化工原理精品教学（河北科技大学）传热9-10学时.pptVIP

附件 封头 排气孔、排液孔 接管、支座 导流筒、缓冲挡板等 材质 主要材质：碳钢、不锈钢、铜、石墨等； 尽量选用碳钢，可以在不同部位选用不同的材质 阻力损失 管程：按直管阻力+局部阻力计算 壳程：按局部阻力计算 液体：10~100kPa；气体：1~10kPa 设计及选用步骤 Yes 确定流程 计算热负荷Q 确定进出口温度 预选K 估算换热面积 A 确定基本尺寸 计算压强降允许值 No 结束 Yes No 计算Δtm 计算 新型换热器 间壁两侧流体进行换热 平板 圆管 流动状态 流体特性 热管换热器 折流杆 安装扰流装置 碎金属 流化床换热器 折流杆代替折流挡板 螺旋板式、 翅片管、 板壳式 板翅式、 板式、 螺旋槽纹管、缩放管代替直管 静态混合器 螺旋板式换热器 板式换热器 翅片式换热器 热管 换热器的强化 提高K 增大A 提高Δtm 逆流操作 蒸汽冷凝 提高蒸汽压力 单位设备体积的换热面积 新型换热器 * 混合式：冷热流体互相混合，直接接触进行换热。设备简单，热效率高。应用受到限制，只适用于冷热流体允许混合的场合。应用：吸收、冷却同时进行；真空设备的尾气回收。 蓄热式：器内装有固体填充物，冷热流体交替流过填充物，借助填充物进行换热。结构简单、耐高温。设备体积大、不能避免两种流体的混合。应用：反应器中填充物为催化剂，反应与换热同时进行。 * Δ 4 对流给热 导热 对流给热 热流体T 冷流体t 传热速率方程式 K 传热系数 传热过程计算 * * K 传热系数 两边同乘以dA1 两边同乘以dA2 传热过程总阻力 平壁或薄壁 污垢热阻 热阻可忽略 污垢 管壁 K的讨论 过程强化 壁温的估算 接近热阻小（α大）的一侧流体的温度 K的讨论 K始终接近于α小 增大α小 传热过程基本方程 为常数 * 逆流 并流 算术平均= 流体有相变 计算和讨论 70 10 30 50 当 100 60 60 100 120℃的水蒸汽加热冷流体 并 逆 传热计算 计算依据 设计型计算、操作型计算 设计型计算 选择流向、 流程、流速、材质 热负荷 列管换热器 操作型计算 已知 物性、流动方式 判定换热器能否使用 预测参数变化 计算需要面积 提供面积 第一类题目预测 第二类题目预测 16个参数、10个方程、 6个已知参数，可解 考题 在内管为φ180*10的套管换热器中，将流量3500kg/h的 某液体从100℃冷却到60℃，其平均比热cp2=2.38kJ/(kg.℃） 环隙走冷却水，其进出口温度分别为40和50℃，平均比热 cp1=4.174 kJ/(kg.℃），基于内管外表面积得传热系数 K=2000W/(m2.℃)，且保持不变。热损失可以忽略。 求：1.冷却水用量 2.计算两流体为逆流和并流是得平均温差和管长。 考题2 一单壳程单管程列管换热器。由多根φ25*2.5的钢管组成管束， 管程走有机溶液，流速为0.5m/s,流量为1.5×104kg/h. 比热为1.76kj/(kg.K),密度为858kg/m3,温度由20℃加热至50℃， 壳程为130℃的饱和蒸汽冷凝。管程和壳程的对流给热系数 分别为700W/(m2.K)和10000W/(m2.K).钢的导热系数 为45 W/(m.K)。污垢热阻可以忽略。 求：1.传热系数 2.管子根数及管长 3.在冷流体进口温度不变的情况下， 若要提高此设备的传热速率， 你认为要采取的措施？ 换热器 夹套式、 蛇管式、 套管式 直接接触进行换热 借助填充物进行换热 通过固体壁面进行换热 管壳式 固定管板式 U型管式 浮头式 单程 多程 多程 蓄热式 间壁式 分类 混合式 （列管式） 夹套换热器 蛇管换热器 套管式换热器 列管式换热器 列管式换热器 列管式换热器 列管式换热器 列管式换热器 列管式换热器 列管式换热器 管壳式换热器设计应考虑的问题 工艺流体之间换热，用低品位的载热体 介质的选择 介质、流道、流速、进出口温度、管程和壳程数、管子的规格和排列、折流挡板、外壳直径、附件、材质、阻力损失 流道的选择 依据流体的物性和目的综合考虑 例：水冷却空气——空气走管程 水冷却乙醇蒸汽——水走管程 流速的选择 设备费用 操作费用 两流体均为工艺流体时，由工艺条件决定； 一流体为工艺流体时，另一流体由设计者决定。 进出口温度的确定 管子规格和排列 标准中规格φ19×2mm，φ25×2.5mm 中心距25mm、32mm 管长：钢管长度是管长的整数倍 与管板的连接方式：胀接、焊接、胀焊结合 排列方式：正三角形、正方形（直列、错列） Δt =5~10 ℃ 深井水20℃，循环水30℃ 管程和壳程数 管内流速较小时，单管程改为多管程 换热器的串、并联 流量一定时，α串α并 温差校正系数 采用