換熱設(shè)備的傳熱機(jī)理

1、151 概述一，換熱設(shè)備的傳熱機(jī)理 傳熱系數(shù)K; 隨著給熱系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)的升高而升高 給熱 導(dǎo)熱 給熱熱流體 管外壁 管內(nèi)壁 冷流體1.換熱設(shè)備的類(lèi)型 .直接接觸式 ： .蓄熱式 ： .間接式 ：二、各類(lèi)換熱設(shè)備的結(jié)構(gòu)類(lèi)型及特點(diǎn) 15.1 概述2. 管式換熱器的類(lèi)型 a ，蛇管換熱器 b ，螺旋管式換熱器 c ，套管式換熱器 d , 熱管式換熱器 e ， 管殼式（動(dòng)畫(huà)1、動(dòng)畫(huà)2、動(dòng)畫(huà)3、動(dòng)畫(huà)4） f ， 帶擴(kuò)張表面的管式換熱器 g ， 非金屬管換熱器 用于腐蝕介質(zhì)的換熱器二、各類(lèi)換熱設(shè)備的結(jié)構(gòu)類(lèi)型及特點(diǎn) 15.1 概述3.板式換熱器的類(lèi)型 a、板式換熱器 b、螺旋板換熱器 c、板殼式換熱器 d

2、、板翅式換熱器二、各類(lèi)換熱設(shè)備的結(jié)構(gòu)類(lèi)型及特點(diǎn) 15.1 概述15.2 管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一.組成動(dòng)畫(huà)圖 二，換熱管與管板的連接 1換熱管 （1）作用 構(gòu)成傳熱面的元件 （2）規(guī)格 （3）形狀 光，翅，螺紋 （4）選材原則 按介質(zhì)，P，T，腐蝕性等 2. 換熱管與管板的連接方法; 脹接法、焊接法、脹焊并用 3. 管板 （1）作用; a、分隔管、殼程； b、固定換熱管 （2）開(kāi)孔類(lèi)型; （3）開(kāi)孔尺寸 a、 數(shù)量 正 按表查取 b、 其余 作圖法 （4）管板與殼體的連接形式 a、可拆 l b、不可拆三， 管程與殼程的分程1，管程的分程 （1）原因：為了防止長(zhǎng)管離有較大的擾曲，保證傳熱面積A

3、（2）分程原則：各程管數(shù)相同 ； 分程槽結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，密封面小 . （3）分程數(shù) 1 、2 、4 、6 、8 、10 、12 （4）分程隔板要求 2，管程分程 （1）原因 增加平均溫差，增大平均傳熱效率 （2）類(lèi)型 單層; E型 ； 雙層; F、G、H三，管板 1 作用：（1）排布換熱器； （2）避免冷，熱流體混合2 管板上的排管方式 （1）正三角形 （2）正方形 （3）轉(zhuǎn)角三角形 （ 4） 轉(zhuǎn)角正方形 3 布管數(shù)量 a. 單程; 三角形排列 見(jiàn)表163 b. 多程; 用作圖法 4 孔中心距S ; 5 管板于殼體的連接方式 （1） 按拆卸方式 a 固定式管板 b 可拆式 浮頭 U型管 填料式換熱器

4、 （2） 按結(jié)構(gòu)分 a 固定管板 b 浮頭四， 換熱器的其他零部件結(jié)構(gòu) 1 管箱 （1）作用 將流體均勻分布于管束內(nèi)，或收集流體 （2）結(jié)構(gòu)1 2 拆流板 （1）拆流板的作用 . 增加傳熱面積 . 支撐換熱器（2）拆流板的類(lèi)型; .單弓 . 雙弓 . 三重弓（3）拆流板的尺寸; （4）拆流板的安裝要求; . 間距 ; 缺口布置 ; 臥式換熱器：缺口上、下布置 少量流體時(shí)，缺口向上，下方開(kāi)液 少量氣體時(shí)，缺口向下，上方開(kāi)氣空 氣液共存時(shí)，左右缺口，上下開(kāi)孔 動(dòng)畫(huà)3 拉桿，定距管 （1）作用 固定拆流板和支持板 （2）結(jié)構(gòu) 4 拆流桿 （1）結(jié)構(gòu) （2）特點(diǎn)： 消除橫向流動(dòng)， 壓力差減小，無(wú)熱死區(qū)

5、，結(jié)垢速率減小，方便維修. 管殼式換熱器管殼式換熱器 的強(qiáng)度計(jì)算的強(qiáng)度計(jì)算15-3一.殼體與管箱壁厚的計(jì)算1.設(shè)計(jì)參數(shù); Pc ,T ,t , DN2.計(jì)算方法;3.min的規(guī)定;二.管板強(qiáng)度計(jì)算1.影響管板受力的因素： 介質(zhì)壓力 孔對(duì)管板的削弱 管束對(duì)管板的支承 溫差對(duì)管板的影響 管板周邊支承作用的影響 其它2.管板厚度的確定; 計(jì)算厚度;按GB151規(guī)定方法計(jì)算 min 按GB151規(guī)定 厚度n . min取大值 .殼程槽深與C2取大值 .管程槽深與C2取大值并圓整到標(biāo)準(zhǔn)厚度管殼 CCC122n三.溫差應(yīng)力1.溫差應(yīng)力產(chǎn)生的原因2.溫差應(yīng)力的危害3.溫差應(yīng)力 溫差軸向力F1 定義;由于T使

6、殼體、管子被拉長(zhǎng)、壓縮的總拉伸（壓縮）力,稱(chēng)之溫差軸向力F1. 大小; LAEAEAEAEFssttsstte)(1)()(0定距管數(shù)ndAntnttnnisDA)(其中；溫差應(yīng)力大小; 管子的溫差應(yīng)力ttAF11殼體的溫差應(yīng)力scAF11性質(zhì);為拉應(yīng)力為壓應(yīng)力則時(shí)若為壓應(yīng)力管子的為拉應(yīng)力殼體的則時(shí)若1tc1ctt1c1, ct4.影響溫差應(yīng)力的因素; T愈大.則溫差應(yīng)力愈大。 At/Ac愈大,則溫差應(yīng)力愈大。5.消除溫差應(yīng)力的方法 （1）目的是解決 ; 殼體與管束膨脹的不一致性。 消除殼體與管束間的剛性約束。 使殼體與管束都能自由脹、縮。 （2）工程上常采用的措施： 降低殼體與管束的溫差。

7、采用撓性構(gòu)件；膨脹節(jié)。 使殼,管能自由變形 。 四流體壓力引起的軸向力及應(yīng)力計(jì)算1流體壓力引起的軸向力 設(shè);管壁上的軸向力F2 殼體上的軸向力F3（1）殼體、管壁共同承擔(dān)的軸向力Q 32222424FFPndDPdnPPQcitttc作用于板上的軸向力作用與板上的軸向力頂蓋上的軸向力（2）F2、F3的大小 QAEAEAEFFQFttsstt223QAEAEAEFFQFttssss3322流體壓力引起的軸向應(yīng)力; scttAFAF32223.流體和溫差壓力作用下的應(yīng)力評(píng)定評(píng)定的目的 ; 拉脫力q 拉脫力q產(chǎn)生的原因 q的大小 其中;a是單根換熱管的截面積 dLaqtttda)(L 是焊角高度或脹

8、接長(zhǎng)度評(píng)定條件 軸向應(yīng)力應(yīng)滿足的條件 ttttAFF221 tcscAFF231 拉脫力q應(yīng)滿足的條件 qdlaqt 當(dāng) 時(shí)，為避免管子失穩(wěn)，應(yīng)滿足 ;0tcvt五 膨脹節(jié) 1設(shè)置膨脹節(jié)的條件 則采用膨脹節(jié)中有一項(xiàng)不符合時(shí)當(dāng)評(píng)定條件,22crttcctttqq2膨脹節(jié)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型 （1）平板焊制式 （2）U形膨脹節(jié) （3）夾套式 3各種膨脹節(jié)的特點(diǎn)及用途 （1）平板焊接式 特點(diǎn)：簡(jiǎn)單，制造方便 用途：常壓、低壓 （2）U形節(jié) 特點(diǎn)： 簡(jiǎn)單，用量大，可制成單波、多波. 用途：廣泛 （3）夾套式 特點(diǎn)： 復(fù)雜，具有加強(qiáng)性能 用途：高壓（1）材料、尺寸，按JB/T4731規(guī)定?。?）計(jì)算 按 GB15

9、0-89的標(biāo)準(zhǔn)釋義規(guī)定（3）結(jié)構(gòu)要求 U形膨脹節(jié)與殼體的連接，一般采用對(duì)接。 臥式設(shè)備的膨脹節(jié)，在安裝位置的最低點(diǎn)開(kāi)排凈孔。 當(dāng) mm 時(shí)，在殼體一側(cè)按1：3的斜度削薄。 為降低膨脹節(jié)的磨損，可設(shè)內(nèi)筒。 4膨脹節(jié)的設(shè)計(jì)3節(jié)n 管殼式換熱器管殼式換熱器 的強(qiáng)度計(jì)算的強(qiáng)度計(jì)算15-3一.殼體與管箱壁厚的計(jì)算1.設(shè)計(jì)參數(shù); Pc ,T ,t , DN2.計(jì)算方法;3.min的規(guī)定;二.管板強(qiáng)度計(jì)算1.影響管板受力的因素： 介質(zhì)壓力 孔對(duì)管板的削弱 管束對(duì)管板的支承 溫差對(duì)管板的影響 管板周邊支承作用的影響 其它2.管板厚度的確定; 計(jì)算厚度;按GB151規(guī)定方法計(jì)算 min 按GB151規(guī)定 厚度n

10、 . min取大值 .殼程槽深與C2取大值 .管程槽深與C2取大值并圓整到標(biāo)準(zhǔn)厚度管殼 CCC122n三.溫差應(yīng)力1.溫差應(yīng)力產(chǎn)生的原因2.溫差應(yīng)力的危害3.溫差應(yīng)力 溫差軸向力F1 定義;由于T使殼體、管子被拉長(zhǎng)、壓縮的總拉伸（壓縮）力,稱(chēng)之溫差軸向力F1. 大小; LAEAEAEAEFssttsstte)(1)()(0定距管數(shù)ndAntnttnnisDA)(其中；溫差應(yīng)力大小; 管子的溫差應(yīng)力ttAF11殼體的溫差應(yīng)力scAF11性質(zhì);為拉應(yīng)力為壓應(yīng)力則時(shí)若為壓應(yīng)力管子的為拉應(yīng)力殼體的則時(shí)若1tc1ctt1c1, ct4.影響溫差應(yīng)力的因素; T愈大.則溫差應(yīng)力愈大。 At/Ac愈大,則溫

11、差應(yīng)力愈大。5.消除溫差應(yīng)力的方法 （1）目的是解決 ; 殼體與管束膨脹的不一致性。 消除殼體與管束間的剛性約束。 使殼體與管束都能自由脹、縮。 （2）工程上常采用的措施： 降低殼體與管束的溫差。 采用撓性構(gòu)件；膨脹節(jié)。 使殼,管能自由變形 。 四流體壓力引起的軸向力及應(yīng)力計(jì)算1流體壓力引起的軸向力 設(shè);管壁上的軸向力F2 殼體上的軸向力F3（1）殼體、管壁共同承擔(dān)的軸向力Q 32222424FFPndDPdnPPQcitttc作用于板上的軸向力作用與板上的軸向力頂蓋上的軸向力（2）F2、F3的大小 QAEAEAEFFQFttsstt223QAEAEAEFFQFttssss3322流體壓力引起

12、的軸向應(yīng)力; scttAFAF32223.流體和溫差壓力作用下的應(yīng)力評(píng)定評(píng)定的目的 ; 拉脫力q 拉脫力q產(chǎn)生的原因 q的大小 其中;a是單根換熱管的截面積 dLaqtttda)(L 是焊角高度或脹接長(zhǎng)度評(píng)定條件 軸向應(yīng)力應(yīng)滿足的條件 ttttAFF221 tcscAFF231 拉脫力q應(yīng)滿足的條件 qdlaqt 當(dāng) 時(shí)，為避免管子失穩(wěn)，應(yīng)滿足 ;0tcvt五 膨脹節(jié) 1設(shè)置膨脹節(jié)的條件 則采用膨脹節(jié)中有一項(xiàng)不符合時(shí)當(dāng)評(píng)定條件,22crttcctttqq2膨脹節(jié)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型 （1）平板焊制式 （2）U形膨脹節(jié) （3）夾套式 3各種膨脹節(jié)的特點(diǎn)及用途 （1）平板焊接式 特點(diǎn)：簡(jiǎn)單，制造方便 用途：常壓、低壓 （2）U形節(jié) 特點(diǎn)： 簡(jiǎn)單，用