化工原理第四章传热

1、第四章 传热,1，4，6，9，11，17，19，20，23，24，25，27,作业题：,第一节 概述 一、传热过程的应用 （一）传热的概念 传热是指由于温度差引起的能量转移，又称热传递。 （二）传热在化工生产中的应用 1、物料的加热与冷却 2、热量与冷量的回收利用 3、设备与管路的保温 （三）化工生产对传热过程的要求 1、如何强化传热过程,2、如何减少或抑制（削弱）传热过程 二、热量传递的基本方式 根据热量传递的机理不同，有3种方式： （一）热传导（导热） 物体的两部分存在温度差，热将从高温部分自动流向低温部分，直到物体各部分温度相等。 热传导发生在相互接触的两个不同温度的物体之间。,特点：物

2、体内的分子或质点不发生宏观的相互位移。 注意：热传导不能在真空中进行。 （二）对流传热 热对流是指流体中质点发生相对位移和混合而引起的热量传递。 由于引起流体质点发生相对位移的原因不同，可分为自然对流传热和强制对流传热。 （三）热辐射 因热产生的电磁波传递能量的过程。,特点： 1、只要温度高于绝对零度，都会产生热辐射； 2、不需任何介质，而以电磁波的形式传递； 3、能量转换。,（一）间壁式换热器,三、两流体通过间壁换热与传热速率方程式,外管,内管,形管,1、套管式换热器,2、列管式换热器,(二)传热速率与热流密度 1、传热速率Q 又称热流量,指单位时间内通过传热面传递的热量， 单位,W或J/S

3、 2、热流密度q（density of heat flow rate）： 又称热通量，指单位时间内通过单位传热面传递的热量 ，单位W/m2 热流密度与传热速率的关系为q=Q/A （三）稳态传热和非稳态传热,（四）两流体通过间壁的传热过程,间壁,热流体,冷流体,对流,对流,传导,（五）传热速率方程式,第 二 节 热传导 一、傅立叶定律 （一）温度场和温度梯度 温度场某一瞬间空间（或物体）各点的温度分布。 等温面同一时刻，由同温度各点组成的面，不同等温面不能相交。 温度梯度两等温面的温度差与两面间的垂直距离之比的极限。 grad t = lim t/x x0,一维空间，可表示为dt/dx 温度梯度

4、为向量，以温度增加方向为正。,t1,t2,等温线,t1 t2,t1,t,t+dt,t2,dx,x,y,（二） 付立叶定律 付立叶定律 单位时间传导的热量Q与温度梯度dt/dx和垂直于热流方向的截面积A成正比。（质地均匀的物体内，等温面上各点的温度梯度相同） Q = -Adt/dx 负号表示热流方向和温度梯度方向的相反,二、 热导率（导热系数）,物理意义：热导率在数值上等于温度梯度为1/m时，单位时间内通过单位导热面积的热通量。是表征物质导热能力的一个物性参数。 影响因素：影响因素很多，其中主要是物质的种类和温度。,单位：W/（mK）或W/（m）,（1）种类：银最大，其次有铜、铝等。 （2）温度

5、，相变：固液气，逐渐减小。 （3）纯度：合金纯金属 2、液体 3、气体 4、绝热材料,1、纯金属,实验证明：=0（1+at）,（一）单层平壁的稳态热传导 根据傅立叶定律：,-,dt,dx,分离变量后积分,t2,t1,dt,= -,Q,A,b,0,dx,求得导热速率方程为：,x,t,A,Q,t1,t2,0,x,dx,b,单层平壁稳态热传导,三、平壁的稳态热传导,b,A(t1-t2),或,t1-t2,b,A,t,R,传热推动力,热阻,也可写成：,q =,Q,A,=,b,(t1-t2),例4-1 现有一厚度为240mm的砖壁，内壁温度为600，外壁温度为150。试求通过每平方米砖壁壁面的导热速率（热

6、流密度）。已知该温度范围内砖壁的平均热导率0.6W/（m. ）。,解：,q,b,(t1-t2),=,0.60,0.24,（600-150）,1125 W/m2,(二)多层平壁的稳态热传导 Q = Q1 = Q2 = Q3， A =A1 =A2 =A3,t,t1,Q,x,0,t2,t3,t4,b1,b2,b3,多层平壁的稳态热传导,t1 =t2 t1 =,Qb1,1A,Qb2,2A,Qb3,3A,t2 =t3 t2 =,t3 =t4 t3 =,因t = t1-t4 = t1+ t2+ t3,t,t,b1,1A,+,b2,2A,+,b3,3A,i=1,Ri,=,总推动力,总热阻,3,例4-2已知：

7、耐火砖 ：b1=150mm 1=1.06 W/(m) 保温砖： b2=310mm 2=0.15 W/(m) 建筑砖 ：b3=240mm 3=0.69 W/(m),t1=1000,t2=946 试求：(1)单位面积的热损失；(2)保温砖与建筑砖之间界面的温度；(3)建筑砖外侧温度。,t1,耐火砖 保温砖 建筑砖,b2,2,1,b1,3,b3,t2,t3,解： 用下列1表示耐火砖，2表示保温砖，3表示建筑砖。t3为保温砖与建筑砖的界面温度，t4为建筑砖的外侧温度。因系稳态热传导，所以q1=q2=q3=q （1） 热损失q,t1,耐火砖 保温砖 建筑砖,b2,2,1,b1,3,b3,t2,t3,q=

8、,Q,A,=,1,b1,(t1-t2),1.06,0.15,(1000-946),=,=381.6 W/m,（2） 保温砖与建筑砖的界面温度t3,q=,2,b2,(t2-t3),0.15,0.31,(946-t3),解得t3=157.3 ,（3） 建筑砖外侧温度t4,q=,3,b3,(t3-t4),0.69,0.24,(157.3-t4),解得 t4=24.6 ,381.6=,381.6=,材料 温度差/ 热阻(b/A) W-1,耐火砖保温砖建筑砖,t1=1000-946=54 t2=946-157.3=788.7 t3=157.3-24.6=132.7,0.142 2.07 0.348,由表

9、可见，热阻大的保温层，分配于该层的温度差亦大，即温度差与热阻成正比。,现将本题中各层温度差与热阻的数值列表如下：,如图所示，设圆筒的内半径为r1，内壁温度为t1，外半径为r2，外壁温度为t2。在半径r处取一厚度为dr的薄层，若圆筒的长度为l，则半径为r处的传热面积为A2rl。根据傅立叶定律，对此薄圆筒层可写出传导的热量为：,（一）单层圆筒壁的稳态热传导,四、圆筒壁的稳态热传导,t1,t2,t1 t2,t,t+dt,单层圆筒壁的稳态热传导,Q = -A,dr,= -2rl,dr,dt,dt,分离变量得：,Q,dr,= -2ldt,r,假定热导率为常数，在圆筒壁的内半径r1和外半径r2间进行积分：

10、,Q,r1,r2,dr,r,= -2l,t2,t1,dt,Qln,r2,r1,= 2l(t1-t2),移项得：,Q=2l,t1-t2,ln,r2,r1,=,t1-t2,1,2l,ln,r2,r1,=,t,R,另外值得注意，在稳态下通过圆筒壁的导热速率与坐标r无关，但热流密度,Q,A,Q,2lr,t1-t2,r,ln,r2,r1,却随坐标r变化，因此，工程上为了计算方便，按单位圆筒壁长度计算导热速率，记为q1，单位是W/m。,q =,q1=,Q,l,=2,t1-t2,ln,r2,r1,可见，当比值r2/r1一定时，q1与坐标r无关,上式也可改写为单层平壁类似形式的计算式：,l（r2 - r1）（

11、t1 - t2）,（r2 - r1）ln,2r2l,2r1l,=,（A2 - A1）（t1 - t2）,（r2 - r1）ln,A2,A1,Q =,=,b,Am（t1t2）,式中，Am为对数平均面积：,A2 A1,ln,A2,A1,当A2/A12时，可用算术平均值：,A2A1,2,近似计算。或用对数平均半径,rm=,r2-r1,ln,r2,r1,计算Am2rml。,当r1/r22时，可用,r1 + r2,2,近似计算。,Am =,Am=,rm=,（二）多层圆筒壁的稳态热传导,t,x,r,r,r,r,t,t,t,t,如图多层圆筒壁各层壁厚分别为： b1=r2-r1 b2=r3-r2 b3=r4-

12、r3,稳态传热过程中，单位时间内穿过各层的热量相等，即：,Q = Q1 = Q2 = Q3,Q,2l1,ln,r2,r1,（t1- t2）=,Q,2l2,ln,r3,r2,（t2- t3）=,Q,2l3,ln,r4,r3,（t3- t4）=,，,（t1- t4）=,Q,2l1,ln,r1,r2,2l2,ln,r3,r2,2l3,ln,r4,r3,（ ）,+,+,Q =,2l（t1- t4）,1,ln,r2,r1,2,ln,r3,r2,+,1,3,ln,r4,r3,圆筒壁单位长度的导热速率计算式为:,q1=,Q,l,=,2（t1 t4）,1,1,ln,r2,r1,+,1,2,ln,r3,r2,+

13、,1,3,ln,r4,r3,也可写成与多层平壁类似的计算式:,Q=,t1-t2,b1,1 Am1,+,b2,2 Am2,+,b3,3 Am3,例4-4 在一60mm3.5mm的钢管外面包有两层绝热材料，里层为40mm的氧化镁粉，平均热导率=0.07W/（m），外层为20mm的石棉层，其平均热导率=0.15W/（m）。现用热电偶测得管内壁温度500，最外层表面温度为80，管壁的热导率=4 5W/（m）及试求每米管长的热损失两层保温层界面的温度。,解：（a）每米管长的热损失,q1=,Q,l,=,2（t1 t4）,1,1,ln,r2,r1,+,1,2,ln,r3,r2,+,1,3,ln,r4,r3,

14、r1=0.053/2=0.0265，r2=0.0265+0.0035=0.03 r3=0.03+0.04=0.07，r4=0.07+0.02=0.09,q1=191,（b）保温层界面温度,q1=,2（t1 t3）,1,1,ln,r2,r1,+,1,2,ln,r3,r2,191=,23.14（500 t3）,1,45,ln,0.03,0.0265,+,1,0.07,ln,0.07,0.03,解得 t3 = 132,第三节 对流传热,对流传热的特点: 1、发生在流体流动的过程中 2、传热靠流体质点的移动 一、对流传热方程与对流传热系数,（一）传热过程 1、层流，热传导为主； 2、湍流，有层流底层。

15、,层流底层：热传导为主，小， R大，温度梯度大。 过度区：传导与对流同时作用。 湍流主体中：R小，温度梯度小。,A,A,热流体,冷流体,传热壁,A,A,热流体,冷流体,传热壁,T,Tw,tw,t,层流底层,温度,3、处理方法 （1）热流体:主体 T高 Tw 冷流体:tw t低,（2）用T代替T高，用t代替t低,把过渡区和湍流主体的传热阻力全部叠加到层流底层的热阻中，在靠近壁面构成一层厚度为的流体膜，称为有效膜。,（3）膜内为层流，膜外为湍流。把所有的热阻都集中在膜内。这一模型称为膜理论模型。 （4）湍动程度有效膜厚度当t不变，Q （5）按单层壁导热速率Q=A t/ ,（二）牛顿冷却定律,Q=A

16、t=,t,1,A,对流传热速率方程，也称牛顿冷却定律。,式中：Q-对流传热速率，W A传热面积，m2 t对流传热温度差， 对热流体，t=T-Tw 对冷流体；t=tw-t,二、影响对流传热系数的因素 1、流体的物理性质 密度 ，比热容， 导热系数 ， 粘度 2、流体的对流形式 自然对流 ， 强制对流 3、流体的流动状态 层流，过渡流，湍流,对流传热系数或称膜系数， W/（m2 K），W/m2,4、流体的相态 气相，液相 5、传热面形状、相对位置和特征尺寸 特征尺寸：管径，当量直径，管间垂直 距离 三、对流传热的特征数关系式 液体无相变时： =f（u，l，Cp，g t）,l,lu,Cp,2,=,K

17、,对流传热系数的准数,1、努塞尔特准数,Nu=l/ ,2、雷诺准数,Re=lu/ ,（d，de，l 两直板间的距离）,Re表示流动形态对的影响,Nu表示对流传热系数的准数,l3 2 g t,（ ）c,（ ）b,（ ）a,Pr表示流体物性对的影响,Pr = Cp/ ,3、普兰特准数,4、格拉斯霍尔准数,Gr=gtl32 / 2,Gr自然对流对的影响,物理量由定性温度决定; l由特性尺寸确定,应用时应注意以下几点：,（1）应用范围 （2）特征尺寸 （3）定性温度,四、流体无相变时对流传热系数的经验 关联式,（一）流体在管内强制对流传热，圆形直管强制湍流,低粘度流体：,应用条件：,特征尺寸：取管内径

18、,定性温度：取（t进+t出）/2,应用范围：Re104, 0.7Pr120,流体被加热，n =0.4 ，流体被冷却，n=0.3,液体被冷却，n=0.3,，Pr1, Pr0.4Pr0.3,层流底层温度主体温度。T，厚度，,气体被加热，n=0.4,层流底层温度主体温度，T，厚度，,，Pr1, Pr0.4Pr0.3,气体被冷却，n=0.3,（二）、流体在非圆形直管内强制对流时的对流传热系数,特征尺寸：当量直径de,de =,4 流体流通截面积,湿润周边,五、注意事项,1、根据类型选合适的关联式；,2、注意其应用范围，特征尺寸，定性温度；,3、单位应一致；,4、注意对流传热系数的大致范围；,5、空气中

19、强制对流1025W/m2，水的强制对流25010000W/m2 。,第四节 两流体间传热过程的计算,传热速率方程: Q=KA tm,一、热量衡算,Q =qm1（H1H2）= qm2（h2h1）,冷流体,热流体,T2,H2,qm1, H1,qm2,h1,t2,cp1,T1,h2,cp2，t1,Q吸=Q放,Q = qm1cp1(T1-T2) = qm2cp2(t2-t1),若热流体一侧有相变： Q=qm1r = qm2cp2（t2-t1） r-饱和蒸气的比汽化热，J/Kg,若冷凝液出口温度T2低于凝固点 Q=qm1r+cp1（Ts-T2）=qm2cp2（t2-t1）,例4-11 试计算压力150k

20、Pa，流量为1500kg/h的饱和水蒸气冷凝后并降温至50 时放出的热量。,解：查表，压力150kPa时的饱和温度ts=111 ，比汽化热r =2.229106J/kg。,冷凝水平均温度t = （111+50）/2=80.5 ，比热容cp1=4.196103J/(kg）， Q = qm1r+cp1(Ts-T2) = 1.035106w,（一）恒温传热,冷凝温度恒定为T，而另一侧为液体沸腾，沸腾温度恒定为t，温度差亦处处相等，可表示为tm=T-t。,（二）变温传热,二、传热平均温度差,T,t,1、一侧变温传热与两侧变温传热,(b),一侧流体变温时的温差变化,t,T1,T2,(a),T,t1,t2

21、,T1,T2,t1,t2,t1,t2,T1,T2,(a)逆流,(b)并流,两侧流体变温下的温度差变化,t2,T1,T2,t1,t1,t2,T1,T2,A B,错流（A）与折流（B）,在变温传热时，沿传热面温度差是变化的，所以在传热计算种需要求出传热过程的平均温度差tm。,2、平均温度差tm,假设：qm1和qm2均为常数；比热容cp1 与cp2及总传热系数K沿传热面均不变；忽略换热器的热损失。,dA,t1,t2,T1,dQ = qm1cp1dT = qm2cp2dt,因此得:,dQ,dT,= qm1cp1=常数,dQ,dt,= qm2cp2=常数,因而有:,d(T-t),dQ,=,dT,dQ,-

22、,dt,dQ,=,1,qm1cp1,-,1,qm2cp2,=常数,由图可知，t-Q直线的斜率可表示为：,dt,dQ,=,t1-t2,Q,o,Q,T1,t2,T2,t,t1,t2,t1,dT,dt,t=T-t,平均温度差计算,在微元段内，热、冷流体的温度T与t可视为不变，t =T-t，则利用式Q=KAtm写出传热速率方程的微分式为dQ = KtdA，,d(t),KtdA,=,t1-t2,Q,分离变量并积分：,1,K,t1,t2,d(t),t,=,t1-t2,Q,A,0,dA,得：,1,K,ln,t1,t2,=,t1-t2,Q,A,移项得：,Q=KA,t1-t2,t1,t2,ln,与传热基本方程式

23、Q = KAtm比较，可得：,t =,t1-t2,t1,ln,t2,因此，对于变温传热，平均温度差是换热器进、出口处两侧流体温度差t1与t2的对数平均值，故称为对数平均差。 注意，取t1 t2,算术平均值总是大于对数平均值,但当（t1/ t2）2时，可用算术平均值代替对数平均值,其误差不超过4%。,例4-12 现用一列管式换热器加热原油，原油的进口温度是t1=100，t2=150 ，加热剂T1=250 ，T2=180 ，求：（1）并流与逆流的平均温度差；（2）若原油的流量为1800kg/h，cp2=2kJ/（kg. ），K=100W/m2. ，求并流和逆流时的传热面积；（3）若T2降至150

24、，求此时并流和逆流的tm和所需的传热面积，逆流时的加热剂量可减小多少（设加热剂的比热容和K不变）？,(a)逆流,250 ,解：,(b)并流,150 ,100 ,180 ,250 ,100 ,180 ,150 ,t =,t1-t2,t1,ln,t2,（1）并流t1= T1-t1=250-100=150,t2= T2-t2=180-150=30,150-30,150,ln,=,30,= 74.6 ,逆流t1=250-150=100，t2=180-100=80 t1/ t2 =1.252， t m逆=（t1+t2 ）/2 =（100+80）/2=90 ,（2）热负荷,Q = qm2cp2(t2-t1

25、) =（1800/3600）2 103 （150-100） =5 104W,K=100W/m2. ,并流 A并 = Q/（Kt m并） =5 104/（10074.6）=6.7m2,逆流 A逆 = Q/（Kt m逆） =5 104/（10090）=5.56m2,（3）并流t1= 150，t2= 0， t并= 0， A并 = ,逆流t1= 100，t2= 50，t逆=75 A逆 = 5 104 /（100 75）=6.67m2,3、折流和错流的平均温度差,tm=t m逆,对于折流和错流的平均温度差计算,是先按逆流算出对数平均温度差t m逆，再乘以温度校正系数，即,因为Q不变，所以qm1/qm1

26、=cp1（T1-T2）/cp1（T1-T2） =（250-180）/（250-150） =70/100 =0.7,校正系数是辅助量R与P的函数，即=f（R，P） R = （T1 T2）/（t2 t1） = 热流体的温降/冷流体的温升 P = （t2 t1）/（T1 t1） = 冷流体的温升/两流体的最初温差 根据R与P的数值，从160页图4-25查值。,三、总传热系数 （一）总传热系数的计算,Q1=1A1（T-Tw） Q2=Am（Tw-tw）/b Q3=2A2（tw-t）,T-Tw=Q1/1A1 Tw-tw=Q2b/Am t-tw=Q3/2A2,T,Tw,tw,t,层流底层,温度,Q=,T-t

27、,1,1A1,+,1,Am,+,1,2A2,=,Q = Q1= Q2= Q3,相加 T-t=Q（1/1A1+b/Am+1/1A1）,KA,t m,1,1、传热面为圆筒壁时，A1A2Am，,（1）以内表面A1为基准的总传热系数K1（A=A1）,1,K1A,=,1,1A1,+,b,Am,+,1,2A2,1,K1,=,1,1,+,bA1,Am,+,A1,2A2,=,1,1,+,bd1,dm,+,d1,2d2,（2）以外表面A2为基准的总传热系数K2（A=A2）,1,K2,=,A2,1A1,+,bA2,Am,+,1,2,（3）以平均面积Am为基准的总传热系数Km（A=Am）,1,Km,=,Am,1A1

28、,+,b,+,Am,2A2,2、圆筒壁较薄或管径较大时，A1=A2=Am,K1K2Km， K1A1 = K2A2 = KmAm,1,K,=,1,1,+,b,+,1,2,（1）管壁导热系数较大，管壁较薄时，b/ 可忽略,1,K,=,1,1,+,1,2,（2）12，且管壁热阻不计时,Q = K1A1 tm =1 A1 tm ， K =1,（3）21，且管壁热阻不计时,Q = K2A2 tm =2 A2 tm ， K =2,3、传热面为平面时，A1=A2=Am=A,1,K,=,1,1,+,b,+,1,2,（二）污垢热阻,1,K1,=,1,1,+,Rd1,+,bd1,dm,+,Rd2,d1,d2,+,

29、d1,2d2,当传热壁为平壁或薄壁管时A1A2Am，可化简化为：,1,K,=,1,1,+Rd1+,b,+Rd2+,1,2,当传热壁热阻很小，可忽略，且流体清洁，污垢热阻也可忽略时，可简化为：,1,K,=,1,1,+,1,2,第五节 热辐射,（一）热辐射的物理本质,一、热辐射的基本概念,辐射线的波长为0.11000m 0.10.38 0.380.76 0.761000 紫外 可见 红外 大部分能量位于红外区。,Q,Q,Q,Q,辐射能的吸收，反射和透过,（二）吸收率、反射率与透过率,Q+Q+Q=Q,QQ =,称为吸收率； QQ =,称为反射率； QQ =,称为透过率,则得：+=,、透热体 、白体

30、、黑体 ,（三）透热体，白体与黑体,二、物体的辐射能力与斯蒂芬波尔兹曼定律,（一）黑体的辐射能力与斯蒂芬波尔 兹曼定律 在一定温度下，物体在单位时间内由单位面积所发射的全部波长（从到）的辐射能称为该物体在该温度下的辐射能力，以E表示，即： E = Q/A,式中：E辐射能力，W/m2 Q辐射能，W A物体表面积，m2,理论研究证明，黑体的辐射能力Eb可用斯蒂芬波尔兹曼定律表示为：,EbT4,式中：Eb 黑体的辐射能力， W/m2 斯蒂芬波尔兹曼常数，,5.6710-8W/(m2 K4 ),T黑体表面的热力学温度，K。,EbCb( T/100 )4,在应用时，通常将上式写成：,式中：Cb黑体的辐射

31、系数 Cb5.67W/(m2 K4 ),解（1）黑体在20时的辐射能力：,Eb1=Cb( )4,T,100,=5.67（ ）,273+20,100,4,例：试计算一黑体表面温度分别为20及600时辐射能力的变化。,418W/m2,（2）黑体在600时的辐射能力,Eb2=Cb( )4,T,100,=5.67（ ）,273+600,100,4,32930W/m2,Eb2,Eb1,=,32930,=,78.8,418,实际物体的辐射能力E与同温度下黑体的辐射能力Eb之比值称为该物体的黑度，以表示，即： E Eb,（二）实际物体的辐射能力、黑度与灰体,1、实际物体的辐射能力,3、灰体,2、黑度1,T=

32、1200K,（黑体）,0.5（灰体）,实际物体,0 2 4 6 8 10,波长（ ）m,黑体与灰体辐射能力和实际物体辐射能力的比较,单色辐射能力（m-2m-1）,E,黑体,灰体,b,对任何波长均有,b,定值,灰体的黑度不随波长变化的示意图,式中 1-2辐射传热速率，； 1-2总辐射系数，/（m2k4）； 角系数； 辐射传热面积，m2； 1、2分别为热、冷物体表面的热力学温度（）。,四、两固体间的辐射传热,1-2=1-2（ ）（ ）4,1,100,2,100,Cb,1,A2,1,A1,+,-1,Cb,1,2,1,1,+,-1,2,1,（ ）,例4-23 有一外径为0.1m的表面 已被氧化的铸铁管

33、，其温度为400，插入一截面为0.2m见方的耐火砖烟道中。烟道内壁温度为1000 。试求管与耐火砖壁间每米管长热辐射的热量。,解：T1 = 400+273 = 673K， T2 = 1000+273 = 1273K 每米铸铁管外表面积A1=dl=0.11=0.314m2 每米耐火砖壁的表面积 A2=40.21=0.8m2,1-2=1-2（ ）（ ） ,1,100,2,100,黑度1=0.71，2=0.9，=1，A=A1=0.314m2,Cb,1,A2,A1,+,-1,2,1,（ ）,1,1-2=,5.67,0.71,0.8,0.314,+,-1,0.9,1,（ ）,1,=,=3.9W/（m2.

34、K4）,= 3.910.314（673/100）4 - （1273/100）4= -29.6103W,（一）按用途分类 加热器、冷却器、冷凝器和蒸发器 （二）按冷、热流体的传热方式分类 1、两流体直接接触式换热器,第六节 换热器,一、换热器的分类,两流体直接接触式换热器,空气,热水,填料,凉水塔,冷流体,热流体,热流体,冷流体,蓄热式换热器,填料,2.蓄热式换热器,夹套,夹套式换热器,3.间壁式换热器,夹套,夹套式换热器,二、间壁式换热器,（一）夹套式换热器,（二）沉浸式蛇管换热器,（三）喷淋式换热器,水槽,水,水池,（四）套管式换热器,外管,内管,形管,（五）螺旋板式换热器,螺旋板式换热器,

35、（六）板式换热器,流体,流体,流体,流体,（a）板式换热器流向,流体A,流体B,平板,翅板,封条,（a）逆流形板束,（b）单元体,（七）板翅式换热器,板翅式换热器,板翅式换热器,(a)逆流,(b)错流,高温气体,低温气体,热管,外壳,隔板,热管式换热器,（八）热管式换热器,热管工作原理,低温气体,工作液体放热,工作液体吸热,翅片,冷凝端,蒸发端,吸液网,隔板,高温气体,外壳,热管,（九）列管式换热器,固定管板式换热器,1、固定管板式换热器,浮头式换热器,2、浮头式换热器,U型管式换热器,3、U型管式换热器,三、列管式换热器选用计算中的有关问题,（一）流体空间的选择,冷热流体流动通道的选择 1、

36、不洁净或易结垢的液体宜在管程；,2、腐蚀性流体宜在管程；,3、压力高的流体宜在管程；,4、为增大，需提高流速的流体，走管程；,8、流量小而粘度大的流体一般以壳程为宜。,7、被冷却的流体宜走壳程；,6、饱和蒸汽冷凝宜走壳程；,5、两流体温差较大，对于固定管板式换热器，大的，走壳程；,（二）流体流速的选择,（三） 换热管规格和排列选择 为了制造和维修的方便，我国目前试行的系列标准规定采用192mm、252mm和252.5mm，管长有1.5、2.0、3.0、4.5、6.0、9.0m， 排列方式：正三角形、正方形直列和错列排列。,（四）折流挡板 弓形缺口=（0.150.45)D 板间距=0.21.0D

37、,a.切除过少 b.切除适当 c.切除过多,（五）壳体有圆缺形折流挡板时对流传热系数的计算,=0.36,de,(,de u0,),0.55,(,cp,),1/3,(,w,),0.14,这里当量直径的定义是:,4流体流动截面积,传热周边,de=,管子正方形排列时:,三角形排列:,-,4,d02,)/(d0),de=4( t2,d0-管外径 u0-取法： u0 = v/s,S =hD（1-d0/t）,t-相邻两管中心距 ，m,胀管法t=(1.3-1.5)d0 焊接法t=1.25d0,（一）了解传热任务，掌握工艺特点与基本数据 （二）选用计算内容和步骤 1、计算热负荷； 2、计算平均温度差，先按单壳

38、程多管程计算，如果温度校正系数0.8可行。 tm=tm逆=0.9170 = 63.7,（3）估算传热面积A估 参考表4-7,选总传热系数K估=250W/(m2K),（2）平均温度差 逆流 tm=70,A估=,Q,K估 tm,=1.24 106/(250 63.7)=77.9m2,（4）试选型号 采用柴油走管程，油品走壳程。管内柴油流速选取u1=1m/s。 选传热管25mm 2.5mm，其内径d1=0.02m，外径d2=0.025m,估算单程管子根数为：,n=,qm1,36001,4,d12u1,=,36000,3600 715 0.785 0.022 1,=45根,根据传热面积A估估算管子长度为：,L=,A估,d2n,=,77.9, 0.025 45,= 22m,由换热器系列标准处选浮头式换热器型号为BES600-2.5-90-6/25-4I。,若用4管程，则每管程的管长选用l = 6000mm。,管总数N = 188根，每管程的管数n =188/4 = 47根，管中心距t =32mm，正方形错列。壳体内径D =600mm，折流挡板间距h=200mm，故折流挡板数NB=l/h 1=6/0.2 1=29块。传热面积A选=86.9m2。,管程对流传热系数1,管内柴油流速：,u1=,qm1/(36001),4,d12n,=,36000/(