换热器理论与分析-4解析
最全面的板式换热器知识(原理、结构、设计、选型、安装、维修)
最全面的板式换热器知识（原理、结构、设计、选型、安装、维修）板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。
各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。
板式换热器是液—液、液—汽进行热交换的理想设备。
它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、应用广泛、使用寿命长等特点。
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板式换热器基本结构及运行原理板式换热器的型式主要有框架式（可拆卸式）和钎焊式两大类，板片形式主要有人字形波纹板、水平平直波纹板和瘤形板片三种。
钎焊换热器结构板式换热器主要结构⒈板式换热器板片和板式换热器密封垫片⒉固定压紧板⒊活动压紧板⒋夹紧螺栓⒌上导杆⒍下导杆⒎后立柱由一组板片叠放成具有通道型式的板片包。
两端分别配置带有接管的端底板。
整机由真空钎焊而成。
相邻的通道分别流动两种介质。
相邻通道之间的板片压制成波纹。
型式，以强化两种介质的热交换。
在制冷用钎焊式板式换热器中，水流道总是比制冷剂流道多一个。
图示为单边流，有些换热器做成对角流，即：Q1和Q3容纳一种介质，而Q2和Q4容纳另一种介质。
板式换热器所有备件都是螺杆和螺栓结构，便于现场拆卸和修复。
运行原理板式换热器是由带一定波纹形状的金属板片叠装而成的新型高效换热器,构造包括垫片、压紧板（活动端板、固定端板）和框架（上、下导杆，前支柱）组成，板片之间由密封垫片进行密封并导流,分隔出冷/热两个流体通道,冷/热换热介质分别在各自通道流过,与相隔的板片进行热量交换，以达到用户所需温度。
每块板片四角都有开孔，组装成板束后形成流体的分配管和汇集管，冷/热介质热量交换后，从各自的汇集管回流后循环利用。
换热原理：间壁式传热。
单流程结构：只有2块板片不传热－头尾板。
双流程结构：每一个流程有3块板片不传热。
板片和流道通常有二种波纹的板片(L 小角度和H 大角度)，这样就有三种不同的流道(L,M 和H)，如下所示：L：小角度由相邻小夹角的板片组成的通道。
热质交换原理与设备习题答案第版
热质交换原理与设备习题答案第版Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#第一章绪论1、答：分为三类。
动量传递：流场中的速度分布不均匀（或速度梯度的存在）；热量传递：温度梯度的存在（或温度分布不均匀）；质量传递：物体的浓度分布不均匀（或浓度梯度的存在）。
2、解：热质交换设备按照工作原理分为：间壁式，直接接触式，蓄热式和热管式等类型。
●间壁式又称表面式，在此类换热器中，热、冷介质在各自的流道中连续流动完成热量传递任务，彼此不接触，不掺混。
●直接接触式又称混合式，在此类换热器中，两种流体直接接触并且相互掺混，传递热量和质量后，在理论上变成同温同压的混合介质流出，传热传质效率高。
●蓄热式又称回热式或再生式换热器，它借助由固体构件（填充物）组成的蓄热体传递热量，此类换热器，热、冷流体依时间先后交替流过蓄热体组成的流道，热流体先对其加热，使蓄热体壁温升高，把热量储存于固体蓄热体中，随即冷流体流过，吸收蓄热体通道壁放出的热量。
●热管换热器是以热管为换热元件的换热器，由若干热管组成的换热管束通过中隔板置于壳体中，中隔板与热管加热段，冷却段及相应的壳体内穷腔分别形成热、冷流体通道，热、冷流体在通道内横掠管束连续流动实现传热。
3、解：顺流式又称并流式，其内冷、热两种流体平行地向着同方向流动，即冷、热两种流体由同一端进入换热器。
●逆流式，两种流体也是平行流体，但它们的流动方向相反，即冷、热两种流体逆向流动，由相对得到两端进入换热器，向着相反的方向流动，并由相对的两端离开换热器。
● 叉流式又称错流式，两种流体的流动方向互相垂直交叉。
● 混流式又称错流式，两种流体的流体过程中既有顺流部分，又有逆流部分。
● 顺流和逆流分析比较：在进出口温度相同的条件下，逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小，顺流时，冷流体的出口温度总是低于热流体的出口温度，而逆流时冷流体的出口温度却可能超过热流体的出口温度，以此来看，热质交换器应当尽量布置成逆流，而尽可能避免布置成顺流，但逆流也有一定的缺点，即冷流体和热流体的最高温度发生在换热器的同一端，使得此处的壁温较高，为了降低这里的壁温，有时有意改为顺流。
(影响换热器总传热系数的原因
1L: 1、结构；2、介质；3、运行参数2L: 传热系数的大小与冷热流体的性质、换热的操作条件（如流速、温度等）、传热面的结垢状况以及换热器的结构和尺寸等许多因素有关。
对流传热十分复杂，垢层热阻又难以确定，因此传热系数的计算值与实际值往往相差较大。
在设计换热器时，最好有实测值或生产中积累的经验数据作为参考。
3L: 换热器的总传热系数主要与换热管两侧的膜传热系数和换热管的热阻有关，因而换热器的总传热系数与下列参数有关：1.换热管、壳程流体的物性数据（粘度、表面张力、密度等）；2.换热管、壳程流体的流速有关；3.换热管的热阻有关。
4L: 在传热基本方程式Q=KAΔtm中，传热量Q是生产任务所规定的，温度差Δtm之值由冷、热流体进、出换热器的始、终温度决定，也是由工艺要求给出的条件，则传热面积A之值与总传热系数K值密切相关，因此，如何合理地确定K值，是设计换热器中的一个重要问题。
目前，总传热系数K值有三个来源：一是选取经验值，即目前生产设备中所用的经过实践证实并总结出来的生产实践数据；二是实验测定K值；三是计算。
在传热计算中，如何合理地确定K值，是设计换热器中的一个重要问题。
而在设计中往往参照在工艺条件相仿、类似设备上所得较为成熟的生产数据作为设计依据。
工业生产用列管式换热器中总传热系数值的大致范围见表4-10列管式换热器中K值大致范围热流体冷流体总传热系数，KW/m2·K水水850～1700轻油水340～910重油水60～280气体水17～280水蒸汽冷凝水1420～4250水蒸汽冷凝气体30～300低沸点烃类蒸汽冷凝(常压)水455～1140高沸点烃类蒸汽冷凝(减压)水60～170水蒸汽冷凝水沸腾2000～4250水蒸汽冷凝轻油沸腾455～1020水蒸汽冷凝重油沸腾140～425总传热系数的计算前述确定K值的方法虽然简单，但往往会因具体条件不完全符合所设计的情况，而影响到设计的可靠性。
所以，还必须对传热过程进行理论上的分析，以了解各种因素对传热过程的影响，从而建立起计算总传热系数K的定量式。
5mm管径内螺纹铜管换热器分析
Ф5与Ф7换热器比较分析背景：近年来，由于国际铜价节节攀升且居高不下，如果降低空调器铜用量各大厂家也是八仙过海，比如铝制换热器，ACC管，小管径铜管替代原有较大管径的铜管等。
随着环保节能的考虑，家用空调用冷媒逐渐由R22过渡到R410A，整机中R410A运行压力要比R22高出60%，因此系统性能受冷媒压力损失的影响较小，更适合于采用小管径铜管换热器。
空调换热器采用小管径铜管后，管内换热和压降特性会随之改变，根据换热器试验研究表明：在冷媒质量流量相同情况下，Ф5铜管管内制冷剂的摩擦压降比Ф7的大20-40%。
因此在实际应用Ф5铜管时，需要针对Ф5铜管的换热和压降特性，对换热器型式进行优化调整，如翅片或流路，同时制冷剂充注量可以减少了10-20%，需要对系统的其他部件，如膨胀阀的开度进行调整，以求系统的性能接近甚至优于原有系统性能。
一、行业Ф5翅片方面的应用情况：1）日本应用情况小结：◆换热器越来越细管径化，Φ5换热器在室内机上有4家公司使用。
2家是跟其他管径的组合构成的圆弧换热器。
大金使用的更细的φ4。
◆φ5以下的細管各公司几乎都是用在能力2.2～7.1kW的室内机上。
这是因为室内机箱体从小到大共都是通用的，φ5可以使用在家用空调上限7.1kW。
◆作为日本冷暖变频室外机，各企业的设计中没有使用φ5换热器，一般是Φ7或φ7.94。
因为用φ5的话分流回路数多分流太复杂。
φ7换热器在4.0kW机上都要分4路，φ5的就太复杂了。
◆室内机的φ5换热器几种管径（φ5和φ6.35等）组合，可以简化分流并提高性能。
2）韩国应用情况3）国内应用情况Ф5管技术在2005年以后引入国内，在2007年国内相应的产品设计和生产工艺已经成熟。
经向冲床及模具厂家调研，近3年以来美的、格力在Ф5换热器设备方面投入较大，Ф5换热器的产能各达到100万件/月的大批量生产规模。
◆美的2009年以前陆续购入5条Ф5换热器生产线，2009~2010年进口了10条日本日高公司Ф5换热器生产线，已经在今年旺季实现规模效益。
《热质交换原理与设备》习题答案分析
第5章吸附和吸收处理空气的原理与方法1.解：物理吸附是被吸附的流体分子与固体表面分子间的作用力为分子间吸引力，它是一种可逆过程，物理吸附是无选择的，只要条件适宜，任何气体都可以吸附在任何固体上。
吸附热与冷凝热相似。
适应的温度为低温。
吸附过程进行的急快参与吸附的各相间的平衡瞬时即可达到。
化学吸附是固体表面与吸附物间的化学键力起作用的结果。
吸附力较物理吸附大，并且放出的热也比较大，化学吸附一般是不可逆的，反应速率较慢，升高温度可以大大增加速率，对于这类吸附的脱附也不易进行，有选择性吸附层在高温下稳定。
人们还发现，同一种物质，在低温时，它在吸附剂上进行物理吸附，随着温度升到一定程度，就开始发生化学变化转为化学吸附，有时两种吸附会同时发生。
2、硅胶是传统的吸附除湿剂，比表面积大，表面性质优异，在较宽的相对湿度范围内对水蒸汽有较好的吸附特性，硅胶对水蒸汽的吸附热接近水蒸汽的汽化潜热，较低的吸附热使吸附剂和水蒸汽分子的结合较弱。
缺点是如果暴露在水滴中会很快裂解成粉末。
失去除湿性能。
与硅胶相比，活性铝吸湿能力稍差，但更耐用且成本降低一半。
沸石具有非常一致的微孔尺寸，因而可以根据分子大小有选择的吸收或排除分子，故而称作“分子筛沸石”。
3、目前比较常用的吸附剂主要是活性炭，人造沸石，分子筛等。
活性炭的制备比较容易，主要用来处理常见有机物。
目前吸附能力强的有活性炭纤维，其吸附容量大吸附或脱附速度快，再生容易，而且不易粉化，不会造成粉尘二次污染，对于无机气体如2SO 2X、H S 、NO 等有也很强的吸附能力，吸附完全，特别适用`于吸附去除6931010/g m --、 量级的有机物，所以在室内空气净化方面有着广阔的应用前景。
4、有效导热系数通常只与多孔介质的一个特性尺度----孔隙率有关。
第6章 间壁式热质交换设备的热工计算1、解:间壁式 换热器从构造上可分为：管壳式、胶片管式、板式、板翘式、螺旋板式等。
提高其换热系数措施：⑴在空气侧加装各种形式的肋片，即增加空气与换热面的接触面积。
热管换热器设计计算及设计说明
1967年至1968年，美国应用于工业的热管日渐广泛，应用范围涉及到空调、电子器件、核电机的冷却等方面。并初次出现了柔性热管和平板式的异形热管。
1962年特雷费森向美国通用电气公司提出报告，倡议在宇宙飞船上采用一种类似Gaugler的传热设备。但因这种倡议并未经过实验证明，亦未能付诸实施。
1963年Los-Alamos科学实验室的Grover在他的专利中正式提出热管的命名，该装置基本上与Gaugler的专利相类似。他采用一根不锈钢管作壳体，钠为工作介质，并发表了管内装有丝网吸液芯的热管实验结果，进行了有限的理论分析，同时提出了以银和锂作为热管的工作介质的观点。
1964年Grover等人首次公开了他们的试验结果。此后英国原子能实验室开始了类似的以钠和其它物质作为工作介质的热管研究工作。工作的兴趣主要是热管在核热离子二极管转换器方面的应用。与此同时，在意大利的欧洲原子能联合核研究中心也开展了积极的热管研究工作。但兴趣仍然集中在热离子转换器方面，热管的工作温度达到1600~1800℃。
当蒸发段里的液体一旦因吸收了汽化潜热并蒸发时，蒸汽就开始通过热管的蒸汽腔向冷却段流动。此流动是由蒸汽腔两端的小压差引起的。蒸发段内蒸汽的温度比冷却段内的饱和温度稍高一些，从而形成了两端的温度差。蒸发段与冷却段之间这个温差常常可作为热管工作成功与否的一个判据。如果此温差小于0.5℃或1℃，则热管常常被称为在“热管工况”下工作，即等温工作。
当蒸汽凝结时，液体就浸透冷却段内的吸液芯毛细孔，弯月面具有很大的曲率半径，可以认为是无穷大。在热管内只要有过量的工质，就一定集中在冷凝表面上，因而实际上冷凝段的汽—液分界面是一个平面，蒸汽凝结释放出的潜热通过吸液芯、液体层和管壁把热量传给管外冷源。如果有过量液体存在，则从分界面到管壁外面的温降将比蒸发段内相应的温降大，因而，冷却段内的热阻在热管设计中是应当考虑的重要热阻之一。
换热器教学大纲
换热器教学大纲换热器教学大纲换热器作为热力学和工程领域中的重要设备，广泛应用于工业生产、能源利用以及环境保护等方面。
为了更好地培养学生对换热器的理论和实践能力，制定一份全面而系统的换热器教学大纲显得尤为重要。
本文将从换热器的基本原理、分类、设计与计算、性能评价等方面来探讨换热器教学大纲的内容。
一、换热器的基本原理在换热器教学大纲中，首先需要介绍换热器的基本原理。
换热器是通过热传导、对流和辐射等方式实现热量的传递，因此学生需要了解换热器的热传导基本原理、对流传热机理以及辐射传热的特点。
此外，还需介绍换热器的传热表达式以及换热器的热阻和热效率等概念。
二、换热器的分类在教学大纲中，换热器的分类也是一个重要的内容。
根据不同的换热方式和结构特点，换热器可以分为管壳式换热器、板式换热器、螺旋板换热器、管束式换热器等多种类型。
每种类型的换热器都有其适用的场合和特点，学生需要了解它们的工作原理、结构特点以及应用范围。
三、换热器的设计与计算换热器的设计与计算是换热器教学大纲中的重要内容之一。
学生需要学习换热器的传热计算方法，包括换热器的传热面积计算、传热系数的估算以及传热过程中的温度场分析等。
此外，还需介绍换热器的流体力学计算方法，包括流体的流速、流量、压降等参数的计算，以及流体在换热器内的流动状态分析。
四、换热器的性能评价在教学大纲中，换热器的性能评价也是一个重要的内容。
学生需要学习如何评价换热器的传热性能和流体力学性能，包括传热系数的确定、热阻的计算、热效率的评估以及压降的分析等。
此外，还需介绍换热器的可靠性评价方法，包括换热器的寿命预测、故障诊断以及维护管理等方面的知识。
五、实践教学与案例分析除了理论知识的学习，实践教学和案例分析也是换热器教学大纲中不可或缺的一部分。
学生需要通过实验室实践和工程实例的分析，来加深对换热器理论知识的理解和应用。
实践教学可以包括换热器的实验研究、性能测试以及故障排除等方面的内容。
4-5-对流传热系数关联式
知识点4－5 对流传热系数关联式【学习指导】1．学习目的通过本知识点的学习，了解影响对流传热系数的因素，掌握因次分析法，并能根据情况选择相应的对流传热系数关联式。
理解流体有无相变化的对流传热系数相差较大的原因。
2．本知识点的重点对流传热系数的影响因素及因次分析法。
3．本知识点的难点因次分析法。
4．应完成的习题4-11 在一逆流套管换热器中，冷、热流体进行热交换。
两流体进、出口温度分别为t1=20℃、t2=85℃；T1=100℃、T2=70℃。
当冷流体流量增加一倍时，试求两流体的出口温度和传热量的变化情况。
假设两种情况下总传热系数不变，换热器热损失可忽略。
4-12 试用因次分析法推导壁面和流体间自然对流传热系数α的准数方程式。
已知α为下列变量的函数：4-13 一定流量的空气在蒸汽加热器中从20℃加热到80℃。
空气在换热器的管内湍流流动。
压强为180kPa的饱和蒸汽在管外冷凝。
现因生产要求空气流量增加20％，而空气的进出口温度不变，试问应采取什么措施才能完成任务，并作出定量计算。
假设管壁和污垢热阻可忽略。
4-14 常压下温度为120℃的甲烷以10m/s的平均速度在列管换热器的管间沿轴向流动，离开换热器时甲烷温度为30℃，换热器外壳内径为190mm，管束由37根ф19×2的钢管组成，试求甲烷对管壁的对流传热系数。
4-15 温度为90℃的甲苯以1500kg/h的流量流过直径为ф57×3.5mm、弯曲半径为0.6m的蛇管换热器而被冷却至30℃，试求甲苯对蛇管的对流传热系数。
4-16 流量为720kg/h的常压饱和蒸汽在直立的列管换热器的列管外冷凝。
换热器的列管直径为ф25×2.5mm，长为2m。
列管外壁面温度为94℃。
试按冷凝要求估算列管的根数（假设列管内侧可满足要求）。
换热器的热损失可以忽略。
4-17 实验测定列管换热器的总传热系数时，水在换热器的列管内作湍流流动，管外为饱和蒸汽冷凝。
换热器壳程换热系数计算__概述说明以及解释
换热器壳程换热系数计算概述说明以及解释1. 引言1.1 概述换热器是一种常用的热交换设备，广泛应用于工业生产、能源系统以及建筑等领域。
它通过在不同流体之间传递热量，实现能源的高效利用和节能减排。
而换热器壳程换热系数是评估换热器性能的重要指标之一。
本篇文章主要围绕“换热器壳程换热系数计算”展开讨论与探究。
通过对壳程换热系数的定义、计算方法和影响因素进行详细阐述，旨在帮助读者更好地理解和应用该关键参数。
1.2 文章结构本文共分为引言、正文、结论和参考文献四个部分。
其中，引言部分进行了概述说明以及对文章结构进行简要介绍；正文部分将详细探讨换热器壳程换热系数的计算方法和相关公式；接着，在正文的基础上，我们进一步分析了影响壳程换热系数的因素，并提供了相应的调整方法；最后，结论部分对全文进行总结，并展望了未来对于换热器壳程换热系数计算的应用前景；最后，我们将列举相关的参考文献，供读者深入学习和了解。
1.3 目的本文旨在介绍和解释换热器壳程换热系数的计算方法和意义，帮助读者更好地理解该参数对于换热器性能评估的重要性。
通过阐述换热器壳程换热系数的定义与意义、计算方法及公式、影响因素和调整方法，读者可以掌握相应的知识和技巧，从而有助于实际工程中的设计与运行优化。
请注意，引言部分仅为文章开头，所提供内容较为简要。
2. 正文换热器壳程换热系数计算是研究换热器中壳程传热性能的重要内容。
在换热器中，壳程换热系数是评价换热性能的关键参数之一，它描述了流体在换热器管束与壳体之间传递过程中的传热效率。
2.1 换热器壳程换热系数的定义与意义换热器壳程换热系数是指单位时间内通过单位面积的传导、对流和辐射三种方式传递到外部空气或流体的总热量与温度差之比。
它反映了充分利用和提高流体与管束界面之间温差，实现有效传导、对流和辐射以及减少传递阻力等方面所起到的作用。
2.2 壳程换热系数的计算方法和公式说明壳程换热系数的计算通常基于经验公式或理论模型。
热交换器原理与设计答案
热交换器原理与设计答案【篇一：过控习题参考答案】控制通道？何谓干扰通道？它们的特性对控制系统质量有什么影响？控制通道——是指操纵变量与被控变量之间的信号联系；干扰通道——是指干扰作用与被控变量之间的信号联系。
控制通道静态放大倍数越大，系统灵敏度越高，余差越小。
但随着静态放大倍数的增大，系统的稳定性变差。
控制通道时间常数越大，经过的容量数越多，系统的工作频率越低，控制越不及时，过渡过程时间越长，系统的质量越低，但也不是越小越好，太小会使系统的稳定性下降，因此应该适当小一些。
控制通道纯滞后的存在不仅使系统控制不及时，使动态偏差增大，而且还还会使系统的稳定性降低。
干扰通道放大倍数越大，系统的余差也越大，即控制质量越差。
干扰通道时间常数越大，阶数越高，或者说干扰进入系统的位置越远离被控变量测量点而靠近控制阀，干扰对被控变量的影响越小，系统的质量则越高。
1.2 如何选择操纵变量？1）考虑工艺的合理性和可实现性；2）控制通道静态放大倍数大于干扰通道静态放大倍数；3）控制通道时间常数应适当小一些为好，但不易过小，一般要求小于干扰通道时间常数。
干扰动通道时间常数越大越好，阶数越高越好。
4）控制通道纯滞后越小越好。
1.5图1-42为一蒸汽加热设备，利用蒸汽将物料加热到所需温度后排出。
试问：? 影响物料出口温度的主要因素有哪些？? 如果要设计一温度控制系统，你认为被控变量与操纵变量应选谁？为什么？? 如果物料在温度过低时会凝结，应如何选择控制阀的开闭形式及控制器的正反作用？答：? 影响物料出口温度的因素主要有蒸汽的流量和温度、搅拌器的搅拌速度、物料的流量和入口温度。
? 被控变量应选择物料的出口温度，操纵变量应选择蒸汽流量。
物料的出口温度是工艺要求的直接质量指标，测试技术成熟、成本低，应当选作被控变量。
可选作操纵变量的因数有两个：蒸汽流量、物料流量。
后者工艺不合理，因而只能选蒸汽流量作为操纵变量。
? 控制阀应选择气关阀，控制器选择正作用。
换热器的传热及阻力计算
（4）已知kA和 ，按传热方程计算在假设出口温度下的传热
量 ；
tm
（5）根据4个进出口温度，用热平衡式计算另一个，这个值
和上面的 ，都是在假设出口温度下得到的，因此，都不是
真实的换热量；
（6）比较两个值，满足精度要求则结束，否则，重新假定出 口温度，重复(1)-(6)，直至满足精度要求。
三、效能-传热单元数(-NTU)法
对于这种复杂情况，我们当然也可以采用微元方法进 行分析，但数学推导将非常复杂。
实际上，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。
tm (tlm )
tlm ：按逆流布置的对数平均温差。
：小于1的温度修正系数。
对于复杂的叉流式换热器，其传热公式中的平均温度的 计算关系式较为复杂，工程上常常采用修正图表来完成 其对数平均温差的计算。具体的做法是：
待定的温度。 (3)由冷热流体的4个进出口温度确定平均温差tm (4)由传热方程式计算所需的换热面积A，并核算换热面流
体的流动阻力。 (5)如果流动阻力过大，则需要改变方案重新设计。
2、校核计算
（1）先假设一个流体的出口温度，按热平衡式计算另一个出 口温度；
（2）根据4个进出口温度求得平均温差 tm； （3）根据换热器的结构，算出相应工作条件下的总传热系数k；
(1)顺流和逆流是两种极端情况，在相同的进出口温度下，
逆流的 tm 最大，顺流则最小；
(2)顺流时 t1 t2 ，而逆流时，t2 则可能大于 t1 ，可见，
逆流布置时的换热最强。
Ti
dq
T
In
dT1
Ti
To
T dq
dT2
换热器的综合_效率分析
换热器的综合_效率分析换热器是常用的能量转换设备，用于将热能从一个流体传递到另一个流体中。
其效率是评估换热器性能的重要指标之一、本文将从理论和实际角度对换热器的综合效率进行分析。
换热器的综合效率可以分为理论效率和实际效率两个方面来研究。
理论效率是根据热库的性质和温度计算得出的，是理想状况下的最大效率。
而实际效率是指换热器在实际运行中的真实性能。
下面将对这两个方面进行详细讨论。
首先，我们来看一下理论效率。
理论效率可以通过热库的性质和温度来计算。
设换热器的热源温度为Th，冷源温度为Tc，理论效率ηt可以通过以下公式计算得出：ηt=(Th-Tc)/Th该公式表明，理论效率与温度差之比成正比，换热器的温度差越大，理论效率越高。
然而，在实际运行中，换热器通常存在一定的热损失，因此其实际效率往往低于理论效率。
接下来，我们来讨论实际效率。
实际效率受到多种因素的影响，包括换热器的设计和制造质量、传热面积、换热介质的流速等。
下面我们将逐一分析这些因素。
首先是换热器的设计和制造质量。
换热器的设计和制造质量决定了其传热性能和能量损失情况。
例如，传热面积的设计是否合理、换热器内部是否存在泄漏等等，都会对实际效率产生影响。
其次是传热面积。
传热面积的大小直接影响到传热效果。
传热面积越大，传热能力越强，实际效率也会相应提高。
因此，在设计和选择换热器时，需要充分考虑到传热面积的影响。
再次是换热介质的流速。
换热介质的流速对换热器的传热效果有很大的影响。
当流速较小时，传热界面附近的传热系数较低，热交换效果不佳；而当流速过大时，介质的压力损失过大，也会影响换热效果。
因此，在实际运行中，需要针对具体情况优化流速，以提高实际效率。
此外，还有一些其他因素也会对换热器的实际效率产生影响，例如管束结构、换热介质的物性参数等等。
针对不同的应用场景和需求，需要综合考虑这些因素，以获得最佳的实际效率。
综上所述，换热器的综合效率是一个复杂的问题，受到多种因素的影响。
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
换热过程虚拟仿真培训掌握换热器操作与控制技巧
通过线上平台收集学员的反馈意见，便于及时响应和改进。
培训总结与展望
培训成果总结
对本次培训的效果进行综合评估，总结培训过程中的优点和不足。
经验教训分享
分享本次培训过程中的经验教训，为今后的培训工作提供参考。
未来培训展望
根据本次培训的反馈和评估结果，对未来的培训工作进行展望和规划，提出改进措施和建 议。
04 换热器操作技巧 培训
启动与停机操作流程
启动前检查
确认换热器各部件完好，无泄 漏现象；检查电源、控制系统
及安全保护装置是否正常。
启动操作
按照操作规程逐步启动换热器 ，先开启冷却水进出口阀门， 再启动热源设备，缓慢升温至 设定值。
运行监控
密切关注换热器运行参数，如 温度、压力、流量等，确保设 备在安全范围内运行。
THANKS
感谢观看
典型案例解析与讨论
案例一
板式换热器热效率优化
问题描述
板式换热器在运行过程中热效率下降，影响系统 性能。
原因分析
换热器内部结垢、流通截面减小、操作参数不合 理等。
典型案例解析与讨论
解决方案
定期清洗换热器、调整操作参数、优化系统设计。
案例二
管壳式换热器泄漏故障处理
问题描述
管壳式换热器在运行过程中发生泄漏，导致系统压力下降。
板式换热器
由一系列金属板片组成， 通过板片之间的缝隙实现 流体之间的热量交换。
螺旋板式换热器
由两张平行的金属板卷制 成螺旋形，具有自清洗、 不易结垢等优点。
换热过程基本原理
热传导
热量通过物体内部的分子 、原子或电子的相互碰撞 传递。
对流换热
流体流过固体表面时，流 体与固体表面之间的热量 交换。
换热器管板的应力分析和安全评定
换热器管板的应力分析和安全评定换热器是工业生产中广泛应用的一种设备，通常用于将两种介质在不混合的情况下进行热量传递。
它由很多管子和管板构成，介质在管子内流动，通过管板上的孔洞进行热量交换。
在使用换热器时，其安全性是至关紧要的，由于任何故障都可能导致物质泄漏和人身损害。
因此，在生产过程中应对换热器进行应力分析和安全评定来保证其安全性。
一、换热器管板的应力分析为了进行换热器管板的应力分析，我们首先需要确定造成管板应力的因素。
换热器管板中存在的重要应力因素包括内压、重量和温差。
其中，内压是最重要的应力因素之一，它是由介质在管子内流动时所产生的。
介质内部的压力会渐渐加添，等于介质流入管子与流出管子时产生的总阻力，因此内压对管板的应力会产生显著的影响。
在确定了产生应力的重要因素后，我们需要使用Mises应力理论推导出管板上所承受的应力。
Mises应力理论是一种用于求解材料在三维状态下的最大直应力与剪应力的理论，它可以用于推测并掌控材料的破坏情况。
依据Mises应力理论和力学原理，我们可以得出换热器管板上所承受的应力公式如下：σ = (1/2) * [ (p*D^2)/4t - WgH/(2bh) + (ΔT*α*E) ]其中，σ表示管板受到的应力，p表示介质内压力，D表示管子直径，t表示管壁厚度，Wg表示介质所产生的重力，H表示管子长度，b和h分别是孔洞的宽度和高度，ΔT表示介质的温差，α表示材料的热膨胀系数，E表示杨氏模量。
依据上述公式，我们可以分析出导致管板应力变化的各个参数之间的关系。
例如，当p增大或D减小时，σ也会加添；当t增大或Wg减小时，σ会减小。
此外，ΔT也会对管板应力产生重点影响，当ΔT加添时，σ也会加添。
二、换热器管板的安全评定在进行换热器管板的安全评定时，我们需要首先了解管板的材质和强度特性。
一般来说，管板的材质通常是不锈钢、碳钢或者铜等。
我们需要通过对材料的强度测试来确认材质的耐用程度以及对于承当应力的峰值本领。
气液板式换热器课程设计
气液板式换热器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握气液板式换热器的基本结构及其工作原理；2. 学生能够描述气液板式换热器在工业中的应用及重要性；3. 学生能够运用所学知识，分析气液板式换热器中的热量传递过程。
技能目标：1. 学生能够运用换热器相关知识，进行简单的换热器设计计算；2. 学生通过实际操作或模拟实验，能够分析和解决气液板式换热器中可能出现的常见问题；3. 学生能够运用技术图纸和相关软件，绘制气液板式换热器的结构示意图。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到换热器在节能和环保方面的重要作用，培养其节能环保意识；2. 学生通过团队协作完成换热器设计任务，培养合作精神和沟通能力；3. 学生在解决实际问题的过程中，培养勇于探索、积极创新的精神。
课程性质：本课程为应用性较强的工程技术课程，结合实际工业应用，培养学生具备实际操作和设计能力。
学生特点：学生具备一定的物理和数学基础，具有较强的逻辑思维能力和动手能力。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，引导学生运用所学知识解决实际问题。
同时，注重培养学生的团队协作能力和创新能力。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为未来从事相关领域工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 板式换热器原理及结构- 换热器基本概念与分类- 板式换热器的工作原理与特点- 板式换热器的主要结构及组成部分2. 气液板式换热器的设计计算- 换热器设计的基本原则与要求- 热力学基础及热量传递原理- 气液板式换热器的设计计算方法3. 换热器中的流动与传热分析- 流体力学基础- 换热器内部流动特性- 传热学原理在换热器中的应用4. 气液板式换热器的应用与案例分析- 换热器在工业领域的应用案例- 换热器常见问题及解决方案- 换热器在节能与环保方面的作用5. 气液板式换热器的操作与维护- 换热器操作规程与注意事项- 换热器维护保养方法- 换热器故障排除与维修教学内容安排与进度：第一周：板式换热器原理及结构第二周：气液板式换热器的设计计算第三周：换热器中的流动与传热分析第四周：气液板式换热器的应用与案例分析第五周：气液板式换热器的操作与维护本教学内容根据课程目标，结合教材章节进行编排，注重理论与实践相结合，旨在培养学生具备实际操作和设计能力。
换热器理论与分析(1-2)
e mal e mbl t ) m l t1 t 2 t2 (t1 t 1 m l e a e b
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换热器理论与分析
分子分母同除以 e
mb l
，整理得到：
t1 t 2 t2 (t1 t ) t1 (ma mb )l ln[ ] t1 t 2 t2 (t1 t ) t1
ln
1 P ln 1 PR 2 P(1 R R 2 1) 2 P(1 R R 2 1)
对于先顺流，后逆流结果相同
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换热器理论与分析
B 两种流体中只有一种流体有横向混合的错流式换热器 设热流体流动方向为x, 在y方向发生混合；冷流体流动方向 为y，横向不混合。
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换热器理论与分析
考虑边界条件：
x0
t1 t1
t 2a t 2
t2 b t2
将温度变化率代入到热平衡推导式：
代入方程左边各项表达式
KS t2 t2 ) M a ma M b mb (2t1 M1c1
t1 t1 ma l mb l t 2 t2 [(1 )e (1 )e ] 2t1 ma l mb l e e
) W2 KLB dx 把t2(x,B)代入： d (t1 t2 [exp( ) 1] W2 L (t1 t2 ) W1
两侧积分
x0xL
t1 t1 t1 t1
得到
t 2 W2 t1 KLB ln [exp( ) 1] t2 W1 t1 W2
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换热器理论与分析
不同流速下空气的对流换热系数
在热传递过程中，对流换热是一种重要的热传递方式。
在不同的流速条件下，空气的对流换热系数也会有所不同。
本篇文章将就此主题展开探讨，深入分析不同流速下空气的对流换热系数，并提供个人观点和理解。
1. 流速对对流换热系数的影响让我们来探讨流速对对流换热系数的影响。
在传热过程中，流体的流速会直接影响对流换热系数的大小。
通常情况下，当流速增加时，对流换热系数也会随之增加。
这是因为流速增加会导致流体与固体表面之间的对流传热增强，从而提高了传热效率。
2. 不同流速下的对流换热系数变化我们将重点关注不同流速下的对流换热系数变化。
一般来说，当流速较低时，对流换热系数相对较低，热传递相对较慢。
随着流速的增加，对流换热系数也会随之增加，热传递速率也会加快。
流速对对流换热系数的影响是显著的，特别是在工程实践中。
3. 工程中的应用在工程领域，对流换热系数的准确计算和预测对于热工设备的设计和运行至关重要。
工程师需要根据具体的工艺要求和设备特性来选择合适的流速范围，以获得最佳的对流换热效果。
在空调、换热器等设备中，流速对对流换热系数的影响也被广泛考虑和应用。
4. 个人观点和理解从个人角度看，流速对对流换热系数的影响是一个值得深入研究的领域。
随着工程技术的不断进步和应用需求的不断提高，对流换热理论的研究也日趋深入和广泛。
在我的理解中，不同流速下空气的对流换热系数的变化规律对于提高热工设备的传热效率具有重要意义，也为工程实践和研究提供了重要的理论依据。
总结回顾本文围绕不同流速下空气的对流换热系数展开了探讨，并从流速对对流换热系数的影响、不同流速下的对流换热系数变化以及工程中的应用等方面展开了深入的分析。
我也共享了个人观点和理解，强调了这一主题在工程实践中的重要性。
通过本文的阅读，相信读者对不同流速下空气的对流换热系数有了全面、深刻和灵活的理解。
在实际撰写过程中，请根据具体内容的丰富程度、主题的广度和深度等因素进行适当调整，以便更好地满足我所需求的内容要求。
换热器技能培训教案
换热器技能培训教案一、课程目标1. 了解换热器的基本概念、类型和应用领域。
2. 掌握换热器的工作原理和操作方法。
3. 学习换热器的运行维护和故障处理技巧。
4. 提高学员的换热器操作技能和实际应用能力。
二、教学内容1. 换热器概述1.1 换热器的定义和作用1.2 换热器的分类和特点1.3 换热器在工业中的应用2. 换热器工作原理2.1 表面式换热器2.2 蓄热式换热器2.3 混合式换热器3. 换热器操作方法3.1 换热器的启动与停止3.2 换热器运行参数的调节3.3 换热器效率的评估与优化4. 换热器运行维护4.1 换热器的日常检查与维护4.2 换热器清洗与保养4.3 换热器故障分析与处理三、教学方法1. 理论讲解：通过PPT、教材等资料，对换热器的基本概念、工作原理和操作方法进行讲解。
2. 案例分析：分析实际运行中的换热器故障案例，引导学员学会分析问题、解决问题。
3. 操作演练：安排实际操作演练环节，让学员动手操作，提高实际操作能力。
4. 互动问答：鼓励学员提问，解答学员在学习和实践中遇到的问题。
四、教学资源1. 教材：换热器相关教材、PPT等资料。
2. 设备：实际运行的换热器设备，供学员观察和操作。
3. 工具：用于换热器操作和维护的工具。
五、教学评价1. 课堂参与度：评估学员在课堂上的发言和提问情况。
2. 操作演练：评估学员在实际操作中的表现。
3. 课后作业：布置相关作业，评估学员对知识的掌握程度。
4. 综合评价：结合学员的课堂表现、操作能力和作业完成情况进行综合评价。
六、教学安排1. 课时：共计40课时，其中包括20节理论课和20节实践操作课。
2. 上课方式：每周五次课程，每次2小时，分为上午和下午两个时间段。
3. 课程安排：第1-10节课为理论课，第11-20节课为实践操作课。
七、教学实践1. 实践内容：7.1 观察不同类型的换热器设备，了解其结构和工作原理。
7.2 学习换热器的操作流程，包括启动、运行、停止等环节。
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P G2i [2(0 1) Pi 2Pi i
f
A A0
m i
]
G2i
2Pi
[(1
2
Kc
)
(1
2
Ke
)
0 i
]
3）翅片管
流动垂直于翅片管，可以将进出口损失并入芯子：
P
G 2i
[2(
0
1)
f
A m ]
Pi 2Pi i
A0 i
3 回热器 1）具有连续柱形通道的基体，与板翅式计算相同。 2）多孔介质材料基体，进出口损失并入摩擦系数中。
换热器理论与分析
第四章 换热器的压降分析
主要压降： 1 换热器芯子（内部）压降 2 进出口，集流管，联箱，接管压降
主要压降是换热器芯子（内部）压降 流道内充分发展层流流动，单位面积的摩擦功率：
E
3（Biblioteka 1）3 fRe3
2 2 Dh
其中，f ：范宁摩擦系数 光滑圆管内充分发展湍流：
f 0.046 Re 0.2
，其中
Pa
Pi P0 2
， Tm 是整体
平均温度。G为最小自由流通面积计算的质量流速。
芯子的一侧流体压降：
P G2i [Kc (1 2 ) 2(0 1) f A m (1 2 Ke) 0
Pi 2Pi
i
A0 i
i
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一般，芯子内部摩擦项占总压降的90%以上，对于液体，进出 口损失可以不计；对于气体，低σ 、短 L 高 Re 进出口损失项较 大，Kc、Ke可以查有关曲线。
注意
rh
Dh 4
水力半径
NTU 单侧
0
L rh
St
St h Nu Gcp Re Pr
G W 质量流速
A0
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P G2m f A
Pi
2Pi A0
可以改写为：
V12
2(P1 / 1)
P / P1 1 NTU单侧 m
St f
0
以上公式可以用于迭代计算来确定V1 。 1）首先根据设计要求估算每侧允许的压降及估算NTU单侧； 2）根据已知的e值计算总NTU； 3）利用“不计导热热阻和污垢热阻时 的总NTU数”求得
NTU单侧，最后利用“芯子内流速方程” 迭代来求得芯子 内流速V1。
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第二节 流动突然收缩和膨胀的压力损失系数 流动收缩和膨胀的压力损失系数Kc和Ke Kc和Ke与流道结构形式有关，有时与Re也有关。 Kc和Ke可以查有关曲线。
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3）芯子出口压降 P34，流动截面突然扩大引起的压力变化， 流道突扩引起的不可逆损失。
因而 其中
P P12 P23 P34
P12
G 2i
2
(1 2 )
Kc
G 21
2
P23
G 2i
2
f
A m A0 i
G2 (0 i )
P34
G 20
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因而有：
0.046 0.2 W 2.8
E
2 2 A02.8 Dh0.2
W：质量流量 (kg/s) A0 ：最小流通截面积 显然摩擦功率强烈依赖于流体密度ρ和粘度 μ ，湍流不明显。
对于低密度流体，E与 2 成反比，泵功率消耗很大。
第一节 换热器的压降 一 压降方程 1 板翅换热器 1）进入流道压降△P1-2 ，流道截面改变的加速，截面突然收缩。 2）芯子内部压降△P2-3 ，内部加热或冷却引起的密度与速度变 化导致的压降。
2 管翅换热器 1）管内 管内压降与板翅换热器通道计算相同 2）整体翅片 在有翅侧芯子总压降中各分量与板翅式一样，而进出口损失
是基于翅片前缘（尾缘）处的流通面积。若流通面积与前缘来
流迎面面积比为 ，前缘处质量流速为 G , 有：G G
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根据 查取Kc、Ke，芯子的总压降为：
2
(1 2 )
Ke
G 20
2
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σ为最小流道截面积与来流迎面面积之比。Kc、Ke为流动收缩
与膨胀压力损失系数。一般 P12 和 P34 很小。
近似有 1 i
4
0 。平均比容 m
1
A
dA
A0
对于液体换热
器，若
C
1
，非顺流布置时
m
i
0
2
，有相变或水冷
时， C 0
，
m
RTm Pa
3）流体垂直流动时，附属压降（克服位能）P m gL
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二 芯子内的流速方程
换热器的传热性能和压降是两个主要参数（因素）。
通常换热器的进出口压降较小，同时流动加速与减速损失可
以抵消，在流速方程中不考虑。
因而有：
P G2m f A
Pi
2Pi A0
换热器一侧流道的传热单元数：