熱交換器原理與設(shè)計(jì)總結(jié)

熱交換器的原理與設(shè)計(jì)緒論熱交換器的分類按傳送熱量的方法：間壁式、混合式、蓄熱式管式熱交換器的分類：沉浸式、噴淋式、套管式、管殼式流體流動(dòng)程數(shù)及表示法、圖示影響熱交換器設(shè)計(jì)的因素?fù)Q熱器分類按照用途分類：預(yù)熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器按照制造材料分類：金屬換熱器、陶瓷換熱器、石墨換熱器等按照冷流體和熱流體的流動(dòng)方向分：順流式、逆流式、錯(cuò)流式、混合流等按照傳送熱量的方法：間壁式、混合式、蓄熱式（回?zé)崾剑┑劝凑樟鲃?dòng)方向的分類順流逆流交叉流（錯(cuò)流）總趨勢(shì)為逆流的四次錯(cuò)流總趨勢(shì)為順流的四次錯(cuò)流混流式：先順后逆平行流混流式：先逆后順的串聯(lián)混和流熱交換器熱計(jì)算的基本原理熱計(jì)算基本方程式傳熱方程熱平衡方程熱交換器熱計(jì)算的基本原理平均溫差簡(jiǎn)單平行流動(dòng)的溫度變化示意圖：會(huì)讀、會(huì)畫對(duì)數(shù)平均溫差復(fù)雜流動(dòng)方式的平均溫差P、R定義及應(yīng)用會(huì)查、能用流體的溫度分布最簡(jiǎn)單的平行流動(dòng)有(縱坐標(biāo)溫度，橫坐標(biāo)表示傳熱面積)沸騰冷凝t1t2冷凝吸熱t(yī)1t2’t2”t2t1’t1”沸騰放熱相變的發(fā)生與否影響平行流動(dòng)傳熱溫差t1’t2”放熱吸熱t(yī)2’t1”無(wú)相變順流情況t1’t1”吸熱放熱t(yī)2”t2’無(wú)相變逆流情況t1’t1”吸熱過(guò)熱t(yī)2”t2’熱流體有相變逆流情況過(guò)冷冷凝t1’t1”放熱過(guò)熱t(yī)2”t2’冷流體有相變逆流情況吸熱沸騰t1’t1”吸熱t(yī)2”t2’部分可凝流體的冷凝順流條件無(wú)論W1、W2的值大小，有>0，溫差Δt不斷降低逆流條件W1<W2時(shí)，總有>0，此時(shí)溫差Δt沿?zé)崃黧w從進(jìn)口到出口的方向上總是不斷降低W1>W2時(shí)，總有<0，此時(shí)溫差Δt沿?zé)崃黧w從進(jìn)口到出口的方向上總是不斷升高對(duì)數(shù)平均溫差，記為Δtm

對(duì)于對(duì)數(shù)溫差，如果流體的溫度沿傳熱面變化不大Δtmax<2Δtmin時(shí)，可以用算術(shù)平均溫差0.5(Δtmax+Δtmin)近似計(jì)算，誤差在4％以內(nèi)。Δtmax<1.7Δtmin時(shí),誤差在2.3％以內(nèi).對(duì)于上面有相變情況1，2兩種情況無(wú)順逆流之分，對(duì)于第三種需要分段處理t2t1’t1”沸騰放熱冷凝吸熱t(yī)1t2’t2”t1’t1”吸熱過(guò)熱t(yī)2”t2’過(guò)冷冷凝修正系數(shù)Ψ的求取按照逆流算出對(duì)數(shù)平均溫差如下：P代表冷流體的實(shí)際升溫（吸熱量）與最大可能吸熱量之比，稱為溫度效率，恒小于1。R是冷流體和熱流體的熱容量之比Ψ=f(P,R)函數(shù)形式因流動(dòng)方式而異。熱交換器熱計(jì)算的基本原理傳熱有效度傳熱有效度、傳熱單元數(shù)的定義順流和逆流的傳熱有效度定義傳熱單元數(shù)NTU它代表熱交換器傳熱能力的大小定義無(wú)因次數(shù)Rc順流條件下熱平衡方程順流條件下特例：相變情況下，Wmax無(wú)窮大兩種流體熱容量相等逆流條件下熱平衡方程逆流條件下特例：相變情況下，Wmax無(wú)窮大兩種流體熱容量相等逆流條件下特例設(shè)計(jì)性熱力計(jì)算的比較平均溫差法1由已知條件，利用熱平衡方程式求出另一個(gè)未知溫度及傳熱量Q；2根據(jù)熱交換器的設(shè)計(jì)原則，確定流動(dòng)方式，利用修正系數(shù)ψ求出平均溫差Δtm；3取經(jīng)驗(yàn)傳熱系數(shù)，估算傳熱面積，并對(duì)傳熱面進(jìn)行初步布置，計(jì)算相應(yīng)的傳熱系數(shù)K；（試算過(guò)程）4由傳熱方程式計(jì)算傳熱面積F。傳熱單元數(shù)法1同左；2根據(jù)熱交換器的設(shè)計(jì)原則，確定流動(dòng)方式，求出RC和ε，用相應(yīng)的公式或線圖求出傳熱單元數(shù)值NTU；3同左；4由F=WminNTU/K確定傳熱面積F。校核性熱力計(jì)算的比較平均溫差法1假定一個(gè)出口溫度，利用熱平衡方程求出另一個(gè)未知溫度；2由傳熱面的已知布置情況計(jì)算相應(yīng)的傳熱系數(shù)K；3根據(jù)四個(gè)進(jìn)出口溫度及流體的流動(dòng)方式，計(jì)算出平均溫差Δtm；；4將F、K、△tm代入傳熱方程，計(jì)算傳熱量Q；5根據(jù)熱平衡方程核算流體出口溫度；6將所求溫度與假設(shè)值相比，根據(jù)誤差情況決定是否需要重新假設(shè)。傳熱單元數(shù)法1同左；2同左；3計(jì)算出傳熱單元數(shù)NTU和熱容量比RC；4求出傳熱有效度ε；5求出傳熱量Q，并用熱平衡方程求出流體出口溫度；6同左。熱交換器熱計(jì)算的基本原理流體流動(dòng)方式的選擇順流和逆流混流和錯(cuò)流<1-2n>型熱交換器的選擇當(dāng)管內(nèi)程數(shù)奇數(shù)時(shí)，增加其中的逆流行程將使平均溫差提高采用多次混流（管內(nèi)外同時(shí)分為若干流程）將增加平均溫差，

<3-6>><2-4>><1-2>,同時(shí)增加傳熱系數(shù)，但是增加了制造難度和流動(dòng)阻力對(duì)于先逆后順的<1-2>型熱交換器，必須避免溫度交叉現(xiàn)象，避免的方法可以是增加管外程數(shù)或者改成兩臺(tái)單殼程換熱器串聯(lián)工作管殼式熱交換器管殼式熱交換器的類型固定管板式、U形管式、浮頭式、填料函式及各自的優(yōu)缺點(diǎn)比較管殼式熱交換器管殼式熱交換器的結(jié)構(gòu)殼體、管子、進(jìn)出口連接管管子固定、排列等管板、分程隔板、縱向隔板、折流板、支持板、擋管、旁路擋板、防沖板、導(dǎo)流筒管殼式熱交換器管殼式熱交換器的結(jié)構(gòu)計(jì)算管殼式熱交換器的傳熱計(jì)算貝爾法的思路廷克流路法的思路管殼式熱交換器的流動(dòng)阻力計(jì)算管殼式熱交換器管殼式熱交換器的合理設(shè)計(jì)管殼式熱交換器的設(shè)計(jì)程序大作業(yè)的例題管殼式冷凝器的工作特點(diǎn)高效間壁式熱交換器螺旋板式熱交換器基本構(gòu)造和工作原理和管殼式熱交換器對(duì)比的優(yōu)缺點(diǎn)板式熱交換器基本構(gòu)造和工作原理和管殼式熱交換器對(duì)比的優(yōu)缺點(diǎn)雙道密封、流程安排高效間壁式熱交換器板翅式熱交換器基本構(gòu)造和工作原理和管殼式熱交換器對(duì)比的優(yōu)缺點(diǎn)翅片管熱交換器基本構(gòu)造和工作原理和管殼式熱交換器對(duì)比的優(yōu)缺點(diǎn)翅片管的類型、空冷器高效間壁式熱交換器熱管熱交換器基本構(gòu)造和工作原理和管殼式熱交換器對(duì)比的優(yōu)缺點(diǎn)熱管工作極限混合式熱交換器冷水塔類型、結(jié)構(gòu)布置