换热器基本知识资料
第10章传热与换热器资料
Heat Exchangers
2020/11/10
传热学 李琼
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本章的学习目的
分析实际传热问题的能力 传热过程？ 综合应用三种基本传热方式及其相关公式 的能力 基本计算式(传热方程式)？ kA(t f 1 t f 2 )
了解换热器的基本知识和设计过程
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略； 如果Tam升高或降低1 ℃，qr所占比例增加
或减小4%；
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传热学 李琼
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例10-2
水平管常壁温条件下自然对流换热，同 时考虑辐射换热。
外壁温度tw2未知，须试算。 计算表明：
用发射率低的材料处理表面，可显著降低散 热损失。
采用好的保温材料并同时降低管道表面辐射 系数，是节能的有效措施。
传热学 李琼
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§ 2有复合换热时的传热计算
复合换热 ：在平壁、圆筒壁、肋壁的传 热中，当壁面上除对流换热外，还同时 存在辐射换热。
当换热流体为气体（自然对流）时，可能要考虑 表面的辐射换热。 分析原则：需要确定复合换热热阻或 复合换热表面传热系数。
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传热学 李琼
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对流换热热流量： qc hc(tw t f )
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传热学 李琼
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§ 1通过肋壁的传热
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传热学 李琼
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一、肋壁总效率η
定义：
ηf和η谁大
h2 A2' (t w2 t f 2 ) h2 A2'' (t w2,m t f 2 )
h2 A2' (t w2 t f 2 ) h2 f A2 (t w2 t f 2 )
第1章热交换器热计算的基本原理资料
§1.2 平均温差
我们可以将对数平均温 差写成如下统一形式
t max t min t m t max ln t min
顺流和逆流的区别在于：
顺流：
逆流：
t2 t t1
t2 t t1
t2 t t1 t1 t t1
§1.2 平均温差
变比热时的平均温差
推导对数平均温差时，进行了定比热的假设，实际情况几乎不存 在，需提供变比热时的平均温差计算公式。 已知 c f (t ) ，则根据 Q M t cdt 作出 Q-t 图； 将 Q-t 曲线进行分段，每段近似取为直线关系，并求出出相应于各 段的传热量 Qi ； 按具体情况用对数平均温差或算术平均温差求各段平均温差 ti ； 根据公式计算积分平均温差
定义
Q Qmax
文字表述：传热有效度为换热器实际传热量 Q 与最大可 能传热量 Qmax 之比。
实际传热量
Q W1 (t1 t1 ) W2 (t 2 t 2 )
最大可能传热量：指一个面积为无穷大且其流体流量和 进口温度与实际热交换器的流量和进口温度相同的逆流
型热交换器所能达到的传热量的极限值。
§1.2 平均温差
其他流动时平均温差
上述对数平均温差只是针对纯顺流和纯逆流情况，而实际换热器 流动一般很复杂，当然也可以采用前面的方法进行分析，但数学 推导过程非常复杂。 实际上，纯逆流的平均温差最大，因此，人们想到对纯逆流的对 数平均温差进行修正以获得其他情况下的平均温差。
即 tm tlm.c
第一章：热交换器热计算的基本原理
Q k tdF
0
F
理论部分
§1.1 热交换器的热计算基本方程式
换热器生活中
换热器生活中
换热器是我们生活中常见的一种设备，它在许多领域都起着重要的作用。
在工
业生产中，换热器可以帮助加热或冷却液体或气体，从而实现生产过程中的温度控制。
在家庭生活中，换热器也扮演着不可或缺的角色，例如在暖气系统中起到加热房间的作用。
换热器的运行原理是利用传热的方式，通过热交换器将热量从一个介质传递到
另一个介质。
这种传热方式可以大大提高能源利用效率，使得能源消耗更加节约和环保。
在工业生产中，换热器的应用范围非常广泛。
它可以用于加热或冷却化工原料，也可以用于石油加工过程中的热交换，甚至可以用于空调和制冷设备中。
换热器的性能和稳定性对工业生产的效率和质量有着直接的影响，因此在工业领域中，换热器的研发和应用一直是一个备受关注的领域。
在家庭生活中，换热器也扮演着重要的角色。
在冬季，我们依靠暖气系统来保
持室内的温暖，而这其中就离不开换热器的作用。
通过暖气系统中的换热器，热水或蒸汽可以被传递到散热器中，从而将热量释放到室内空间，使得整个房间都能够保持温暖舒适。
总的来说，换热器在我们的生活中扮演着非常重要的角色。
它不仅可以帮助我
们实现能源的高效利用，还可以让我们的生活更加舒适和便利。
因此，在未来的发展中，我们应该继续关注换热器技术的创新和应用，以更好地满足我们在工业生产和日常生活中的需求。
换热器设计常用计算及资料-REV.0
1管板折流板计算管程数1换热管排列方式三角形换热器类型非U型管换热管外径d25.0换热管壁厚 2.5换热管密度7.85换热管中心距S32.0换热管长度6000管板外径2415管板厚度t 102管板密度7.85管孔直径d025.25管孔数3958伸出管板长 1.5隔板槽两侧相邻管中心距Sn 沿隔板槽一侧排管根数n'另一隔板槽一侧排管根数n"螺栓孔直径23.0螺栓孔数24法兰环厚度28件号外径DO 内径Di 厚度H 15404526224154036324154003管板重量1760.7最小孔桥宽度 3.48孔桥宽度B 5.66隔板槽面积换热面积1800.82折流板外径495.5折流板厚度=8管孔直径d019.70折流板孔数210折流板高度125.0折流板密度7.85折流板弓形数1弓形板高度弓形板折流板孔数结果弓形板重量/折流板重量= 5.752U形管管束计算4500半径步伐25.00最小弯管半径40.0序号弯管半径R(mm)总长L(mm)根数单重(kg)总重(kg)含弯管面积140.09125.73512.66443.124.52265.09204.23512.77446.924.73390.09282.73312.88424.923.524115.09361.33312.99428.523.735140.09439.83113.10405.922.486165.09518.43113.20409.322.677190.09596.93113.31412.722.868215.09675.42913.42389.221.579240.09754.02913.53392.421.7410265.09832.52713.64368.320.4111290.09911.12313.75316.217.5312131415161718192021222324换热管管板管板台阶结果直线部长度L=折流板重量3.23209.74104.913。
HTRi学习资料
一、换热器的基础设计知识1.1 换热器的分类1．按作用原理和实现传热的方式分类(1)混合式换热器；(2)蓄热式换热器；（3）间壁式换热器其中间壁式换热器按传热面的形状和结构分类：(1)管壳式：固定管板式、浮头式、填料函式、U型管式(2)板式：板翅式、平板式、螺旋板式(3)管式：空冷器、套管式、喷淋管式、箱管式(4)液膜式：升降膜式、括板薄膜式、离心薄膜式(5)其他型式：板壳式、热管2．按换热器服务类型分类：(1)交换器(Exchanger): 在两侧流体间传递热量。
(2)冷却器(Chiller)：用制冷剂冷却流体。
制冷剂有氨(Ammonia)、乙烯、丙烯、冷却水(Chilledwater)或盐水(brine)。
(3)冷凝器(Condenser)：在此单元中，制程蒸汽被全部或部分的转化成液体。
(4)冷却器(Cooler)：用水或空气冷却，不发生相变化及热的再利用。
(5)加热器(Heater)：增加热函，通常没有相变化，用如Dowtherm或热油作为热媒加热流体。
(6)过热器(Superheater)：高于蒸汽的饱和蒸汽压进行加热。
(7)再沸器(Reboiler)：提供蒸馏潜热至分流塔的底部。
(8)蒸汽发生器(Steam generator)（废热锅炉(waste heat boiler)）：用产生的蒸汽带走热流体中的热量。
通常为满足制程需要后多余的热量。
(9)蒸馏器(Vaporizer)：是一种将液体转化为蒸汽的交换器，通常限于除水以外的液体。
(10)脱水器(Evaporator)：将水蒸气浓缩为水溶液通过蒸发部分水分以浓缩水溶液。
1.2换热器类型管壳式换热器(Shell and Tube Exchanger)：主要应用的有浮头式和固定管板式两种。
－应用：工艺条件允许时，优先选用固定管板式，但下述两种情况使用浮头式：a)壳体和管子的温度差超过30度，或者冷流体进口和热流体进口温度差超过110度；b)容易使管子腐蚀或者在壳程中容易结垢的介质。
换热器的传热系数K汇总
换热器的传热系数K汇总介质不同，传热系数各不相同我们公司的经验是：1、汽水换热：过热部分为800~1000W/m2.℃饱和部分是按照公式K=2093+786V(V是管内流速）含污垢系数0.0003。
水水换热为：K=767(1+V1+V2)(V1是管内流速，V2水壳程流速）含污垢系数0.0003实际运行还少有保守。
有余量约10%冷流体热流体总传热系数K，W/(m2.℃)水水850～1700水气体17～280水有机溶剂280～850水轻油340～910水重油60～280有机溶剂有机溶剂115～340水水蒸气冷凝1420～4250气体水蒸气冷凝30～300水低沸点烃类冷凝455～1140水沸腾水蒸气冷凝2000～4250轻油沸腾水蒸气冷凝455～1020不同的流速、粘度和成垢物质会有不同的传热系数。
K值通常在1800~2200W/m2·℃范围内。
列管换热器的传热系数不宜选太高，一般在800-1000 W/m2·℃。
螺旋板式换热器的总传热系数（水—水）通常在1000~2000W/m2·℃范围内。
板式换热器的总传热系数（水（汽）—水）通常在3000~5000W/m2·℃范围内。
1．流体流径的选择哪种流体流经换热器的管程，哪种流体流经壳程，以下各点可供选择时参考(以牢固管板式换热器为例)(1)不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于洗濯管子。
(2)腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。
(3)压强高的流体宜走管内，以免壳体受压。
(4)饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。
(5)被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。
(6)需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。
(7)粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re(Re>100)2下即可达到湍流，以提高对流传热系数。
板式换热器介绍范文
板式换热器介绍范文一、板式换热器的工作原理板式换热器是由一系列的金属板组成的，板上面有着特殊的腔道设计。
通过将冷、热流体分别导入板式换热器的两侧，流体在板的腔道中流动，实现了热量的传递。
冷、热流体在板的腔道中交错流动，从而实现了热量的交换。
板式换热器中流体的流动方式分为纵向流动和横向流动两种方式，可以根据实际需要进行选择。
二、板式换热器的结构特点1.金属板：板式换热器的主要组成部分是金属板，各种材质的金属板可以根据实际需要进行选择。
常见的金属材料有不锈钢、钛合金、镍合金等。
2.波纹板设计：为了增加板式换热器的换热效率，金属板上面常常会设计出波纹结构。
波纹结构可以增加板的刚度，从而提高板的耐压能力；波纹结构还能增加板的换热面积，提高传热效率。
3.接触面积大：板式换热器具有紧凑的结构，因此能充分利用空间，使得板的接触面积大，从而提高了热量的传递效率。
4.拆装方便：板式换热器的板件之间是可拆卸的，这使得当换热器出现故障时，可以更换单个板或维修整个换热器，便于维护。
5.安全可靠：由于板式换热器的结构简单，板与板之间的胶垫密封可靠，不易出现泄漏现象。
此外，板材表面的蚀刻和电子精加工能够保证板的表面光滑，减少阻力，提高热交换效率。
三、板式换热器的应用领域由于板式换热器的换热效率高，结构紧凑，适用范围广等特点，使得它在工业领域有着广泛的应用。
1.石油化工：板式换热器可以用于石油化工行业中的蒸发、冷凝、蒸馏、蒸汽和液体的热回收等工艺。
2.食品工业：板式换热器可以用于食品工业中的蒸汽蒸煮、冷却、奶制品加热等工艺。
3.电力行业：板式换热器可以用于电力行业中的发电机组冷却水和循环冷却水的加热、冷却等工艺。
4.制药工业：板式换热器可以用于制药行业中的含固体物料的粘稠液体的降温、加热工艺。
5.化学工业：板式换热器可以用于化学工业中的化工反应过程、蒸白水加热、冷凝等工艺。
以上所述只是板式换热器的简单介绍，随着科学技术的不断发展和市场需求的变化，板式换热器的技术和应用会不断地更新和改进，它在工业领域中的地位将越来越重要。
换热器锅炉管知识
换热器锅炉管是应用于工业锅炉中的关键部件，主要用于热交换过程。
在锅炉中，这些管子通常被布置成管束形式，通过让高温烟气或水蒸气流过管内，将热量传递给管外流动的水或其他介质（如蒸汽发生器中的给水），实现热量的有效利用和转换。
以下是一些关于换热器锅炉管的关键知识点：1. 材质选择：- 锅炉换热管材料需具有良好的耐高温、耐腐蚀以及良好的导热性能。
常见的材料有碳钢、合金钢、不锈钢、镍基合金等，具体选用哪种材料取决于工作温度、压力及所处理流体的性质。
2. 结构设计：- 锅炉换热管一般采用无缝钢管制造，确保其强度和密封性。
- 根据需要，可能会采用翅片管设计以增加传热面积，提高换热效率，尤其在空气加热器或废热回收设备中较为常见。
- 管间距和排列方式也会影响传热效果和防止积灰的能力。
3. 加工与连接：- 换热管与管板间的连接方式主要有胀接、焊接、法兰连接等，其中胀接工艺要求换热管与管孔间有一定的中心矩以保证膨胀补偿空间和避免应力集中。
- 管子两端可能需要进行特殊处理，例如扩口、缩口或者采用U型弯头来适应不同的安装需求和减少热应力的影响。
4. 维护与清理：- 由于长期处于高温高压环境且会受到烟气中颗粒物和化学物质侵蚀，换热器锅炉管需要定期进行清洗和检查，以防结垢、腐蚀和磨损。
- 清理方法包括物理冲洗、化学清洗以及在线机械清垢技术。
5. 安全问题：- 锅炉换热管的安全运行至关重要，因此要定期进行无损检测，如超声波探伤、涡流检测等，确保管壁没有裂纹、腐蚀减薄等问题。
6. 性能优化：- 为了提升换热效率，有时会在管内添加扰流装置，如螺旋槽管、内螺纹管等，改变流体流动状态，增强对流传热效果。
综上所述，换热器锅炉管的设计、选材、制造、安装和维护均需严格遵循相关标准和规范，确保整个锅炉系统高效、安全、稳定地运行。
换热站培训资料（整好的）
换热站培训资料一、换热站概述换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。
换热器的应用广泛，日常生活中取暖用的暖气散热片、汽轮机装置中的凝汽器和航天火箭上的油冷却器等，都是换热器。
它还广泛应用于化工、石油、动力和原子能等工业部门。
它的主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。
换热器既可是一种单独的设备，如加热器、冷却器和凝汽器等；也可是某一工艺设备的组成部分，如氨合成塔内的热交换器。
我们厂的四个换热站就可以称为独立的系统.一般换热器都用金属材料制成，其中碳素钢和低合金钢大多用于制造中、低压换热器；不锈钢除主要用于不同的耐腐蚀条件外，奥氏体不锈钢还可作为耐高、低温的材料；铜、铝及其合金多用于制造低温换热器；镍合金则用于高温条件下；非金属材料除制作垫片零件外，有些已开始用于制作非金属材料的耐蚀换热器，如石墨换热器、氟塑料换热器和玻璃换热器等。
二、神华包头煤化工换热站全厂设置4个换热站，分别为第一换热站、第二换热站、第三换热站、第四换热站。
用于全厂的热水采暖，工艺管道线热水伴热。
第一换热站布置在回用水装置区内,服务的区域包含：污水处理厂，碱液加药间，雨排水泵站，硫回收装置，装车栈台，车站综合楼，回用水装置，酸碱站，烯烃装置中间罐区，甲醇罐区，全厂火炬，以及外管伴热等。
第二次换热站布置在运行中心综合楼的西侧,服务的区域包含：全厂仓库，全厂维修设施，生产管理区，净水厂，运行综合楼，车库，警卫楼，气体防护站，全厂中心化验及质量检测中心，甲醇中心控制室，烯烃中心控制室，甲醇装置等。
第三换热站布置在煤气化装置的西北角,服务的区域包含：煤气化装置，空分装置，热电站，净化与回收装置，卸储煤装置，第一及第二循环水装置，以及外管伴热等。
第四换热站布置在聚丙烯装置的西南角,服务的区域包含：MTO装置，LORU 装置，聚乙烯装置，聚丙稀装置，第三循环水，外管伴热等。
三、我厂换热站的技术分类和特点换热站属于公用工程设施，是神华包头煤制烯烃项目的配套装置。
U型管式换热器设计资料讲解
U型管式换热器设计资料讲解U型管式换热器的主要结构由一组管子组成，这些管子通过两个平行的管板连接起来。
流体通过U型管道进入换热器，在管内流动，从而完成热量的交换。
通常情况下，一个流体贯穿着所有的U型管，而另一个流体贯穿着所有的U型管的一半，从而实现热量的传递。
以下是U型管式换热器设计资料的几个关键方面。
首先，需要确定换热器的工作流体和换热方式。
在选择工作流体时，需要考虑其性质和工艺要求。
同时，还需要确定是采用直接换热还是间接换热的方式。
直接换热指的是两种流体直接接触并交换热量，而间接换热指的是两种流体通过壁面进行热传导。
其次，需要进行换热器的热力学计算。
这包括冷热流体的流量、温度、压力等参数的确定。
通过对流体的物性进行热力学分析，可以计算出所需的热负荷和换热面积。
然后，需要进行换热器的结构设计。
这包括换热管道、壳体、管板等部件的选择和尺寸的确定。
对于U型管式换热器来说，关键是确定U型管的曲线形状和管道的布置方式。
这涉及到流体的流动和阻力，需要通过试验和计算得到最佳的设计。
此外，还需要进行材料选择和防腐措施的设计。
换热器的材料应具有良好的耐腐蚀性能，能够适应工作流体的特性。
针对工作流体的酸碱性、含盐量等情况，可以选择合适的材料进行防腐。
同时，还需要考虑操作温度、压力等因素对材料的影响。
最后，进行换热器的热力学和流体力学计算。
这包括壳程和管程的压降计算、流体的速度分布和流动状态的分析等。
通过这些分析可以得到换热器的性能参数，例如传热系数、换热效率等。
综上所述，U型管式换热器的设计资料包括流体选择、热力学计算、结构设计、材料选择和防腐措施设计、热力学和流体力学计算等。
通过合理的设计，可以实现热量的高效传递和流体的有效控制，提高换热器的性能和使用寿命。
培训资料换热器
单程固定管壳换热器
固定管壳式换热器，在管板、管束和封头之间的连接为固定的。 在单程结构中，管束与两个固定的管板和固定封头连接。液体经 过固定的管板流入管束的一端，从另一端流近。
固定管板多程换热器
这种换热器与单程的类似，不同 在于流经多程换热器管层的液体至少 有一次折流，流动方向与初始进入换热器的流体流动方向相反。这种结 构通常在管入口的末端有一个一百八十度的转弯，使得流体可以转变流 向，换热器的出口与入口同侧，一般来说，该出口在管束的底部。另外， 在管的入口处必须装有挡板，使流体只流入上半部管束。这种结构可以 延长流体在换热器内的停留时间，传递更多热量。
热传导是热量通过物质不断进行直接传递，从高温区传递到低 温区，直至温差消除。物理原理表述为温差越大，热传导速率越 大。比如将手指伸入沸水中，手指和沸水间有很大温差，热量迅 速传递，导致手指感觉到沸水带来的疼痛。如果水冷到室温，我 们再用手指触摸，则没有疼痛的感觉，同时手指和水之间因为没 有温差也不存在热交换。
管壳式换热器的基本组成： 管—液体流路，提供与壳层液体传热的换热面。 管板—圆形金属平板，通过钻孔或者切割支撑管束按照特定模 式排列。 壳层—外部容器，内部含有管束和壳层流体。 封头—壳层末端外部，既可以是固定封头式的也可以是浮头式 的。 管层/壳层接口—管层/壳层的出入口。 分程板—换热器为多程时，是一种分离流经换热器液体流路的 方法。 折流板—平板式设计，支撑管束防止其震动，使壳层流体流动 剧烈，增加传热效率。
工业生产中最基本的换热器即套管换热器。它由里外两层管 道组成，外管为壳层，内管为管层。两管道内的流体不直接接触， 但外流体将热量传递给内管壁，然后内管壁将热量传给内流体 （传导热）。各层管内流体流向可以相同或相反。当两流体方向 流动--逆流时，换热效率更高。逆向流动时，由于热量分散到受 热液体分子（对流热）而导致涡流出现，这更加提高了热交换效 率。相比逆流，两流体并行的热交换效率要低得多。因为套管换 热器不能处理大流量，它是效率最低的换热器类型。
热交换器第二章
概念解释：密封焊—不保证强度，只防漏； 强度焊—既防漏，又保证抗拉脱强度； 贴胀—只消除间隙，不承担拉脱力； 强度胀—既消除间隙，又满足胀接强度。
目前，先焊后胀与先胀后焊两派学说仍处于争 议之中。
换热管在管板上的排列方式:
在确定管子在管板上的排列方式时，应该考虑 下列原则:
(1)要保证管板有必要的强度，而且管子和管板的连接
U形管式换热器
U形管式换热器： 优点： （1）结构简单，省去一块管板和一个管箱，造价低。 （2）管束和壳体分离，热膨胀时互不约束，消除热应力。 （3）管束可以从壳体中抽出，管外清洗方便。 缺点： （1）弯管必须保持一定曲率半径，管束中央会存在较大的 空隙，流体易走短路，对传热不利。 （2）管内不能用机械方法清洗，宜走清洁流体。 （3）管子泄漏损坏时，只有最外层管子可以更换，其他管 子只能堵死，会减小换热面积。
2.1.6 挡管和旁路挡板
挡管和旁路挡板同是为换热器内防止流体短 路的结构件。
旁路挡板
旁路挡板
作用 阻止流体短路，迫使壳体流体通过管
束进行热交换
结构及安装 加工成规则的长条状，长度等于折流
板或支承板的板间距，两端焊在折流板 或支承板上。
在有相变发生的设备中，是否需要设旁路挡板或挡管？
壳侧换热系数对换热器的换热效果不器控制作用时，是否 需要设？
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。
填料函式换热器
对分流壳体
填料函
填料函式换热器
优点：
（1）结构比浮头式换热器简单，壳体和管束热变形 自由，不产生热应力。
（2）管束可从壳体中抽出，壳程的检修和清洗方 便。
缺点： 填料函处形成动密封，壳程介质易泄漏， 要求壳程介质温度和压力不能过高，且无毒、非易 燃和易爆。
换热器工作原理
换热器工作原理引言概述：换热器是一种常见的热交换设备，广泛应用于工业生产和日常生活中。
它通过传导、对流和辐射等方式，实现热量的传递和平衡。
本文将详细介绍换热器的工作原理，包括热量传导、对流换热、辐射换热、换热器的类型和应用。
一、热量传导1.1 热传导的基本原理热传导是指热量通过物质内部的分子振动和碰撞传递的过程。
它遵循热量从高温区向低温区传递的规律，符合热力学第二定律。
热传导的速率与物质的导热性能有关，导热性能好的物质能够更快地传递热量。
1.2 热传导的影响因素热传导的速率受到多个因素的影响，包括物质的导热系数、温度差、物质的厚度和面积等。
导热系数是物质传导热量的能力，不同物质的导热系数差异很大。
温度差越大，热传导速率越快。
物质的厚度和面积越大，传导热量的能力越强。
1.3 热传导的应用热传导在换热器中起着重要作用。
通过合理设计换热器的传热面积和材料选择，可以提高热传导效率，实现热量的高效传递。
在工业生产中，热传导广泛应用于蒸汽发生器、冷凝器等热交换设备。
二、对流换热2.1 对流换热的基本原理对流换热是指热量通过流体的对流传递的过程。
在对流换热中，热量通过流体的传导和对流两种方式进行传递。
对流换热的速率与流体的流速、温度差、流体的物性等有关。
2.2 对流换热的影响因素对流换热的速率受到多个因素的影响，包括流体的流速、温度差、流体的物性、流体的流动方式等。
流速越大，对流换热速率越快。
温度差越大，热量传递越快。
流体的物性如导热系数、比热容等也会影响对流换热的效果。
2.3 对流换热的应用对流换热广泛应用于换热器中，例如散热器、冷却塔等。
通过合理设计换热器的流体通道和流速，可以提高对流换热效率，实现热量的快速传递。
在工业生产中，对流换热被广泛应用于空调系统、汽车发动机冷却系统等领域。
三、辐射换热3.1 辐射换热的基本原理辐射换热是指热量通过电磁辐射传递的过程。
所有物体都会发射电磁辐射，辐射的强度与物体的温度有关。
换热器的工作原理
换热器的工作原理换热器是一种用于传热的设备，它的工作原理是通过将热量从一个流体传递到另一个流体，从而实现热量的交换。
换热器广泛应用于工业生产、能源利用、空调制冷等领域，是热力设备中的重要组成部分。
换热器的工作原理主要包括传热过程和流体流动过程。
在传热过程中，热量从高温流体传递到低温流体，使得两种流体的温度发生变化。
而在流体流动过程中，两种流体分别经过换热器内部的管道，通过对流和传热的方式实现热量的交换。
换热器的传热过程可以通过对流、传导和辐射等方式来实现。
对流是指流体内部的分子间传递热量，传导是指热量通过固体壁面传递到另一侧的流体，而辐射则是指通过电磁波的方式传递热量。
这些传热方式共同作用，使得换热器能够高效地完成热量的传递。
在换热器的流体流动过程中，流体的速度、流动状态和流道结构都会对传热效果产生影响。
通常情况下，流速越快，传热效果越好，但是流速过快也会增加流体的阻力。
此外，流体的流动状态也会影响传热效果，例如层流和湍流状态下的传热效果是不同的。
流道结构的设计也会对传热效果产生影响，合理的流道结构可以提高传热效率。
换热器的工作原理还包括热交换表面的设计和材料选择。
热交换表面的设计应考虑到传热效率和阻力损失的平衡，以及清洁和维护的便利性。
材料选择则需要考虑到耐腐蚀性、耐高温性和传热性能等因素，以确保换热器的长期稳定运行。
总的来说，换热器的工作原理是通过传热过程和流体流动过程实现热量的交换。
在实际应用中，需要综合考虑传热方式、流体流动状态、流道结构、热交换表面设计和材料选择等因素，以实现高效、稳定的热量传递。
换热器作为热力设备的重要组成部分，在工业生产和生活中发挥着重要的作用，对于提高能源利用效率和改善生活环境具有重要意义。
换热器热量及面积计算公式资料讲解
换热器热量及面积计算一、热量计算1、一般式Q=Q c=Q hQ=W h（H h,1- H h,2）= W c（H c,2- H c,1）式中：Q为换热器的热负荷，kj/h或kw；W为流体的质量流量，kg/h；H为单位质量流体的焓，kj/kg；下标c和h分别表示冷流体和热流体，下标1和2分别表示换热器的进口和出口。
2、无相变化Q=W h c p,h(T1-T2)=W c c p,c(t2-t1)式中：c p为流体平均定压比热容，kj/(kg.℃)；T为热流体的温度，℃；t为冷流体的温度，℃。
3、有相变化a.冷凝液在饱和温度下离开换热器，Q=W h r = W c c p,c(t2-t1)式中：W h为饱和蒸汽（即热流体）冷凝速率（即质量流量）（kg/s）r为饱和蒸汽的冷凝潜热（J/kg）b.冷凝液的温度低于饱和温度，则热流体释放热量为潜热加显热Q=W h[r+c p,h（T s-T w）] = W c c p,c(t2-t1)式中：c p,h为冷凝液的比热容（J/（kg/℃））；T s为饱和液体的温度（℃）二、面积计算1、总传热系数K管壳式换热器中的K值如下表：注：1 w = 1 J/s = 3.6 kj/h = 0.86 kcal/h1 kcal = 4.18 kj2、温差（1）逆流热流体温度T：T1→T2冷流体温度t：t2←t1温差△t：△t1→△t2△t m=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1）（2）并流热流体温度T：T1→T2冷流体温度t：t1→t2温差△t：△t2→△t1△t m=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1）对数平均温差，两种流体在热交换器中传热过程温差的积分的平均值。
( 恒温传热时△t=T-t，例如：饱和蒸汽和沸腾液体间的传热。
) 对数平均温差因为在冷凝器板换一系列的换热器中温度是变化的为了我们更好的选型计算所以出来一个相对准确的数值,当△T1/△T2>1.7时用公式：△Tm=（△T1-△T2）/㏑（△T1/△T2）.如果△T1/△T2≤1.7时，△Tm=（△T1+△T2）/2二种流体在热交换器中传热过程温差的积分的平均值。
原料油换热器工作原理
原料油换热器工作原理在工作时，原料油通过热交换管束流动，而冷却介质则通过循环系统流动。
原料油和冷却介质分别在不同的管束中流动，实现了热量的传递。
具体地说，原料油从进料口进入热交换管束，经过管束内的管道，而冷却介质则从冷却介质的入口进入另一个管束，流经其管道。
原料油和冷却介质在管束中同时流动，但是它们的流动方向一般是相反的，这样可以实现最大程度的热交换效果。
原料油通过管道的壁面传递热量给冷却介质，使原料油的温度降低，而冷却介质的温度升高。
这是因为在两种介质之间存在温度差异，高温的原料油会将其热量传递给低温的冷却介质，从而平衡两者的温度差异。
传热过程中，除了质量传递，还存在热传导。
热传导是指热量在物质内部通过分子的相互碰撞传递的过程。
原料油和冷却介质的分子在管道壁面接触并相互碰撞，将热量传递给相邻的分子，从而实现热量的传导。
为了提高热交换效果，原料油和冷却介质之间的温度差异应尽可能大，同时，管道的设计也非常重要。
管道的设计应该确保两种介质之间存在良好的接触，并且有足够的换热面积。
此外，管道的材料也应具有良好的导热性能，以便更有效地传递热量。
此外，原料油换热器通常还配备了一些辅助设备，如泵、阀门和传感器等。
泵用于推动原料油和冷却介质的流动，阀门用于调节流量和压力，传感器用于监测温度和压力等参数，以便及时调节和控制。
总之，原料油换热器通过原料油和冷却介质之间的热量传递，将高温的原料油的热量传递给冷却介质，使其升温。
其工作原理是基于质量传递和热传导的。
通过管道的设计和辅助设备的配备，可以实现高效的热量传递和控制，从而满足不同工业领域的换热需求。
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(2)喷淋蛇管式换热器
喷淋蛇管式换热器
• 将蛇管成排的固定在钢架上，被冷却的流体在管内流动，冷 却水由管排上方的喷淋装置均匀淋下。与沉浸式相比较，喷 淋式蛇管换热器主要优点是管外流体的传热系数大，且便于 检修和清洗。其缺点是体积庞大，冷却水用量较大，有时喷 淋效果不够理想。 • 优点：与沉浸式相比，该换热器便于检修和清洗。管外流体 的传热系数大，且便于检修和清洗。 • 缺点：是占地较大，水滴溅洒到周围环境，且喷淋不易均匀 。冷却水用量较大，有时喷淋效果不够理想。
二、间壁式换热器的类型
沉浸式蛇管换热器 喷淋式换热器
管式换热器
套管换热器
固定管板式 U型管 浮头式
列管式换热器
间壁式换热器
板式换热器
平板式换热器 螺旋板式换热器 夹套式换热器 板翘式换热器 翘片管换热器
填料函式
翘片式换热器
(一) 管式换热器
管式换热器特点
• 管式换热器虽然在换热效率、结构紧凑性和单位传热
（1）沉浸式蛇管换热器
沉浸式蛇管换热器
沉浸式蛇管式换热器
• 蛇管沉浸在盛有流体的容器内，一种流体在容器中流动，另 一种流体在蛇管内流动，两者通过蛇管壁进行换热 • 蛇管多以金属管子弯绕而成，或由弯头、管件和直管连接组 成，也可制成适合不同设备形状要求的蛇管。使用时沉浸在 盛有被加热或被冷却介质的容器中，两种流体分别在管内、 外进行换热。 • 优点：结构简单，造价低廉，操作敏感性较小，管子可承受 较大的流体介质压力。但是，由于管外流体的了流速很小， 因而传热系数小，传热效率低，需要的传热面积大，设备显 得笨重。沉浸式蛇管换热器常用于高压流体的冷却，以及反 应器的传热元件。 • 缺点：管外流体的流速小，传热系数小，传热效率低，需要 的传热面积 • 使用：沉浸在盛有被加热或被冷却介质容器中，两种流体分 别在管内、外进行换热。
面积的金属消耗量等方面都不如其它新型换热器，但 它具有结构坚固、可靠、适应性强、易于制造、能承 受较高的操作压力和温度等优点。在高温、高压和大 型换热器中，管式换热器仍占绝对优势，是目前使用 最广泛的一类换热器。
1. 蛇管式换热器
蛇管式换热器是由金属或非金属管子，按需要弯曲成 所需的形状，如圆形、螺旋形和长的蛇形管。它是最早 出现的一种换热设备，具有结构简单和操作方便等优点。 根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。
套管式换热器的特点
结构简单，可利用度和 压力下换热，传热系数大。 传热面积可根据需要增减。
缺点
单位换热面积金属耗量大， 价格较高。 检修、清洗不便。
3.管壳式换热器(列管式换热器)
管壳式换热器
• 管壳式换热器是目前用得最为广泛的一种换热器，主要是由壳体、传 热管束、管板、折流板和管箱等部件组成，壳体多为圆筒形，内部放 置了由许多管子组成的管束，管子的两端固定在管板上，管子的轴线 与壳体的轴线平行。进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称 为管程流体;另一种在管外流动，称为壳程流体。为了增加壳程流体的 速度以改善传热，在壳体内安装了折流板。折流板可以提高壳程流体 速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流程度。 • 流体每通过管束一次称为一个管程；每通过壳体一次称为一个壳程。 图示为最简单的单壳程单管程换热器,简称为1-1型换热器。为提高管内 流体速度,可在两端管箱内设置隔板，将全部管子均分成若干组。这样 流体每次只通过部分管子，因而在管束中往返多次，这称为多管程。 同样，为提高管外流速，也可在壳体内安装纵向挡板，迫使流体多次 通过壳体空间，称为多壳程。多管程与多壳程可配合应用。
t
T 间壁式
t
T 直接接触式
热流体 蓄热式
（2）按工艺功能分类
• （1）冷却器：冷却工艺物流的设备。冷却剂有水、氨、氟利昂 等。 • （2）加热器：加热工艺物流的设备。加热介质有水蒸汽、导热 油、熔盐等。 • （3）再沸器：用于蒸发蒸馏塔底部的物料设备；分热吸式和动 力循环式再沸器。 • （4）冷凝器：蒸馏塔顶物流的冷凝或者反应器冷凝循环回流的 设备。 • （5）蒸发器：专门用于蒸发溶液中水分或者溶剂的设备。 • （6）过热器：对饱和蒸汽再加热升温的设备。 • （7）废热锅炉：由工艺的高温物流或者废气中回收其热量而产 生蒸汽的设备。 • （8）换热器：两种不同温位的工艺物流相互进行热交换能量的 设备。
管壳式换热器 结构坚固，对压力和温度的 适用范围大。
优点
管内清洗方便，清洁流体宜 走壳程。 处理量大。
缺点
传热效率、结构紧凑性、 单位换热面积的金属耗 量等不如新型换热器。
管壳式换热器的类型
由于管内外流体的温度不同，因之换热器的壳体与管束的温度 也不同。如果两温度相差很大，换热器内将产生很大热应力， 导致管子弯曲、断裂，或从管板上拉脱。因此，当管束与壳体 温度差超过50℃时，需采取适当补偿措施，以消除或减少热应 力。根据所采用的补偿措施，管壳式换热器可分为以下几种主 要类型： (1)固定管板式换热器; （2)浮头式换热器; （3)U形管式换热器; （4)填料函式换热器;
换热器的基本知识
一、换热器的分类
1.定义：是实现将热能从一种流体转至另一种流
体的设备，是许多工业部门的通用设备。
2.换热器的分类
（1）换热器的种类很多，就换热原理来分，可以分为三 大类 • 间壁式换热器：冷、热流体被固体传热表面隔开，而 热量的传递通过固体传递面而进行。 • 直接接触式换热器：冷、热流体直接接触进行热量交 换。 • 蓄热式换热器：冷、热流体交替通过传热表面，冷流 体通过时贮存冷量，热流体通过时取走冷量。
2.套管式换热器
冷溶液进
冷溶液出
热溶液进
套管式换热器原理
• 以同心套管中的内管作为传热元件的换热器。两种 不同直径的管子套在一起组成同心套管，每一段套管 称为“一程”，程的内管（传热管）借U形肘管，而 外管用短管依次连接成排，固定于支架上。热量通过 内管管壁由一种流体传递给另一种流体。通常，热流 体（A流体）由上部引入,而冷流体（B流体）则由下 部引入。套管中外管的两端与内管用焊接或法兰连接 。内管与U形肘管多用法兰连接,便于传热管的清洗和 增减。每程传热管的有效长度取4～7米。这种换热器 传热面积最高达18平方米，故适用于小容量换热。当 内外管壁温差较大时,可在外管设置U形膨胀节或内外 管间采用填料函滑动密封，以减小温差应力。管子可 用钢、铸铁、陶瓷和玻璃等制成，若选材得当，它可 用于腐蚀性介质的换热。