提高表面传热系数h的方法        ◆ 无相变传热       a）提高管内流速 代价：流动阻力↑，动力消耗↑，操作费用↑。  经济优化：选择适宜流速，使总费用最低。 优点：总传热系数↑，传热面积↓，设备投资费↓ 流速↑     非工艺物流：流量↑ 工艺物流：流通截面积↓  壳程：折流挡板数目↑ 管程：单管程→双(多)管程   b）制造人工粗造表面         促进边界层分离，减薄层流底层，强化传热。 c）加设扰流元件         管内装入麻花铁、螺旋圈或金属丝片；          增强湍动，破坏层流底层。 ◆ 有相变传热           冷凝 ：1）采用滴状冷凝，                    2）及时排放不冷凝气体，               3）气、液流向一致 ，                    4）合理布置冷凝面，                    5）利用表面张力 （沟槽 ，金属丝）。       沸腾： 1）保持核状沸腾，                    2）制造人工表面，增加汽化核心数。        （2）提高传热推动力   限制：两侧均为工艺物流时，温度不能任意改动。  适用：一侧为公用工程物流(加热蒸汽、冷凝水)时，             其进口温度可调。 * 前面介绍传热的机理和计算方法 下面介绍传热设备 分类:    ①　按用途---加热器、冷却器、冷凝器、再沸器、蒸发器等。  ②　按冷热流体热量交换的原理和方式      直接接触式：冷、热直接混合。      蓄热式：  4.7 换热器 间壁式：冷、热两流体由固体壁隔开，不直接接触              热流体 冷流体 th tc th,w tc,w Φ Φ 流体通过间壁的热交换 冷流体 热流体 热流体 冷流体  蓄热式换热器示意图   max.book118.com 间壁式换热器的类型 (1)  夹套式换热器  ◎ 结构：在容器外壁安装夹套制成。◎ 优点：结构简单。◎ 缺点：传热面受容器壁面限制，传热系数小。 ◎应用范围：主要用于反应过程的加热或冷却。 ◎强化传热方法： 釜内安 装搅拌器， 加螺旋隔板， 在釜内安装蛇管。 加热蒸汽 釜 冷凝水 物料 物料 搅拌器     夹 套 式 换 热 器 (2) 沉浸式蛇管换热器  ◎ 结构：将金属管子绕成各种形状，沉浸在液体中。◎ 优点：结构简单，便于防腐，能承受高压。◎ 缺点：管外流体的湍流程度低，表面传热系数较小。管内易除垢。◎强化传热方法：可安装搅拌器。          蛇  管  的  形  状 (3) 喷淋式换热器 ◎ 结构：将换热管成排地固定于支架上，热流体在管内流动，冷却水由管上方的喷淋。◎ 优点：湍流程度高，传热效果好；冷却水在喷林中气化，携带热量，降低冷却水温度；便于检修和清洗。◎ 缺点：喷淋不易均匀，杂质易进入冷却水。 ◎应用范围：多用于冷却管内的热流体。 直管 水槽    喷 淋 式 冷 却 器 （4）套管式换热器 ◎ 结构：将两种直径大小不同的直管装成同心套管，并可用U形肘管把管段串联起来，每一段直管称作一程。◎ 优点：表面传热系数大；逆流流动，平均温差最大；结构简单；能承受高压。◎ 缺点：占地面极大；耗材量大；易泄漏。 ◎应用范围：流量不大，粘度较大，传热面积不多，压强较高 外管 内管 套 管 式 换 热 器 ◎ 结构：壳体、管束、管板、折流挡板和封头。 一种流体在管内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。 （5）管壳式换热器 又称为列管式换热器，是最典型的间壁式换热器。 ◎ 优点： 单位体积设备所能提供的传热面积大， 传热效果好， 结构坚固， 可选用的结构材料范围宽广， 操作弹性大，       单程：        多程：                ◆ 多管程：封头内设置分程隔板      单管程→多管程。 ◆ 多壳程： 相当于单壳程串联，传热面积↑。 双管程固定管板换热器 流通截面积： 传热面积： 说明：管程数↑，流通截面积↓，管内流速↑，hi ↑，强化传热。 安装：上下安装，常用；                                  左右安装，排液不畅时采用。 常用形式：弓形，圆盘形。      折流挡板 作用：提高壳程流体湍动程度(Re 100 湍流)，ho，强化传热。       冲刷沉积物，减小污垢热阻；       对壳体起支撑作用。 代价：壳体阻力↑，系统动力消耗↑。      弓形 圆盘形 a）固定管板式换热器 适用： * 壳程流体不易结垢或容易化学清洗；             *  壳体与传热管壁温度之差小于50?C，否则加膨胀节。 局限： 管、壳温度不同，产生热应力，当Δt＞50℃时，管弯曲、断裂或管板变形。 壳程不易机械清洗； 优点：* 结构简单，成本低； 固定管板式 浮头式 U形管式 带膨胀节的固定管板换热器 特点：消除了温差应力、便于清洗和检修；            结构复杂、成本高； 适用：应用广泛。    b）浮头式换热器      一端可以沿轴向自由浮动 c）U形管式换热器 特点：具有温度补偿作用；             管程不易清洗。 适用：可用于高温高压，适用于管程为洁净而不易结垢的流体。 结构: max.book118.com  列管式换热器的设计和选用  流体有结垢                                 管程  腐蚀性                                        管程  压力高的高低                              管程  饱和蒸汽 ，需要冷却的流体              壳程  流量小而粘度大的流体                       壳程  表面传热系数大的流体                       壳程                一般经验原则 (a)选择流程:哪一个物流走管程，哪一个物流走壳程 （1）列管式换热器设计和选用应考虑的问题 (b) 流速的选择              ◆ 流速↓，表面传热系数↓，污垢热阻↑，流体阻力↓；             ◆ 流速↑，表面传热系数↑，污垢热阻↓，流体阻力↑。  管程和壳程都需要选择适宜的流速 一般流体             0.5~3               0.2~1.5 易结垢液体            1                     0.5 气体                    5~30                  3~15 对于液体，一般粘度越大，要求流速越大 管程 壳程 (c) 流动方式的选择           ◆对于同样的进、出口条件，传热量相同， A逆 A并；            ◆管程 或壳程↑，表面传热系数↑，但同时流动阻力↑，             △tm ↓，应权衡确定。 200 100 60 160 单管程——逆流 多管程 200 100 160 60 110 200 100 160 60 110  (d) 换热管规格和排列的选择             换热管规格： 1.5m、2m
4.7_换热器.ppt