热交换器原理与设计高效间壁式热交换器
换热器原理及设计大纲.pdf
（六）考核 总评成绩 =平时成绩 +课程考试成绩 +实验成绩
五、实验教学内容及其要求
1.建议安排做 6 学时的实验。
换热器综合实验 4 学时和气 -气热管换热器实验 2 学时，了解换热器实验原理及系统， 测试方法和实验的步骤，进行实验和数据处理，完成实验报告。
2.学生实验成绩占课程学习成绩的 10%。
六、建议学时分配
ห้องสมุดไป่ตู้
教
学
教
环
节
学
教
时
学
数
内
容
（一）绪论 （二）热交换器计算的基本原理 （三）管壳式热交换器 （四）高效间壁式热交换器 （五）混合式热交换器 （六）蓄热式热交换器 （七）热交换器的试验与研究
总计
随
讲
实
习
讨
上
小
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七、课程考核方法与要求
本课程为考试课。学生课程总评成绩由平时成绩（
20%）、实验成绩（ 10%）和课程考
试成绩（ 70%）三部分构成。平时成绩由出勤、作业和课堂表现组成。课程考试采取闭卷笔
试。实验成绩不及格者，不允许参加课程考试。
八、建议教材与参考书 教 材：史美中，王中铮 .《换热器原理与设计》 .（第一版） .南京：东南大学出版社， 2009 参考书： [1] 钱颂文 .《换热器设计手册》 .（第一版） .北京：化学工业出版社， 2002 [2] 朱聘冠 .《换热器原理及计算》 .北京：清华大学出版社， 1987 [3] 林宗虎 ..《强化传热及其工程应用》 .（第一版） . 北京：机械工业出版社， 1987
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。
热交换器工作原理
热交换器工作原理
热交换器是一种用于热能转移的重要设备。
它主要通过将两个流体(通常是热流体和冷流体)分开并通过固体壁传递热量来实现热能的交换。
热交换器的工作原理如下：
1. 流体进入：两个不同温度的流体分别通过进口管道进入热交换器。
2. 流体分离：热交换器内部通常由一系列薄板或管道组成，用于将两个流体分开。
这些板或管道上通常有许多小孔，通过这些小孔两个流体可以接触。
3. 热量传递：当两个流体在热交换器中流动时，它们的温度会逐渐趋于平衡。
热交换器中的壁会传导热量，使得热流体的热量能够传递给冷流体。
这个过程通常采用对流和传导的方式进行，其中对流是通过流体本身的对流传递热量，而传导是通过壁传导热量。
4. 流体出口：热交换器中的热流体和冷流体分别通过出口管道离开热交换器。
此时，热流体的温度已经降低，而冷流体的温度已经升高。
通过这种方式，热交换器可以在两个流体之间传递热量，从而实现能量的高效利用。
热交换器在许多行业中应用广泛，如化
工、石油、能源等。
它可以用于加热、冷却、回收废热等多种工艺中，提高能源利用效率和节约资源。
《热交换器原理与设计》热交换器设计
结构紧凑，制造简便，单位体积设备内的传热面积约为列管式换 热器的3倍。
操作压力和温度不能太高，尤其是所能承受的压力比较低，操作 压力只能在20atm以下，操作温度约在300-400℃以下。
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具有的共同特点
①强化传热的凹凸形波纹； ②用以安装密封垫片的密封槽； ③介质进出的角孔； ④板片悬挂装置（缺口）； ⑤保证密封垫片压紧时对中的定 位缺口； ⑥板片组装后保持流道一定的间 隙、并使流层“网状”化的触点, 可使板片在两侧介质有压差情况 下减少板片的变形； ⑦使介质能均匀沿板片流道宽度 分布的导流槽；
1—上导杆；2—垫片；3—传热板片；4—角孔； 5—前支柱；6—固定端板；7—下导杆；8—活动端板
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a 传热板片
作用： 流体在低速下发生强烈湍流,以强化传热 提高板片刚度，能耐较高的压力
类型：
人字形板
水平平直波纹板
锯齿形板
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人字形波纹片
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板片的样式
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水平平直波纹
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组成 传热板片
密封垫圈
压紧装置 轴及接口管等
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板式换热器的构造
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平板式换热器的工作原理
若干矩形板片,其上四角开有圆孔，通过圆孔外设置或不 设置圆环形垫片可使每个板间通道只留两个孔相连。
（a）平板式换热器流向示意图
b）平板式换热器板片
平板式换热器
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工作过程
板四角开有角孔,流体由一个角孔流入，即在两块板形成的流道 中流动，而经另一对角线角孔流出（该板的另外两个角孔则由垫 片堵住），流道很窄，通常只有3～4 mm，冷热两流体的流道彼 此相间隔。为了强化流体在流道中的扰动，板面都做成波纹形。 板片间装有密封垫片，它既用来防漏，又用以控制两板间的距离。 冷热两流体分别由板的上、下角孔进入换热器，并相间流过奇数 及偶数流道，然后再从下、上角孔流出。传热板片是板式换热器 的关键元件，不同类型的板片直接影响到传热系数、流动阻力和 承受压力的能力。 板片的材料，通常为不锈钢，对于腐蚀性强的流体（如海水冷却 器），可用钛板。
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。
热交换器的工作原理
热交换器的工作原理
热交换器是一种用于热量传递的设备，其工作原理是利用流体在不同温度下的传热性质实现热量的传递。
具体而言，热交换器主要由两个独立的流体通道组成，分别为热源流体通道和冷却介质流体通道。
热交换器的工作过程如下：首先，热源流体进入热交换器的热源侧通道，在此通道中流动。
冷却介质流体同时进入热交换器的冷却介质侧通道，同样在此通道中流动。
在流动的过程中，热源流体和冷却介质流体通过热交换器的壁面进行热量的传递。
具体传热的过程如下：首先，热源流体在热源侧通道中流动，在流经热交换器前，其温度较高。
当热源流体通过热交换器的壁面时，其热量会传递给冷却介质流体。
冷却介质流体在冷却介质侧通道中流动，其温度较低。
在经过热交换器的壁面后，冷却介质流体会吸收热源流体传递过来的热量，并且其温度逐渐升高。
这样，热交换器实现了热源流体和冷却介质流体之间的热量传递，使得热源流体的温度降低，而冷却介质流体的温度升高。
通过这种方式，热交换器能够实现能源的回收利用，提高热能利用效率。
总之，热交换器的工作原理是利用流体在不同温度下的传热性质，通过热源流体和冷却介质流体在热交换器中的流动，实现热量的传递和能源的回收利用。
热交换器的工作原理
热交换器的工作原理
热交换器是一种能够在两个流体之间传递热能的设备，它通过多个金属管道将两个流体分隔开，使得它们在管道壁上进行热量的传递。
热交换器的工作原理可以分为两个步骤：
1. 导热步骤：在热交换器内部，流体A和流体B通过独立的管道流经设备。
这两个流体之间以及流体与管道壁之间存在温度差，导致热量的传递。
其中，热量的传递可以通过对流、传导和辐射等方式进行。
2. 热传递步骤：当流体A和流体B通过热交换器的管道壁进行传递时，热量会从高温流体传递到低温流体，从而实现热能的交换。
这个过程中，热量会通过管道壁导热到另一侧，然后再通过对流传递给另一个流体。
为了提高热交换效果，热交换器通常采用多种方法来增大管道壁与流体之间的接触面积。
常见的方法包括使用螺旋形、波纹形或其他结构形状的管道，以增加管道的表面积。
此外，热交换器还可以通过流体流动方式的改变来提高热传递效率。
例如，可以采用逆流流动方式，使得流体A和流体B 在管道中的流动方向相反。
这样可以提高热量的传递效果，使得流体之间的温度差更大。
总的来说，热交换器通过分隔两个流体并增大其接触面积，利
用温度差来实现热量传递。
这种设计可以有效地进行热能的交换，广泛应用于各种工业领域和生活中。
热交换器工作原理热交换器工作
热交换器工作原理热交换器工作原理一、热交换器的概念和分类热交换器是一种用于传递热量的设备，它通过将两种不同介质之间的热量传递来实现加热或冷却的目的。
根据其结构和工作原理，热交换器可以分为管壳式、板式、螺旋式、卷管式等多种类型。
二、管壳式热交换器的工作原理管壳式热交换器是最常见的一种类型，它由一个外壳和一个内置在外壳内部的管束组成。
被加热或冷却介质通过管束中流过，而另一种介质则在外部流过。
这两种介质之间通过管子进行传导，从而实现了传递热量的目的。
三、板式热交换器的工作原理板式热交换器是由许多平行排列并夹在两个端板之间的金属板组成。
被加热或冷却介质分别在相邻板之间流过，而另一种介质则在相邻板之间流过。
这些金属板上有许多小孔，使得两种介质可以互相接触并进行传导。
四、螺旋式热交换器的工作原理螺旋式热交换器是由两个同心的螺旋形金属管组成。
被加热或冷却介质在内管中流过，而另一种介质则在外管中流过。
这两种介质之间通过金属管壁进行传导，从而实现了传递热量的目的。
五、卷管式热交换器的工作原理卷管式热交换器是由一个或多个螺旋形金属管组成的。
被加热或冷却介质在内部流过，而另一种介质则在外部流过。
这两种介质之间通过金属管壁进行传导，从而实现了传递热量的目的。
六、热交换器的应用范围由于其高效节能、安全可靠等特点，热交换器广泛应用于化学工程、冶金工业、造纸工业、环保工程等领域。
同时，在船舶、汽车等领域也有着重要应用。
七、总结总体来说，无论是哪一种类型的热交换器，其基本原理都是通过将两种不同介质之间的热量传递来实现加热或冷却的目的。
在实际应用中，我们需要根据不同的工作条件和要求选择合适的热交换器类型，从而达到最佳的效果。
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Qmaxε表示，即ε=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。
热交换器工作原理
热交换器工作原理
热交换器是一种用于传热的装置，它能够在两个流体之间传递热能，而不使它们直接混合。
热交换器通过物质的热传导来实现热能的转移。
其工作原理如下：
1. 热交换器通常由一对平行的管道组成，其中一个管道中流动热源（例如热水或蒸汽），另一个管道中流动冷却剂（例如水或空气）。
2. 当热源通过管道时，热能会通过管壁传导到冷却剂中。
热源在管道内形成热边界层，而冷却剂在管道内形成冷边界层。
3. 当热源和冷却剂同向流动时，热交换器被称为并流式热交换器。
在并流式热交换器中，热能通过管壁传导到冷却剂，使其温度升高，而热源的温度则相应地降低。
4. 当热源和冷却剂逆向流动时，热交换器被称为逆流式热交换器。
在逆流式热交换器中，冷却剂的温度较高，而热源的温度则较低。
热能通过管壁传导到热源，使其温度升高，而冷却剂的温度则相应地降低。
5. 为了增加热交换的效率，热交换器通常采用一系列的管子，以增加热交换的表面积。
此外，一些热交换器还会使用填料或翅片来增加传热表面积。
总之，热交换器通过利用物质的热传导特性，在两个流体之间
实现热能的转移。
通过适当的流动方式和设计，热交换器能够高效地将热能从热源传递到冷却剂，使其得以利用或处理。
热交换器工作原理分析
热交换器工作原理分析热交换器是一种广泛应用于工业和生活中的换热设备，它可以将两种介质间的热量传递，使得冷却介质被加热，而加热介质则被冷却。
热交换器工作起来非常有效，一些热交换器可以做到90% 以上的热效率，常用于制冷、空调、汽车、核电站等领域。
本文将介绍热交换器的工作原理和几个最常见的类型。
一、工作原理热交换器的工作原理涉及到热传导、热对流和热辐射。
当两种介质在两侧流过时，它们通过热传导和热对流的作用，热量被交换。
热传导是介质内部不同温度分布的结果，而热对流是介质流动加速传热的结果。
一般情况下，热交换器由两个密封的容器组成，分别装着冷却介质和加热介质。
两种介质在交换器中相互流动，通过交换器的管道，使得热量得以传递。
就像水管传输液体一样，热交换器的工作原理也是基于压力差的原理，因为流体会按其压力差从高处流向低处。
在热交换器的管道中，加热介质流动在管内，从而使管的表面发生了一些变化，形成了一层薄膜。
这层薄膜具有导热性，可以将热量从加热介质传输到管的表面，然后通过管壁传递到冷却介质并释放。
二、最常见的类型以下是几种最常见的热交换器类型：1.板式热交换器板式热交换器是一种最广泛应用的热交换器，它由各种大小不一的金属板组成，每块板都有一些孔和刻痕，使得介质能够在板面上流动，从而有效地进行热交换。
板式热交换器由于其卓越的热传导性能，可以用于处理一些高温介质。
2.管式热交换器管式热交换器通常由许多小直壳管组成，这些管一般由金属或陶瓷制成。
管式热交换器的工作原理基于管内介质的流动和管壁的传热性能。
当两种介质在管内流过时，管壁传递能量，并在管外传递给另一种介质。
3.壳式热交换器壳式热交换器由一个内壳和一个外壳组成，内壳放置着管子，管子内流动着加热介质和冷却介质。
这种热交换器是一种常见的大型热交换器，用于高温、高压或困难处理的流体。
三、总结热交换器是一种可以把两种介质间的热量传输的设备。
在热交换器的管道中，流动的加热介质在流过管道时，通过管道中的薄膜将热量传到管的表面，然后通过管壁传递到冷却介质中，完成了热量的交换。
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Qmaxε表示，即ε=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。
热交换器原理与设计_题库_考点整理_史美中
热交换器原理与设计题型：填空20％名词解释（包含换热器型号表示法）20％简答10％计算（4题）50％0 绪论➢热交换器：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。
(2013-2014学年第二学期考题[名词解释])➢热交换器的分类：按照热流体与冷流体的流动方向分为：顺流式、逆流式、错流式、混流式➢按照传热量的方法来分：间壁式、混合式、蓄热式。
(2013-2014学年第二学期考题[填空])1 热交换器计算的基本原理（计算题）➢热容量（W＝Mc）：表示流体的温度每改变1℃时所需的热量➢温度效率（P）：冷流体的实际吸热量与最大可能的吸热量的比率(2013-2014学年第二学期考题[名词解释])➢传热有效度（ε）：实际传热量Q与最大可能传热量Q max之比2 管壳式热交换器➢管程：流体从管内空间流过的流径。
壳程：流体从管外空间流过的流径。
➢<1-2>型换热器：壳程数为1，管程数为2➢卧式和立式管壳式换热器型号表示法（P43）(2013-2014学年第二学期考题[名词解释])记：前端管箱型式:A——平盖管箱B——封头管箱壳体型式:E——单程壳体 F——具有纵向隔板的双程壳体 H——双分流后盖结构型式:P——填料函式浮头 S——钩圈式浮头 U——U形管束➢管子在管板上的固定：胀管法和焊接法➢管子在管板上的排列：等边三角形排列（或称正六边形排列）法、同心圆排列法、正方形排列法，其中等边三角形排列方式是最合理的排列方式。
(2013-2014学年第二学期考题[填空])➢管壳式热交换器的基本构造：⑴管板⑵分程隔板⑶纵向隔板、折流板、支持板⑷挡板和旁路挡板⑸防冲板➢产生流动阻力的原因：①流体具有黏性，流动时存在着摩擦，是产生流动阻力的根源；②固定的管壁或其他形状的固体壁面，促使流动的流体内部发生相对运动，为流动阻力的产生提供了条件。
➢热交换器中的流动阻力：摩擦阻力和局部阻力➢管壳式热交换器的管程阻力：沿程阻力、回弯阻力、进出口连接管阻力➢管程、壳程内流体的选择的基本原则：（P74）管程流过的流体：容积流量小，不清洁、易结垢，压力高，有腐蚀性，高温流体或在低温装置中的低温流体。
《热交换器原理与设计》复习解读
b 密封垫圈
密封作用，防止介质漏出（外漏）
在两板片间造成一定的间隙，形成介质的流道（内漏）
双道密封 信号孔（凹槽） 当介质从第一道密封泄露时，可以从信号 空泄出，及早发现和检修 信号孔还可以避免介质穿通，防止一种介 质漏到另一种介质中去
承受压力、温度，耐流体的侵蚀 良好的弹性，可重复使用
材料 天然橡胶、丁晴橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡 胶、三元乙丙橡胶、硅胶（80-150℃以下） 压缩石棉、石棉橡胶（260-300℃）
复
习
第一章
什么是热交换器 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。
分类简介： 按传递热量的方法来分：
间壁式：冷热流体间有一个固体壁面，两种流体 不直接接触，热量通过壁面进行传递。
又可分为管式换热器、板式换热器、夹 套式换热器
混合式：冷热流体直接接触进行传热。 蓄热式（回热式）：冷热流体轮流和壁面接触， 热流体放热，冷流体吸热。
2.壳程结构
壳体 折流板 折流杆
防短路结构 壳程分程
⑴壳体
①接管→焊在壳体上，供壳程流体进、出。 ②防冲挡板 作用:减小流体的不均匀分布和对管束的侵蚀和震动， 在壳程进口接管处设置防冲挡板.
③导流筒
作用:a.充分利用换热面积, 减小壳程进出口处死区 b.也起防冲作用 c.减少壳程进出口处压降(外导流结构) 条件: 当壳程进出口接管距管板较远，流体停滞区过大时， 应设置导流筒
在相同的流体进出口温度条件下，按逆流工作所需的传热 面积 Fcounter与按某种流动形式工作所需的传热面积 Fother 之比 值（传热系数相等的条件小），
温度修正系数 值的大小说明某种流动形式的换热器
即：
t m Fcounter t lm,c Fother
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技术指标如下 (可拆式)：
最大板片面积：4.67～0.475m2，
最大角孔尺寸：450 mm以上，
最大处理量： 5000 m3/h，
最高工作压力： 2.8 MPa，
最高工作温度： 橡胶垫片—150 ℃， 压缩石棉垫片—260 ℃， 压缩石棉橡胶垫片—360 ℃，
最佳传热系数： 7000 W/(m2·℃) (水水，无垢阻)，
(2) 层流时(Re<2 000)
α
8.4
λ de
Mc p λlt
0.2
W/(m2·℃) (3.3)
(3) 过渡流至湍流(Re>1000)
Nu=Pr0.25(μ/μw)0.17[0.0315Re0.8-6.65*10-7(lt /b)1.3] (λ/de) (3.4)
当Re>30000时，式中(lt /b)的影响可忽略。
α
0.225cs
c pl r
0.69
pλl σ
0.31
ρl ρv
1
0.33
3.22
Δt
2.22
(3.7)
2) 传热系数 K 的计算
1
K
1 α1
2 i 1
Ri
δ λ
1 α2
(3.8)
3) 流体压降的计算 螺旋板换热器的总阻力可分为三部分：弯曲通道
的阻力，定距柱的影响及进出口的局部阻力。
氧化性酸，如硫酸，混酸
工业纯钛TA1
海水等氯离子含量高的液体
钛钯合金TA9
还原酸，如次氯酸
耐酸钢RS-2
强酸，如浓硫酸、硝酸等
254 SMO
海水等氯离子含量高的液体
其他类型板式热交换器的结构
图3.12 板式蒸发器
图3.13 板式冷凝器板片
图3.14 流体在板间通道中三维流动
图3.15 板式热交换器中的三种流体换热
传热板片是关键部件：
★使流体低速下发生强烈湍流，强化传热； ★提高板片刚度，能耐较高压力。
图3.8 我国板式热交换器国家标准的板片波纹形式
流体的单边流和对角流
图3.11 密封垫片
传热板片材料及适用介质
材料名称
适用场合
304, 316, 316L
氯离子含量不高的一般流体
哈氏合金 Hastelloy C-276, C-22
特点
1. 传热效率高，比管 式高0.5~1倍。
紧凑性达到：100m2/m3
2. 逆流传热， 两端温差小。
3. 不易结垢，“自洁” 作用，容易清洗。
5 成本低。 缺点：密封比较困难。
3.1.2 设计计算
1) 换热系数α 的计算
(1) 湍流时(Re>6000)
α=0.023 λ /de Re0.8Prm(1+3.54de /Dm)，W/(m2·℃) (3.1)
材料名称 丁腈橡胶
适用温度
适用介质
-20~120℃ 水、油类、烃、醛等
三元乙丙 -50~150℃ 水、一般有机酸、碱等
氟橡胶
-20~250℃ 有机溶液、酸、碱、醇
食品、医药 橡胶
-20~120℃
食品、医药
氯丁橡胶 -40~100℃ 碱及部分酸
硅橡胶
-65~230℃ 部分油类、酒精
目前世界上板式热交换器所达到的主要
mm
170 250
330
400
500
500
620
820
板片厚度 mm
0.5～0.7
0.6～1
板片材料 SUS304、316、316L、RS-2、Hastelloy C-276、TAI、H68、Hsn62-1
角孔直径 mm
40
50
65
100 150 150 170 250
平均板间距 mm
3
3.2
3.5
3.1 螺旋板式热交换器
3.1.1 基本构造和工作原理
换热器是由两块条 形金属板卷成同心 螺旋组合件，通道 的交错边缘焊接密 封或两边各配一个 端盖密封。
主要有可拆式和不 可拆式两大类。
定距柱 螺旋板 回转支座
头盖 垫片
切向接管
(a) 结构简图
(b) 实物图
图3.1 螺旋板式热交换器 (可拆式)
g
(b
0.55 0.00318)
1.5
5
l
(3. 11)
4) 换热面积及螺旋通道几何尺寸的计算
(1) 螺旋体的绘制 (2) 螺旋板长度计算 (3) 螺旋体的有效圈数ne (4) 螺旋体的最大外径D
图3.5 不等通道螺旋体
螺旋板式热交换器设计计算 [例3.1]
3.2 板式热交换器
3.2.1 构造和工作原理
图3.2 螺旋板式热交换器的三种型式
Ⅰ型
Ⅱ型
Ⅲ型
图3.3 流道的密封
根据我国现行行业标准JB / T4751—2003， 螺旋板式换热器的型号表示法为：
可拆换热器 区别代码： D—堵死型 G—贯通型 不可拆不标注 通道间距，mm 公称直径，mm 板宽，m 公称换热面积，m2
公称压力，MPa 材质代号， C－碳钢，S－不锈钢 L－螺旋板换热器 型式代号： K－可拆，B－不可拆
(4) 蒸汽冷凝时
α
1.88
4Γ μl
-1/3
μl2 λl3 ρl2
g
-1/3
W/(m2·℃) (3.5)
图3.4 凝结换热系数计算曲线
(5) 蒸汽冷凝冷却时
α
0.67
λl3r 2 μl2
g
λl
c pl μl5/3 Hrl2/3 g1/3
1/3
4Γ μl
1/9
(3.6)
(6) 沸腾传热时 核态沸腾时，沸腾换热系数用下式计算
Δp
l de
3.58 Re0.25
0.15l
ns
39.23
ρw 2
2
(3.9)
对于蒸汽，轴向流动冷凝时，可用下式计算其压降：
Δp
2G 2 2ρ
0.046
d
eG μ
0.2
He de
1
(3.10)
蒸汽螺旋向流动冷凝时9 ΙΙ
ΙΙl ρ
M bH
2
紧凑性：
250～1000 m2/m3，
金属消耗量： 16 kg/m2。
板式换热器板片主要技术参数
型号\技术 参数
BR005
BR01
BR02 BR035 BR05
BR07
BR09
BR13
单板有效热
面积 m2 0.053 0.1
0.23 0.35 0.52 0.66 0.85
1.3
外形尺寸 500x 660x 1000x 1215x 1440x 1660x 1770x 2140x
板式热交换器的型号表示法
单板公称换热面积是指经圆整后的单板计算换热面积按国标 GB 16409—1996，板式热交换器的型号按如下格式表示：
框架结构形式代号 垫片材料代号 换热器换热面积，m2 设计压力，MPa 单板公称换热面积，m2 板片波纹形式代号 板片换热器代号 （B, BL, 或BZ）
密封材料及适用介质
3.5
3.8
3.8
3.8
3.8
平均流道 截面积 m2
0.00042 0.000656 0.00098 0.001225 0.0017