化工原理上冊天津大學柴誠敬45－46學時課件

第五章傳熱5.6換熱器5.6.1

間壁式換熱器的結(jié)構(gòu)形式5.6.2換熱器傳熱過程的強化5.6.3傳熱過程強化效果的評價5.6.4管殼式換熱器的設計和選型1一、換熱器設計的基本原則1.流體流徑的選擇①不潔凈和易結(jié)垢的流體宜走管程，因為管程清洗比較方便。②腐蝕性的流體宜走管程，以免管子和殼體同時被腐蝕，且管程便于檢修與更換。③壓力高的流體宜走管程，以免殼體受壓，可節(jié)省殼體金屬消耗量。2④被冷卻的流體宜走殼程，可利用殼體對外的散熱作用，增強冷卻效果。⑤飽和蒸汽宜走殼程，以便于及時排除冷凝液，且蒸汽較潔凈，一般不需清洗。⑥有毒易污染的流體宜走管程，以減少泄漏。一、換熱器設計的基本原則32.流體流速的選擇

增大流速加大對流傳熱系數(shù)減少污垢的形成流動阻力加大總傳熱系數(shù)增大動力消耗增多一般需通過多方面權衡選擇適宜的流速。表5-11至表5-13列出了常用的流速范圍，可供設計時參考。一、換熱器設計的基本原則53.冷卻介質(zhì)（或加熱介質(zhì)）終溫的選擇一般來說，設計時冷卻水的進出口溫度差可取5～10℃。缺水地區(qū)可選用較大溫差，水源豐富地區(qū)可選用較小的溫差。一、換熱器設計的基本原則64.管子的規(guī)格和管間距①管子規(guī)格管徑1.5m2m3m6m管長②管間距見表5-14一、換熱器設計的基本原則76.折流檔板的選用板間距過小，不便于制造和檢修，阻力也較大；板間距過大，流體難于垂直流過管束，使對流傳熱系數(shù)下降。一、換熱器設計的基本原則9系列標準中采用的板間距為：固定管板式有150、300和600mm三種；浮頭式有150、200、300、480和600mm五種。一、換熱器設計的基本原則107.外殼直徑的確定殼體標準常用的有159、273、400、500、600、800、1000、1100、1200mm等。一、換熱器設計的基本原則11（2）殼程流動阻力的計算一、換熱器設計的基本原則流體通過折流擋板缺口的壓降殼程結(jié)垢校正系數(shù)殼程數(shù)橫過管束的壓降13流體橫過管束的壓降流體通過折流擋板缺口的壓降一、換熱器設計的基本原則14二、設計與選型的具體步驟管殼式換熱器的設計計算步驟如下（1）估算傳熱面積，初選換熱器型號①根據(jù)換熱任務，計算傳熱量。②確定流體在換熱器中的流動途徑。③確定流體在換熱器中兩端的溫度，計算定性溫度，確定在定性溫度下的流體物性。15⑦依據(jù)總傳熱速率方程，初步算出傳熱面積，并確定換熱器的基本尺寸或按系列標準選擇設備規(guī)格。二、設計與選型的具體步驟K選

17（2）計算管、殼程壓降根據(jù)初選的設備規(guī)格，計算管、殼程的流速和壓降，檢查計算結(jié)果是否合理或滿足工藝要求。若壓降不符合要求，需調(diào)整流速，再確定管程和折流擋板間距，或選擇其它型號的換熱器，重新計算壓降直至滿足要求為止。18（3）核算總傳熱系數(shù)計算管、殼程對流傳熱系數(shù)，確定污垢熱阻，再計算總傳熱系數(shù)K計，然后比較，若，則初選的換熱器合適，否則需另選值，重復上述計算步驟。二、設計與選型的具體步驟19熱傳導速率方程及其應用學習指導本章重點掌握的內(nèi)容傅立葉定律單層、多層平壁熱傳導速率方程及其應用單層、多層圓筒壁熱傳導速率方程及其應用接觸熱阻的概念21換熱器的傳熱計算換熱器的熱量衡算總傳熱速率方程總傳熱系數(shù)的計算平均溫度差的計算傳熱單元數(shù)法的特點及適用對象學習指導22對流傳熱

學習指導對流傳熱機理對流傳熱系數(shù)的定義熱邊界層的概念對流傳熱系數(shù)的影響因素及量綱分析法描述傳熱過程的量綱為一數(shù)群流體在光滑圓形直管內(nèi)強制湍流傳熱系數(shù)關聯(lián)式23輻射傳熱輻射傳熱的特點黑體、鏡體、灰體的