第一讲_热交换器绪论与概述
热交换器讲解
热交换器戴季煌热交换器2015.01第一部分GB151-20141. 修改了标准名称，扩大了标准适用范围：1.1提出了热交换器的通用要求，也就是适用于其他结构型式热交换器。
并对安装、使用等提出要求。
1.2规定了其他结构型式的热交换器所依据的标准。
2. 范围：GB151-201X《热交换器》规定公称直径范围（DN≤4000mm，原为2600mm）、公称压力（PN≤35MPa）及压力和直径乘积范围（PN×DN≤2.7×104，原为1.75×104）。
并且管板计算公式推导过程的许多简化假定不符合。
也给制造带来困难。
TEMA控制壳体壁厚3〞（76mm）、双头螺柱最大直径为4〞（102mm）。
3.术语和定义3.1公称直径DN3.1.1卷制、锻制、圆筒以圆筒内直径（mm）作为换热器的公称直径。
3.1.2钢管制圆筒以钢管外径（mm）作为换热器的公称直径。
3.2公称长度LN以换热管的长度（m）作为换热器的公称长度，换热管为直管时，取直管长度；换热管为U形管时，取U 形管的直管段长度。
3.3换热面积A3.3.1计算换热面积换热面积是以换热管外径为基准，以二管板内侧的换热管长度来计算换热面积，计算得到的管束外表面积（m2）；对于U形管换热器，一般不包括U形管弯管段的面积。
当需要把U形弯管部分计入换热面积时，则应使U形端的壳体进（出）口安装在U形管末端以外，以消除U形管末端流体停滞的换热损失。
3.3.2公称换热面积公称换热面积是将计算面积经圆整后的换热面积（m2），一般取整数。
4.工艺计算（新增加）4.1设计条件（用户或设计委托方应以正式书面形式向设计单位提出工艺设计条件），内容包含4.1.1操作数据：包括流量、气相分率、温度、压力、热负荷等；4.1.2物性数据：包括介质密度、比热、粘度、导热系数或介质组成等；4.1.3允许阻力降；4.1.4其他：包括操作弹性、工况、安装要求（几何参数、管口方位）等。
热交换器工作原理
热交换器工作原理
热交换器是一种用于在流体之间传递热量的设备，它广泛应用于工业生产和日
常生活中。
热交换器的工作原理主要包括传热过程和流体流动过程。
首先，让我们来看一下热交换器的传热过程。
热交换器通过传导、对流和辐射
等方式来传递热量。
当两种不同温度的流体经过热交换器时，它们之间会发生热量的交换。
在热交换器内部，通常会设置有许多传热面积较大的传热管或传热片，以增加传热效果。
而流体流经这些传热管或传热片时，热量会通过壁面传递给另一侧的流体，从而实现热量的传递。
其次，让我们来了解一下热交换器的流体流动过程。
热交换器内部的流体流动
通常分为并流和逆流两种方式。
在并流方式下，两种流体分别从两端进入热交换器，在整个传热过程中，它们的流动方向是相同的。
而在逆流方式下，两种流体分别从两端进入热交换器，但它们的流动方向是相反的。
这两种流动方式都有各自的优缺点，可以根据具体的使用情况来选择合适的方式。
此外，热交换器还需要考虑流体的流动阻力和传热效率。
流体在热交换器内部
流动时，会产生一定的流动阻力，这会影响流体的流速和流动状态。
为了减小流动阻力，热交换器通常会采取一些措施，比如优化流道结构、增加传热面积等。
而传热效率则取决于热交换器的设计和制造工艺，包括传热面积、传热介质的选择、流体流动方式等因素。
总的来说，热交换器的工作原理涉及到传热过程和流体流动过程，通过合理设
计和优化结构，可以实现高效的热量传递。
在实际应用中，我们需要根据具体的使用需求来选择合适的热交换器类型和工作参数，以达到最佳的传热效果。
热交换器原理与设计
绪论1.2.热交换器的分类：1）按照材料来分：金属的，陶瓷的，塑料的，是摸的，玻璃的等等2）按照温度状况来分：温度工况稳定的热交换器，热流大小以及在指定热交换区域内的温度不随时间而变；温度工况不稳定的热交换器，传热面上的热流和温度都随时间改变。
3）按照热流体与冷流体的流动方向来分：顺流式，逆流式，错流式，混流式4）按照传送热量的方法来分：间壁式，混合式，蓄热式恒在壁的他侧流动，两种流体不直接接触，热量通过壁面而进行传递。
过时，把热量储蓄于壁内，壁的温度逐渐升高；而当冷流体流过时，壁面放出热量，壁的温度逐渐降低，如此反复进行，以达到热交换的目的。
第一章1.Mc1℃是所需的热量，用W表示。
两种流体在热交换器内的温度变化与他们的热容量成反比；即热容量越大，流体温度变化越小。
2.W—对应单位温度变化产生的流动流体的能量存储速率。
4.顺流和逆流情况下平均温差的区别：在顺流时，不论W1、W2值的大小如何，总有μ＞０，因而在热流体从进口到出口的方向上，两流体间的温差△t总是不断降低；而对于逆流，沿着热流体进口到出口方向上，当W1＜W2时，μ＞０，△t不断降低，当W1＞W2时，μ＜０，△t不断升高。
5.P（定义式P12）物理意义：流体的实际温升与理论上所能达到的最大温升比，所以只能小于1。
6.R—冷流体的热容量与热流体的热容量之比。
（定义式P12）7.从φ值的大小可看出某种流动方式在给定工况下接近逆流的程度。
除非处于降低壁温的目的，否则最好使φ＞0.9，若φ＜0.75就认为不合理。
（P22 例1.1）8.所谓Qmax是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。
9.实际传热量Q与最大可能传热量Qmax=Q/Qmax。
意义：以温度形式反映出热、冷流体可用热量被利用的程度。
10.根据ε的定义，它是一个无因次参数，一般小于1。
其实用性在与：若已知ε及t1′、t2′时，就可很容易地由Q=εW min(t1′-t2′)确定热交换器的实际传热量。
热交换器
第三章; 热交换器.第一节热交换器的原理和功能;热交换器是用来加热或是冷却介质来达到生产或是生活所需的一种换热设备. 在石油工业中更多的用于利用加热和冷却来达到石油天燃气处理的参数,充分利用和回收利用热能,减少能量损失,浪费. 热交换就是一种热量从高温到低温热传递的过程,而热交换器就是为热能传送所提供的设备.一般的换热器传热是由固体内部的热传导及各种流体与固体表面间的对流传热组合而成.热流体通过间壁与冷流体进行热量交换的传热过程分为三步进行:(1)热流体以对流传热方式将热量传给固体表面;(2)热量以热传导方式由间壁的热侧面传给冷侧面;(3)冷流体以对流方式将间壁传来的热量带走.流体通过间壁的热量交换图中示出了沿热量传递方向从热流体到冷流体的温度分布情况。
热流体以对流方式将热量传给间壁的一侧，如果热流体不发生相变，则热流体的温度逐渐降低；在间壁中沿热流方向温度降低；当热量传给冷流体后，如果冷流体也不发生相变，则其温度将逐渐升高。
第二节热交换器的种类和结构;2.1换热器种类很多，按热量交换的原理和方式，可分为混合式、蓄热式和间壁式三类, 而我们石油工业所用的大部分是间壁式的热交换器; 按照传热面的型式，间壁式换热器又可分为夹套式、管式、板式和各种异型传热面组成的特殊型式换热器.A.夹套式换热器主要用于反应器的加热或冷却，夹套安装在容器外部，通常用钢或铸铁制成。
一般用于换热表面积要求低于40平方米的条件下.它的优点是成本低,结构简单,容易维修和适用范围广,但是它所占空间比较大,而且对材质要求比较高, 夹套式换热器由于传热面积的限制，常常难以满足及时移走大量反应热的换热需求,夹套式换热器,在用冷却水进行冷却天燃气时，则冷却水由夹套下部进入，而由上部流出,天燃气从上部的内部管束进人,而由下部的内管流出.下图为一典型夹套式换热器图例.B. 列管式换热器（又称管壳式换热器）是工业上应用最广泛的换热设备。
与前述换热器相比，它的主要优点是单位体积所具有的传热面积大、结构紧凑、传热效果好。
热交换器-绪论
除氧器
锅炉（蒸发器） 冷水塔 低压给水加热器
直接接触式
间壁式 直接接触式 间壁式
接触传热、传质
辐射—导热—两相传热 接触传热、传质 凝结—导热—对流
高压给水加热器
间壁式
凝结—导热—对流
§0.1 研究热交换器的重要性
在化学工业和石油化学工业的生产过程中，应用热 交换器的场合更是不胜枚举。 （1）石油化工行业，换热器的投资要占到建厂投资 的1/5左右，重量占工艺设备总重量的40％。 例如：广州石化有一条年产30万吨的乙烯装置，换 热器的投资就占到总投资的25％。 （2）在一些大中型炼油企业中，各种热交换器的数 量达到300～500台。 （3）管壳式热交换器的最高压力达84MPa，最高温 度可达1500℃，外形长达33m。
§0.3 各种类型的间壁式热交换器
肋化系数可达25；传热系数可提高1~2倍 结构较紧凑、适于两侧流体表面传热系数相差较大时 肋片侧流动阻力大、可能有较大的接触热阻
§0.3 各种类型的间壁式热交换器 7. 平行板式热交换器
传热板片，密封压片，压 紧装置，轴、接管等
§0.3 各种类型的间壁式热交换器
可根据两种流体的总流动趋 势看成逆流或顺流）
4. 混流：（又称杂流式） 两种流体在流动过程中 既有顺流部分，又有逆 流部分。
§0.2 热交换器的分类
§0.2 热交换器的分类
4.按传送热量的方法分类 分成间壁式、混合式和蓄热式（热交换器最主要的 一种分类方法） （1）间壁式 冷、热流体被固体壁面隔开，互 不接触，热量由热流体通过壁面传递 给冷流体。形式多样，应用广泛。适 于冷、热流体不允许混合的场合。本 课程重点介绍此类换热器。如各种管 壳式、板式结构的换热器。
并联
热交换器的设计与研究
热交换器的设计与研究一、热交换器的概述热交换器是一种能够将热量从一个介质转移到另一个介质的设备，广泛应用于各种行业中。
热交换器可以用来加热、降温和节能，被广泛应用于化工、电力、食品、医药、造船和航空等领域。
热交换器的运行原理是在两个不同的介质之间建立热交换接口，利用热传导的原理，将热量从一个介质转移到另一个介质。
在热交换器中，热传导介质可以是液体、气体或者固体。
热交换器分为管壳式、板式、螺旋式等多种类型，不同的热交换器结构适用于不同的应用场景。
二、热交换器的设计热交换器的设计是一个系统工程，需要考虑诸多因素。
正确的设计可以使热交换器具有更高的效率，并且减少维护成本。
在设计时，需要考虑以下几个方面：1. 功能要求热交换器的设计需要满足使用场景中的功能要求。
例如，在化工领域中，热交换器需要满足高温高压等特殊要求；在造船领域中，热交换器需要满足耐久性和防腐性等要求。
因此，在热交换器的设计中需要考虑使用场景中的功能要求。
2. 流量和压力损失热交换器中的流量和压力损失直接影响热交换器的性能。
在热交换器的设计中，需要考虑流体的速度和流体阻力。
流速过大会使得流体的压力损失变大，而流速过小会使得传热速率变慢。
因此，在热交换器的设计中需要合理控制流体的速度，以达到最佳的传热效果。
3. 整体热传递系数整体热传递系数是热交换器的热传导效率的衡量标准。
在热交换器的设计中，需要综合考虑热传导系数和传热面积等因素来计算整体热传递系数。
在实际应用中，热交换器的设计需要满足一定的整体热传递系数要求，以达到最佳的传热效果。
4. 材料选择材料选择是热交换器设计中的重要因素。
不同的应用场景需要选择不同的材料。
例如，在食品和医药领域中，需要选择无毒无害的材料，而在化工领域中需要选择具有高耐腐蚀性和高温耐受性的材料。
三、热交换器的研究热交换器的研究涉及多个方面，比如热传导理论、流体力学、材料工程等领域。
热交换器的研究不仅可以提高热交换器的性能，还能够开发出新的热交换器类型。
工程热力学第讲第章绪论
工程热力学第一讲第一章：绪论1. 热力学的概念热力学是研究热能转换、热效率、热平衡和热性质等方面的学科。
热力学的主要研究对象是热力学系统，包括封闭系统、开放系统和孤立系统等。
2. 热力学系统的分类封闭系统封闭系统是指物质不能从其中进出的系统。
封闭系统的热力学性质由体积、温度和内能等物理量描述。
开放系统开放系统是指物质可以从系统中进出的系统。
开放系统的热力学性质由流量、温度和内能等物理量描述。
孤立系统孤立系统是指不能与外界交换物质和能量的系统。
孤立系统的热力学性质由内能等物理量描述。
3. 热力学基本量温度温度是物质分子平均热运动的速度和能量大小的一种度量。
温度的单位是开尔文（K）或摄氏度（℃）。
压力压力是单位面积上的力的大小，单位为帕斯卡（Pa）或标准大气压（atm）等。
体积体积是物质占据的空间大小的一种度量，单位为立方米（m³）或升（L）等。
质量质量是物体所具有的惯性量的大小，单位为千克（kg）。
能量能量是物体所具有的做功能力的大小，单位为焦耳（J）或卡路里（cal）等。
4. 热力学过程热力学过程是指热力学系统在不同状态之间的变化，可分为四类：等温过程、等压过程、等容过程和绝热过程。
等温过程等温过程是指系统在恒定温度下进行热力学变化的过程，其内能恒定不变。
等压过程等压过程是指系统在恒定压力下进行热力学变化的过程，其体积恒定不变。
等容过程等容过程是指系统在恒定容积下进行热力学变化的过程，其压力恒定不变。
绝热过程绝热过程是指系统在无热交换的情况下进行热力学变化的过程，其熵不变。
5. 热力学第一定律热力学第一定律描述的是能量守恒原理，即在热力学系统进行热力学过程中，系统所吸收的热量等于系统所做的功加上内能的变化。
6. 热力学第二定律热力学第二定律描述的是热力学过程的方向性原理，即热量只能从温度高的物体向温度低的物体流动，热力学系统不可逆过程的熵增。
7. 热力学基本方程热力学基本方程描述的是热力学系统状态变化过程中所涉及的热力学函数之间的相互关系。
热交换器的工作原理焓降
热交换器的工作原理焓降
热交换器是一种用于在流体之间传递热量的装置。
它通常由一组平行排列的管道组成，其中热源流体（如蒸汽或热水）通过一组管道传递热量给工作流体（如冷水或空气），以实现热能的交换。
工作原理如下：
1. 热源流体进入热交换器的一侧，并流经管道的外壁。
这时，热源流体的温度高于工作流体。
2. 工作流体通过另一组管道流经热交换器的内壁，与热源流体的管道平行排列。
工作流体的温度较低。
3. 由于温差的存在，热源流体的热能会通过导热的方式传递给工作流体。
热源流体的温度会下降，而工作流体的温度会上升。
4. 热源流体和工作流体在管道内部同时流动，因此可以实现高效的热能交换。
热源流体的热量会逐渐传递给工作流体，使得工作流体的温度升高。
5. 当热交换器运行一段时间后，热源流体的温度下降到一定程度，而工作流体的温度上升到一定程度。
这时，热能交换的效果最好。
总之，热交换器利用温差原理将热量从热源流体传递给工作流体，实现了热能的交换和利用。
通过这种方式，我们可以在不
直接混合两种流体的情况下，将热量从一个流体传递给另一个流体，使得热能得到了高效地利用。
第1章_热交换器基本原理【《热交换器原理与设计》课件】
W1(t′1 – t1) =W2(t2b – t2a)
(b)
微元段dx内，设热流体放热量dQ1，冷流体第一 流程吸热量dQ′2，第二流程吸热量dQ″2，则：
dQ1=W1dt1；dQ′2=W2dt2；dQ″2= –W2dt2b
故：
W1dt1 =W2 (dt2a – dt2b)
(c)
若整以S表示每一流程中单位长度上的 传热面积，则：
W2dt2a =KS(t1 – t2a)dx W2dt2b = –KS(t1 – t2b)dx
将式(d)、(e)代入式(c)得:
(d) (e)
W1 dt 1 2t 1 t 2a t 2b KS dx
将此式对x微分，则:
(f)
W1 d 2 t 1 dt 1 dt 2a dt 2b 2 2 KS dx dx dx dx
ln
2 P 1 R
1 P 1 PR 2 P 1 R R2 1 ln
2
R 1
(1.22)
先顺后逆<1-2>型适用； 并且<1-2n>型也可近似使用
<1－2>型热交换器 ψ 的计算
热平衡：W1(t′1 – t″1) =W2(t″2 – t′2)
x=x到x=L段的热平衡：
1.2.1 流体的温度分布 t1
冷凝
t1
冷凝
t2″
t2
沸腾
t2′
吸热
a：两种流体都有相变
b：一种流体有相变
t 1′
放热
t1′
放热
t1″
t1 ″
t2
沸腾
t2′
吸热 d：顺流，无相变
t2 ″
c：一种流体有相变
第一讲 热交换器绪论和概述
(4) 较低的流动阻力，以减少热交换器的动力消耗。 （泵与风机的功耗）
4. 热交换器的研究
(1)强化传热机理的研究和新型热交换器的研制 ；
(2)流体热物性的研究 ；（纳米流体）
(3) 制造材料和防腐蚀技术的研究；（材料与保护）
(4) 结垢和防垢技术的研究；
(5)设计工作的自动化和制造技术的研究；
(6)振动与防振措施的研究； (7)测试技术的研究； (8)换热器标准的制定研究等等。
（8）再热器：用于电厂再热循环。 （9）回热器：用于冷凝液的过冷。 （10）省煤器：用于加热锅炉的给水。 2. 按照制造的材料来分 （1）金属材料换热器 由金属材料加工制成的换热器。常用的材料有碳钢、 合金钢、铜及铜合金、铝及铝合金、钛及钛合金等。 因金属材料导热系数大，故此类换热器的传热效率 高。 （2）非金属材料换热器 有非金属材料制成的换热器。常用的材料有石墨、 玻璃、塑料、陶瓷等。因非金属材料导热系数较小， 故此类换热器的传热效率较低。常用于具有腐蚀性 的物系。
课程设计的性质和目的
本课程的课程设计是继《制冷原理》《换 热器原理与设计》等课程之后进行的，它是 深入学习和消化制冷设备部分内容的重要环 节。本设计以制冷装置的蒸发器、冷凝器为 具体设计对象，通过设计使学生初步掌握一 般换热器设计的基本方法和步骤。学会有关 专业工具书的使用方法，同时具有运用设计 资料，进行方案分析比较、设计计算和绘制 工程图的能力。
大学出版社 2003年
参考书目：
1.《热交换器原理与设计》 余建祖编著 北京航空航天大 学出版社 2006年 2.《制冷原理及设备》 吴业正 韩宝琦 西安交通大学出版 社 1996年 3.《小型制冷装置设计指导》 吴业正 机械工业出版社 1998年
热交换器的工作原理
热交换器的工作原理
热交换器是一种用于传递热量的设备，广泛应用于工业生产、空调、供暖等领域。
它的工作原理主要基于热量传递和流体流动的基本原理。
下面我们将详细介绍热交换器的工作原理。
首先，热交换器的工作原理基于热量传递的方式。
在热交换器中，通常有两种流体，一种是热量传递的介质，另一种是被加热或被冷却的介质。
这两种介质通过热交换器内部的管道或板片进行流动，从而实现热量的传递。
热交换器的设计使得两种介质在内部能够充分接触，从而实现热量的传递。
其次，热交换器的工作原理还与流体流动的方式有关。
在热交换器中，流体通常以对流的方式进行流动，这样可以确保热量能够充分传递。
通过合理设计热交换器的结构和流体的流动方式，可以最大限度地提高热交换效率。
此外，热交换器的工作原理还涉及热传导和对流传热的基本原理。
热交换器内部的介质通过热传导和对流传热的方式，实现热量的传递。
热传导主要发生在介质内部，而对流传热则是通过介质之间的流动实现热量的传递。
热交换器的设计需要考虑这些传热方式，以确保热量能够有效传递。
总的来说，热交换器的工作原理主要基于热量传递和流体流动的基本原理。
通过合理设计热交换器的结构和流体的流动方式，可以实现热量的高效传递。
热交换器在工业生产、空调、供暖等领域发挥着重要作用，了解其工作原理对于提高热交换效率具有重要意义。
热交换器原理与设计—热交换器热计算的基本原理PPT精选文档
（1） 值取决于无量纲参数 P和 R
Pt2 t2 , t1t2
Rt1t1 t2 t2
式中：下标1、2分别表示冷热两种流体，上角标1撇表示 进口，2撇表示出口，图表中均以P为横坐标，R为参量。 （2）P的物理意义：
表示冷流体的实际温升与理论上所能达到的最大温升 之比，所以只能小于1。
1.1 热计算基本方程式
1.1.1 传热方程式
Q KFtm
工艺计算的目的是求换热面积，即
F Q K tm
需要先求出Q，K，Δtm
1.1 热计算基本方程式
1.1.2 热平衡方程式
如不考虑热损失，则 Q M 1i1 i1 M 2i2 i2
下标1代表热流体。下标2冷流体；上标1撇代表 进口，上标2撇代表出口。
1.2.2 顺流和逆流情况下的平均温差 ➢ 简单逆流时的对数平均温差
dtqm 1 1c1qm 1 2c2dd
1 1
qm1c1 qm2c2
其他过程和公式与顺流是完全一样，因此，最终仍然可以
得到：
tm,逆流
t t ln t
t
1.2 平均温差
1.2.2 顺流和逆流情况下的平均温差
➢ 顺流和逆流的区别：
纯逆流的平均温差最大，一般通过对纯逆流的对数平均温 差进行修正来获得其他情况下的平均温差。
tmtmctf
tm ctf 是给定的冷热流体的进出口温度布置成逆流时的LMTD。
是小于1的修正系数。图9-15～9-18分别给出了管壳式
换热器和交叉流式换热器的 。
1.2 平均温差
1.2.3 其他流动方式时的平均温差
第1章 热交换器热计算的基本原理
1.0 概述
热（力）计算是换热器设计的基础。 以间壁式换热器为基础介绍换热器的热（力）计 算，其他形式的换热器计算方法相同。
第1章_热交换器基本原理【《热交换器原理与设计》课件】
逆流
1.2 平均温差
对顺、逆流的传热温差分析，作如下假设：
1. 冷热流体的质量流量和比热保持定值； 2. 传热系数是常数； 3. 热交换器没有热损失； 4. 沿流动方向的导热量可以忽略不计； 5. 同一种流体从进口到出口，不能既有相变又
有单相对流换热。
要计算整个换热的平均温差，首先需要知道 温差随换热面的变化，即 Δtx= f(Fx)，然后再沿 整个换热面积进行平均。
过冷
t1″ t2′
t1′ t2″
放热
过热 沸腾
t1′
部分冷凝
t1″
吸热
t2″
吸热
t1″ t2′
t2′
g ：一种流体有相变
h：可凝蒸气和非凝结性 气体混合物的冷凝
1.2.2 顺流、逆流下的平均温差
以顺流为例：已知冷热流体的进出口温度， 针对微元换热面dF一段的传热，温差为：
Δt=t1 – t2
→
dΔt=dt1 – dt2
Fx dΔt μk dF 0 Δt
dΔt μkdF Δt
Δtx ln μkFx Δt
Δtx
Δt
Δtx Δt e
μkFx
Δtx Δt e
Δt Δt e
"
μkFx
当 Fx = F 时，Δtx =Δt"
μkF
1 1 μ W1 W2
' 2
热容量：
W = M· C
(W/℃)
Q = W1 · Δt1 =W2 · Δt2
W1 Δt2 W2 Δt1
平行流：顺流和逆流
Hot fluid Cold fluid
Hot fluid Cold fluid
化工原理课程设计之热交换器
800,900,1000 12
1100,1200 14
7.主要附件 主要附件：管板、封头、分程隔板、导流筒、排气孔、排液 孔、接管、阀兰、支座、折流挡板、防冲板、膨胀节等。
13
8.材料选用 根据操作压强、操作温度、流体性质等来选用材料。常用 材料有碳钢、不锈钢、低合金钢、铜、铝、石墨、聚四氟 乙烯、玻璃等。 10.流体流动阻力的计算 管程流体阻力
优点：构简单，能承受较高压力，应用灵活； 缺点：耗材多，占地面积大，难以构成很大的传热面积，故 一般适合于流体流量不大、传热负荷较小的场合。
4
3.列管式 列管式换热器 工业上使用最广泛的一种换热设备 优点：单位体积的传热面积、处理能力和操作弹性大，适应 能力强，尤其在高温、高压和大型装置中采用更为普遍。 1). 固定管板式 结构：管束与焊接在壳体的两端管板连接。在壳体内，沿管 长方向装置有若干块折流挡板； 优点：结构简单、紧凑、造价便宜；
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作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2 020年1 0月21 日星期 三12时2 1分17 秒12:21:1721 October 2020
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热交换设备
1
§换热器
§1 换热器的类型 1.直接混合；2.蓄热式；3.间壁式
一. 夹套式 用于反应器的加热或冷却，加热剂或冷却剂在夹套内通过 间壁与反应器内的物料进行换热。 用蒸汽进行加热时，蒸汽高进低出。当冷却时，冷却水从下 部进入，而由上部流出。
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概述部分
换热器的定义 换热器的分类 换热器设计的大体 内容
§0.1 热交换器的定义及其工程应用概况
1.定义：在工程中，将某种流体的热量以一定的传热 方式传递给他种流体的设备称为热交换器。
2. 从定义中可知，至少有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。
(2) 要有与温度和压力条件相适应的不易遭到破坏 的工艺结构，制造简单，装修方便，经济合理， 运行可靠；
(3) 设备紧凑；节约空间，节约材料等
(4) 较低的流动阻力，以减少热交换器的动力消耗。 （泵与风机的功耗）
4. 热交换器的研究 (1)强化传热机理的研究和新型热交换器的研制 ； (2)流体热物性的研究 ；（纳米流体） (3) 制造材料和防腐蚀技术的研究；（材料与保护） (4) 结垢和防垢技术的研究； (5)设计工作的自动化和制造技术的研究； (6)振动与防振措施的研究； (7)测试技术的研究； (8)换热器标准的制定研究等等。
8. 螺旋板式热交换器
§0.4 热交换器设计计算的内容
热交换器设计计算的内容如下： 教材
1）热计算（热力计算）
P6
传热系数
传热面积
2）结构计算
各种尺寸
3）流动阻力计算
各类流动阻力，为选择泵和风机提供依据
4）强度计算
强度是否符合要求
本章小结
1）换热器按流体流动方向的分类 2）换热器按热量传送的方法分类 3）换热器设计计算的内容
热流体 热流体
冷流体 冷流体
预热空气 (1270 K)
燃料
分散式余热回收方式
交替切换 烧嘴A 烧嘴B
(1620 K) 钢坯 废气
陶瓷球型蓄热体
切换阀 空气
Nox排放 燃料
废气
➢中央空调系统中的余热回收（全热回收器）等等
§0.3 各种类型的间壁式热交换器
壳管式热交换器 肋片管式热交换器 套管式热交换器
热汽化。为蒸馏过程专用设备。 （6）冷却器：用于冷却流体，使其达到所需温度。 （7）冷凝器：用于冷却凝结性饱和蒸汽，使其放出
潜热而凝结液化。
（8）再热器：用于电厂再热循环。 （9）回热器：用于冷凝液的过冷。 （10）省煤器：用于加热锅炉的给水。
2. 按照制造的材料来分 （1）金属材料换热器 由金属材料加工制成的换热器。常用的材料有碳钢、 合金钢、铜及铜合金、铝及铝合金、钛及钛合金等。 因金属材料导热系数大，故此类换热器的传热效率 高。 （2）非金属材料换热器 有非金属材料制成的换热器。常用的材料有石墨、 玻璃、塑料、陶瓷等。因非金属材料导热系数较小， 故此类换热器的传热效率较低。常用于具有腐蚀性 的物系。
3.2.热交换器在工程中应用举例
4. 制冷空调：蒸发器和冷凝器、冷却塔、冷冻水— 空气热交换器等等。
5. 热电工程：省煤器、空气预热器、过热器、凝汽 器、除氧器、给水加热器等等。
其它方面：
石油化工、冶金、建筑、食品、医疗及航空航天领 域等等。
（1）石油化工行业，换热器的投资要占到建厂投资 的1/5左右，重量占工艺设备总重量的40％。
混流：（又称杂流式）两 种流体在流动过程中既有 顺流部分，又有逆流部分。
顺流
总趋势逆 流的四次
错流
逆流 错流
总趋势顺流 的四次错流
先顺后逆的 混流
先逆后顺的混流
4.按传送热量的方法分类：P3
分成间壁式、混合式和蓄热式（热交换器最主要的 一种分类方法）
（1）间壁式 冷、热流体被固体壁面隔开，互不接触，热量由
热流体通过壁面传递给冷流体。形式多样，应用广 泛。适于冷、热流体不允许混合的场合。本课程重 点介绍此类换热器。如各种管壳式、板式结构的换 热器。
（2）混合式（又称直接接触式） 冷、热流体通过直接接触换热。
典型的例子是冷却塔（冷水塔、凉水塔），喷 射式热交换器。
（3）蓄热式（又称回热式） 冷、热流体周期性地流过固
§0.2 热交换器的分类
1. 按照用途来分（根据用途命名） （1）加热器：用于把流体加热到所需温度，被加热
流体在加热过程中不发生相变。 （2）预热器：用于流体的预热，以提高整套工艺装
置的效率。 （3）过热器：用于加热饱和蒸汽，使其达到过热状
态。 （4）蒸发器：用于加热液体，使其蒸发汽化。 （5）再沸器：用于加热已被冷凝的液体，使其再受
板翅式热交换器 平行板式热交换器 螺旋板式热交换器
夹套式热交换器
异型特殊型式的 热交换器
1. 沉浸式热交换器
2. 喷淋式热交换器
3. 套管式热交换器
4. 夹套式热交换器
5. 管壳式热交换器（又称列管式热交换器）
6. 板翅式热交换器
7. 翅片管式热交换器（肋片管式热交换器）
8. 平行板式热交换器
作业
基本上是一些填空和概念题
谢谢
3.按流动方向分类：P3
顺流式、逆流式、错流式和混流式
1. 顺流式
顺流：参与换热的两种流 体在传热面两侧以相同的 方向流动；
2. 逆流式
逆流：参与换热的两种流 体在传热面两侧以相反的 方向流动；
错流：（又称叉流式）参 与换热的两种流体垂直交 叉流过传热面两侧。 （当交叉次数在四次以上时，
可根据两种流体的总流动趋 势看成逆流或顺流）
例如：广州石化有一条年产30万吨的乙烯装置，换 热器的投资就占到总投资的25％。
（2）在一些大中型炼油企业中，各种热交换器的数 量达到300～500台。
（3）管壳式热交换器的最高压力达84MPa，最高温 度可达1500℃，外形长达33m。
教材
3. 工程应用中对换热器的基本要求
P1
(1)满足工艺过程所提出的要求，热交换强度高， 热损失少，在有利的平均温差下工作；
体壁面换热。 借助于热容量较大的固体蓄
热体，将热量由热流体传给冷 流体。当蓄热体与热流体接触 时，从热流体处接受热量，蓄 热体温度升高，然后与冷流体 接触，将热量传递给冷流体， 蓄热体温度下降，从而达到换 热的目的。特点是结构简单， 可耐高温，体积庞大，不能完 全避免两种流体的混和。适于 高温气体热量的回收或冷却。 如回转式空气预热器。