第04章热量传递.ppt

一、间壁式换热器 1．夹套式换热器 主要应用于反应过程的加热或冷却。该种换热器的传热系数较小，传热面又受容器的限制，因此适用于传热量不太大的场合。为了提高其传热性能，可在容器内安装搅拌器，使器内液体作强制对流；为了弥补传热面的不足，还可在器内安装蛇管等。 2．蛇管式换热器 （1）沉浸式蛇管换热器 优点：结构简单，价格低廉，便于防腐蚀，能承受高压 缺点：由于容器的体积较蛇管的体积大得多，故管外流体的a较小，因而总传热系数K值也较小。 （2）喷淋式换热器 和沉浸式蛇管换热器相比，具有便于检修和清洗、传热效果较好等优点，缺点是喷淋不易均匀。 列管式换热器的基本型式和设计计算 列管式换热器是目前化工生产中应用最广泛的传热设备，与前述的各种换热器相比，主要优点是单位体积所具有的传热面积大以及传热效果好。此外，结构简单，制造的材料范围较广，操作弹性也较大等，因此，在高温、高压和大型装置上多采用列管式换热器。 列管式换热器的基本型式 按补偿应力方式分） 1．固定管板式 固定管板式 2．U型管换热器 3．浮头式换热器 新型的换热器 一、翅片式换热器 板式换热器 优点：结构紧凑、单位体积设备提供的传热面积大；总传热系数高，如对低粘度液体的传热，K值可高达7000W/（m.℃）；可根据需要增减板数以调节传热面积；检修和清洗都较方便等。 缺点：处理量不大；操作压强比较低，一般低于15atm，最高也不超过20atm；因受垫片耐热性能的限制，操作温度不能太高，一般对合成橡胶垫圈不超过130℃，压缩石棉垫圈也低于250℃ （1）逆流和并流时的传热温差 Th1 Tc1 Th2 Tc2 Th1 Th2 Tc1 Tc2 Th1 Th2 Tc1 Tc2 Th1 Th2 Tc2 Tc1 逆流 并流 第三节 对流传热 Th1 Th2 Tc1 Tc2 通过微元面的传热量为 在微元中热、冷流体的温差为 热流体放出热量 ，温度下降 冷流体得到热量 ，温度上升 分别对热流体和冷流体进行热量衡算 第三节 对流传热 4.3.27 4.3.28 4.3.29 4.3.30 Th1 Th2 Tc1 Tc2 通过微元面的传热量为 在微元中热、冷流体的温差为 热流体放出热量 ，温度下降 冷流体得到热量 ，温度上升 分别对热流体和冷流体进行热量衡算 第三节 对流传热 4.3.27 4.3.28 4.3.29 4.3.30 积分，得 热容流量 第三节 对流传热 时，对数平均值与算术平均值的差小于4％，此时在工程计算中可以用算术平均值代替对数平均值。 平均传热温差，对数平均温差 换热器两端温差大的数值 换热器两端温差小的数值 计算并流和逆流情况下平均温差的通式 第三节 对流传热 结论：在冷热流体的初、终温度相同的条件下，逆流的平均温差较并流的大。 【例题4.3.6】在套管换热器中用冷水将100℃的热水冷却到60℃，冷水温度从20℃升至30℃。试求在这种温度条件下，逆流和并流时的平均温差。 ＝60－20＝40℃， ＝100－30＝70℃ ＝60－30＝30℃， ＝100－20＝80℃ ℃ ℃ 并流时 解：逆流时 第三节 对流传热 在换热器的传热量及总传热系数相同的条件下，采用逆流操作，其优点是： （1）可以节省传热面积，减少设备费； （2）或可以减少换热介质的流量，降低运行费。 因此，在实际工程中多采用逆流操作 热、冷流体的最高温度集中在换热器的一端，使得该处的壁温较高。有的化工物料受限制。 对于高温换热器，应避免采用逆流操作 逆流操作的缺点： 第三节 对流传热 （2）错流和折流时的传热温差 按逆流计算对数平均温差，再乘以温度修正系数 温度修正系数小于1，即错流和折流时的传热温差小于逆流时的温差。 按逆流计算的对数平均温差 温度修正系数，无量纲 工程上采用折流和其他复杂流动的目的是提高传热系数，其代价是使平均温差减少。因此，在设计时最好使温度修正系数 0.9；当其 0.8时，经济上不合理，应另选其他形式，如增加壳程数，或将多台换热器串联使用，以使传热过程接近逆流。 第三节 对流传热 4.3.35 单壳程两管程 1－2型 两壳程四管程 2－4型 壳程: 流体在壳体内每通过一次为一壳程 管程: 流体在管内每通过一次为一管程 第三节 对流传热 第三节 对流传热 单壳程 两壳程 第三节 对流传热 三壳程 错流 第三节 对流传热 二 大空间自然对流传热 对流传热系数与 和 有关 与传热表面的性质和位置以及 有关 固体壁面与静止流体之间由于流体内部存在温差造成密度差，由此产生升浮力使流体流动，称为自然对流。 大空间自然对流传热是指固体壁面边界层的发展不受空间限制或干扰的自然对流传热。换热过