叉流過傳熱面兩側(cè)。（當(dāng)交叉次數(shù)在四次以上時(shí)，當(dāng)交叉次數(shù)在四次以上時(shí)，可根據(jù)兩種流體的總流動(dòng)趨可根據(jù)兩

6、種流體的總流動(dòng)趨勢看成逆流或順流勢看成逆流或順流）混流：（又稱雜流式）兩種流體在流動(dòng)過程中既有順流部分，又有逆流部分。順流逆流錯(cuò)流總趨勢逆流的四次錯(cuò)流總趨勢順流的四次錯(cuò)流先順后逆的混流先逆后順的混流4.4.按傳送熱量的方法分類：按傳送熱量的方法分類：P3P3分成間壁式、混合式和蓄熱式（熱交換器最主要的熱交換器最主要的一種分類方法一種分類方法）（1 1）間壁式）間壁式 冷、熱流體被固體壁面固體壁面隔開，互不接觸互不接觸，熱量由熱流體通過壁面?zhèn)鬟f給冷流體。形式多樣，應(yīng)用廣泛。適于冷、熱流體不允許混合的場合。本課程重點(diǎn)介紹此類換熱器。如各種管殼式、板式結(jié)構(gòu)的換熱器。（2 2）混合式（又稱直接接觸式）

7、混合式（又稱直接接觸式） 冷、熱流體通過直接接觸換熱。典型的例子是冷卻塔（冷水塔、涼水塔），噴射式熱交換器。（3 3）蓄熱式（又稱回?zé)崾剑┬顭崾剑ㄓ址Q回?zé)崾剑?冷、熱流體周期性地流過固體壁面換熱。 借助于熱容量較大的固體蓄熱體，將熱量由熱流體傳給冷流體。當(dāng)蓄熱體與熱流體接觸時(shí)，從熱流體處接受熱量，蓄熱體溫度升高，然后與冷流體接觸，將熱量傳遞給冷流體，蓄熱體溫度下降，從而達(dá)到換熱的目的。特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，可耐高溫，體積龐大，不能完全避免兩種流體的混和。適于高溫氣體熱量的回收或冷卻。如回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。熱流體熱流體冷流體冷流體燒嘴A燒嘴B交替切換鋼坯Nox排放燃料燃料陶瓷球型蓄熱體廢氣空氣廢氣切換閥

8、(1620 K)預(yù)熱空氣(1270 K)分散式余熱回收方式中央空調(diào)系統(tǒng)中的余熱回收（全熱回收器）等等殼管式熱交換器肋片管式熱交換器套管式熱交換器板翅式熱交換器平行板式熱交換器螺旋板式熱交換器 0.3 0.3 各種類型的間壁式熱交換器各種類型的間壁式熱交換器夾套式熱交換器異型特殊型式的熱交換器1. 1. 沉浸式熱交換器沉浸式熱交換器2. 2. 噴淋式熱交換器噴淋式熱交換器3. 3. 套管式熱交換器套管式熱交換器4. 4. 夾套式熱交換器夾套式熱交換器5. 5. 管殼式熱交換器（又稱列管式熱交換器）管殼式熱交換器（又稱列管式熱交換器）6. 6. 板翅式熱交換器板翅式熱交換器7. 7. 翅片管式熱交換器（肋片管式熱交換器）翅片管式熱交換器（肋片管式熱交換器）8. 8. 平行板式熱交換器平行板式熱交換器8. 8. 螺旋板式熱交換