换热器逆流并流的优缺点

换热时，换热器内介质有逆流，有并流，对相同的换热器，采用逆流换热面积大还是并流换热面积大？比较下逆流并流的优缺点？以及逆流并流分别用于哪些场合？

对相同的换热器，采用并流所需换热面积大，顺流布置的过热器和再热器，传热温差较小，所需受热面较多，蒸汽出口处烟温较低，受热面金属壁温也较低。这种布置方式工作较安全，但经济性较差，一般使用于蒸汽温度最高的末级（高温段）过热器或再热器。

逆流布置时，具有较大的传热温差，可节省金属耗量，但蒸汽出口恰好处于较高的区域，金属壁温高，对安全不利。这种布置方式一般用于过热器或再热器的低温段（进口级），以获取较大的传热温差，又不使壁温过高。

混合布置是上述两种布置方式的折中方案，在一定程度上保留了它们的优点，克服了它们的缺点。

逆流换热的原理及优点：通过总传热方程，变温传热原理得出以下结论；变温传热，间壁两侧流体的温度随传热面位置而变，这种情况称变温传热，变温传热时，两流体的温度差也是沿传热壁面不断变化的。在换热中，两流体若以相反的方向流动称为逆流。若以相同的方向流动称为并流。因两流体相互的流向不同，则对温度的影响也不相同。

一侧流体变温时，并流和逆流的对数平均温度差是相等的，二侧流体都变温时，由于流体的流动方向不同，两端的温度差也不相同，因此并流和逆流时的平均温度差是不相等的。例如：在换热器中，冷热流体进行热交换，热流体温度都是90℃冷却到70℃,冷流体温度都是由20℃加热到60℃,试比较并流与逆流的传热平均温度差。

△t30

50 △t70 10

计算结果表明：在并流和逆流时，虽然两流体的进、出口温度不变，但逆流时的传热平均温度差比并流要大28%度，故工业生产中多采用逆流换热。

优点是：换热效率高、节省传热面积，节省加热介质或冷却介质。

1．从平均温差考虑

假定两个流体的进、出口温度一定，在同样的传热量时，由于逆流的平均温度差大于并流，从传热方程式 Q=KA△t可知，逆流时需要的传热面积比并流时为小。

2．从载热体的用量考虑

载热体的用量（不计热损失），可由热量衡算式计算，即 Q=qmT cpT（T1－T2）=qmt cpt（t2－t1）

加热时，热流体的用量为

冷却时，冷流体的用量为

由此可知，逆流时载热体的用量有可能比并流时少。

因此在换热器中，若传热面两侧流体温度均有变化，一般都选择逆流操作。

当工艺上要求某被加热流体的最终温度不得高于某一定值时（或被浍的流体最终温度不能低于某一定值时），利用并流较易控制。对粘稠的泠流体，可采用并流，使其在进入换热器后有可能迅速提高温度，降低粘度，有利于提高传热效果。

化工原理上有！同样热负荷顺流需要的换热面积当然比逆流大了！

逆流的平均传热温压比并流的大，所以所需要的传热面积就小，一般情况下都是逆流最好，但是实际的换热器不可能是纯逆流

所以还有一个校正系数，对于多管程单壳程的换热器尽量采取先顺流后逆流的方式，以避免反传热现象的发生

逆流与并流的优缺点：

1在进出口温度相同的条件下，逆流的平均温差最大，并流的平均温差最小，因为在Q等时，F逆较小，F等，Q逆较大；

2逆流时，t2撇撇

3逆流时，流体的最高温度在换热器一端，且其在整个长度方向上温差大，壁面温度不够均匀，特别是当冷流体在最后加热阶段遇到高温要化学反应时，只能并流，并流整个方向温度小而均匀；

4当一种流体相变时，无并逆之差。

应用场合：

1当物料是热敏性的，须采用并流；

2对于粘性大的物料，须采用并流。

1.通常在条件允许条件下，尽可能采用逆流方式换热，主要是逆流时传热推动力，即平均温差比顺流时大或相等（一侧温度不变时），

根据傅里叶导热定律，相同热负荷时传热面积相对小一些，更经济；

2. 但对多管程或多壳程的管壳式换热器，经常是逆流、顺流是混合方式，还要考虑冷热流体物性影响对换热的影响，当冷热流体逼近度较大时，

会考虑增加流程来提高冷流体热焓值，对粘稠流体会考虑温度对流态影响（如楼上所述），还有对震动频率的考虑；

3. 应用时采用逆流较多，优点：相同换热器，传热推动力（温差）相对大些，设计时节省换热面积，经济些；

一般热流体都是被冷却的，随着温度的降低哪么它的密度会增大，应该是相邻介质温差越小，传热效果越明显，换热过程中平均温差越大换热量越多，逆流平均温差是最大的，所以一般情况下选择逆流，可以根据公式计算验证，冷流加热汽化，上进下出会有可能产生气阻，所以选择热流上进下出，冷流下进上出，降低沿程阻力。并流和逆流还要考虑换热器对数平均温差，逆流换热有以下几个优点：强化传热，同样热负荷条件，可以节省传热面积；逆流时热负荷的分布相对较为均匀，对换热器长周期使用有好处；逆流时冷流体的终温可以超过热流体终温，并流是不可能做到这一点的。

逆流保证对数平均温差比顺流高，可以减少换热面积，可以实现温度交叉

顺流可以起到避免管壁温度过高保护材料，在容易出现物料冰点发生冰冻的情况

也可以起到避免冰点的目的。