7. 多股流换热器设计和运行研究解析
7. 多股流换热器设计和运行研究
6 5 4 3 2 1 0 280 290 300 310 320
通道数
通道数
流体温度（K）
图 2.11 第 8 种排列的流体温度
6 5 4 3 2 1 0 280
6 5 4 3 2 1 0
图 2.12 第 9 种排列的流体温度
通道数
290
300 310 流体温度（K）
320
பைடு நூலகம்
通道数
280
290
300 310 流体温度（K）
）
multi
1.23614 1.24317 1.23424 1.24525
w 换热量（
79437 76548 77176 78500
）
multi
1.17819 1.20851 1.20106 1.18812
表 3.14 工况 11 和工况 12 的参数
工况 11 流体 A B C
℃ ） 流量（kg/s ） 进口温度（ ℃ 进口温度（
序号 排列方式 换热量 Q (kw) 单位换热量的 dSgenb 熵产 （不混合时） ×100 单位换热量的 dSgenh 熵产 （混合后） ×100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
ABCBA ABBAC ABABC ACBAB AACBB AABCB CBAAB CABAB BACAB BCAAB CAABB
研究现状
• 在设计方面，过增元教授曾提出了两股流换热 器的温差场均匀性优化原理；Fan、陈长青、 Prasad 、 Suessmann在通道排列方面都提出了 自己的见解。
• 在运行方面，卢洪波从最小能耗方面进行了研 究，结合对流换热场协同理论，提出了多股流 换热器运行和控制优化方法。
多股流换热器网络及其衍生网络法综合优化课件
01
多股流换热器网络 及其衍生网络法综
合优化方法
优化目标确定
01
02
03
最小化换热成本
通过优化换热器网络，降 低换热过程中的能量消耗 和成本。
提高换热效率
优化换热器网络布局和操 作参数，提高换热效率， 减少热量损失。
降低环境污染
在满足工艺要求的前提下， 尽量减少换热过程中的能 源消耗和污染物排放。
优化方法选择
数学规划法
通过建立数学模型，将换热器网络的优化问题转化为数学问题， 利用数学方法求解最优解。
遗传算法
模拟生物进化过程中的遗传机制，通过自然选择和遗传变异等操 作，寻找最优解。
人工智能算法
利用神经网络、深度学习等算法，对大量数据进行训练和学习， 寻找最优解。
优化过程实施
建立数学模型
根据工艺要求和换热器网络实际情况，建立数学 模型，包括目标函数、约束条件等。
01
衍生网络法基础
衍生网络法定义
衍生网络法是一种基于数学和计算机科学的优化方法，用于解决多目标、多约束 的复杂系统优化问题。
它通过构建一个或多个衍生网络来描述和解决优化问题，利用网络拓扑结构和节 点间的关联关系来寻找最优解。
衍生网络法原理
衍生网络法的基本原理是将问题转化为网络流问题，通过构 建适当的衍生网络，利用网络流算法寻找满足所有约束条件 的最优解。
研究现状
目前，多股流换热器网络优化研 究已经取得了一定的进展，但仍 存在一些问题需要进一步探讨。
现有的研究方法大多基于经验或 半经验模型，缺乏系统性和理论 性，难以满足实际生产的需求。
针对多股流换热器网络的综合优 化问题，需要进一步研究更加科
学、系统的优化方法和技术。
多股流绕管式换热器的管束排布及传热计算
2019年第38卷增刊1 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS收稿日期：2019–05–13；修改稿日期：2019–05–20。
第一作者：欧阳新萍（1964—），男，硕士，教授，研究方向为换热器及强化传热。
E-mail ：xpoy@ 。
通信作者：秦洁，硕士研究生，研究方向为换热器及强化传热。
E-mail ：qinjie1996@ 。
引用本文：欧阳新萍, 秦洁, 薛林锋. 多股流绕管式换热器的管束排布及传热计算[J]. 化工进展, 2019, 38(s1): 39–45.Citation: OUYANG Xinping, QIN Jie, XUE Linfeng. Tube bundle arrangements and heat transfer calculations of multi-stream spiral-wound heat exchanger[J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2019, 38(s1): 39–45.·39·化 工 进展DOI ：10.16085/j.issn.1000–6613.2019–0774多股流绕管式换热器的管束排布及传热计算欧阳新萍1，秦洁1，薛林锋2，白桦1，夏荣鑫1，赵加普1，李思思1（1上海理工大学制冷与低温工程研究所，上海 200093；2江阴金童石化装备有限公司，江苏 无锡214400） 摘要：多股流绕管式换热器的结构复杂，传热计算的难度较大。
常见的计算方法是根据一些假定条件建立计算模型、进行数值求解，这种计算方法较复杂，不适合工程计算。
而一些能用于工程计算的简便解析计算方法则存在迭代计算复杂、应用范围受限的缺点。
本文列举了几种典型的多股流绕管式换热器的管束排列结构，分析了各自的结构特点；给出了多股流换热器的管板结构及相应的流体进出口接管方式，分析了各自的优缺点及应用场合。
多股流换热器动态特性及控制研究
目标流体B温度从35℃变化至45℃，流体 出口温度响应曲线
影响换热器动态特性的因素
翅片横向导热的影响
1.0
Ntu=0.1
0.8
Ntu=0.3
0.6
T
h,out
0.4
Ntu=1
Bio=16 Bio=9
0.2
Ntu=5
Bio=4
Bio=1
0.0
Bio=0.04
0
1
2
3
4
5
t
换热器的大部分运行工况下(Ntu在3左右)，对于大部分换热器的结构尺寸(Bi数不超过9)， 不考虑翅片的横向导热热阻带来的误差小于6%
dΘ~ AΘ~ BT* dx
Θ~ ~1,~2,,~M T
边界条件经过拉氏变换后为：
Θ~x
~ G
Θ~
G~ Θ~x
1
T*
x
G~
T*
G~ T*
x
s
Θ~
G~ Θ~
~ G
Θ~x
1
T*
G~ T*
k 1
i 1
多通道换热器稳态特性的解析解
W
* i
d ti* dx
Mw
U
* ij
j 1
tw* ,j
ti*
M
0
U
* ij
ti*
tw,
* j
i 1
稳态解
dT* A*T* dx
T* H*e*x D*
多通道换热器动态特性的解析解
入口温度扰动的线性模型
i
换热器设计及性能分析总结二版
⏹ 换热器的定义：在工程中，将某种流体的热量以一定的传热方式传递给其他流体的设备(又称热交换器,Heat Exchanger) 。
一般是两种温度不同的流体参与传热,一种流体温度较高,放出热量,另一种流体温度较低,吸收热量。
但是,在某些换热器中,也有多于两种具有不同温度流体参与传热的。
这里所讲的换热器是指以传热为其主要目的的设备。
在工业生产中的有些设备,如制冷设备、干燥设备、精馏设备等等,在其完成指定的生产工艺过程的同时，都伴随着热量的交换,但传热并不是其主要目的,因此,就不属于换热器的范畴。
⏹ 换热器的分类：按用途分：预热器、冷却器、冷凝器、蒸发器等按制造材料分：金属、石墨、陶瓷、熟料等按工作原理分:回热式（蓄热式）即冷热流体交替流过换热表面、混合式（冷热流体直接相互掺混）、间壁式（冷热流体由固体壁面隔开）按流动型式：顺流、逆流、混流、一次交叉流、顺流式交叉流、逆流式交叉流、混合式交叉流⏹ 各种流型平均温差的比较(1）逆流平均传热温差远远大于顺流平均传热温差。
事实上，在所有换热流型中,逆流和顺流是两种极端情形,逆流传热性能最好,平均传热温差最大，顺流传热性能最差,平均传热温差最小。
（2）在折流换热器中,即包含有逆流、也有顺流,因此，其平均传热温差介于逆流和顺流之间。
(3）对于三种典型的一次交叉流动而言，相同条件下两种流体都横向不混合的平均传热温差最大，相反,两种流体都横向混合的平均传热温差最小。
对于多次交叉流动而言,总趋势为逆流的多次交叉流动平均传热温差接近于逆流,总趋势为顺流的多次交叉流动平均传热温差接近于顺流。
(4）从出口温度来看,逆流式换热器冷流体出口温度可能高于热流体出口温度,但顺流式换热器冷流体出口温度永远低于热流体出口温度。
另一方面,逆流式换热器中冷、热流体最高温度位于换热器的同一端,该处传热壁面温度高,工作条件恶劣;而顺流式换热器中冷、热流体在换热器同一端进入,传热面冷却较好在所有流型中,交叉流动换热面热应力最小。
化工原理课程设计——换热器的设计
化工原理课程设计——换热器的设计1000字
该课程设计的目标是设计一个换热器，用于从一种热流体中传递热量到另一种热流体。
设计过程中需要考虑到热传递的效率和换热器的成本。
设计要求：
1.设定两种热流体的流量和进出口温度。
2.根据流量和温差计算出所需的传热量。
3.选择一种合适的换热器类型并计算出尺寸和效率。
4.根据选择的换热器类型确定换热管的材料，并计算出所需的管道长度。
5.确定换热器外壳材料和绝缘材料，并计算出所需的壁厚度。
在设计过程中，需要进行以下计算：
1.计算热传递量：
热传递量 = 流量 x 热容 x 温差
流量：两种热流体的流量
热容：热流体的比热容
温差：两种热流体的进出口温度差
2.选择换热器类型：
常见的换热器类型包括：管式热交换器、板式热交换器和壳管式热交换器。
在选择时需要考虑到传热效率、材料成本以及维护难度等因素。
3.计算换热管尺寸：
换热管的长度和直径需要根据流量和传热效率来计算，同时需要考虑到管壁的热传递系数和管壁的厚度。
4.确定换热器外壳材料和绝缘材料：
外壳的材料需要考虑到其耐腐蚀性和强度，同时需要计算出所需的壁厚度。
绝缘材料需要选用热传导系数较小的材料，以提高传热效率。
5.总体设计方案：
根据上述计算和选择，得到符合要求的换热器总体设计方案，并进行设计图纸和工艺流程图的绘制。
结论：
在设计过程中，需要考虑到换热器的热传递效率、成本、材料选用和维护难度等因素，从而得出符合要求的总体设计方案。
换热器课程设计书总结
换热器课程设计书总结一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握换热器的基本原理、类型、性能及其在工程中的应用。
通过本课程的学习，学生应能理解并运用换热器的基本公式，独立进行换热器的选型和设计，具备分析并解决实际工程问题的能力。
具体来说，知识目标包括：1.掌握换热器的基本概念、分类及工作原理。
2.理解换热器的传热过程及影响因素。
3.熟悉换热器的性能评价指标及其计算方法。
4.了解换热器在工程中的应用和实例。
技能目标包括：1.能够根据工程需求选型合适的换热器。
2.能够运用换热器的基本公式进行简单的设计计算。
3.具备分析并解决实际工程中换热器相关问题的能力。
情感态度价值观目标包括：1.培养学生的工程意识，使其认识到换热器在工程中的重要性。
2.培养学生对科学知识的尊重和热爱，激发其继续深入学习的热忱。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括换热器的基本原理、类型、性能及其在工程中的应用。
具体安排如下：1.第一章：换热器概述，介绍换热器的基本概念、分类及工作原理。
2.第二章：换热器的传热过程及影响因素，分析换热器传热过程的基本方程及其影响因素。
3.第三章：换热器性能评价指标及其计算方法，讲解换热器性能评价的主要指标及其计算方法。
4.第四章：换热器在工程中的应用和实例，介绍换热器在工程中的实际应用和典型实例。
三、教学方法为了提高教学效果，我们将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
包括：1.讲授法：通过讲解换热器的基本原理、公式及其应用，使学生掌握换热器的基本知识。
2.案例分析法：通过分析实际工程中的换热器案例，使学生更好地理解并运用换热器知识。
3.实验法：学生进行换热器实验，使其直观地了解换热器的工作原理和性能。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：《换热器原理与应用》，为学生提供系统的换热器知识。
2.参考书：提供相关领域的参考资料，帮助学生拓展知识面。
3.多媒体资料：制作课件、视频等，丰富教学手段，提高学生的学习兴趣。
换热站电气运行分析报告
加强员工电气安全培训，提高员工的安全意识和 应对突发事件的能力。
优化电气系统配置的建议
合理布局
根据换热站的实际需求， 合理布局电气设备，优化 电缆走向，减少能源损失。
选用高效节能设备
优先选用高效节能的电气 设备，降低能耗，提高运 行效率。
智能化控制
引入智能化控制系统，实 现电气设备的自动化控制， 提高系统的稳定性和可靠性。
接地保护
过载保护
检查换热站电气设备的接地保护措施，确 保设备安全接地。
检查换热站电气设备的过载保护功能，确 保设备在过载时能够自动断电。
短路保护
漏电保护
检查换热站电气设备的短路保护功能，确 保设备在发生短路时能够快速切断电源。
检查换热站电气设备的漏电保护功能，确 保设备在发生漏电时能够及时切断电源并 报警。
01
02
03
04
电能转换
将电能转换为热能，为供热系 统提供热量。
监控与控制
通过自动化控制系统，实时监 测和控制换热站电气设备运行 状态，确保安全、稳定运行。
节能减排
采用先进的节能技术和设备， 降低能耗，减少排放，提高能
源利用效率。
故障诊断与处理
对电气设备进行故障诊断和预 警，及时发现并处理故障，确
保系统正常运行。
REPORTING
2023-2026
ONE
KEEP VIEW
换热站电气运行分析 报告
REPORTING
CATALOGUE
目 录
• 引言 • 换热站电气系统概述 • 换热站电气运行状况分析 • 换热站电气故障及处理 • 换热站电气运行优化建议 • 结论
PART 01
引言
报告目的和背景
多股流换热器项目设计方案
多股流换热器项目设计方案1．简介多股流换热器首先应用在同时传输超过两种冷热流体的低温过程[1]。
这种类型的换热器为了实现这种目标采用了外壳、螺旋管、板、翅。
外壳和螺旋器能够处理一个冷流体对应两个或多个热流体，反之亦然，板翅式换热器的几何结构设计在同一个单元里能处理两种以上的热流体和冷流体。
命名A 表面传热面积m2Ac 自由流通面积m2a 传热系数比率 (公式(8))b 传热指数 (公式(8))Cp 热容量(J/kg℃)CP 热容流率 (W/℃)dh 水力直径(m)F 摩擦系数fs 表面积比总面积H 焓 (kW)HT 换热器高度(m)h 传热系数(W/m2℃)hA 表面积总传热系数(W/℃)j 科尔伯恩系数(St Pr2=3)k 水的热导率(W/m℃)Kh 常用传热系数方程(热水力模型)Kp 压降方程中的常量(热水力模型)L 换热器长度 (m)m 质量流量(kg/s)Np 每流段落Pr 普朗特数DP 压降Q 热负荷 (W)R 污垢热阻(m2·℃/W)Re 雷偌数RW 墙体热阻(m2·℃/W)St 斯坦顿数T 温度 (℃)V 通道体积 (m3)VT 换热器总体积 (m3)W 换热器宽度 (m)x 摩擦系数与雷偌数比率(公式(9))y 摩擦指数与雷偌数比率(公式(9))下标1 交换器1侧2 交换器2侧w 壁条件希腊字母α换热器一侧的总换热面积与总体积的比值（m2/ m3）β换热器一侧的总换热面积与板块之间体积比（m2/ m3）δ板间距（m）ε板厚度（mm）κ翅片的导热系数(W/m℃)μ粘度（kg/ms）ρ密度（kg/ m3）η翅片保温系数τ翅片厚度（mm）至于有人建议，热回收网络至少需要N-1个独立的交换器，其中N是在这个过程中流体附加效用的数目[2]，如果所有热力研究在一个独立的单元实现，那么空间、重量、支撑结构的节省就能实现，因此对于设计多股流换热器方法的发展这是一个动力。
主要关注的是关于能操作的如温度、压力和限制应用的如比较干净的液体对多流体在经常使用的扳翅热交换器型号中应用的限制。
多股流有相变换热器温差计算与分析
多股流有相变换热器温差计算与分析1概述由于液氧泵内压缩流程具有安全性好、连续供氧的可靠性高及装置的一次性投资较低等优点，近年来这种流程在国内外受到了重视，并得到了较快的发展。
在液氧泵内压缩流程中，使液氧汽化的换热器是其关键设备之一，特别是将高压液氧汽化和氮气复热放在一个换热器中进行的这种组合式的热交换器，因其具有不可逆损失相对较小的特点，就更有必要对这种组合式热交换器加以研究。
计算换热器的传热温差是研究换热器换热过程的基本内容之一。
本文以扬子20000m3/h内压缩流程空分设备所使用的组合式主换热器为例，从基本的传热概念出发，推导出了在换热器中氮气、氧气温度与空气温度之间存在的微分方程关系式，并指出利用mathcad7.0数学软件可以求解出此微分方程组的数值解。
本文中有一些假定条件，这些条件是有待完善的。
因此，笔者希望专业人士能注意到本文所采用的分析方法，以及所使用的mathcad这一通用的数学软件，并希望专业人士能对此方法加以改进，或提出批评意见。
2对主换热器换热过程的分析2.1分析过程中要用到的一个概念本文将某股流的焓值（有的资料上称为比焓，单位kj/kmol）与其流量的乘积称为该股流的“焓流量”（单位kj/h），显然，在某股流的摩尔流量保持不变时，则其“焓流量”的变化值就是该股流放出或吸收的热量。
当某股流的流量和压力一定时，其“焓流量”是该股流温度的函数，求出此函数的导数，就得到该股流“焓流量”随温度的变化率，一般情况下，此变化率也是温度的函数。
本文将以下分析过程中要用到的空气、氮气、液氧（氧气）“焓流量”随温度的变化率的函数分别以f(t)、g(x0)、h(x1)表示。
2.2对换热过程的简化本文仅计算从液氧开始汽化到复热至常温出主换热器这一段的温差，在液氧开始汽化前，一般可认为同一截面上液氧与纯（污）氮气温度相等，这种情况下的计算没有什么困难，只要根据冷、热流体间的热量平衡方程式就能解决。
各种换热器工作原理和特点,值得收藏
各种换热器工作原理和特点，值得收藏一、换热器1、U形管式换热器每根管子都弯成U形，固定在同一侧管板上，每根管可以自由伸缩，也是为了除去热应力。
性能特点：（1）优点此类换热器的特点是管束可以自由伸缩，不会因管壳之间的温差而产生热应力，热补偿性能好；管程为双管程，流程较长，流速较高，传热性能较好；承压本领强；管束可从壳体内抽出，便于检修和清洗，且结构简单，造价便宜。
（2）缺点是管内清洗不便，管束中心部分的管子难以更换，又因最内层管子弯曲半径不能太小，在管板中心部分布管不紧凑，所以管子数不能太多，且管束中心部分存在间隙，使壳程流体易于短路而影响壳程换热。
此外，为了弥补弯管后管壁的减薄，直管部分需用壁较厚的管子。
这就影响了它的使用场合，仅宜用于管壳壁温相差较大，或壳程介质易结垢而管程介质清洁及不易结垢，高温、高压、腐蚀性强的情形。
2、沉浸式蛇管换热器沉浸式蛇管换热器以蛇形管作为传热元件的换热器，是间壁式换热器种类之一。
依据管外流体冷却方式的不同，蛇管式换热器又分为沉浸式和喷淋式。
（1）优点这是一种古老的换热设备。
它结构简单，制造、安装、清洗和维护和修理便利，便于防腐，能承受高压，价格低廉，又特别适用于高压流体的冷却、冷凝，所以现代仍得到广泛应用。
（2）缺点由于容器体积比管子的体积大得多、笨重、单位传热面积金属耗量多，因此管外流体的表面传热系数较小。
为提高传热系数，容器内可安装搅拌器。
3、列管式换热器冷流体走管内，热流体经折流板走管外，冷、热流体通过间壁换热。
性能特点：列管式换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。
此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。
通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。
同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。
因此，当管壁与壳壁温差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。
换热器综合实验报告(一)
换热器综合实验报告1. 实验目的
- 了解换热器的工作原理
- 掌握换热器的性能测试方法
- 分析不同换热器的性能特点
2. 实验设备
- 实验台
- 热交换器
- 流量计
- 温度传感器
- 压力表
3. 实验步骤
- 连接实验设备
- 开启流体循环
- 测量冷热流体的温度、流量和压力
- 记录数据
4. 实验数据分析
- 计算传热系数
通过测量的温度、流量和压力数据，计算出换热器的传热系数，从而评估其性能。
- 绘制性能曲线
根据实验数据绘制出换热器的性能曲线，分析不同工况下的换热器性能表现。
5. 结果与讨论
- 分析实验数据
通过数据分析，得出不同换热器在不同工况下的传热效率和压降情况。
- 总结性能特点
比较不同换热器的性能特点，找出其优劣之处，为工程应用提供参考。
6. 实验结论
- 总结实验结果
根据实验数据和分析结果，得出对不同换热器性能的评价和总结。
7. 实验心得
- 对实验过程的感悟
通过本次实验，我对换热器的工作原理和性能表现有了更深入的了解，同时也掌握了相关的实验方法和数据处理技巧。
通过以上详细的实验报告，我们对换热器的性能测试方法和实验过程有了更清晰的认识，也为今后的工程实际应用提供了参考依据。
换热器设计课程设计
换热器设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解换热器的基本工作原理和类型，掌握换热器设计的基本概念和流程。
2. 使学生掌握换热器主要参数的计算方法，如传热系数、换热面积等。
3. 帮助学生了解换热器材料的选择原则及影响换热效果的因素。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识进行简单换热器设计的能力，包括计算、选材和绘图。
2. 提高学生分析实际工程问题，运用换热器设计原理解决问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对换热器设计课程的兴趣，激发学生学习热情和探究精神。
2. 引导学生关注换热器在节能、环保等方面的作用，提高社会责任感和使命感。
3. 培养学生团队合作意识，学会在团队中分工与协作，共同完成设计任务。
本课程针对高年级学生，结合换热器设计课程的性质，注重理论联系实际，提高学生的实践操作能力。
课程目标具体、可衡量，旨在使学生掌握换热器设计的基本知识和技能，为后续学习和工程实践打下坚实基础。
同时，关注学生的情感态度价值观培养，使学生在学习过程中形成积极的学习态度和正确的价值观。
二、教学内容1. 换热器原理与分类：讲解换热器的基本工作原理，介绍常见的换热器类型及其特点，如管壳式、板式、翅片式等。
2. 换热器设计流程：阐述换热器设计的基本步骤，包括需求分析、选型、计算、选材、绘图等。
3. 换热器主要参数计算：详细讲解传热系数、换热面积、流体流速等主要参数的计算方法。
4. 换热器材料选择：分析各种常用换热器材料的特点，讲解选材原则及影响换热效果的因素。
5. 换热器设计实例分析：结合实际工程案例，分析换热器设计过程中的关键问题，提高学生解决实际问题的能力。
教学内容依据课程目标进行科学、系统地组织，按照以下进度安排：1. 第1-2课时：换热器原理与分类，了解各种换热器的优缺点。
2. 第3-4课时：换热器设计流程，明确设计步骤和要求。
3. 第5-6课时：换热器主要参数计算，掌握关键参数的计算方法。
4. 第7-8课时：换热器材料选择，了解选材原则及影响换热效果的因素。
换热器设计介绍
换热器设计介绍用比母材熔点低的金属材料作为钎料，用液态钎料润湿母材和填充工件接口间隙并使其与母材相互扩散的焊接方法。
钎焊变形小，接头光滑美观，适合于焊接周密、复杂和由不同材料组成的构件，如蜂窝结构板、透平叶片、硬质合金刀具和印刷电路板等。
钎焊前对工件必须进行细致加工和严格清洗，除去油污和过厚的氧化膜，保证接口装配间隙。
间隙一样要求在0.01～0.1毫米之间。
种类依照焊接温度的不同，钎焊能够分为两大类。
焊接加热温度低于450℃称为软钎焊，高于450℃称为硬钎焊。
软钎焊多用于电子和食品工业中导电、气密和水密器件的焊接。
以锡铅合金作为钎料的锡焊最为常用。
软钎料一样需要用钎剂,以清除氧化膜,改善钎料的润湿性能。
钎剂种类专门多，电子工业中多用松香酒精溶液软钎焊。
这种钎剂焊后的残渣对工件无腐蚀作用，称为无腐蚀性钎剂。
焊接铜、铁等材料时用的钎剂，由氯化锌、氯化铵和凡士林等组成。
焊铝时需要用氟化物和氟硼酸盐作为钎剂，还有用盐酸加氯化锌等作为钎剂的。
这些钎剂焊后的残渣有腐蚀作用，称为腐蚀性钎剂，焊后必须清洗洁净。
硬钎焊接头强度高，有的可在高温下工作。
硬钎焊的钎料种类繁多，以铝、银、铜、锰和镍为基的钎料应用最广。
铝基钎料常用于铝制品钎焊。
银基、铜基钎料常用于铜、铁零件的钎焊。
锰基和镍基钎料多用来焊接在高温下工作的不锈钢、耐热钢和高温合金等零件。
焊接铍、钛、锆等难熔金属、石墨和陶瓷等材料则常用钯基、锆基和钛基等钎料。
选用钎料时要考虑母材的特点和对接头性能的要求。
硬钎焊钎剂通常由碱金属和重金属的氯化物和氟化物，或硼砂、硼酸、氟硼酸盐等组成，可制成粉状、糊状和液状。
在有些钎料中还加入锂、硼和磷，以增强其去除氧化膜和润湿的能力。
焊后钎剂残渣用温水、柠檬酸或草酸清洗洁净。
方法钎焊常用的工艺方法较多，要紧是按使用的设备和工作原理区分的。
如按热源区分则有红外、电子束、激光、等离子、辉光放电钎焊等；按工作过程分有接触反应钎焊和扩散钎焊等。
换热器项目数据分析报告
换热器项目数据分析报告
摘要
本报告研究换热器项目，详细分析其参数及技术特性，并阐明其工作
原理及结构组成。
通过实验数据分析，加以总结，对换热器的参数和性能
做出了充分的讨论，发现了一些问题，并提出改进方案。
一、引言
换热器是一种设备，用于在恒温、恒压或恒容的条件下，通过冷热介
质之间的热交换，实现能量的交流和利用。
换热器的典型应用有汽轮机发
电厂的燃烧器循环水换热器、冷却水冷凝器和蒸汽冷凝器等等，以及工业、节能和环保等领域。
实验的目的是研究换热器的性能及参数，并为进一步研究和实际应用
奠定基础。
二、实验方法
(1)实验内容
实验主要以管壳双级换热器为对象，研究换热器的参数和性能，包括
温度降幅、热效率等，并以实验数据分析，得出结论。
(2)实验设备
本实验使用型号为7YP-30的管壳双级换热器，外部油箱，流量计，
温度计，液位计，抗震橡胶垫，抽象桶，以及液压计，等。
(3)实验步骤
1、试验设备的安装与接线；
2、安装换热器及其附件；
3、安装管路；
4、安装控制箱；
5、准备介质；。
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2. 温差均匀性因子的提出与讨论
1) 两股流换热器的温差均匀性因子
K
2
（△T
i 1 j 1
K
K
i, j
)
2
△T
i 1 j 1
K
K
i, j
2) 多股流换热器的温差均匀性因子
multi
(n 1) K [(i 1, j ) (i, j )]2
i 1 j 1 n 1 K
可明显地看出第8、9两种排列的过剩热负荷偏离零最小，两平衡点之间的距离也小， 符合通道排列要求的原则，即平衡单元要尽可能小，属于最好的排列。第5、6两种 排列的过剩热负荷偏离零最多，两平衡点之间的距离最大，属于最差的排列，不符 合通道排列的原则。
多股流换热器的温差均匀性优化原则：
在多股流换热器中，温差均匀性因子越小，换 热流体间温差越均匀，其换热性能越好，不可 逆损失越小。
40000 30000 20000 10000 0 -10000 0 -20000 -30000 -40000
1 5 9
2 6 10
3 7 11
4 8
1.24 1.157 1.184 1.149 1.623 1.454 1.288 1.02 1.055 1.364 1.406
1
2
3
4
5
6
过剩热负荷与通道排列关系图
320
图 2.13 第 3 种排列的流体温度
6 5
图 2.14 第 10 种排列的流体温度
6 5 4 3 2 1 0 280 290 300 310 流体温度（K） 320
通道数
3 2 1 0 280 290 300 310 流体温度（K） 320
通道数
4
图 2.15 第 5 种排列的流体温度
图 2.16 第 6 种排列的流体温度
的排列，各个通道的流体温度分布与翅片的温度分布有着类似的情况。
计算结果
工况 Q ( w) 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 49869 59521 53326 59298 29272 29315 48866 66119 65663 49265 49534
multi
∑q（W）
多股流换热器 设计和运行研究
1. 课题的研究背景及意义
• 多股流换热器具有紧凑、高效的特点； • 由于翅片旁通和通道排列的存在，多股流换热器 比两股流换热器具有更复杂的温度场和换热过程； • 通道分配、通道排列是多股流换热器设计的关键 问题； • 在运行方面，多股流换热器的最小能耗和最佳过 渡过程问题一直是研究的焦点之一。
）
multi
1.23614 1.24317 1.23424 1.24525
w 换热量（
(i 1, j ) (i, j )
i 1 j 1
n 1 K
多股流换热器的 温差均匀性优化原则
工 况 参 数
流量 G (kg/s) 流体入口温度(K) A 1.0844 282.95 B 1.2531 307.9 C 0.96625 312.06
6 5 4 3 2 1 0 280 290 300 310 流体温度（K） 320
图 2.8 第 7 种排列的翅片温度
7 6 5 4 3 2 1 0 280
通道数
通道数
285
290
295 300 翅 片 温 度 （ K）
305
310
图 2.9 第 5 种排列的翅片温度
图 2.10 第 6 种排列的翅片温度
第8、第9种排列，通道翅片温度减小→增加→减小→增加，其温度变化频 率较大，说明冷热负荷比较均匀。图2.7、2.8只有减小→增加或增加→减小， 变化频率减小一倍，而图2.9，2.10即第5、第6种排列，其翅片温度却只有 增加没有减小，由此可以看出正负热负荷的分布是极不均匀的。对于相同
7 6 5 4 3 2 1 0 285
通道数
285
290 295 300 翅 片 温 度 （ K）
305
310
通道数
290
295 300 翅 片 温 度 （ K）
305
310
图 2.7 第 1 种排列的翅片温度
7 6 5 4 3 2 1 0 280 285 290 295 300 翅片温度（K） 305 310
7 6 5 4 3 2 1 0 290
295
300 305 翅 片 温 度 （ K）
310
7 6 5 4 3 2 1 0 290
通道数
通道数
295
300 305 翅 片 温 度 （ K）
310
图 2.5 第 8 种排列的翅片温度
7 6 5 4 3 2 1 0 280
图 2.6 第 9 种排列的翅片温度
流量（kg/s ） 0.113 0.160 0.087
）
流量（kg/s ） 0.103 0.129 0.133
20.9 50.8 59.6
46.9 55.9 24.1
表 3.7 工况 3 和工况 4 的计算结果
工况 3 流体组织方式 逆流 顺流 混合流 1 混合流 2 工况 4
w 换热量（
84175 83793 85022 83162
3. 温差均匀性因子的应用
表 3.1 常见的流体组织方式 逆流
通道 1 通道 2 通道 3 通道 4 通道 5
顺流
混合流 1
混合流 2
隔板
A B C B A
通道 翅片
图 3.1 换热器的横截面结构图
表 3.6 工况 3 和工况 4 的参数
工况 3 流体 A B C
℃ ） 进口温度（
工况 4
℃ 进口温度（
研究现状
• 在设计方面，过增元教授曾提出了两股流换热 器的温差场均匀性优化原理；Fan、陈长青、 Prasad 、 Suessmann在通道排列方面都提出了 自己的见解。
• 在运行方面，卢洪波从最小能耗方面进行了研 究，结合对流换热场协同理论，提出了多股流 换热器运行和控制优化方法。
主要内容
• 多股流换热器温差均匀性因子的提出与 讨论； • 温差均匀性因子在通道排列和流体组织 方面的应用； • 多股流换热器的优化设计； • 多股流换热器的优化运行； • 多股流换热器的实验研究。
6 5 4 3 2 1 0 280 290 300 310 320
通道数
通道数
流体温度（K）
图 2.11 第 8 种排列的流体温度
6 5 4 3 2 1 0 280
6 5 4 3 2 1 0
图 2.12 第 9 种排列的流体温度
通道数
290
300 310 流体温度（K）
320
通道数
280
290
300 310 流体温度（K）