热交换

基本定义
热交换器:将某种流体的热量以一定的传热方式传送给其它流体的设备,称为交换器。
对换热器的基本要求
①满足工艺过程所提出的要求,热交换强度高,热损失少,在有利的平均温差下工作。
②要有与温度和压力条件相适应的不易遭到破坏的工艺结构,制造简单,装修方便,经济合理,运行可靠。
③设备紧凑。
④保证较低的流动阻力,以减少热交换的动力损耗。
热交换器的分类:
①按用途分:预热器,冷却器,冷凝器,蒸发器。。。
②按制造材料分:金属的,陶瓷的,塑料的,石墨的,玻璃的。。。
③按湿度状况分: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温度不随时间变化:
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变化
④按照热流体和冷流体的 流动方向分:顺流式,逆流式,错流式,混流式
⑤安传递热量的方法:间壁式,混合式,蓄热式
热交换器的计算方式
①热计算
②结构计算
③流动阻力计算
④强度计算
一、热交换器的热计算的基本原理
热计算公式:
热平衡  1:热流体  2:冷流体
热平衡:不考虑散至周围环境的热损失时,冷流体所吸收的热量等于热流体所释放的热量
称为热容量,它的数字代表该流体的温度每改变1℃时所需的热量,用W表示。
2,平均温差:指整个热交换器各处温差的平均值。
算数平均温差:
对数平均温差:
3,温差修正系数:在计算温差时,常将流体按逆流时,根据出口湿度算出对数平均温差,然后乘以考虑因流动方式不同于逆流而引入的修正系数,称为温差修正系数。
4,温度效率:
P的数值代表了冷流体的实际吸收的热量与最大可吸收热量的比率,称为温度效率
5,传热有效度:实际传热量Q与最大可能传热量之比,常称为传热有效度,通常用表示。
6,传热单元数法:
7,传热单元数:,代表了热交换器传热能力的大小,是一个无因次数。
8,传热有效度——传热单元数
顺流时,关系式为:       
逆流时,关系式为: 
9,顺流:两种流体平行的向着同方向流动。
  逆流:两种流体平行的向着相反方向流动。
  混流:两种流体在流动中既有顺流又有逆流
  错流:两种流体流动方向互相垂直交叉流动
广西壮族自治区人口和计划生育管理办法10,对于<1-2>型热交换器,有时为了获取更大的热回收量,冷流体终温必须尽可能地高,,称为趋近温度,当,称为发生了温度交叉
管壳式热交换器
1,类型:
优点
缺点
固定管板式热交换器
结构较简单,重量轻,在壳程数相同的条件下可排的管数多
壳程不能检修和清洗,因此宜于流过不易结垢和清洁的流体,当管束与壳体的温差太大而产生不同的热膨胀时,常会使管子和管板的接口脱开,从而发生流体的泄露
U型管式热交换器
需要清洗时可将整个管束抽出
①清除管子内壁的污垢比较困难②因为弯曲的管子需要一定的弯曲半径,因而在制造上需用不同曲率的模子弯管,且使管板的有效利用率降低,③损坏的管子难于调换④U形管管束的中心部分空间对热器的工作有着不利的影响。
浮头式热交换器
管束的热膨胀不受壳体的约束,壳体和管束之间不会因差胀而产生热应力
浮头盖与管板法兰连接有着相当大的面积,结果使壳体直径增大,在管束与壳体之间形成了阻力较小的环形通道,部分流体将由此处旁通而不加入热交换过程,结构复杂,金属消耗量大。
填料函式热交换器
浮头自由伸缩,可清洗壳程,管程
填料密封处容易泄露,故不宜挥发,易燃,易爆,有毒和高压流体的热交换
2 主要组合部件:前端管箱,壳体,后端结构(包括 管束)
3,管子在管板上的固定:常用:胀管法,焊接法,有时胀焊并用
          对非金属管及铸铁管也采用:垫塞法
        较先进的还有:爆炸胀接法,爆炸焊接法,液压胀接法,黏胀法
4,管子在管板上的排列原则和方法:
原则:①要保证管板有必要的强度,而且管子和管板的连接要坚固和紧密。
      ②设备要尽量紧凑,以便减小管板和壳体的直径,并使管外空间的流通截面减小,以便提高管外流体的流速。
      ③要使制造,安装和修理,维护简便
方法:等边三角形排列法,同心圆排列法,正方形排列法,组合排列法
5,结构部件形式及作用
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管板
圆形平管板,双管板,椭圆形管板,挠性管板,球形管板,薄管板
作用:固定管子,兼做法兰
管板和壳体连接有:可拆;不可拆
分程隔板
力求简单,是密封长度尽可能的短
作用:将热交换器管程分为若干流程
纵向隔板
作用:将热交换器的壳程分为若干流程,一般只一道。
折流板
形式:弓形折流板(单弓形,双弓形,三弓形);盘环形折流板
作用:使流体横过管束流动,支撑管束,防止管束振动和弯曲
春潮在望支持板
用来支撑换热管,防止产生过大挠度
挡管
防止流体短路,增大阻力,增强换热2018台湾选举结果
旁路挡板
减小管束外环间隙的短路,增加阻力,迫使大部分流体通过管束进行热交换
防冲板
将防冲板两侧焊在定矩管和拉杆上;将防冲板焊在壳体上,3种形式
作用:减少流体的不均匀和对换热管的冲蚀(流速〉3m/s
导流筒
内导流筒,外导流筒
作用:使流体更均匀地流入管间,防止流体对管束的冲刷,并减小远离接管处的死区,提高传热效果。(减小流体停滞区,增加换热管的有效换热长度)
完全市场经济地位
6,弓形折流板在卧式换热器中的排列:缺口在上下方向交替排列,缺口左右方向交替排列:(当流过壳程的全是单相的清洁物料时,采用缺口上下方向交替排列的方式)
开通液/气口原则:若气体中含少量液体时,应在缺口朝上的折流板的最低处开通液口:
若液体中含少量气体时,应在缺口朝下的折流板最高处开通气口,
卧式热交换器;冷凝器和重沸器的壳程流体为气液相共存或液体中含有固体物料时,折流板缺口应左右布置,并在折流板最低处开通液口。
7,折流板缺口开口原则:缺口高度应使流体通过缺口时,与横过管束时的流速较相近,缺口大小是按切去的弓形弦高占壳体内径的百分比来确定。缺口弦高一般为壳体内径的20%
8,折流板的固定:是通过拉杆和定距管实现的。
拉杆是一根两端皆带螺纹的长杆,一端拧入管板,折流板穿在拉杆上,各折流板之间则套在拉杆上的定距管来保持板间的距离,最后一块折流板用螺母拧在拉杆上给予紧固
第一个字母代表前端管箱型式
第二个字母代表壳体形式

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