换热器原理与设计绪论
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
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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
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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
换热器原理与设计绪论精品PPT课件
二、能源分类
自然界中的能源根据它们的初始来源，当前 可概括为三大类： ➢与太阳有关的能源； ➢来自地球本身:与地球内部的热能有关的的 能源，与原子核反应有关的能源； ➢地球-月球-太阳相互联系有关的能源。
来自太阳
直接太阳辐射能 太阳辐射能转化 （煤炭、石油、天然气、生物燃料、 风能、水能、海洋能等）
到一些更符合使用要求的能量来源，如煤气、 电力、焦炭、蒸汽、沼气、氢能等。
能源是人类社会可持续发展的物质基础
➢合理利用现有能源、同时积极开发和利用新能源 是解决当前能源问题的根本途径。
本课程简要介绍能量交换和提高能源利用率 的途径和多种新能源的开发、利用技术，以 拓宽学生在能源科学方面的知识。
课堂问题讨论、回答：答不出每项扣3分，错误 每项扣2分， 30分扣完为止！
课堂笔记：漏一次扣3分， 30分扣完为止！ 书面作业：缺一次扣4分， 30分扣完为止！
②平时测试（占15%），小计15分。 考查、随堂测试、大作业。
③创造创新（占15%），小计15分。 大作业、论文。
⑵ 期末考试（占40%），合计40分。 关于换热器方面的论文。
换热器原理与设计
绪论
Ⅰ. 课程教学说明 Ⅱ. 课程简介 Ⅲ. 前言 Ⅳ. 绪论
Ⅰ. 课程教学说明
1、使用教材 2、课程内容及学时分配 3、讲课方法 4、考核标准
1、教材
《换热器原理与设计》
作者： 余建祖
出版社: 北京航空航天大学出版社
参考教材：
1. 热工与流体力学基础 ISBN：978-7-111-36441-2 作者：蒋祖星 主编 出版日期： 2012-02-28 出版社： 机械工业出版社 2. 热交换器 ISBN： 978-7-111-38246-1
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。
换热器设计原理
换热器设计原理
换热器设计原理即通过传导、对流和辐射三种方式实现热量的传递和交换。
换热器是一种用于加热或冷却流体的设备，常见于工业生产、暖通空调系统以及汽车发动机等领域。
传导是换热器中最基本的传热方式之一。
当两个物体的温度不相同时，它们之间会产生相互传导热量的现象。
传导通过物体内部的微观震动来传递能量，换热器中的传导主要通过盘管、管道等直接接触热源和冷源的部分实现。
对流是换热器中最常见的传热方式。
当热源与冷源之间有流体介质时，它们通过流体的运动来传递热量。
对流分为自然对流和强制对流两种形式。
自然对流是指由于温度差引起的流体自然的密度变化和热对流现象。
而强制对流是通过外部的力量，如风扇或泵等，来强迫流体运动以实现换热。
辐射是热量以电磁辐射的形式传递的方式。
当物体的温度高于绝对零度时，它会发射热辐射，这种辐射能够穿过真空传递热量。
换热器中的辐射通过热辐射表面（如金属片或陶瓷片）实现热量的传递和吸收。
基于以上原理，换热器的设计需要考虑以下几个方面：
1. 确定换热器的传热方式：根据具体的应用需求和工作条件，选择合适的传热方式（传导、对流或辐射）或它们的组合；
2. 决定换热面积：根据所需的换热量和传热系数，计算出合适的换热面积；
3. 选择换热器材料：根据工作温度、压力和介质特性等因素，
选择适合的换热器材料，如不锈钢、铜、铝等；
4. 设计换热器结构：包括换热器的形状、大小、管道布置和流体流动方式等，以实现最佳的换热效果；
5. 确保换热器的有效运行：包括管路的密封、泄露检测和定期维护等，以确保换热器的效率和安全性。
换热器原理与设计
换热器原理与设计
换热器是一种用于热传递的设备，其原理基于热量的传导、对流和辐射等传热机制。
换热器被广泛应用于各个领域，如工业加热和冷却系统、空调系统、汽车发动机等。
换热器的设计需要考虑多种因素，包括传热效能、压降、材料选择等。
传热效能是衡量换热器性能的一个重要指标，该指标可以通过比较进出口流体的温度差和流量来计算得出。
传热效能越高，换热器完成热传递的能力就越强。
在设计换热器时，首先需要确定换热器的类型。
常见的换热器类型包括壳管式换热器、板式换热器、管式换热器等。
每种类型的换热器有着不同的结构和传热性能。
换热器的选择还需要考虑流体的特性。
流体的热导率、密度、比热容等参数会直接影响到换热器的设计。
同时，流体的温度、流量以及换热要求也需要考虑进去。
在设计过程中，还需要注意换热器的流体阻力问题。
流体在通过换热器时会产生阻力，这会导致压力降低。
为了降低流体阻力，可以采用合适的管道直径和流道设计。
另外，材料的选择也非常重要。
换热器需要能够承受高温、高压以及一定的腐蚀性，因此常用的材料包括不锈钢、铜、铝等。
根据具体的工作环境和需求，选择适合的材料可以保证换热器的使用寿命和工作效率。
总之，换热器的设计需要考虑多种因素，包括传热效能、流体特性、流体阻力以及材料选择等。
通过合理设计和选择合适的换热器，可以实现高效的热传递。
换热器设计手册
换热器设计手册摘要，本文将介绍换热器的设计原理、分类、选型、安装和维护等内容，旨在帮助工程师和设计师更好地理解和应用换热器，提高换热器的设计和运行效率。
第一章换热器的基本原理。
换热器是一种用于传递热量的设备，其基本原理是利用热传导和对流传热的方式，将热量从一个流体传递到另一个流体。
换热器通常由管束、壳体、传热介质和支撑结构等部分组成。
在换热器中，热量的传递主要通过换热面积、传热系数和温度差来实现。
第二章换热器的分类。
根据换热方式的不同，换热器可以分为接触式换热器和间接式换热器。
接触式换热器是指传热介质直接接触的换热器，如冷却塔、冷凝器等；间接式换热器是指传热介质不直接接触的换热器，如管壳式换热器、板式换热器等。
根据换热器的结构形式，可以分为管式换热器、板式换热器、壳管式换热器、板壳式换热器等。
第三章换热器的选型。
在换热器的选型过程中，需要考虑流体的性质、流量、温度、压力、换热面积、传热系数、温差等因素。
根据实际工况和使用要求，选择合适的换热器类型和规格，以确保换热器的性能和可靠性。
第四章换热器的安装与调试。
换热器的安装与调试是确保其正常运行的关键环节。
在安装过程中，需要注意换热器的位置、支撑、固定、管道连接、密封等问题；在调试过程中，需要进行压力测试、泄漏检测、流量调节、温度控制等工作，以确保换热器的正常运行。
第五章换热器的维护与保养。
换热器的维护与保养是延长其使用寿命和保证其性能的重要手段。
定期对换热器进行清洗、检查、维修和更换，及时处理故障和问题，可以有效地保证换热器的正常运行。
结论。
换热器是化工、石油、电力、冶金、制药等行业常用的设备，其设计和运行对生产过程的效率和产品质量有着重要的影响。
通过本文的介绍，希望读者能够更好地理解和应用换热器，提高其设计和运行效率，为工程实践提供参考和指导。
换热器原理与设计
换热器原理与设计
换热器是一种机械设备，它的主要作用是在不同流体之间传递热能，从而从一个流体系统中转移热量到另一个流体系统中。
换热器分为直接换热器和间接换热器，其原理主要是外壳换热器，波纹管换热器，盘管换热器和桥壳换热器等。
外壳换热器分为管状换热器和壳状换热器。
它们通常使用曲线管形式，由放置在外部壳体内部的内管，围绕其外表面运动流体，然后与外管的外表面冷却流体热量。
波纹管换热器主要由内管、定子、波纹管等组成。
定子和波纹管与内管圆柱体内壁紧密地结合在一起，外管和内管之间形成空气层，从而形成热隔离结构。
翅片的弯曲和相互结合使流体在接触的表面上有更大的传热效果。
盘管换热器是由管状容器、盘管、流体分配器等组成。
界面上的接触面积大，配有叶片，用于促进流体混合，以改善传热效率，热阻参数小，容量很大，传热量可以满足较高的工况要求。
桥壳换热器由内壳，节流器，外壳，内外壳组成。
内壳和外壳之间有一个空气层填充，节流器将内壳和外壳连接，形成内外流体两侧的热交换界面，实现内外流体的热量传递。
换热器的设计原理
换热器的设计原理换热器是一种用于传递热量的设备，它可以将热量从一个物体传递到另一个物体，从而实现热能的转移和利用。
换热器的设计原理主要包括传热方式、传热介质、换热器的结构和流动方式等。
传热方式是换热器设计的基础。
常见的传热方式有传导、传热和对流。
传导是指热量通过固体物质直接传递的过程，而传热是通过流体介质进行热量传递的过程。
对流则是通过流体的对流运动实现热量传递。
换热器根据传热方式的不同，可以分为传导式换热器、传热式换热器和对流式换热器。
传热介质是换热器设计中的关键要素。
常见的传热介质有气体、液体和固体。
选择适当的传热介质可以提高换热效果和效率。
比如，在液体换热器中，常用的传热介质是水，因为水的热导率较高，并且易于获得和运输。
而在空气冷却器中，常用的传热介质是空气，因为空气的热容量大，且不易引起腐蚀。
换热器的结构也是设计的重要考虑因素之一。
换热器的结构形式多种多样，常见的有管壳式换热器、板式换热器、管束式换热器等。
管壳式换热器是最常见的一种结构形式，它由一个外壳和管束组成，通过管壳两侧的流体实现热量的传递。
而板式换热器采用一系列平行的金属板，通过板与板之间的薄液膜实现传热。
管束式换热器则是在外包管中加入一束管子，通过管内外的流体实现热量的传递。
流动方式是换热器设计中的另一个重要因素。
流动方式包括顺流流动、逆流流动和混合流动等。
顺流流动是指热量和流体在换热器中的流动方向相同，逆流流动则是指热量和流体在换热器中的流动方向相反，而混合流动则是指热量和流体在换热器中的流动方向不确定。
不同的流动方式对换热效果和效率都有一定的影响，根据具体的应用需求选择合适的流动方式非常重要。
除了以上几个设计原理外，还需要考虑换热器的压力损失、换热系数和热传导阻力等因素。
压力损失是指流体在经过换热器时由于阻力造成的压力降低，可以通过合理的设计减小压力损失，提高能量利用效率。
换热系数是反映换热器传热能力的指标，可以通过优化换热器的结构和流动方式来提高换热系数。
换热器的设计范文
换热器的设计范文引言:换热器是一种用于传递热能的设备，广泛应用于工业生产和生活中。
换热器的设计对于能源的节约和热能的利用具有重要意义。
本文将详细介绍换热器的设计原理、构造要素以及设计过程，并提出一些优化建议。
一、换热器的设计原理1.1热传导原理热传导是换热器中热能传递的主要方式。
热传导的原理是通过分子间的碰撞使得热能从高温区传递到低温区。
换热器的设计应该充分利用热传导原理，以提高热传导效率。
1.2对流换热原理对流换热是指通过流体的运动将热能从一个地方传递到另一个地方。
对流换热的效率取决于流体的速度和传热面与流体之间的接触程度。
设计时应该考虑流体的流动状态，以提高对流换热效率。
二、换热器的构造要素2.1传热介质传热介质是换热器中传递热能的媒介物质，通常是液体或气体。
选择合适的传热介质对于换热器的效果至关重要。
传热介质的选择应该考虑其导热性能、流动性能和耐腐蚀性能等因素。
2.2热交换面积热交换面积是指用于传递热能的换热器表面的总面积。
热交换面积的大小直接影响换热器的传热效率。
设计时应该合理确定热交换面积，以提高传热效果。
2.3热阻热阻是指热量在传递过程中的阻碍程度，是换热器性能的重要衡量指标。
设计时应该尽量降低热阻，提高换热器的传热效率。
三、换热器设计的步骤3.1确定换热器的工作条件3.2选择合适的换热器类型根据工作条件和传热要求，选择适合的换热器类型。
常见的换热器类型包括壳管式换热器、板式换热器和空气换热器等。
根据具体的需求，选择合适的换热器类型。
3.3计算换热器的换热面积根据传热介质的换热要求，计算所需的换热面积。
换热面积的计算可以根据换热器类型和传热方程进行。
其中，传热方程可以根据热传导和对流传热原理进行建立。
3.4确定换热器的结构参数根据所选的换热器类型和计算的换热面积，确定换热器的结构参数。
包括传热介质的进出口位置、传热面的布置方式以及其他相关元件的设计等。
3.5进行换热器的优化设计根据设计的初步结果，进行换热器的优化设计。
换热器原理及设计大纲
《换热器原理及设计》教学大纲Principles and Design of Heat Exchanger一、课程类别和教学目的课程类别：专业课课程教学目标：通过该门课程的学习，使学生了解各种常用热交换器（也称换热器）的工作原理，掌握以满足流动和传热为条件的热交换器的设计方法，了解热交换器的实验研究方法、强化技术和性能评价，为以后的学习、创新和科学研究打下扎实的理论和实践基础。
二、课程教学内容（一）绪论介绍热交换器的重要性、分类及其在工业中的应用，换热器设计计算的内容。
（二）热交换器计算的基本原理介绍传热方程式、热平衡方程式的应用；讲授流体比热或传热系数变化时的平均温差的计算方法、传热有效度、热交换器计算方法的比较、流体流动计算方法的比较。
（三）管壳式热交换器介绍管壳式热交换器的类型、标准与结构；讲授管壳式热交换器的结构计算、传热计算和流动阻力计算、管壳式热交换器的设计程序、管壳式冷凝器与蒸发器的工作特点。
（四）高效间壁式热交换器介绍螺旋板式热交换器、板式热交换器、板翅式热交换器、翅片管热交换器、热管热交换器、蒸发（冷却）器、微尺度热交换器的结构、工作原理及其设计计算。
（五）混合式热交换器讲授冷水塔的热力计算、通风阻力计算与设计计算，汽-水喷射式热交换器的相关计算、水-水喷射式热交换器的相关计算；介绍混合式热交换器的分类。
（六）蓄热式热交换器介绍回转型蓄热式热交换器和阀门切换型蓄热式热交换器的构造和工作原理；讲授蓄热式热交换器的计算、蓄热式热交换器与间壁式热交换器中气流及材料的温度变化比较。
（七）热交换器的试验与研究介绍传热系数的测定方法、阻力特性实验的测定方法；讲授增强传热的基本途径、热交换器的结垢类型与腐蚀方法、热交换器的优化设计与性能评价方法。
三、课程教学基本要求（一）绪论了解研究热交换器的重要性，热交换器设计计算的内容；掌握热交换器的分类及主要热交换器类型。
重点是热交换器的分类及主要热交换器类型。
换热器原理与设计绪论
二、能源分类
自然界中的能源根据它们的初始来源，当前 可概括为三大类： ➢与太阳有关的能源； ➢来自地球本身:与地球内部的热能有关的的 能源，与原子核反应有关的能源； ➢地球-月球-太阳相互联系有关的能源。
来自太阳
直接太阳辐射能 太阳辐射能转化 （煤炭、石油、天然气、生物燃料、 风能、水能、海洋能等）
来自地球本身
原子核能和地热能
来自地球与其他天体相互作用 潮汐能
以上三大类能源都是自然界中现成存在的、未经加 工或转换的能源，也称作一次能源或初级能源。
其它如电力、氢气、沼气、煤气、汽油、激光、酒 精等由一次能源直接或间接转化而来的能源称作二 次能源
教师授课＋课堂讨论为主 学生自学相关知识为辅
4、考核标准（暂定）
➢课堂表现及作业或论文
何运琪：10分 康玉宽：70分 陈 军：5分 武 燕：5分 徐学林：10分 合 计：100分
成绩评定
⑴平时成绩（占60%），合计60分。 ①课堂表现（占30%），小计30分。
课堂考勤：旷课一次扣5分， 30分扣完为止！迟 到、早退、中途溜号一次扣3分， 30分扣完为止！
到一些更符合使用要求的能量来源，如煤气、 电力、焦炭、蒸汽、沼气、氢能等。
能源是人类社会可持续发展的物质基础
➢合理利用现有能源、同时积极开发和利用新能源 是解决当前能源问题的根本途径。
本课程简要介绍能量交换和提高能源利用率 的途径和多种新能源的开发、利用技术，以 拓宽学生在能源科学方面的知识。
“博”和“创”
创新是人类所特有的创造性劳动的体现， 是人类社会进步的核心动力和源泉。
博学是创新的基础
②学院改革及发展定位的需要。
建筑节能 和 健康养老产业
建筑节能的行业认识
换热器设计入门
上两式ef可合并成： (G m × Cp) min kA 1 − exp− 1 + (G × Cp) m max (G m × Cp) min ε= − − − − − −g (G m × Cp) min 1+ (G m × Cp) max kA 令 = NTU - - - - - - - - - - - -3 − 3则上式为： (G m × Cp) min (G m × Cp) min 1 − exp(− NTU) 1 + (G m × Cp) max ε= − − − − − −3 − 4 (G m × Cp) min 1+ (G m × Cp) max 类似，逆流换热器的效能ε为 (G m × Cp) min 1 − exp(− NTU) 1 − (G m × Cp) max ε= − − − − − −3 − 5 (G m × Cp) min (G m × Cp) min 1− × (− NTU) 1 − (G m × Cp) max (G m × Cp) max
5、用热平衡式求得另一个换热量值，同理此值也是不真实的； 6、比较两个换热量值，误差控制在2%~5%以内，重新设定假设温度，重复1~5 过程，直至两个换热量值的误差达到规定的误差范围内为止； 另外，利用通常称之为传热单元数法，即ε-NTU法也可进行校核计算，其带 来的计算误差要比前小得多。 1、换热器效能的定义是犹如所说的冷却效率，其关联式是： (t − t 2 ) (t − t 3 ) ε = 1 × 100 % 或 4 × 100 % t1 - t 3 t1 - t 3 3-1 上式中，T1，T2为热流体进出口温度， T3，T4为冷流体进出口温度，知道了效 能比，就可分方便的得出未知的温度。 2、按顺流或逆流式计算效能：
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。
换热器工作原理
换热器工作原理换热器是一种常见的热交换设备，广泛应用于工业生产和能源系统中。
它的主要功能是在两个流体之间传递热量，使其达到预定的温度变化。
换热器的工作原理基于热传导和流体流动的原理，下面将详细介绍换热器的工作原理。
一、换热器的基本结构和组成换热器通常由两个主要部份组成：热交换管束和外壳。
热交换管束是换热器的核心部件，由多个平行罗列的管子组成，管子内外流体分别称为“管程”和“壳程”。
外壳则是用来保护热交换管束，并提供流体的进出口。
二、传热机制换热器的工作原理是通过传热机制实现的。
传热机制包括三种方式：对流传热、传导传热和辐射传热。
1. 对流传热：对流传热是指流体内部的热量通过流动传递的过程。
换热器中的流体通过管束和外壳流动，热量通过流体的对流传递。
对流传热主要取决于流体的流速、流体的物性和管束的结构。
2. 传导传热：传导传热是指热量通过物质内部的份子传递的过程。
换热器中的热量通过管壁传导到对面的流体中。
传导传热主要取决于管壁的材料和厚度。
3. 辐射传热：辐射传热是指热量通过电磁波辐射传递的过程。
换热器中的热量通过管壁的辐射传递到对面的流体中。
辐射传热主要取决于温度差、表面特性和辐射系数。
三、换热器的工作过程换热器的工作过程可以分为两个阶段：加热阶段和冷却阶段。
1. 加热阶段：在加热阶段，冷却介质通过管程流动，热量从热介质传递到冷却介质。
热介质在管程内流动，将热量传递给管壁，然后通过传导、对流和辐射传热机制，将热量传递给冷却介质。
冷却介质在壳程内流动，吸收热量，使其温度升高。
2. 冷却阶段：在冷却阶段，热介质通过管程流动，冷却介质通过壳程流动。
热介质在管程内流动，吸收热量，使其温度降低。
冷却介质在壳程内流动，将热量从管壁传递到冷却介质，使其温度降低。
四、换热器的性能参数换热器的性能参数主要包括传热系数、换热面积和压降。
1. 传热系数：传热系数是指单位面积上单位时间内传递的热量。
传热系数越大，换热效果越好。
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。
换热器设计
换热器设计引言换热器是工业和冷暖设备中常用的设备之一，它能够有效地将热量从一个流体传递到另一个流体。
换热器的设计对于设备的性能和能源效率至关重要。
本文将介绍换热器的设计原理、常见的换热器类型以及一些设计考虑因素。
换热器的设计原理换热器的基本原理是通过接触热交换面来传递热量。
换热器通常由两个流体流经并在换热面上进行传热。
热量可以通过对流、传导或辐射的方式传递。
在设计换热器时，需要考虑流体的物性、传热面积、传热系数以及流体的流速等参数。
常见的换热器类型1.管壳式换热器：管壳式换热器是最常见的换热器类型之一。
它由一个管束和外壳组成，一个流体流经管束，另一个流体流经外壳。
管壳式换热器适用于各种流体和工况条件，并且易于清洁和维护。
2.板式换热器：板式换热器由一系列平行的金属板堆叠在一起组成。
流体在板间流动，通过板之间的壁面传热。
板式换热器具有较高的传热效率和紧凑的结构，适用于高温高压条件下的换热。
3.螺旋板式换热器：螺旋板式换热器将螺旋形的板片放置在一个圆柱形的外壳内，流体在螺旋通道中流动，并通过板片的表面传热。
螺旋板式换热器具有较高的传热系数和紧凑的结构。
4.管束式换热器：管束式换热器由一个或多个平行管束组成，流体在管束内流动，并在管束和外壳之间的空间中进行传热。
管束式换热器适用于高粘度流体和易于结垢的流体。
换热器设计考虑因素在进行换热器设计时，需要考虑以下因素：1. 流体参数流体参数包括流体的物性、流量、温度等。
不同的流体具有不同的物性和传热特性，这对于换热器的设计非常重要。
2. 传热面积传热面积是换热器设计的关键参数之一。
较大的传热面积可以提高传热效率，但也会增加换热器的体积和成本。
3. 传热系数传热系数是衡量换热器传热效果的重要参数。
传热系数受流体性质、传热面积以及换热器的结构和设计等因素的影响。
4. 压力损失换热器在传热过程中会产生一定的压力损失。
过高的压力损失会降低流体的流速，影响传热效果。
5. 清洁和维护换热器在使用一段时间后需要清洁和维护。
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日本的3倍。
问： 日本为什么人均能耗比较低？
我国人均能耗低于美国及OECD是否说明我
国能源利用率高？节能潜力不大？
3.能源效率 全国终端用户支付能源的费用占国内生产总 值GDP (Gross Domestic Product)12%； 能源效率比OECD国家落后20年；
能源强度（单位GDP的能耗）：
可概括为三大类： 与太阳有关的能源； 来自地球本身:与地球内部的热能有关的的 能源，与原子核反应有关的能源； 地球-月球-太阳相互联系有关的能源。
来自太阳
直接太阳辐射能 太阳辐射能转化 （煤炭、石油、天然气、生物燃料、 风能、水能、海洋能等）
来自地球本身
原子核能和地热能
来自地球与其他天体相互作用
⑶设臵该课的目的和原因
①拓展学生知识面、培养（专业）创新能力。
②学院改革及发展定位的需要。 ③校本能力建设（依托学校的行业资源）。
①拓展学生知识面、培养（专业）创新能力
“博”和“创 ”
创新是人类所特有的创造性劳动的体现，
是人类社会进步的核心动力和源泉。
博学是创新的基础
②学院改革及发展定位的需要。
化石燃料是世界能源结构的主体。它的
开发和利用，创造和维系人类文明，也带来 两大问题： 非再生能源的储量日益减少，供需矛盾日 趋尖锐。 化石燃料的大量利用，已对人类赖以生存 的自然界构成严重威胁。
全球环境状况 联合国最新公布的研究结果显示，在过去
30年中，虽然国际社会在环保领域取得了一定 成绩，但全球整体环境状况持续恶化。
建筑节能
和 健康养老产业
建筑节能的行业认识
建筑节能：指在建筑材料生产、房屋建筑和构筑
物施工及使用过程中，满足同等需要或达到相同目的 的条件下，尽可能降低能耗。
国务院印发：国发„2013‟30号《关于加 快发展节能环保产业的意见》 “意见”指出：开展绿色建筑行动。到
2015年，新增绿色建筑面积10亿平方米以上，
天然气 万亿m3 146.4 1.37 0.9 58 63
38
世界储采比
2.能源消费
一次能源消耗总量
2005 2010年世界及主要国家一次能源消费总量 单位：亿吨标准煤
国家/地区 2005年 韩国 加拿大 德国 日本 印度 3.15 4.65 4.76 7.53 5.20 2006年 3.18 4.62 4.85 7.55 5.45 2007年 3.30 4.70 4.63 7.48 5.92 2008年 3.36 4.67 4.67 7.37 6.35 2009年 3.38 4.46 4.39 6.76 6.86 2010年 占比（%） 3.64 4.52 4.56 7.16 7.49 2.1 2.6 2.7 4.2 4.4
171.46
100.0
39
中美一次性能源消费总量对比
年份
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
2001-2011年中国能源消费总量及构成 占能源消费总量的比重 (%) 能源消费总量
(万吨标准煤) 煤炭 石油 天然气 水、核电、风电
电 能
辐射能 化学能 核 能
物质或物系在化学反应过程中以热能形式释 放的内能称为化学能。 核能是蕴藏在原子核内部的物质结构能。
2.能源 所谓能源，是指能够直接或经过转换而获取 某种能量的自然资源。 自然资源包括煤、石油、天然气、太阳能、 风能、水能、地热能、核能等。 为了便于运输和使用，上述资源经加工可得 到一些更符合使用要求的能量来源，如煤气、
天然气丰富的国家，占35%。 还有一些国家，核能比例较大，如法国占42%。
2015/10/6 45
5. 中国21世纪遇到的环境问题 水环境： 废水排放量439亿吨；COD（化学耗氧量）排
放量大于环境容量的80%。
七大水系普遍污染：
可饮用30%，工业用30%，
丧失可用性40%。 水生态失调。
俄罗斯
美国 中国
9.39
33.59 24.16
9.65
33.32 26.54
9.80
33.90 28.53
9.87
33.15 29.71
9.35
31.49 31.25
9.87
32.65 34.75
5.8
19.0 20.3
世界
2015/10/6
154.30
1
162.33
作者：蒋祖星 主编
出版日期： 2012-02-28 出版社： 机械工业出版社 2. 热交换器 ISBN： 978-7-111-38246-1
作者：王亚荣 田智敏 马洪源 编
出版日期： 2012-07-18
出版社： 机械工业出版社
2、课程内容及学时分配
总学时： 48学时
绪论： 4学时 换热器基础理论教学： 36学时
能为集中住宅用户提供洗浴热水、适宜的温度环
境、湿度环境、空气环境。
主要技术： 热泵技术、换热器技术、控制系统
企业组织产品生产的模式：
A. 生产全部零部件、组装机器。 B. 生产一部分关键的零部件，其余由其它企业供应。 C. 不生产零部件，自己只负责设计、组装与销售。
D. 完全不生产实体产品，自己只负责设计与销售。
积极开发和利用各种可再生能源。 以上二者并举，完成能源结构从常规能源
向可再生能源的过渡和转换，最终解决能源问
题并消除环境污染产生的根源。
四、我国能源状况
1.能源资源（可开发）
煤 亿吨 9842 1145 11.6 92 218
人均资源不足！！
世界 中国 中国比例 中国储采比
石油 亿吨 1434 38 2.6 24 41
电力、焦炭、蒸汽、沼气、氢能等。
能源是人类社会可持续发展的物质基础
合理利用现有能源、同时积极开发和利用新能源
是解决当前能源问题的根本途径。
本课程简要介绍能量交换和提高能源利用率
的途径和多种新能源的开发、利用技术，以 拓宽学生在能源科学方面的知识。
二、能源分类
自然界中的能源根据它们的初始来源，当前
城镇新建建筑中二星级及以上绿色建筑比例超
过20%；建设绿色生态城（区）。推进既有居
住建筑供热计量和节能改造；带动绿色建筑建 设改造投资和相关产业发展。
③校本能力建设：
依托学校的行业资源，认识学校的行业能力。 学院的建筑节能项目简介
新型多能源复用中央热水及空调系统：
利用太阳能、污水能、空气能以及少量的电
⑴平时成绩（占60%），合计60分。
①课堂表现（占30%），小计30分。
课堂考勤：旷课一次扣5分， 30分扣完为止！迟
到、早退、中途溜号一次扣3分， 30分扣完为止！ 课堂问题讨论、回答：答不出每项扣3分，错误 每项扣2分， 30分扣完为止！ 课堂笔记：漏一次扣3分， 30分扣完为止！ 书面作业：缺一次扣4分， 30分扣完为止！
换热器原理与设计
绪论
Ⅰ. 课程教学说明
Ⅱ. 课程简介 Ⅲ. 前言 Ⅳ. 绪论
Ⅰ. 课程教学说明
1、使用教材
2、课程内容及学时分配 3、讲课方法
4、考核标准
1、教材
《换热器原理与设计》
作者： 余建祖
出版社: 北京航空航天大学出版社
参考教材：
1. 热工与流体力学基础 ISBN：978-7-111-36441-2
所谓能量，也就是“产生某种效果（变化）的能 力”。反过来说，产生某种效果（变化），必然 伴随能量的消耗和转换。
人类所认识的六种能量形式
机械能是与物体宏观机械运动或空间状态相 关的能量，前者称为动能，后者称为势能。
机械能
热 能
构成物质的微观分子运动的动能和势能总和 称为热能。 电能是和电子流动与积累有关的一种能量。 辐射能是物体以电磁波形式发射的能量。
2.4 2.4 2.5 2.5 2.6 2.9 3.3 3.7 3.9 4.4 5.0
7.5 7.3 6.5 6.7 6.8 6.7 6.8 7.7 7.8 8.6 8.0
人均能耗：
我国人均能耗已达2.6吨标准煤/年，“赶上”了
世界平均水平。
美国的1/5；
经济合作与发展组织（OECD）国家的1/3；
国际社会普遍认为，贫困和过度消费导
致人类无节制地开发和破坏自然资源，这是
造成环境恶化的罪魁祸首。
全球环境恶化主要表现在大气和江海污
染加剧、大面积土地退化、森林面积急剧减
少、淡水资源日益短缺、大气层臭氧空洞扩
大、生物多样性受到威胁等多方面。 同时温室气体的过量排放导致全球气候 变暖，使得自然灾害发生的频率和强度大幅 增加。
150406 159431 183792 213456 235997 258676 280508 291448 306647 324939 348002
68.3 68.0 69.8 69.5 70.8 71.1 71.1 70.3 70.4 68.0 68.4
21.8 22.3 21.2 21.3 19.8 19.3 18.8 18.3 17.9 19.0 18.6
利用而越来越少，如：水能、 风能、潮汐能、太阳能等。
非再生能源
随人类的利用而越来越少，如： 石油、煤、天然气、核燃料等。
按能源的开发利用情况
技术上比较成熟、已被广泛利用的 能源；如:水能、煤、石油等。
常规能源
新能源
尚未大规模科学利用的、正在积极 研究和开发的能源。如:太阳能等。
三、能源与环境
2015/10/6 46
大气环境：
SO2排放量超过环境容纳量60%，居世界之首； CO2排放仅次于美国，占世界第二位；
潮汐能
以上三大类能源都是自然界中现成存在的、未经加