热交换器原理与设计 第1章_热交换器基本原理
1 热交换器的热基本计算
Q-热负荷，W; M1,M2- 分别为热流体与冷流体的质量流量，kg/s； h1，h2-分别为冷热流体的焓，J/kg； 1代表热流体，2代表冷流体；
代表流体的进口状态， 代表流体的出口状态。
热计算基本方程式
热平衡方程式
Q M1 h1 h1 M 2 h2 h2
当流体无相变时，热负荷也可用下式表示：
为修正系数
其它流动方式时的平均温差
tm tlm,c
若令
t2 t2 冷流体的加热度 P t2 两流体的进口温差 t1 t1 热流体的冷却度 t1 R t2 冷流体的加热度 t2
P的数值代表了冷流体的实际吸热量与最大可能的 吸热量的比率，称为温度效率，恒小于1。 R是冷流体的热容量与热流体的热容量之比， 可以大于1、等于1或小于1。
t t e
μkA
t x t e
-μ kAx
t ln μ kA t
t t t t tm ( 1) t t t ln ln t t
由于式中出现了对数，故常把tm称为对数平均温差。
d dt1 qm1c1 d dt2 qm 2c2
由于qm1c1和qm2c2 不变，则d↓ ， dt1、dt2↓
故沿着流体流动方向，冷热流体温度变化渐趋平缓，温 度分布曲线形状的凹向不可能反向。
逆流情况下的平均温差
逆流换热器中冷、热流体温度的沿程变化如下图。
d k[t1 ( x) t2 ( x)]dA kt ( x)dA
d[t ( x)] k t ( x)dAx
顺流情况下的平均温差
1 1 d[t ( x)] dt1 ( x) dt2 ( x) qm1c1 qm2c2 d d
热交换器原理与设计期末复习重点1
0绪论一、定义1、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他种流体的设备。
2、换热过程：在炼油、化工生产以及绝大多数工艺过程中都有加热、冷却和冷凝过程。
3、注意：在热交换器中至少有两种流体参加换热。
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。
二、热交换器在工程中广泛应用1、锅炉设备中的：过热器、省煤器、空气预热器；2、电厂热力系统中的：凝汽器、除氧器、给水加热器、冷水塔等；3、制冷工业中：蒸汽压缩式制冷机或吸收式制冷机中的蒸发器、冷凝器；4、冶金工业中高炉中的：热风炉，炼钢和轧钢生产工艺中的空气或煤气预热；5、制糖工业和造纸工业中的：糖液蒸发器和纸浆蒸发器。
三、衡量换热器的指标1、传热效率高（传热系数大）2、结构要紧凑（比表面积：传热面积与换热设备体积之比。
要大）3、要节省材料（比重量：单位体积消耗材料。
要小）4、压力降要小（流动阻力小）5、要求结构可靠、制造成本低、便于安装检修、使用周期长。
四、热交换器的分类1. 按照用途来分类（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. 按照制造的材料分类（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。
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。
热交换器原理与设计—第1章_热交换器热计算的基本原理_(1)
两种流体中只有一种横向混合的错流式热交换器，其 值为：
能源与动力工程教研室
对于某种特定的流动形式， 是辅助参数P、R的函 数 f ( P, R) 该函数形式因流动方式而异。
对于只有一种流体有横向混合的错流式热交换器， 可将辅助参数的取法归纳为：
t m ,算术
t max t min 2
使用条件：如果流体的温度沿传热面变化不大， 范围在
t max 2 内可以使用算数平均温差。 t min
能源与动力工程教研室
算术平均与对数平均温差
t m ,算术
t max t min 2
t m ,对数
t max t min t max ln t min
R 1 t t 2 2 1 P ln 1 PR
的函数
t1m,c
能源与动力工程教研室
为了简化 的计算，引入两辅助参数：
t 2 t2 p t2 t1
t1 t1 R t 2 t2
冷流体的加热度 两种流体的进口温差
能源与动力工程教研室
1.2 平均温差
1.2.2 顺流和逆流情况下的平均温差
简单顺流时的对数平均温差 假设：
(1)冷热流体的质量流量qm2、qm1 以及比热容c2, c1是常数； (2)传热系数是常数；
(3)换热器无散热损失； (4)换热面沿流动方向的导热量 可以忽略不计。 下标1、2分别代表热冷流体。 上标1撇和2撇分别代表进出口
能源与动力工程教研室
在假设的基础上，并已知冷热流体的 进出口温度，现在来看图中微元换热 面dA一段的传热。温差为：
热交换器原理与设计第1章 热交换器基本原理
W K1S dd2tx 212dd1txdd2txadd2txb (g)
将式(d)、(e)代入式(g)：
W K1Sdd2tx212dd1txW K2S t2bt2a
(h)
将式(b)代入式(h)并整理：
dd2t2 x 12W 1Kd dS 1txW K2S2t1 t10
(i)
此为壳侧流体温度沿流动方向的微分方程。
热平衡：W1(t′1 – t″1) =W2(t″2 – t′2) (a)
x=x到x=L段的热平衡：
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
t’
t1 (hot) t”
t2 (cold) x
顺流
t
t’
t1
t”
t2 x
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是常数； 2. 传热系数是常数； 3. 热交换器没有热损失； 4. 换热面沿流动方向的导热量可以忽略不计； 5. 同种流体从进口到出口既无相变也无单相
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
(d)
W2dt2b = –KS(t1 – t2b)dx (e)
将式(d)、(e)代入式(c)得:
W K1Sdd1tx21tt2at2b
(f)
将此式对x微分，则:
校核性计算 针对现有换热器，确定流体的进出口温度。了解 其在非设计工况下的性能变化，判断其是否能满 足新的工艺要求。
全热交换器的工作原理
全热交换器的工作原理
全热交换器是一种常见的热交换器类型。
它主要用于回收和利用建筑物和工业
过程中的余热。
与传统的热回收系统相比，全热交换器可以回收和利用空气中的热量和湿度，从而更有效地节约能源。
下面是全热交换器的工作原理及其优点。
工作原理
全热交换器的核心部分是热交换器核心。
热交换器核心由多个平行的薄板组成，每个薄板都有许多小孔。
当新鲜空气从一个管道进入热交换器核心时，它被分配到每个薄板上的小孔中。
同时，废气从另一个管道进入热交换器核心，通过小孔流入薄板的相邻侧。
这样，新鲜空气和废气通过热交换器核心平行流动，但不相互混合。
在这个过程中，温度和湿度的热能被传递给了新鲜空气。
当新鲜空气进入室内时，它已经被加热和加湿，使得室内的温度和湿度得以改变。
由于新鲜空气和废气没有相互混合，所以热交换过程是高效的。
优点
1.节约能源
全热交换器可以在室内回收和利用废气中的热量和湿度，从而节约能源。
据统计，全热交换器可以使空调系统的能耗降低20~40%。
2.提高室内空气质量
全热交换器可以过滤室内和室外的空气，从而减少室内污染物的浓度，提高室
内空气质量。
3.保持室内舒适
全热交换器可以平衡室内和室外的温度和湿度，从而使室内气温和湿度更加舒适。
4.方便维护
全热交换器的结构简单，易于维护和清洁。
小结
全热交换器是一种高效的热回收系统，它可以在室内回收和利用废气中的热量
和湿度，从而节约能源并提高室内空气质量。
由于其简单的构造和易于维护，全热交换器被广泛应用于建筑物和工业过程中。
换热器原理与设计课后题答案史美中国
换热器原理与设计课后题答案史美中国热交换器原理与设计热交换器: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1C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(e):实际传热量Q与最大可能传热量Q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一--封头管箱壳体型式:一一单程壳体F一一具有纵向隔板的双程壳体H一双分流后盖结构型式:P一一填料函式浮头S一一钩圈式浮头U一一U形管束一-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: (1)管板(2)分程隔板(3)纵向隔板、折流板、支持板(4)挡板和旁路挡板(5)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。
核电站中的热交换器工作原理解析
核电站中的热交换器工作原理解析热交换器是核电站中的重要设备，用于实现热量的传递与转移。
本文将对核电站中的热交换器的工作原理进行详细解析。
一、热交换器的定义与分类热交换器是一种用于传递热能的设备，能够实现两种介质之间的热量转移。
根据工作原理和构造形式的不同，热交换器可以分为多种类型，如壳管式、板式、管式等。
二、壳管式热交换器的工作原理壳管式热交换器是核电站中常用的热交换器类型之一。
其主要结构包括壳体、管束、管板等组成。
当热交换器运行时，热载体进入壳体内，经过管束内的管道，与管道内的冷却介质进行热量交换。
热载体从一侧进入，流动经过管道，并在管道内释放热量，同时冷却介质从另一侧进入，流过管道，并吸收热量。
通过壳体外的管板对热量的传递和转移进行调节和控制，实现两种介质之间的热量交换。
三、板式热交换器的工作原理板式热交换器是另一种常见的热交换器类型，其主要由一系列平行排列的金属板组成。
每个板上都有一系列的波动或堆叠形式，以增加板之间的接触面积。
板式热交换器中的热载体和冷却介质分别从不同的通道进入，流动经过板子之间的通道。
由于板子间的波动或堆叠形式，热载体和冷却介质之间的接触面积增加，从而提高了热量的传递效率。
热载体和冷却介质通过板式热交换器内部的通道进行交换，并完成热量转移。
四、管式热交换器的工作原理管式热交换器是一种采用管束形式进行热量传递的热交换器类型。
其主要由一组相互交织的管束组成。
管式热交换器中，热载体和冷却介质分别通过不同的管道进入，流经管束内的管道，并在管道内进行热量交换。
热载体在管道内流动并释放热量，而冷却介质则通过管道，吸收热量。
通过管束的设计和调整，可以实现热量的传递和转移。
五、热交换器的应用与未来发展热交换器广泛应用于核电站等能源领域，用于处理、传递和转移大量的热能。
热交换器的工作原理和性能对核电站的运行稳定性和效率起着重要作用。
未来，随着能源技术的发展和能源需求的增加，热交换器在核电站中的应用将进一步扩大。
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递热量的设备，它可以在不同的流体之间进行热量交换。
换热器广泛应用于许多工业和家用领域，例如空调系统、汽车发动机冷却系统、电力站的蒸汽发生器等。
本文将详细介绍换热器的工作原理及其主要组成部分。
一、工作原理换热器的工作原理基于热传导和对流传热的基本原理。
当两个流体在换热器内部流动时，热量会从温度较高的流体传递到温度较低的流体，直到两者达到热平衡。
换热器通过将两个流体分隔开来，使它们在不直接接触的情况下进行热量交换，以确保流体的安全性和稳定性。
二、主要组成部分1. 热交换管道：热交换管道是换热器的核心部分，它由一系列平行排列的管道组成。
热交换管道的材料通常是金属，如不锈钢、铜或铝。
热交换管道的设计和布局根据具体的应用需求进行优化。
2. 热交换介质：热交换介质是通过换热器流动的物质，可以是液体、气体或蒸汽。
常见的热交换介质包括水、空气、冷却剂等。
热交换介质的选择取决于具体的应用场景和要求。
3. 热交换表面：热交换表面是指热交换器内部的表面，它能够与热交换介质接触并传递热量。
热交换表面通常采用高导热性的材料，如铜或铝，以提高热传导效率。
4. 流体分隔器：流体分隔器用于将两个流体分隔开来，以防止它们直接接触。
流体分隔器通常采用密封结构，以确保流体之间的热量交换只通过热交换表面进行。
5. 辅助设备：换热器通常还包括一些辅助设备，如泵、风扇和阀门等。
这些设备用于控制流体的流动速度和压力，以优化热量传递效果。
三、热量传递过程换热器中的热量传递过程可以分为对流传热和传导传热两种方式。
1. 对流传热：对流传热是指通过流体的对流运动来传递热量。
当热交换介质流经热交换表面时，它会带走表面的热量，并将其传递给另一个流体。
对流传热的效率取决于流体的流速、温度差和流体的物理性质等因素。
2. 传导传热：传导传热是指通过物质内部的分子振动和碰撞来传递热量。
当两个流体分别流经热交换表面的两侧时，热量会通过热交换表面的材料传导到另一侧。
第一章+热交换器热计算的基本原理
t t tm t ln t
对数平均温差 （LMTD） 如果，
tmax 2 tmin
tmax tmin tlm tmax ln tmin
可用算术平均温差代替对数平均温差，误差在+4％以内。 算术平均温差
1 tm tmax tmin 2
• • •
顺流和逆流的比较
• 在同样的传热单元数时，逆流的ε总是大于顺流，且随NTU的 增大而增大；顺流，ε随NTU增大而趋于定值，ε达到一定值 后，NTU的增大对ε没有贡献。 • 在流体进、出口温度相同的条件下，逆流的平均温差最大，顺 流则最小，其他的流动方式介于顺流和逆流之间。逆流时所需 传热面最小或传热量最多。 • 逆流时，冷流体的出口温度t2″可高于热流体的出口温度t1″， 而顺流时，t2″总是低于t1″。所以，逆流时可以有较大的温度 变化δt，可使流体消耗减小。但是片面追求高的温度变化会使 得换热器两端的温差降低，平均温差降低，换热面积增加。 • 从热工角度看，逆流比顺流有利，但流体的最高温度发生在换 热器一端，一端壁温高。而且，逆流时传热面在整个长度方向 上温度差别大，壁面温度不均匀。
其中
KFx
t t e KF
+ 顺流 - 逆流
1 1 W1 W2
W1 W2
沿 热 流 体 方 向
顺流： W1 W2 逆流： W1 W2
W1 W2
0
两流体间温差总是不断减小 两流体间温差不断减小 两流体间温差不断增大
0 0
顺流和逆流的平均温差：
Qi 故，总传热面： F i 1 K i ti
n
tm int
Q F K tm
Q n Qi t i 1 i
空调热交换器原理
空调热交换器原理
空调热交换器原理是通过热传导、热对流和热辐射等方式将空气中的热能传递给冷媒，或将冷媒中的热能传递给空气。
热交换器通常由一系列导热材料制成，包括金属片、铜管和铝翅片等。
在空调制冷过程中，冷媒通过冷媒管流经蒸发器，与室内空气进行换热。
蒸发器中的金属片和铜管与冷媒接触，将冷媒中的低温低压蒸汽释放出来，使其接触到金属和铜管表面的室内空气。
由于金属具有良好的导热性能，热量迅速从室内空气传导到金属片和铜管上。
而铝翅片则起到增加表面积的作用，增强了换热效果。
同时，空气与金属片和铜管之间发生热对流。
当装置内部通过风机或者风扇供给气流时，空气将被强制送到金属片和铜管表面。
因为冷媒蒸发吸热，金属片和铜管上的温度相对较低，这样热空气就可以通过对流的方式将热量传递给冷媒。
此外，空调热交换器原理中还存在热辐射现象。
金属片和铜管的表面可以通过热辐射的方式将热能传递给空气。
热辐射是一种能量由热源通过波长较长的电磁辐射传递的物理现象。
综上所述，空调热交换器原理是通过导热、热对流和热辐射等方式，将热能从空气传递给冷媒，或将热能从冷媒传递给空气，以实现空调制热或制冷的过程。
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
换热器的设计1-基本原理
Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU
主讲：魏高升
混合式（直接接触式） ：换热器内冷、热流体直 接接触、互相混合来实现热量交换。
典型应用：
电厂中的水冷塔
海勒式间接空冷凝汽器
Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU
Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU
主讲：魏高升
2.1 换热器的传热计算的基本参数
一、基本参数和方程
流体1的放热热流量
qm1c1 t1' t1" W1 t1' 9; " ' " qm 2c2 t2 t2 W2 t2 t2
Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU
主讲：魏高升
几种常见扩展表面的肋片效率：
实际散热量 f 假想整个肋表面的温度处于肋根温度下的散热量
•对于等截面直肋： ＝ tanh(mH )
0
m
mH
hP 2h Ac
肋片效率的影响因素：
f
热管式换热器具有较高的传热性能，但热管的制 造工艺较复杂，热管的密封性、寿命问题需重点考虑。
Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU
主讲：魏高升
间壁式换热器中冷、热流体的相对流动方向
在冷、热流体进口温度相同、流量相同、换热面 面积相同的情况下，流动型式影响冷、热流体的出口 温度、换热温差、换热量以及换热器内的温度分布。
顺排（矩形肋片）：
空调热交换器工作原理
空调热交换器工作原理
空调热交换器工作原理是通过对空气进行热量交换来达到调节室内温度的目的。
其基本原理主要涉及到三个环节：压缩机、蒸发器和冷凝器。
1. 压缩机：压缩机是整个空调系统的心脏部分，其作用是将低温低压的制冷剂气体吸入，增加其压力和温度，使其变为高温高压的气体。
2. 蒸发器：蒸发器是空调系统中的一个重要组件，其主要功能是将高温高压的制冷剂通过膨胀阀放入蒸发器内。
在蒸发器内，制冷剂与室内空气进行接触，由于制冷剂温度高于室内空气温度，所以制冷剂释放热量给室内空气，同时自身冷却并变成低温低压的蒸汽。
3. 冷凝器：冷凝器是空调系统中的另一个关键组件，其作用是将低温低压的制冷剂蒸汽从蒸发器中吸入，并通过压缩机的作用压缩成高温高压的气体。
接下来，高温高压的制冷剂气体流经冷凝器的外壳，与室外空气进行接触，由于制冷剂的温度高于室外空气的温度，所以制冷剂会释放热量给室外空气，同时自身冷却为高温高压的液体。
通过以上三个步骤的循环运行，空调热交换器能够通过对制冷剂的循环流动使室内和室外的热量进行交换，实现室内温度的调节。
具体来说，它通过蒸发器从室内空气中吸热，将热量带到室外的冷凝器，并通过冷凝器向室外空气散发热量，从而降低室内温度，达到调节空调的目的。
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第四版教学设计
热交换器原理与设计第四版教学设计课程目标本课程是针对工程专业的本科生开设的，旨在通过讲解热交换器的原理和设计方法，使学生掌握热交换器的基本原理、设计流程和性能评价等方面的知识。
本课程主要涉及的内容包括热交换器的分类、传热原理、设计流程、性能评价和工程应用案例等。
教学大纲1.热交换器基本概念和分类–热交换器的定义和基本原理–热交换器的分类和特点–热交换器的工作原理和传热特性2.热交换器传热原理–热传导、对流、辐射传热基本理论–热交换器传热特性和影响因素–热交换器传热计算和模拟3.热交换器的设计流程–热交换器设计要求和基本参数–热交换器设计流程和设计方法–热交换器设计过程中的注意事项4.热交换器的性能评价–热交换器的性能指标和评价方法–热交换器性能评价的实验方法和流程5.热交换器在工程应用中的实例–热交换器在工程中的应用领域–热交换器在工程中的设计和优化–热交换器在实际应用中的问题和解决方法教学方法本课程将采用讲授、案例分析和实验演示相结合的教学方法。
在讲授过程中，将通过理论分析和实际案例分析相结合的方式，帮助学生更好地理解热交换器的原理和应用。
在课后实验和作业中，学生将针对具体的热交换器模型进行设计、模拟、实验和评价，以增强对热交换器的理解和应用能力。
教学评价本课程将采用多种教学评价方法，包括课堂提问、课后作业、实验报告和期末考试等。
其中，实验报告将占总成绩的40%，期末考试将占总成绩的60%。
学生将根据实验成绩和期末考试成绩综合评定课程成绩，同时针对学生的作业和实验报告进行评价和点评，以帮助学生完善热交换器设计流程和提高实验能力。
参考教材1.马世骐，杨启铨，李培基. 热交换器原理与设计[M]. 第4版. 北京：化学工业出版社，2017.2.Kuppan T. Process Heat Transfer: Principles, Applicationsand Rules of Thumb[M]. Wiley, 2007.3.胡安华，李坚，高洪洲. 热流体分析与热交换器设计[M]. 清华大学出版社，2018.结语本课程旨在使学生掌握热交换器的基本原理和设计方法，帮助其在工程领域中灵活运用热交换器技术，同时提高其工程设计和实验能力。
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。
热交换器原理与设计
热交换器原理与设计
热交换器是一种用于热能传递的设备，它能够将两种介质的热能进行有效的交换，从而实现热能的转移或调节。
热交换器通常由一组平行排列的管子构成，这些管子被称为换热管。
通过换热管，两种介质可以在不直接接触的情况下，通过壁面实现热能的传递。
热交换器的工作原理基于热传导和对流传热的基本原理。
当两种介质经过热交换器时，它们在换热管中流动，并通过壁面进行热能的传递。
通常情况下，一种介质在换热管内流动，被称为工作介质；而另一种介质则在换热管外流动，被称为冷却介质。
在热交换器中，工作介质和冷却介质在壁面上形成热传导层，热能通过壁面的热传导传递给冷却介质。
同时，工作介质和冷却介质的流动会形成一定的速度场，这会引起对流传热。
对流传热使得热交换效果更加显著，提高了热能传递的效率。
为了提高热交换器的效率，设计时需要考虑多种因素。
首先，换热管的设计要合理，以确保工作介质和冷却介质能够在壁面处充分接触，确保热能的传递效果。
其次，交换器的材料选择也非常重要，必须具有良好的热导性和耐腐蚀性，以确保长时间的稳定运行。
此外，流体的流速、压力和温度等参数也需要被正确地控制，以达到最佳的热交换效果。
总之，热交换器通过换热管技术，利用热传导和对流传热的原
理，实现了热能的传递与调节。
通过合理的设计与优化参数，可以提高热交换器的效率，满足不同领域对热能传递的需求。
热交换器原理与设计第四版课程设计
热交换器原理与设计第四版课程设计一、课程概述本课程是热交换器原理与设计的第四版课程设计，旨在让学生深入了解热交换器的工作原理及设计方法，培养学生的实践能力和创新思维。
本课程主要包括以下几个方面的内容：1.热交换器的基本原理和分类；2.热传导和流体力学基础；3.热交换器的设计计算方法；4.热交换器的模拟与优化；5.热交换器的材料选择和制造工艺。
通过本门课程的学习，学生将掌握热交换器的工作原理和设计方法，能够设计和优化不同类型的热交换器，并且能够熟练掌握热交换器的制造工艺。
二、课程教学大纲1. 热交换器的基本原理和分类1.1 热交换器的概述1.2 热交换器的分类1.3 热交换器的工作原理1.4 热交换器的性能参数2. 热传导和流体力学基础2.1 热传导基础2.2 流体力学基础2.3 热交换器的传热分析3. 热交换器的设计计算方法3.1 热交换器的换热面积计算3.2 热交换器的传热系数计算3.3 热交换器的压降计算4. 热交换器的模拟与优化4.1 热交换器的模拟方法4.2 热交换器的优化设计4.3 热交换器的性能评估5. 热交换器的材料选择和制造工艺5.1 热交换器材料的选择5.2 热交换器的制造工艺5.3 热交换器的维护和保养三、课程设计要求本次课程设计要求学生根据所学知识，设计一种新型的热交换器，并进行模拟和优化。
要求如下：1.设计一种结构简单、性能优良的新型热交换器；2.进行热传导和流体力学分析，并给出计算结果；3.进行热交换器的模拟，并对模拟数据进行评估；4.对设计结果进行优化，并给出优化方案；5.撰写设计报告，详细介绍热交换器的设计过程和结果。
四、参考资料1.热传导与传热学，裴乃正，高等教育出版社，2002年；2.热交换原理与工艺，吕光彪，清华大学出版社，2008年；3.热力学基础，黄思国，高等教育出版社，2010年；4.热交换过程强化，魏都督，清华大学出版社，2014年。
以上参考资料仅供参考，学生可以自行查找相关资料，并按照教师要求撰写设计报告。
电动汽车热交换器的工作原理
电动汽车热交换器的工作原理电动汽车热交换器是电动汽车冷却系统中的重要组成部分，用于调节电动汽车的温度，保持其正常运行。
它的主要工作原理是通过热传导和热对流来实现热量的传递和调节。
首先，让我们来了解一下热交换器的基本原理。
热交换器是一种设备，它通过两个流体之间的热量传递来调节温度。
在电动汽车中，热交换器用于传递电动机和电池等部件产生的废热，以保持它们的正常运行温度。
热交换器通常由一组金属管子组成，这些管子内部通有冷却液。
当冷却液从电动汽车的冷却系统中流过时，它会吸收电动机或电池产生的热量。
同时，冷却液经过管子的外部表面，与流过外部的空气接触，通过对流将热量散发到空气中。
为了加强对流散热效果，热交换器通常具有一些改善散热的设计。
例如，热交换器的外表面可能会设计成一些散热片，以增大散热表面积，提高对流散热效率。
此外，热交换器内的管道也可能采用复杂的设计，例如螺旋形管道，以增加流体的流动路径，提高热量传递效率。
除了通过散热片和管道设计来增强热量传递效果外，热交换器还可能配备一些辅助设备，例如风扇。
风扇可以进一步增强空气对流，从而加速热量的散发。
一些高端的热交换器甚至可能采用液冷技术，通过内部的冷却流体来直接吸收废热，并将其带走。
总结起来，电动汽车热交换器的工作原理可以概括为：通过管道内流动的冷却液吸收热量，然后通过管道的外表面和辅助设备（如散热片或风扇）将热量散发到空气中。
通过这种方式，电动汽车的冷却系统可以有效地控制电动机和电池的温度，保持它们在安全和正常的工作温度范围内。
正是因为电动汽车热交换器的作用，电动汽车才能够在长时间高温运行或剧烈运动时，保持其关键部件的工作温度稳定。
这不仅有助于提高电动汽车的性能和寿命，还能增强驾驶者的安全感。
因此，研究和改进电动汽车热交换器的工作原理和设计，对于推动电动汽车行业的发展具有重要意义。
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1.1 热计算基本方程
1. 传热方程：
Q = k·F·Δtm
F
Q = 0 k·Δt·dF
2.
热
Q M1 i1' i1" M2 i2" i2'
平 衡
Q1 -M1C1 t1" t1' M1C1Δt1
按两种流体的相对流动方向分： 顺流、逆流、顺逆混合流、交叉流
按用途分：
1. 加热器：用于把流体加热到所需的温度。 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. 冷却器：用于冷却流体，使其达到所需温度。 5. 蒸发器：用于加热液体，使其蒸发汽化。 6. 冷凝器：用于冷却凝结性饱和蒸汽，使其放出
如各种管壳式、板式结构的换热器。
Q
冷 流 tw2 体 t2
2. 混合式换热器 (直接接触式) 冷、热流体直接接触，相互 混合传递热量。
特点：结构简单，传热效率高。 适于冷、热流体允许混合的场合。 如冷却塔、喷射式等。
热流体 冷流体
3. 蓄热式换热器(回流式换热器、 蓄热器) 借助于热容量较大的固体蓄热
却。如回转式空气预热器。
按材料分：
1. 金属材料换热器 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
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。
1 W2
dQ
对逆流：
Δt = t1 – t2 → dΔt = dt1 – dt2
dQ = k·Δt·dF
热流体：
dQ
- M1c1dt 1
dt1
-
1 W1
dQ
冷流体：
dQ
- M 2c2dt
2
dt
2
-
1 W2
dQ
dΔt
1 W1
1 W2
dQ
μdQ
+ - μ 1 1 W1 W2
内部构造
管壳式换热器的外形
管壳式换热器端部流程安排
多流程焊接式换热器
1 热交换器热计算基本原理
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。
设计性计算 设计新换热器，确定其面积。但同样大小的传热 面积可采用不同的构造尺寸，而不同的构造尺寸 会影响换热系数，故一般与结构计算交叉进行。
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
通过微元面dF，两流体的换热量为:
dQ=k·Δt·dF
分别对热流体与冷流体:
热流体： dQ
- M1c1dt 1
dt1
-1 W1
dQ
冷流体：
dQ
M2c2dt 2
dt 2
体，将热量由热流体传给冷流体。
有固体壁面，两流体并非同时， 冷流体
热流体
而是轮流与壁面接触。当与热
流体接触，蓄热体接受热量，温
度升高；与冷流体接触，将热量 传给冷流体，蓄热体温度下降，
热流体
冷流体
达到换热目的。 特点：结构简单，可耐高温，
蓄热式换热器示意图
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
t2″
d：顺流，无相变
t1′
t1′ 过热蒸汽冷却
放热
冷凝
t2″
t1″ t2″
过冷
t1″
Байду номын сангаас吸热
t2′
吸热
t2′
e ：逆流，无相变
f ：一种流体有相变
t1′
放热
t2″ 过热
t1′ t1″ t2″
沸腾 吸热 t2′
部分冷凝
t1″
吸热
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
热交换器原理与设计
（第6版）
换热器分类与型式
1 换热器的定义：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。
2 换热器的分类：
间壁式
按热量传递方式分：
混合式 蓄热式
套管式
交 壳叉 管流 式(换管热壳器式)
管束式 管翅式
板式
板翅式
螺旋板式
方 程
Q2 M2C2 t2" t2' M2C2Δt2
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
t t’
t1 (hot) t”
：顺流 ：逆流
dΔt μdQ μkΔtdF
dΔt μkdF Δt
Δtx dΔt μk Fx dF
Δt Δt
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。
1.2.1 流体的温度分布
t1 冷凝
t1 冷凝
t2 沸腾
t2′
a：两种流体都有相变
t1′
t1′
放热
t1″
t2 沸腾
t2′
c：一种流体有相变
t2″
吸热
b：一种流体有相变
放热
t1″
吸热
潜热而凝结液化。 7. 再沸器：用于加热已被冷凝的液体，使其再受热
汽化。为蒸馏过程专用设备。
按热量传递方式分：
1. 间壁式换热器（表面式换热器、 t1
间接式换热器） 冷、热流体被固体壁面隔开， 互不接触，热量由热流体通过
热Q
流 体
tw1
壁面传递给冷流体。
形式多样，应用广泛。
适于冷、热流体不允许混和的场合。
按传热面形状和结构分
1. 管式换热器 通过管子壁面进行传热的换热器。按传热管
结构形式可分为管壳式换热器、蛇管式换热器、 套管式换热器、翅片式换热器等。 2. 板式换热器
通过板面进行传热的换热器。按传热板的结 构形式可分为平板式、螺旋板式、板翅式等。 3. 特殊形式换热器
根据工艺特殊要求而设计的具有特殊结构的 换热器。如回转式、热管式换热器等。
t2 (cold) x
顺流
t
t’
t1
t”
t2 x
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。