第二章传热操作技术

1、第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术知识目标知识目标 了解各类型换热器的结构、特点及应用；了解各类型换热器的结构、特点及应用； 理解传热的基本方式、机理、特点及影响因素；理解传热的基本方式、机理、特点及影响因素； 掌握间壁式换热器的传热计算。掌握间壁式换热器的传热计算。第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术能力目标能力目标 能操作换热器；能操作换热器； 能进行列管式换热器的选型计算。能进行列管式换热器的选型计算。第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 第

2、三节第三节 列管式换热器的计算与选型列管式换热器的计算与选型 第一节第一节 换热器的分类及结构型式换热器的分类及结构型式 第二节第二节 换热器基础知识换热器基础知识 第四节第四节 换热器的操作换热器的操作第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术 由于由于物料的性质物料的性质和和传热的要求传热的要求各不相同，因此，各不相同，因此，换热器种类繁多，结构形式多样。换热器可按多种方换热器种类繁多，结构形式多样。换热器可按多种方式进行分类。式进行分类。换热器的分类换热器的分类 第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术名称名称应应 用用加热器

3、用于把流体加热到所需的温度，被加热流体在加热过程中不发生相变。预热器用于流体的预热，以提高整套工艺装置的效率过热器用于加热饱和蒸汽，使其达到过热状态蒸发器用于加热液体，使之蒸发汽化再沸器是蒸馏过程的专用设备，用于加热塔底液体，使之受热汽化冷却器用于冷却流体，使之达到所需的温度冷凝器用于冷凝饱和蒸汽，使之放出潜热而凝结液化换热器按用途分类换热器按用途分类 第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术1.1.间壁式换热器间壁式换热器换热器按作用原理分类换热器按作用原理分类 第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术2.2.混合式换热器混合式

4、换热器干式逆流高位冷凝器干式逆流高位冷凝器换热器按作用原理分类换热器按作用原理分类 第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术3.3.蓄热式换热器蓄热式换热器换热器按作用原理分类换热器按作用原理分类 第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术4.4.中间载热体式换热器中间载热体式换热器 换热器按作用原理分类换热器按作用原理分类 第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术（1 1）管式换热器）管式换热器 列管式换热器 套管式换热器 蛇管式换热器 翅片管式换热器 固定管板式换热器 U形管式换热器 浮头式换热器

5、 填料函式换热器 釜式换热器 换热器按换热面形状和结构分类换热器按换热面形状和结构分类 第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术1 1活动管板；活动管板；2 2填料压盖；填料压盖；3 3填料；填料；4 4填料函；填料函；5 5纵向隔板纵向隔板填料函式换热器填料函式换热器第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术釜式换热器

6、釜式换热器第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术套管换热器套管换热器 第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术沉浸式沉浸式蛇管蛇管第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术沉浸式沉浸式蛇管蛇管第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术喷淋式蛇管换热器喷淋式蛇管换热器第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术翅片换热器翅片换热器第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术 平板式换热器 螺旋板式换热器 板翅式换热器

7、 换热器按换热面形状和结构分类换热器按换热面形状和结构分类 （2 2）板式换热器）板式换热器第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术板式换热器板式换热器第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术内部结构内部结构常见板片常见板片第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术螺旋板式换热器螺旋板式换热器第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术（3 3）特殊型式换热器）特殊型式换热器 回转式换热器回转式换热器

8、热管换热器热管换热器 同流式换热器同流式换热器 换热器按换热面形状和结构分类换热器按换热面形状和结构分类 第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 第三节第三节 列管式换热器的计算与选型列管式换热器的计算与选型 第一节第一节 换热器的分类及结构型式换热器的分类及结构型式 第四节第四节 换热器的操作换热器的操作第一节第一节 换热器的分类及结构型式换热器的分类及结构型式 第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术热量传递热量传递 热量传递总是自高温处至低温处热量传递总是自高温处至低温处 化工生产中，

9、传热过程通过换热器实现，间壁式换热器应用最广化工生产中，传热过程通过换热器实现，间壁式换热器应用最广 冷热两种流体经过间壁传热的过程包括三个步骤冷热两种流体经过间壁传热的过程包括三个步骤 间壁式换热器内热量传递有两种基本方式：热传导、对流传热间壁式换热器内热量传递有两种基本方式：热传导、对流传热 第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术热传导机理热传导机理 借助物质的分子、原子或自由电子的借助物质的分子、原子或自由电子的运动运动将热量从物体将热量从物体温度较高的部位传递到温度较低的部位温度较高的部位传递到温度较低的部位热传导可发生在物体内部或直接接触的物体之间。

10、热传导可发生在物体内部或直接接触的物体之间。热传导过程中，没有物质的宏观位移。热传导过程中，没有物质的宏观位移。热传导不仅发生在固体中，也是流体内的一种传热方式。热传导不仅发生在固体中，也是流体内的一种传热方式。第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术傅立叶定律是导热的基本定律，表达式为xtAQ d d式中式中 Q导热速率，导热速率，J/s或或W； 导热系数，导热系数，W/（mK）；）； A垂直于导热方向的导热面积，垂直于导热方向的导热面积，m2； dt/dx温度梯度，是导热方向上温度的变化率。温度梯度，是导热方向上温度的变化率。傅立叶定律傅立叶定律第二章第二章

11、 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术v 物质的导热系数通常由实验测定。导热系数导热系数 导热系数是表征物质导热性能的一个物性参数，导热系数是表征物质导热性能的一个物性参数，越大，导热性能越好。越大，导热性能越好。v 导热性能与物质的组成、结构、密度、温度及压力等有关。第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术 设圆筒壁的内、外半径分别为r1和r2，长度为l，圆筒壁的传热面积随半径而变。若圆筒壁内、外表面温度分别为tw1和tw2，且tw1tw2。在圆筒壁半径r处沿半径方向取微元厚度dr的薄层圆筒，其传热面积可视为常量，等于2rl；同时通过该薄

12、层的温度变化为dt傅立叶定律的工业应用傅立叶定律的工业应用圆筒壁中的导热问题圆筒壁中的导热问题第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术分离变量积分并整理得单层圆筒壁的导热速率公式分离变量积分并整理得单层圆筒壁的导热速率公式 : :1221ln2rrttlQwwrtAQdd圆筒壁中的导热问题圆筒壁中的导热问题根据傅立叶定律通过该薄层的导热速率可表示为根据傅立叶定律通过该薄层的导热速率可表示为第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术则圆筒壁的导热热阻则圆筒壁的导热热阻R R为为 2ln12lrrR 导热速率可表示为传热推动力与传热阻力

13、之比导热速率可表示为传热推动力与传热阻力之比: :RtrrttlQww1221ln2圆筒壁中的导热问题圆筒壁中的导热问题第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术整理可得整理可得mmAArrlrrR12122ln式中式中 圆筒壁的厚度，圆筒壁的厚度，m m； R R单层圆筒壁导热热阻，单层圆筒壁导热热阻，K/WK/W。 令圆筒壁平均面积令圆筒壁平均面积1212lnrrrrrm,2lrAmm圆筒壁中的导热问题圆筒壁中的导热问题圆筒壁的对数平均半径圆筒壁的对数平均半径第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术对流对流 对流，又称给热，指利

14、用流体质点在传热方向上的对流，又称给热，指利用流体质点在传热方向上的相对运动相对运动来来实现热量传递的过程。实现热量传递的过程。强制对流：相对运动由外力作用引起强制对流：相对运动由外力作用引起自然对流：相对运动由流体内部密度差异引起自然对流：相对运动由流体内部密度差异引起 流体在发生强制对流时，往往伴随着自然对流，但一般强制对流的强度比自然流体在发生强制对流时，往往伴随着自然对流，但一般强制对流的强度比自然对流的强度大得多。对流的强度大得多。第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术对流传热的分析对流传热的分析第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技

15、术化工单元操作技术 对流传热热阻主要集中在层流内层中，因此，减薄层流内层对流传热热阻主要集中在层流内层中，因此，减薄层流内层的厚度是强化对流传热的重要途径。的厚度是强化对流传热的重要途径。对流传热的分析对流传热的分析湍流主体湍流主体: :流体质点湍动剧烈，传热温度差极小，各处的温度基本相同，传热方式主要为对流，其热阻很小，传热速度极快。层流底层层流底层: :在传热方向上没有质点位移，传热方式主要为热传导，传热温度差大，热阻大。过渡层：过渡层：传热方式既有对流又有热传导，有一定的温度差及热阻第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术牛顿冷却定律牛顿冷却定律 RtAt

16、tAQ1 式中式中 Q 对流传热速率，对流传热速率，W； 对流传热膜系数，对流传热膜系数，W(m2K); A对流传热面积，对流传热面积，m2； t流体与壁面间温度差的平均值，流体与壁面间温度差的平均值，K; R对流传热热阻，对流传热热阻，K/W；对流传热基本方程对流传热基本方程第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术 对流传热膜系数的大小反映了对流传热的强弱，取值越大，对流传热膜系数的大小反映了对流传热的强弱，取值越大，说明对流强度越大，对流传热热阻越小。说明对流强度越大，对流传热热阻越小。 对流传热膜系数对流传热膜系数第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化

17、工单元操作技术化工单元操作技术(1)(1)对流的形成原因对流的形成原因 影响对流传热膜系数的因素影响对流传热膜系数的因素(2)(2)流体的性质流体的性质 (3)(3)相变情况相变情况(4)(4)流体的运动状态流体的运动状态(5)(5)传热壁面的形状、位置及长短等传热壁面的形状、位置及长短等第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术流体无相变传热时的对流传热膜系数流体无相变传热时的对流传热膜系数 的关联式为的关联式为 hnmGrPrReANu 无相变时流体传热膜系数关联式无相变时流体传热膜系数关联式第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作

18、技术应用范围特征尺寸定性温度使用关联式时应注意以下几个方面使用关联式时应注意以下几个方面: :第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术（1 1）低粘度流体（小于）低粘度流体（小于2 2倍常温水的粘度）倍常温水的粘度） nPrReNu8 . 0023. 0或或 npiicudd8 . 0023. 0 式中式中n n的取值方法是：当流体被加热时，的取值方法是：当流体被加热时，n n0.40.4；当流；当流体被冷却时，体被冷却时，n n0.30.3。 无相变流体在圆直管内作强制湍流时的关联式无相变流体在圆直管内作强制湍流时的关联式第二章第二章 传热操作技术传热操作技术

19、 化工单元操作技术化工单元操作技术 取流体进、出口温度的算术平均值。 无相变低粘度流体在圆直管内作强制湍流时的关联式无相变低粘度流体在圆直管内作强制湍流时的关联式应用范围：应用范围：Re10000，0.7Pr120；管长与管径之比l/di60特征尺寸特征尺寸：取管内径di。定性温度：定性温度：第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术（2 2）高粘度流体）高粘度流体 WPrReNu33. 08 . 0702. 0应用范围、特征尺寸及定性温度与低粘度流体关联式相同无相变流体在圆直管内作强制湍流时的关联式无相变流体在圆直管内作强制湍流时的关联式 为粘度校正系数，加热时

20、， 1.05；冷却时， 0.95。 WWW第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术发生在饱和蒸汽和低温壁面之间的传热v 膜状冷凝膜状冷凝: :冷凝液能够润湿壁面，在壁面上形成一层液膜；1.1.蒸汽的冷凝蒸汽的冷凝有相变时流体的对流传热有相变时流体的对流传热v 滴状冷凝滴状冷凝: :冷凝液不能润湿壁面，在壁面上形成许多小液滴。 第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术v膜状冷凝壁面被液膜所覆盖，冷凝液膜是膜状冷凝的主要热阻工程上要保持滴状冷凝很困难。即使在开始阶段为滴状冷凝，但经过一段时间后，由于液珠的聚集，大部分都要变成膜状冷凝。

21、为保持滴状冷凝，可采用各种不同的壁面涂层和蒸汽添加剂。在进行冷凝计算时，为安全起见一般按膜状冷凝来处理。 膜状冷凝和滴状冷凝的比较膜状冷凝和滴状冷凝的比较v滴状冷凝壁面的大部分直接暴露在蒸汽中，对流传热膜系数很大第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术发生在沸腾液体沸腾液体与固体壁面固体壁面之间的传热称为沸腾传热。v管内沸腾：液体在管内流动时受热沸腾。2.2.液体的沸腾液体的沸腾有相变时流体的对流传热有相变时流体的对流传热v池内沸腾：将加热壁面浸没在液体中，液体在壁面处受热沸腾；第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术第二章第二章

22、 传热操作技术传热操作技术 第一节第一节 换热器的分类及结构型式换热器的分类及结构型式 第二节第二节 换热器基础知识换热器基础知识 第四节第四节 换热器的操作换热器的操作第一节第一节 换热器的分类及结构型式换热器的分类及结构型式 第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术 式中 Q传热速率，W； K总传热系数，W/ (m2K)； A传热面积，m2； tm传热平均温度差，K； R换热器的总热阻，K/W；RtKAttKAQmm1m传热基本方程传热基本方程第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术传热速率是换热器的生产能力，由自身性能决定；

23、热负荷与传热速率的关系：热负荷与传热速率的关系： 换热器的传热速率须大于至少等于其热负荷.换热器在单位时间内冷、热流体所交换的热量换热器的热负荷换热器的热负荷换热器的热负荷：换热器的热负荷：热负荷是生产上的要求，由生产任务决定；第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术QhQcQL 式中式中 Qh热流体放出的热量，热流体放出的热量，W； Qc冷流体吸收的热量，冷流体吸收的热量，W； QL热损失，热损失，W。2.2.热负荷的确定热负荷的确定 若热损失可以忽略不计，则式中Q换热器的热负荷，W。热负荷的计算热负荷的计算1.1.热量衡算热量衡算Q =QhQc第二章第二章

24、传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术3.3.传热量计算传热量计算（1 1）焓差法）焓差法 QhWh（H1H2） 或 QcWc（h2h1）热负荷的计算热负荷的计算式中式中 Wh、Wc热、冷流体的质量流量，热、冷流体的质量流量，kg/s； H1、H2热流体的进、出口焓，热流体的进、出口焓，J/kg； h2、h1冷流体的进、出口焓，冷流体的进、出口焓，J/kg。第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术（2 2）显热法）显热法 若流体在换热过程中没有相变化，则 QhWh cph（T1T2） 或 QcWc cpc（t2t1）传热量计算传热量计算式中式

25、中 cph、cpc热、冷流体的定压比热容热、冷流体的定压比热容，J/(kgK)； T1、T2热流体的进、出口温度热流体的进、出口温度，K； t2、t1冷流体的进、出口温度冷流体的进、出口温度，K。第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术（3 3）潜热法）潜热法 若流体在换热过程中仅仅发生恒温相变，则 QhWh rh 或 QcWc rc传热量计算传热量计算式中式中 rh、rc热、冷流体的汽化潜热热、冷流体的汽化潜热，J/ /kg。 第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术两流体均只发生恒温相变恒温相变的传热过程各传热截面传热温度差完

26、全相同且流体流动方向对其无影响传热温度差计算：传热温度差计算：（一）恒温传热过程的平均传热温度差（一）恒温传热过程的平均传热温度差 传热平均温差传热平均温差恒温传热：恒温传热：特点：特点：tmTt 第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术间壁一侧或两侧流体温度沿换热器管长变化的传热过程 对于两侧流体的温度均发生变化的传热过程，传热平均对于两侧流体的温度均发生变化的传热过程，传热平均温度差的大小还与两流体间的相对流动方向有关。温度差的大小还与两流体间的相对流动方向有关。（二）变温传热时的平均温度差（二）变温传热时的平均温度差 传热平均温差传热平均温差变温传热：变温

27、传热：第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术复杂折流复杂折流间壁两侧流体相对运动方式间壁两侧流体相对运动方式v并流：两流体在换热器内的流动方向相同；并流：两流体在换热器内的流动方向相同；v逆流：两流体在换热器内的流动方向相反；逆流：两流体在换热器内的流动方向相反；v错流：两流体在换热器内的流动方向垂直交叉；错流：两流体在换热器内的流动方向垂直交叉；v折流：折流：简单折流简单折流第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术 一侧恒温、一侧变温传热，各传热截面的传热温度差不同，传热温度差大小与流向无关。一侧流体变温传热一侧流体变温传热特

28、点：特点：第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术 冷、热流体的温度均沿着传热面发生变化，其传热温度差也是变化的，并且平均温度差的大小与两流体间的相对流动方向有关。两侧流体变温传热两侧流体变温传热特点：特点：第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术2121lntttttm（1 1）一侧变温及两侧变温并、逆流时）一侧变温及两侧变温并、逆流时tm式中式中 tm对数平均温度差，对数平均温度差，K； t1、t2换热器两端冷热两流体的温差，换热器两端冷热两流体的温差，K。变温传热平均温度差计算变温传热平均温度差计算第二章第二章 传热操作技术

29、传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术（2 2）两侧变温错流和折流时）两侧变温错流和折流时tm先按逆流计算对数平均温度差tm逆，再乘以校正系数，即变温传热平均温度差计算变温传热平均温度差计算t式中式中 为温度差校正系数，其大小与流体的温度变化有关，为温度差校正系数，其大小与流体的温度变化有关，一般不宜小于一般不宜小于0.80.8。ttmtm逆第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术可表示为两参数可表示为两参数P和和R的函数：的函数： ，具体取值根据，具体取值根据P和和R两参数的值由图查取。两参数的值由图查取。 ),(RPft两流体的最初温度差冷流体的温升

30、1112tTttP冷流体的温升热流体的温降1221ttTTR温度差校正系数温度差校正系数第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术折流过程温度差校正系数图折流过程温度差校正系数图第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术错流过程温度差校正系数图错流过程温度差校正系数图第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术对于两侧变温传热，若热、冷流体的进出口温度相同，则：对于两侧变温传热，若热、冷流体的进出口温度相同，则：不同流向传热温度差的比较不同流向传热温度差的比较tm逆逆tm错，折错，折tm并并第二章第二章 传

31、热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术（1 1）热敏性物料的加热）热敏性物料的加热并流适用场合并流适用场合（2 2）高粘度物料的加热）高粘度物料的加热（3 3）高温换热器为避免一侧壁温过高，采用并流）高温换热器为避免一侧壁温过高，采用并流第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术为使换热器结构紧凑合理，实际中多采用错流和折流为使换热器结构紧凑合理，实际中多采用错流和折流错、折流特点错、折流特点第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术（一）总传热系数的计算（一）总传热系数的计算 1. 1. 基本公式基本公式 oomi

32、iAAAKA111式中式中 Ao、Ai、Am传热壁的外表面积、内表面积、平均表面积，传热壁的外表面积、内表面积、平均表面积，m2； i、o间壁两侧流体的对流传热膜系数，间壁两侧流体的对流传热膜系数，W/(m2K)； 固体间壁的导热系数，固体间壁的导热系数， W/(mK)； 固体间壁的厚度，固体间壁的厚度， m。总传热系数总传热系数第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术若若A取取Ao，则有，则有 若若A取取Ai，则有，则有 若若A取取Am，则有，则有oiiAK1AAA1mooooiiiAAAKmA11oomiimAAAAK1式中式中 Ki、Ko、Km基于基于Ao

33、、Ai、Am的传热系数，的传热系数，W(m2K)。总传热系数基本公式讨论总传热系数基本公式讨论第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术污垢热阻：污垢热阻： 影响因素主要有流体性质、传热壁面材料、操作条件、清洗周期等 通常污垢热阻比传热壁面的热阻大得多，计算中应加以考虑 污垢热阻通常选用经验值污垢热阻的影响污垢热阻的影响换热器传热壁面形成的污垢对传热产生的附加热阻第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术常见流体的污垢热阻常见流体的污垢热阻第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术oSoSiiioRRAK

34、1AAA1moo式中式中 RS i、RS o管内、外壁面的污垢热阻，管内、外壁面的污垢热阻，(m2K) / W。含有污垢热阻的总传热系数公式含有污垢热阻的总传热系数公式第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术若传热壁面为平壁或薄管壁，则若传热壁面为平壁或薄管壁，则Ao、Ai、Am相等或近似相等，相等或近似相等，则则oSoSiiRRK111总传热系数公式的简化总传热系数公式的简化第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术现场测定有关数据(如设备的尺寸、流体的流量和进出口温度等)；根据测定数据求得传热速率Q、传热温度差tm和传热面积A；

35、由传热基本方程计算K值。总传热系数的现场测定总传热系数的现场测定具体方法：具体方法： 实测实测K值，不仅可以为换热器计算提供依据，而且可以帮助分析值，不仅可以为换热器计算提供依据，而且可以帮助分析换热器的性能，以便寻求提高换热器传热能力的途径。换热器的性能，以便寻求提高换热器传热能力的途径。 第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术总传热系数的经验值总传热系数的经验值第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术（一）列管式换热器选型时应考虑的问题（一）列管式换热器选型时应考虑的问题 1 1流动空间的选择流动空间的选择2 2流速的选择流

36、速的选择 3 3加热剂加热剂( (或冷却剂或冷却剂) )进、出口温度的确定方法进、出口温度的确定方法4 4列管类型的选择列管类型的选择 5 5单程与多程单程与多程 6 6管子规格管子规格 7 7流体通过换热器的流动阻力流体通过换热器的流动阻力( (压力降压力降) )的计算的计算 列管式换热器的选型列管式换热器的选型第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术（二）列管式换热器选型的步骤（二）列管式换热器选型的步骤 1根据换热任务，确定两流体的流量，进出口温度，操作压力，物性数据等。2确定换热器的结构形式，确定流体在换热器内的流动空间。3计算热负荷，计算平均温度差，选

37、取总传热系数，并根据传热基本方程初步 算出传热面积，以此作为选择换热器型号的依据，并确定初选换热器的实际 换热面积S实，以及在S实下所需的传热系数K需。4压力降校核5核算总传热系数6计算传热面积S需，再与换热器的实际换热面积S实比较，若S实/S需在1.11.25 之间（也可以用K计/K需），则认为合理，否则需另选K选，重复上述计算步骤， 直至符合要求。列管式换热器的选型列管式换热器的选型第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术公称换热面积SN；公称直径DN；公称压力pN；换热管规格；换热管长度L；管子数量n；管程数Np。列管式换热器的型号与规格列管式换热器的型号

38、与规格1 1基本参数基本参数第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术 1换热器代号；换热器代号； 2公称直径公称直径DN，mm； 3管程数管程数Np，、； 4公称压力公称压力pN，MPa； 5公称换热面积公称换热面积SN，m2。列管式换热器的型号与规格列管式换热器的型号与规格2 2型号表示方法型号表示方法列管换热器的型号由五部分组成，形如： 1 2 3 4 5第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 第三节第三节 列管式换热器的计算与选型列管式换热器的计算与选型 第一节第一节 换热器的分类及结

39、构型式换热器的分类及结构型式 第二节第二节 换热器基础知识换热器基础知识 第一节第一节 换热器的分类及结构型式换热器的分类及结构型式 第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术 从传热速率基本方程从传热速率基本方程QKAtm可以看出，传热速率可以看出，传热速率与传热面积与传热面积A、传热温度差、传热温度差tm以及传热系数以及传热系数K有关。因此，有关。因此，改变这些因素，均对传热速率有影响。改变这些因素，均对传热速率有影响。 传热速率影响因素分析传热速率影响因素分析第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术传热面积传热面积v增大传热面

40、积，可以提高换热器的传热速率增大传热面积，可以提高换热器的传热速率v增大传热面积会使设备的体积增大，金属耗用量增加增大传热面积会使设备的体积增大，金属耗用量增加v应改进设备结构，增加单位体积的传热面积应改进设备结构，增加单位体积的传热面积第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术传热温度差传热温度差v增大传热平均温度差，可以提高换热器的传热速率。增大传热平均温度差，可以提高换热器的传热速率。v传热平均温度差的大小取决于两流体的温度大小及流动形式。传热平均温度差的大小取决于两流体的温度大小及流动形式。v物料的温度不能随意变动，加热剂或冷却剂的温度可以改变。物料的温度

41、不能随意变动，加热剂或冷却剂的温度可以改变。例如：用饱和水蒸汽作为加热剂时，增加蒸汽压力可以提高其温度；在水冷例如：用饱和水蒸汽作为加热剂时，增加蒸汽压力可以提高其温度；在水冷器中增大冷却水流量或以冷冻盐水代替普通冷却水，可以降低冷却剂的温度，器中增大冷却水流量或以冷冻盐水代替普通冷却水，可以降低冷却剂的温度，等等。但需要注意的是，改变加热剂或冷却剂的温度，必须考虑到技术上的等等。但需要注意的是，改变加热剂或冷却剂的温度，必须考虑到技术上的可行性和经济上的合理性。另外，采用逆流操作或增加壳程敷，均可得到较可行性和经济上的合理性。另外，采用逆流操作或增加壳程敷，均可得到较大的平均传热温度差大的平

42、均传热温度差 第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术 不同情况下，各项分热阻所占比例不同，故应具体问题具体分析，不同情况下，各项分热阻所占比例不同，故应具体问题具体分析，设法减小占比例较大的分热阻。设法减小占比例较大的分热阻。 传热系数传热系数v增大传热系数，可以提高换热器的传热速率。增大传热系数，可以提高换热器的传热速率。v增大传热系数，实际上就是降低换热器的总热阻。增大传热系数，实际上就是降低换热器的总热阻。v总热阻等于对流传热热阻、污垢热阻及管壁导热热阻之和。总热阻等于对流传热热阻、污垢热阻及管壁导热热阻之和。v要降低总热阻，必须减小各项分热阻。要降低总热阻，必须减小各项分热阻。第二章第二章 传热操作技术传热操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术v金属换热器管壁面较薄且导热系数高，不会成为主要热阻。金属换热器管壁面较薄且导热系数高，不会成为主要热阻。 v污垢热阻是一个可变因素，随换热器使用时间的加长逐渐增加。污垢热阻是一个可变因素，随换热器使用时间的加长逐渐增加。v减小污垢热阻的具体措施有：提高流体的流速和扰动，以减弱减小污垢热阻的具体措施有：提高流体的流速和扰动，以减弱垢层的沉积；加强水质处理，尽量采用软化水；加入阻垢剂