第5章 低温技术基础-低温换热器

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• 制造工艺
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5.3 板翅式换热器
5.3.2 板翅式表面传热机理分析
• 无相变的准则关联式
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• 翅片效率与表面效率
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• 流体不均匀分配 1）由于封头 2）由于翅片结构
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• 流道布置
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5.4 导热换热器
5.4.1 概述
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5.5 网格-孔板式换热器
5.5.3 网格-孔板式换热器的设计
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5.6 换热器的设计
5.6.1 换热器设计流程
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5.6 换热器的设计
5.6.2 传热和流动阻力的计算方法
• 对数平均温差法
• 效率-传热单元数法
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5.6 换热器的设计
5.6.3 优化设计
• 优化设计的一般概念
目标函数；约束条件；设计变量；优化设计；数模；优化方法
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5.7 换热器试验与试验装置
5.7.1 概述
• 模型试验的意义
• 试验模型必须考虑的问题
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5.7 换热器试验与试验装置
5.7.2 传热试验
• 稳态传热试验
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5.7 换热器试验与试验装置
5.7.3 换热器的其它性能试验
• 流动阻力试验 • 流动型态显示 • 结构强度试验 • 气密性试验（肥皂泡检漏；保压试验；氦检漏试验） • 疲劳试验
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5.7 换热器试验与试验装置
5.7.4 试验装置
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百度文库
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传热机理；多组分沸腾和冷凝；强化技术；试验工质；流量振 荡与流动不稳定
• 换热器的设计
物性计算；低雷诺数换热器设计；优化设计；流道布置与流体 均布；轴向热传导
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5.2 翅片管式换热器
5.2.1 翅片管表面结构形式及其特点
• 绕片管
• 套片管
• 滚扎翅片管
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5.2 翅片管式换热器
5.2.2 翅片管换热面的传热特性与翅片效率
低温技术基础
陈曦
chenxistudy@163.com
上海理工大学
2010年 5月
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五 低温换热器
• 概述 • 翅片管式换热器 • 板翅式换热器 • 导热换热器 • 网格-孔板式换热器 • 换热器设计 • 换热器试验和试验装置
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5.1 概述
5.1.1 对低温换热器的要求
• 温度与温差：低温，小温差下工作 • 流动阻力：影响泵送功率，影响能耗 • 效率：追求高效率。
蒸汽在水平光管与水平翅片管上的冷凝换热
• 沸腾换热
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5.3 板翅式换热器
5.3.1 板翅式换热器结构和工艺
• 翅片形式
平直翅片；锯齿翅片；多孔翅片；波纹翅片
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• 翅片的结构参数
隔
冷
板
流
切
体
开
面
积
热流体
二次表面切开面积 一次表面切开面积
水力半径
当量直径
流通面积 每层通道 传热面积
一次表面积
二次表面积
强化流体之间的横向传热；削弱流体纵向热传导；采用高效，紧凑 的换热表面；采用小温差（小的热端温差）以减小不可逆火用损；采 用相变换热提高热流密度；强化传热同时控制流动阻力；保证流体均 布；计算机优化设计。
• 尺寸与重量：微型或巨型，但很紧凑。
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5.1 概述
5.1.2 低温传热的特点
• 低温下物性变化剧烈：定性解和对数平均温差使用受到限制 • 两相流与近临界流：流量振荡与流动不稳定 • 低温热传导：变导热系数，结晶沉积物，各向异性的多维导热。 • 低温热辐射：辐射表面易形成冷凝结晶影响表面发射率，吸收
• 翅片效率
直翅片 环翅片
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• 翅片表面效率
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5.2 翅片管式换热器
5.2.3 翅片管试验准则关系式
• 强迫对流换热准则关系式
1 管槽内强迫对流紊流换热关系式
△T<50K △T>50K
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2 液氮在环形通道中被加热 3 液氢在管内强迫对流
4 超临界氦的管内传热
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• 冷凝换热
蒸汽在竖壁上凝结
率，反射率等。
• 不稳定传热：交变流换热，热应力巨大，温度场随时间变化的
瞬态规律。
• 超导超流现象对传热的影响：主要针对氦Ⅱ。 • 失重与加速度下的传热：宇航技术中涉及。
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5.1 概述
5.1.3 发展动态与研究方向
• 高效紧凑表面
传热-压降关联式；传热机理；数值解；制造工艺；试验技术
• 相变与两相流