换热器
换热器的发展已经有近百年的历史，其在国民经济的诸多领域(如食品、制药、石油化工、空调、动力、冶金、轻工等)得到广泛的应用。换热器是化工、石油、制药及能源等行业中应用相当广泛的单元设备之一。
定义：换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。
换热器（heat exchanger），是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器是制冷空调、暖通、化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。按使用功能分：冷凝器、蒸发器、再热器、过热器和再沸器等。换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。在制冷空调、暖通等领域主要涉及混合式换热器和间壁式换热器，其中以间壁式换热器应用最多。
一、混合式换热器
混合式热交换器是依靠冷、热流体直接接触而进行传热的，这种传热方式避免了传热间壁及其两侧的污垢热阻，只要流体间的接触情况良好，就有较大的传热速率。故凡允许流体相互混合的场合，都可以采用混合式热交换器，例如气体的洗涤与冷却、循环水的冷却、汽-水之间的混合加热、蒸汽的冷凝等等。它的应用遍及化工和冶金企业、动力工程、空气调节工程以及其它许多生产部门中。
(1)冷却塔(或称冷水塔)
在这种设备中，用自然通风或机械通风的方法，将生产中已经提高了温度的水进行冷却降温之后循环使用，以提高系统的经济效益。例如热力发电厂或核电站的循环水、合成氨生产中的冷却水等，经过水冷却塔降温之后再循环使用，这种方法在实际工程中得到了广泛的使用。冷却塔是利用空气同水的接触（直接或间接）来冷却水的设备。是以水为循环冷却剂，从一系统中吸收热量并排放至大气中，从而降低塔内空气温度，制造冷却水可循环使用的设备。
冷却塔主要应用于空调冷却系统、冷冻系列、注塑、制革、发泡、发电、汽轮机、
铝型材加工、空压机、工业水冷却等领域，应用最多的为空调冷却、冷冻、塑胶化工行业。具体划分，如下：
A、空气室温调节类：空调设备、冷库、冷藏室、冷冻、冷暖空调等；
B、制造业及加工类：食品业、药业、金属铸造、塑胶业、橡胶业、纺织业、钢铁厂、化学品业、石化制品类等；
C、机械运转降温类：发电机、汽轮机、空压机、油压机、引擎等；
D、其他类行业……
冷却塔的作用是将携带废热的冷却水在塔体内部与空气进行热交换，使废热传输给空气并散入大气中，其结构示意图见图1，工作原理图见图2，实物图见图3。
图1 冷却塔结构示意图
图2 冷却塔工作原理图
(2)气体洗涤塔(或称洗涤塔)
在工业上用这种设备来洗涤气体有各种目的，例如用液体吸收气体混合物中的某些组分，除净气体中的灰尘，气体的增湿或干燥等。但其最广泛的用途是冷却气体，而冷却所用的液体以水居多。空调工程中广泛使用的喷淋室，可以认为是它的一种特殊形式。喷淋室不但可以像气体洗涤塔一样对空气进行冷却，而且还可对其进行加热处理。但是，它也有对水质要求高、占地面积大、水泵耗能多等缺点：所以，目前在一般建筑中，喷淋室已不常使用或仅作为加湿设备使用。但是，在以调节湿度为主要目的的纺织厂、卷烟厂等仍大量使。图4为大型商业建筑用中央空调组合式空调机组段中的喷淋室段。
(a) 喷淋室工作原理图
(b) 喷淋室构件组合示意图
(c) 喷淋排管示意图
(d) 中央空调组合式空调机组段喷淋室实物图
图4大型商业建筑用中央空调组合式空调机组段中的喷淋室段
(3)喷射式热交换器
在这种设备中，使压力较高的流体由喷管喷出，形成很高的速度，低压流体被引入混合室与射流直接接触进行传热，并一同进入扩散管，在扩散管的出口达到同一压力和温度后送给用户。
(4)混合式冷凝器
这种设备一般是用水与蒸汽直接接触的方法使蒸汽冷凝。
二．间壁式换热器
下面重点介绍本专业应用最多的间壁式换热器。
间壁式换热设备按照其功能可命名，如冷凝器、蒸发器、再热器、过热器和再沸器等；
按换热部件的特点可分为：管壳式换热器、套管式换热器、翅片管式换热器（包括冰箱用丝管式冷凝器、箱壁式冷凝器、吹胀式蒸发器）、板式换热器、板翅式换热器、管带式换热器。
（1）壳管式换热器
壳管式换热器是石油、化工、冶金和制冷等工业部门中应用最普遍(约占70％)，理论研究和设计技术最完善，运用可靠性良好的一类换热器。分为列管式和盘管式(平面型和空间型)，列管式又分为卧式壳管式与立式壳管式。其研究包括了管程和壳程两侧的传热强化研究。
其由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上。进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种在管外流动，称为壳程流体。为提高管外流体的传热分系数，通常在壳体内安装若干挡板。挡板可提高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流程度。
本专业主要用于大型中央空调水冷式机组的水冷式冷凝器、氨制冷系统等，主要有立式壳管式换热器和卧式壳管式冷凝器。下面分别予以介绍：
①立式壳管式冷凝器
立式壳管式冷凝器的外壳是有钢板焊成的圆柱形筒体，筒体两端焊有多孔管板，在两端管板的对应孔中，用扩胀法或焊接法将无缝钢管固定，成为一个垂直管束。其结构如图5所示。
图5 立式壳管式冷凝器
立式冷凝器的主要特点是：
1°由于冷却流量大流速高，故传热系数较高，一般K=600～700(kcal/m2?h?℃)。2°垂直安装占地面积小，且可以安装在室外。
3°冷却水直通流动且流速大，故对水质要求不高，一般水源都可以作为冷却水。4°管内水垢易清除，且不必停止制冷系统工作。
5°但因立式冷凝器中的冷却水温升一般只有2～4℃，对数平均温差一般在5～6℃左右，故耗水量较大。且由于设备置于空气中，管子易被腐蚀，泄漏时比易被发现。
②卧式壳管式冷凝器
卧式冷凝器制冷设备与立式冷凝器有相类似的壳体结构，但在总体上又有很多不同之处，主要区别在于壳体的水平安放和水的多路流动。卧式冷凝器两端管板外面各用一个端盖封闭，端盖上铸有经过设计互相配合的分水筋，把整个管束分隔成几个管组。从而使冷却水从一端端盖下部进入，按顺序流过每个管组，最后从同一端盖上上部流出过程中，要往返4～10个回程。这样做既可以提高管内冷却水的流速，从而提高传热系数，又使使高温的制冷剂蒸气从壳体上部的进气管进入管束间
与管内冷却水进行充分的热交换。冷凝下来的液体从下部出液管流入贮液筒。具体结构如图6所示，壳式换热器实物图见图7-8。
图6 卧式壳管式冷凝器
图7 弓形折流板管壳式换热器实物图
图8 单壳程水平圆缺形折流板管壳式换热器结构示意图知识补充：
目前国内壳管式换热器主要还是采用弓型隔板作为管间的支撑结构，在这种结构的换热器中，流体在壳程呈“z”形流动，在隔板和壳体内壁相连处存在流动死区；流体在隔板间分离引起动量的急剧变化而造成压力的严重损失；在隔板与壳体和传热管与隔板之间存在旁路流和泄漏流，降低了流体的有效质量流量，这些缺点导致了壳管式换热器传热系数低、压降高。随着金属材料价格的不断增长和节能工作的迫切需求，促进了高效壳管式换热器的研究和应用。近年来，螺旋隔板换热器作为一种新型的壳管式换热器形式，受到国内外学者的广泛关注，并在工业中推广应用，取得了很好的节能、节材经济效益。
折流板是提高换热器工效的重要部件。传统换热器中最普遍应用的是弓形折流板，由于存在阻流与压降大、有流动滞死区、易结垢、传热的平均温差小、振动条件下易失效等缺陷，近年来逐渐被螺旋折流板所取代。理想的螺旋折流板应具有连续的螺旋曲面。由于加工困难，目前所采用的折柳板，一般由若干个1/4的扇形平面板替代曲面相间连接，形成近似的螺旋面。在折流时，流体处于近似螺旋流动状态。相比于弓形折流板，在相同工况下，这样的折流板（被称为非连续型螺旋折流板）可减少压降45%左右，而总传热系数可提高20%～30%，在相同热负荷下，可大大减小换热器尺寸。
螺旋折流板管壳式换热器如下图10所示。
(a)
(b)
(c) 壳管式换热器螺旋折流板
图10螺旋折流板管壳式换热器
（2）套管式换热器
套管式换热器是用两种尺寸不同的标准管连接称为同心圆的套管，外面的叫壳程，
内部的叫管程。两种不同介质可在壳程和管程内逆向流动(或同向)以达到换热的效果。两种不同直径的管子套在一起组成同心套管，每一段套管称为“一程”，程的内管（传热管）借U形肘管,而外管用短管依次连接成排,固定于支架上。热量通过内管管壁由一种流体传递给另一种流体。通常，热流体（A流体）由上部引入,而冷流体（B流体）则由下部引入。套管中外管的两端与内管用焊接或法兰连接。内管与U形肘管多用法兰连接,便于传热管的清洗和增减。每程传热管的有效长度取4～7米。这种换热器传热面积最高达18m2,故适用于小容量换热。当内外管壁温差较大时,可在外管设置U形膨胀节或内外管间采用填料函滑动密封,以减小温差应力。管子可用钢、铸铁、陶瓷和玻璃等制成,若选材得当,它可用于腐蚀性介质的换热。这种换热器具有若干突出的优点，所以至今仍被广泛用于石油、石油化工等工业部门。具体结构如图11所示，实物图如图12所示。
(d)
图11 套管式换热器结构图
其主要特点有：
①结构简单，传热面积增减自如。因为它由标准构件组合而成，安装时无需另外加工。
②传热效能高。它是一种纯逆流型换热器，同时还可以选取合适的截面尺寸，以提高流体速度，增大两侧流体的给热系数，因此它的传热效果好。液-液换热时,传热系数为870～1750W/（m 2·℃）。
这一点特别适合于高压、小流量、低给热系数流体的换热，特别适用于小型水冷式制冷与空调装置。套管式换热器的缺点是占地面积大；单位传热面积金属耗量多，约为管壳式换热器的5倍；管接头多，易泄漏；流阻大。
结构简单，工作适应范围大，传热面积增减方便，两侧流体均可提高流速，使传热面的两侧都可以有较高的传热系数；缺点是单位传热面的金属消耗量大，检修、清洗和拆卸都较麻烦，在可拆连接处容易造成泄漏。为增大传热面积、提高传热效果，可在内管外壁加设各种形式的翅片，并在内管中加设刮膜扰动装置，以适应高粘度流体的换热。
(a)
(b)
图12 套管式换热器实物图
（3）翅片管式换热器
基于制冷与低温技术中的特定工作条件，绝大多数场合都是使用间壁式换热器，其中尤以传热元件为管子的热交换器在制冷与低温装置中应用最为广泛，历史也最为悠久。这是因为圆管加工简单、工艺成熟、市场上容易得到、可以在很宽的压力和温度范围内可靠地工作，即使在工况不稳定，热应力冲击与机械振动等条件下仍能正常工作。此外，对传热管元件比较容易实现强化传热的加工要求，诸如传热管内、外两侧加翅片，以及加工出所要求的翅片形状，以实现强化传热；可使整个换热器传热效率高、结构紧凑、尺寸小、重量轻、流动阻力也较小；可按设计目的组合成所要求的几何尺寸特性和外表轮廓尺寸，具有较大的灵活性；和制冷与低温装置的其它部件组装时，连接方便等等。此种形式的换热器被广泛用于家用空调的蒸发器和冷凝器，在早期的汽车空调或者冷藏车空调冷凝器中也广泛采用。翅片管式冷凝器结构图见图13，实物图见图14。
翅片管式也叫管片式、管翅式，是较早应用的换热器形式。其套片方法是将厚度很薄的铝箔，按管组排列方式，在高速冲片机上冲出折边孔。然后将圆管穿人肋片孔中，将安装好的管片在专门的胀管机上进行胀管，减小接触热阻。
管翅式换热器的研究进展可从研究内容、研究目标和研究手段等方面来概括，早期对管翅式换热器的研究主要集中在翅片管排总的换热性能和流动性能上，翅片的形式多是平直翅片，主要考察管径、管排数、翅片间距、管排排列方式、翅片厚度等几何参数对换热及流阻的影响情况。其采用的翅片形式主要有：平直型翅片、波纹型翅片、条缝行翅片、百叶窗翅片、带纵向涡发生器翅片等形式及其组合形式。
图13 翅片管式冷凝器结构图
(a)
(b)
图14 翅片管式冷凝器实物图
图15 风机盘管用翅片管式换热器实物图
管片式冷凝器一般由圆管和各种型式的翅片构成，翅片与传热管之间通过胀管联结。套片法是我国当前许多厂家所采用的工艺。其方法是将厚度为O．1～0．3mm铝箔，按管组排列形式速冲片机上冲出折边孔。现普遍采用双翻边孔，这样做即可增加铝箔与管子的接触面积，提高换热效率5％～9％，同时，也提高了肋片本身的刚度，便于装配工序提高工效和质量。还可控制肋片与肋片之间的间距，增加了产品的美观程度。然后将铜管穿人片孔中，为保证铝箔的孔边与管子接触良好，以减少接触热阻，必须将装好的管片在专门的胀管机上
进行胀管。
胀管的方法有液压式的和机械式的。液压胀管是用10～20MPa的油压或水压通入管内，使管径胀大约0.2~0.4mm，使管子达到塑性变形。这样，管间的接触面上就有一定的接触压力，保证管子与肋片之间接触紧密。但是，有时因管子的材质不均匀，受胀程度不一，会造成一些地方胀不足，而另一些地方又胀过头。胀不足使管子和肋片接触不良，导致过大的接触热阻，胀过头，则可能使肋片的翻边胀裂，同样会造成过大的接触热阻。另外，液压胀管后，尚需对管内的油或水进行清洗、烘干。机械胀管是用比管子内径适当大些的钢球，以机械压力挤过去，使管子胀大并达到塑性变形，这样做可保证管子和肋片之间有良好的接触。机械胀管较之液压胀管均匀，接触热阻小，且可省去胀管后的许多后续工序，为当今工厂普遍使用的方法。
值得注意的是，由于管壁厚度与肋片厚度相差许多倍，所以，在换热器工作过程中受到热胀冷缩的影响，管子和肋片的线膨胀率不尽相同，两者之间产生相对运动，经过一段时间的工作之后，肋片上的基孔在这种情况下被逐渐扩大，管与片之间由胀管所造成的塑性变形内应力会随之下降，接触应力相应减低，从而引起接触热阻增大，换热效率降低，这个问题对汽车空调器更值得重视。由于汽车在行驶中将产生比较强烈的颠簸和震动，管子和肋片之间原有的内应力在这样条件下就更容易疲劳，引起管子和肋片之间的微观松动。另外，肋片上的孔边也会在强烈的振动下，因管子与肋片的振动频率不同，相互之间产生相对运动被扩大，更加降低了换热效率，同时还会带来工作噪音的加大和使用寿命的缩短。因此，目前汽车空调冷凝器中很少采用这种形式，现在主要采用管带式或者板翅式（平流式）。
知识补充：
①在风冷热泵型的空调设备中，翅片管式换热器表面结霜是很普遍的问题，换热器表面结
霜增加了翅片和气流间的热阻，降低了换热器的冷却能力，减少了通过换热器的气流量，增加了气流的压力降。换热器长时间结霜以后，气流通道可能被完全堵塞，为了保证换热器的理想性能，要周期性地循环除霜。在用来除霜的热量中，事实上只有15%-20%被有效利用，其余的热量都散到周围的环境中。由于结霜的存在，工业上使用的制冷设备与相同条件下没有结霜的设备相比较，体积大50%左右，能耗增加了25%。翅片管式换热器表面结霜图片见图16。
图16 翅片管式换热器表面结霜照片
②冰箱常用的翅片管式换热器
冰箱常用的翅片管式换热器：丝管式冷凝器、箱壁式冷凝器、铝复合板吹胀式蒸发器。
冷库常用蒸发器也归属翅片管式换热器。
丝管式冷凝器为第一代冰箱冷凝器，现代冰箱主要应用箱壁式冷凝器。其实物图参见图17所示。
(a) 丝管式冷凝器
(b) 箱壁式冷凝器
(c) 冰箱实物图
图17 翅片管式换热器
吹胀式蒸发器目前在国内外家用冰箱中采用的十分普遍。铝复合板式蒸发器是利用预先以铝-锌-铝三层金属板冷轧而成的铝复合板，按蒸发器所需的尺寸裁切好，平放在刻有管路通道的模具上，加压到4900N，并用电加热到440~500℃，待复合板中间的锌熔化后，以2.4~2.8MPa的高压氮气吹胀便形成管型，经过数秒后再进行抽空，冷却后，锌层便与铝板粘合，之后可以将其弯曲成所要的形状，再将其搭边铆接即成。（或者采用印刷管路吹胀法）吹胀式蒸发器参见图18。
冷库常用翅片管式蒸发器参见图19。
(a)
(b)
图18 吹胀式蒸发器
(a)
(b)
图19某冷库蒸发器
（4）板式换热器
①板片式换热器
板片式换热器是由传热板片、密封垫片、压紧板、上下导杆、支柱、加紧螺栓等零件组成。传热板片四个角开有角孔并镶贴密封垫片，设备加紧时，密封垫片按流程组合形式将各传热板片密封连接，角孔处互相连通，形成迷宫式的介质通道，使介质在相邻的通道内逆向流动，经强化热辐射、热对流、热传导进行充分的热交换，板片式换热器结构示意图见图20，工作原理图见图21。
由于传热片特殊的结构，装配后在较低的流速下（Re=200）就能激起强烈的湍流，因而加快了流体边界层的破坏，强化了传热。板式换热器一般工作压力为0.3MPa~1.6MPa,工作温度一般低于160℃。
具有传热效率高、占地面积小、寿命长、耐压高、流动阻力小、拆卸方便、快捷等特点。被广泛应用于集中供热与区域供冷领域，比如：热电厂废热区域供暖，加热生活用水，锅炉区域供暖。
1、高效节能：其换热系数在3000～4500kcal/m2·°C·h，比管壳式换热器的热效率高3~5倍。
2、结构紧凑：板式换热器板片紧密排列，与其他换热器类型相比，板式换热器的占地面积和占用空间较少，面积相同换热量的板式换热器仅为管壳式换热器的1/5。
常见换热器优缺点及适用范围 浮头换热器 结构：两端管板中只有一端与壳体固定，另一端可相对壳体自由移动，称为浮头。浮头由浮头管板，钩圈和浮头盖组成，是可拆连接，管束可从壳体中抽出。 管束与壳体的热变形互不约束，不会产生热应力。 优点：可抽式管束，当换热管为正方形或转角正方形排列时，管束可抽出进行机械清洗，适用于易结垢及堵塞的工况。一端可自由浮动，无需考虑温差应力，可用于大温差场合。 缺点：结构复杂，造价高，设备笨重，材料消耗大。浮头端结构复杂影响排管数。浮头密封面在操作时，易产生内漏。 适用范围：适用于壳体和管束之间壁温差较大或壳程介质易结垢的场合。 浮头换热器在炼油行业或乙烯行业中应用较多，由于内浮头结构限制了使用压力和温度一般情况Pmax≤6.4MPa,Tmax≤400℃。 固定管板换热器 结构：管束连接在管板上，管板与壳体相焊。 优点：结构简单紧促，能承受较高压力，造价低，管程清洗方便，管子损坏时方便堵管或更换。排管数比U 形管换热器多。 缺点：管束与壳体的壁温或材料的线胀系数相差较大时，壳体和管束中将产生较
大热应力，为此应需要设置柔性元件（如膨胀节）。不能抽芯无法进行机械清洗。不能更换管束，维修成本较高。 适用范围：壳程侧介质清洁不易结垢，不能进行清洗，管程与壳程两侧温差不大或温差较大但壳侧压力不高的场合。 管壳式换热器的管子是换热器的基本构件，它为在管内流过一种流体和穿越管外的另一种流体之间提供传热面。根据两侧流体的性质决定管子材料，将具有腐蚀性，水质差的海水放在管内流动，水质较好的除盐水放在管子外壳侧，这样管子只需采用耐海水腐蚀的钛管，同时清洗污垢较为方便，管径从传热流体力学角度考虑，在给定壳体内使用小直径管子，可以得到更大的表面密度 但大多数流体会在管子表面上沉积污垢层，尤其管内冷却水水质较差，泥沙和污物及海生物的存在，都可能会在管壁上形成沉积物，将传热恶化并使定期的清洗工作成为必要，管子清洗限制管径最小约为20 mm，钛管一般采Φ25 mm，对给定的流体，污垢形成主要受管壁温度和流速的影响，为得到合理的维修周期，管内侧水的流速应在2 m／s左右（视允许压降的要求）。由于一般冷却水选用海水、河水等，较易引起结垢，对管壳式换热器，应根据水质含沙量情况需设置胶球清洗装置进行定期清洗。 管壳式换热器的结垢 换热器操作一段时间后,如果管壁结垢严重,则传热能力下降,换热介质出口温度达不到设计工艺参数要求;污垢将管内径变小;流速相应增大;压力损失增加。这时,可通过检查流量、压力和温度等操作记录来判定结垢情况。 管壳式换热器的腐蚀和磨损 换热介质、污垢等作用都会使换热器壳体和管子内、外表面产生腐蚀磨损。对壳体通常使用测厚仪,从外部测定和估计会产生腐蚀、减薄的壳体部位。
目录 一、设计任务 (2) 二、概述与设计方案简介 (3) 2.1 概述 (3) 2.2设计方案简介 (4) 2.2.1 换热器类型的选择 (4) 2.2.2流径的选择 (6) 2.2.3流速的选择 (6) 2.2.4材质的选择 (6) 2.2.5管程结构 (6) 2.2.6 换热器流体相对流动形式 (7) 三、工艺及设备设计计算 (7) 3.1确定设计方案 (7) 3.2确定物性数据 (8) 3.3计算总传热系数 (8) 3.4计算换热面积 (9) 3.5工艺尺寸计算 (9) 3.6换热器核算 (11) 3.6.1传热面积校核 (11) 3.6.2．换热器压降的核算 (12) 四、辅助设备的计算及选型 (13) 4.1拉杆规格 (13)
4.2接管 (13) 五、换热器结果总汇表 (14) 六、设计评述 (15) 七、参考资料 (15) 八、主要符号说明 (15) 九、致 (16) 一、设计任务
二、概述与设计方案简介 2.1 概述 在工业生产中用于实现物料间热量传递的设备称为换热设备，即换热器。换热器是化工、动力、食品及其他许多部门中广泛采用的一种通用设备。 换热器的种类很多，根据其热量传递的方法的不同，可以分为3种形式，即间壁式、直接接触式、蓄热式。 间壁式换热器又称表面式换热器或间接式换热器。在这类换热器中，冷、热流体被固体壁面隔开，互不接触，热量从热流体穿过壁面传给冷流体。该类换热器适用于冷、热流体不允许直接接触的场合。间壁式换热器的应用广泛，形式繁多。将在后面做重点介绍。 直接接触式换热器又称混合式换热器。在此类换热器中，冷、热流体相互接触，相互
考试类型：制冷与空调设备安装修理作业1 单选题 第1题：洁净室事故排风系统的换气次数应为( )。 A、无穷大 B、15至20次/h C、5至10次/h 正确答案：B 第2题：在启动氟利昂压缩机之前,先对润滑油加热的目的是( )。 A、使润滑油中溶入的氟利昂溢出 B、降低润滑油的黏性 C、防止润滑油冻结 正确答案：A 第3题：R22压力继电器的高压压力值调整数值是( )MPa。 A、1 B、1.2 C、1.8 正确答案：C 第4题：为减少溴化锂溶液表面张力,对溴化锂机要定时添加的活性剂为( )。 A、松香水 B、异辛醇 C、煤油正确答案：B 第5题：蒸发器、冷凝器中润滑油过多会使( )。 A、压缩机出现湿冲程 B、制冷量偏低 C、蒸发器、冷凝器内散热管表面形成油膜,减低传热系数正确答案：C 第6题：在制冷技术中,采用多级压缩与复迭式制冷机的目的,是为了达到( )。 A、较低的蒸发温度 B、较高的蒸发温度 C、气态的制冷剂正确答案：A 第7题：在氟利昂制冷系统管道上发现有滴油现象是( )。 A、脏堵 B、冰堵 C、制冷剂泄漏正确答案：C 第8题：某空调工程应用日本产冷水机组,产品样本上给出其制冷量为2000冷吨,用国际单位制表示其制冷量应为( )。 A、7722kW B、7.34kW C、24000kcal/s 正确答案：A 第9题：溴化锂制冷机短时间停电,再次起动机组时,首先起动的设备应是( )。 A、真空泵 B、冷冻水泵 C、冷水泵和冷却水泵正确答案：C 第10题：定期检查和计划维修,使制冷设备可靠性增加,基本上防止( )的发生。 A、一般事故 B、常见事故 C、突然事故正确答案：C 第11题：下列对爱岗敬业表述不正确的是( )。 A、抓住机遇,竞争上岗 B、具有奉献精神 C、勤奋学习,刻苦钻研业务正确答案：A 第12题：扑灭燃油、燃气和电器类火灾可用“1211”灭火器,其优点之一是( )。 A、灭火后不留痕迹 B、能查明起火原因 C、能灭温度很高的火正确答案：C 第13题：事故调查组应当自事故发生之日起( )天内提交事故调查报告。 A、30 B、60 C、90 正确答案：B 第14题：连接管路时应注意的问题是( )。
制冷与空调技术专业实施性人才培养方案 第一部分专业人才培养标准与要求 一、专业基本信息 （一）专业名称 制冷与空调技术 专业代码：550204 （二）招生对象 高中或中等职业学校毕业生 （三）标准学制 全日制三年 （四）教育类型和学历层次 普通高等职业教育、专科 二、人才培养目标及规格 （一）培养目标 本专业培养德、智、体、美全面发展，具有良好职业道德，牢固掌握必需文化科学基础知识和专业知识，能从事制冷设备和空调工程安装、调试与维护管理，具有较强实践能力的应用型高等技术专门人才。 学生毕业后，能胜任家用空调器与电冰箱的安装、调试与维修；食品、化工、制药、纺织等工业中制冷设备的安装、调试及维护管理工作；超市、医院、机场、车站及智能化楼宇空调装置的安装、调试、维护及运行管理工作；制冷与空调设备制造单位的生产与管理等工作。 （二）人才规格 1、职业知识 ①学习并掌握高等职业教育必须的基础理论知识，如：邓小平理论、法律基础、高等数学、大学英语； ②学习和掌握本专业必须的技术基础理论知识，如：电工与电子技术基础、热工基础、流体力学、热工测量与仪表、可编程序控制器及应用等基本知识； ③学习和掌握本专业必须的专业知识，如：专业英语、制冷原理、空气调节技术、制冷与空调设备、制冷与空调装置的自动控制、小型制冷空调装置、制冷与空调装置的施工与管理、冷库设计等知识。 2、职业能力
①达到大学英语（3-4级）水平，能借助工具书阅读本专业的一般技术资料； ②能掌握新材料、新工艺、新设备、新技术在制冷、空调、供热、通风等领域的应用； ③具有对制冷空调系统及设备进行维修、运行管理、参数分析和工况调整的能力； ④具有参与制冷空调工程设计、材料设备选用与工程预决算的能力； ⑤具有使用、管理、维护智能化仪表和电气设备的能力； ⑥具有较高的计算机操作和应用能力； ⑦掌握电工、焊工、钳工等操作技能。 3、职业素质 ①具有提高自身素质和遵守职业道德的能力。 ②具有适应岗位工作的身体能力。 ③具有计算机操作能力。 ④具有人员间协调和管理的能力。 三、就业岗位 1）制冷与空调设备制造单位的生产与管理等工作； 2）空调装置的安装、调试、维护修理及运行管理工作； 3）制冷与空调工程设计与施工。 四、职业能力分析 （一）基础能力 （二）岗位能力
一、换热器的结构型式有哪些？ 换热器是很多工业部门广泛应用的一种常见设备，通过这种设备进行热量的传递，以满足生产工艺的需要。可按用途、换热方式、结构型式三种不同的方法进行分类。按结构型式分类如下： 换热器分为管式换热器、板式换热器、新型材料换热器和其他型式的换热器。 管式换热器又分为：套管式换热器、管壳式换热器、沉浸式换热器、喷淋式换热器和翅片管式换热器。 板式换热器又分为：夹套式换热器、平板式换热器、伞板式换热器、螺旋板式换热器、板翅式换热器和板壳式换热器。 新型材料换热器分为：石墨换热器、聚四氟乙烯换热器、玻璃换热器和钛材及其他稀有金属材料换热器。 其他形式的换热器包括回转式换热器和热管。 二、换热器管为什么会结垢？如何除垢？ 因为换热器大多是以水为载热体的换热系统，由于某些盐类在温度升高时从水中结晶析出，附着于换热管表面，形成水垢。在冷却水中加入聚磷酸盐类缓冲剂，当水的PH值较高时，也可导致水垢析出。初期形成的水垢比较松软，但随着垢层的生成，传热条件恶化，水垢中的结晶水逐渐失去，垢层即变硬，并牢固地附着于换热管表面上。 此外，如同水垢一样，当换热器的工作条件适合溶液析出晶体时，换热管表面上即可积附由物料结晶形成的垢层；当流体所含的机械杂质有机物较多、而流体的流速又较小时，部分机械杂质或有机物也会在换热器内
沉积，形成疏松、多孔或胶状污垢。 换热器管束除垢的方法主要有下列三种。 一、手工或机械方法 当管束有轻微堵塞和积垢时，借助于铲削、钢丝刷等手工或机械方法来进行清理，并用压缩空气，高压水和蒸汽等配合吹洗。当管子结垢比较严重或全部堵死时，可用管式冲水钻（又称为捅管机）进行清理。 二、冲洗法 冲洗法有两种。第一种是逆流冲洗，一般是在运动过程中，或短时间停车时采用，可以不拆开装置，但在设备上要预先设置逆流副线，当结垢情况并不严重时采用此法较为有效。 第二种方法是高压水枪冲洗法。对不同的换热器采用不同的旋转水枪头，可以是刚性的，也可以是绕性的，压力从10MPa至200ＭＰa自由调节。利用高压水除污垢，无论对管间、管内及壳体均适用。高压水枪冲洗换热器效果较好。应用广泛。 三、化学除垢 换热器管程结垢，主要是因为水质不好形成水垢及油垢的结焦沉淀和粘附两种形式，用化学法除垢，首先应对结垢物质化验分析，搞清结垢物性质，就可以决定采用哪种溶剂清洗。一般对硫酸盐和硅酸盐水垢采用碱洗（纯碱、烧碱、磷酸三钠等），碳酸盐水垢则用酸洗（盐酸、硝酸、磷酸、氟氢酸等）。对油垢结焦可用氢氧化钠、碳酸钠、洗衣粉、液体洗涤剂、硅酸钠和水按一定的配比配成清洗液进行清洗。采用化学清洗的办法，现场需要重新配管，比较花费时间。
课程设计设计题目：列管式换热器 专业班级：应化1301班 姓名：王伟 学号： U201310289 指导老师：王华军 时间： 2016年8月
目录 1.课程设计任务书 (5) 1.1 设计题目 (5) 1.2 设计任务及操作条件 (5) 1.3 技术参数 (5) 2.设计方案简介 (5) 3.课程设计说明书 (6) 3．1确定设计方案 (6) 3.1.1确定自来水进出口温度 (6) 3.1.2确定换热器类型 (6) 3.1.3流程安排 (7) 3.2确定物性数据 (7) 3．3计算传热系数 (8) 3.3.1热流量 (8) 3.3.2 平均传热温度差 (8) 3.3.3 传热面积 (8) 3.3.4 冷却水用量 (8) 4.工艺结构尺寸 (9) 4.1 管径和管内流速 (9) 4.2 管程数和传热管数 (9)
4.3 传热管排列和分程方法 (9) 4.4 壳体内径 (10) 4.5 折流板 (10) 4.6 接管 (11) 4.6.1 壳程流体进出管时接管 (11) 4.6.2 管程流体进出管时接管 (11) 4.7 壁厚的确定和封头 (12) 4.7.1 壁厚 (12) 4.7.2 椭圆形封头 (12) 4.8 管板 (12) 4.8.1 管板的结构尺寸 (13) 4.8.2 管板尺寸 (13) 5.换热器核算 (13) 5.1热流量衡算 (13) 5.1.1壳程表面传热系数 (13) 5.1.2 管程对流传热系数 (14) 5.1.3 传热系数K (15) 5.1.4 传热面积裕度 (16) 5.2 壁温衡算 (16) 5.3 流动阻力衡算 (17) 5.3.1 管程流动阻力衡算 (17) 5.3.2 壳程流动阻力衡算 (17)
6.7 换热器 换热器是化工、石油、食品及其他许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。化工生产中，换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用甚为广泛。由于生产规模、物料的性质、传热的要求等各不相同，故换热器的类型也是多种多样。根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分为三大类：混合式、蓄热式、间壁式。 6.7.1 直接接触式（混合式） 在这类换热器中，冷热两种流体通过直接混合进行热量交换。在工艺上允许两种流体相互混合的情况下，这是比较方便和有效的，且其结构比较简单。直接接触式换热器常用于气体的冷却或水蒸汽的冷凝。 6.7.2 蓄热式 蓄热式换热器又称为蓄热器，它主要由热容量较大的蓄热室构成，室中可填耐火砖或金属带等作为填料。当冷、热两种流体交替地通过同一蓄热室时，即可通过填料将得自热流体的热量，传递给冷流体，达到换热的目的。这类换热器的结构简单，且可耐高温，常用于气体的余热及其冷量的利用。其缺点是设备体积较大，而且两种流体交替时难免有一定程度的混合。 6.7.3 间壁式 这一类换热器的特点是在冷热两种流体之间用一金属壁（或石墨等导热性好的非金属）隔开，以使两种流体在不相混合的情况下进行热量交换。由于在三类换热器中，间壁式换热器应用最多，因此下面重点讨论间壁式换热器。 （1）夹套式换热器 结构：夹套装在容器外部，在夹套和容器壁之间形成密闭空间，成为一种流体的通道。 优点：结构简单，加工方便。 缺点：传热面积A小，传热效率低。 用途：广泛用于反应器的加热和冷却。 为了提高传热效果，可在釜内加搅拌器或蛇管和外循环。 （2）沉浸式蛇管换热器 结构：蛇管一般由金属管子弯绕而制成，适应容器所需要的形状，沉浸在容器内，冷热流体在管内外进行换热。 优点：结构简单，便于防腐，能承受高压。 缺点：传热面积不大，蛇管外对流传热系数小， 为了强化传热，容器内加搅拌。 （3）喷淋式换热器 结构：冷却水从最上面的管子的喷淋装置中淋下来，沿管表面流下来，被
化工原理课程设计 学院: 化学化工学院 班级： | 姓名学号： 指导教师： $
目录§一.列管式换热器 ！ .列管式换热器简介 设计任务 .列管式换热器设计内容 .操作条件 .主要设备结构图 §二.概述及设计要求 .换热器概述 .设计要求 ~ §三.设计条件及主要物理参数 . 初选换热器的类型 . 确定物性参数 .计算热流量及平均温差 壳程结构与相关计算公式 管程安排(流动空间的选择)及流速确定 计算传热系数k 计算传热面积 ^ §四.工艺设计计算 §五.换热器核算 §六.设计结果汇总 §七.设计评述 §八.工艺流程图 §九.主要符号说明 §十.参考资料
： §一 .列管式换热器 . 列管式换热器简介 列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用，主要有壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。一种流体在关内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。 其主要优点是单位体积所具有的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，因此在高温、高压和大型装置上多采用列管式换热器。为提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍流程度大为增加。 列管式换热器中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不相同，因此它们的热膨胀程度也有差别。若两流体温差较大（50℃以上）时，就可能由于热应力而引起设备的变形，甚至弯曲或破裂，因此必须考虑这种热膨胀的影响。 设计任务 ￥ 1.任务 处理能力：3×105t/年煤油（每年按300天计算，每天24小时运行） 设备形式：列管式换热器 2．操作条件 (1)煤油：入口温度150℃，出口温度50℃ (2)冷却介质：循环水，入口温度20℃，出口温度30℃ (3)允许压强降：不大于一个大气压。 备注：此设计任务书（包括纸板和电子版）1月15日前由学委统一收齐上交，两人一组，自由组合。延迟上交的同学将没有成绩。 [ .列管式换热器设计内容 1.3.1、确定设计方案 （1）选择换热器的类型；（2）流程安排 1.3.2、确定物性参数 （1）定性温度；（2）定性温度下的物性参数 1.3.3、估算传热面积 （1）热负荷；（2）平均传热温度差；（3）传热面积；（4）冷却水用量 % 1.3.4、工艺结构尺寸 （1）管径和管内流速；（2）管程数；（3）平均传热温度差校正及壳程数；（4）
制冷与空调技术专业简介 专业代码560205 专业名称制冷与空调技术 基本修业年限三年 培养目标 本专业培养德、智、体、美全面发展，具有良好职业道德和人文素养，掌握现代化制冷与空调的基本知识，熟悉常用制冷与空调设备及系统的工作原理、结构和性能，具备各类制冷空调设备和系统的操作与维护能力，从事各类制冷与空调设备及系统的设计与制造、运行与管理、检测与控制、检修与维护、安装调试及销售产品、技术服务和管理等工作的高素质技术技能人才。 就业面向 主要面向制冷与空调设备制造行业及其应用领域，在相关产品设计、生产、质量管理、销售和运行管理、售后服务等岗位群，从事设备制造、技术应用、产品销售、产品安装、产品维修等工作。 主要职业能力 1.具备对新知识、新技能的学习能力和创新创业能力； 2.具备各类制冷与空调设备和系统的销售能力； 3.掌握各类制冷与空调设备和系统的检修与维护的技能； 4.掌握各类制冷与空调设备和系统安装调试的技能； 5.掌握各类制冷与空调设备和系统运行与管理的技能； 6.掌握制冷与空调设备生产制造、系统设计的技术规范与基本方法； 7.掌握各类制冷与空调设备和系统检测与运行控制的技术。
核心课程与实习实训 1.核心课程 机械工程基础、热工学与流体力学基础、制冷技术与设备、空气调节技术、家用制冷机维修、制冷装置及自动化、制冷工艺设计等。 2.实习实训 在校内进行钎焊、冰箱与空调维修、制冷设备拆装、制冷技术应用综合等实训。在制冷与空调设备企业进行实习。 职业资格证书举例 维修电工制冷维修工中央空调操作员 衔接中职专业举例 供热通风与空调施工运行制冷和空调设备运行与维修 接续本科专业举例 能源与动力工程建筑环境与能源应用工程能源与环境系统工程
级制冷与空调技术专业人 才培养方案 This manuscript was revised by the office on December 10, 2020.
制冷与空调技术专业2016级（高中后）人才培养方案一、专业代码 专业代码：560205 二、招生对象 招生对象：高中后 三、学制与学历 学制：三年，学历：专科 四、人才培养目标 本专业培养德、智、体、美、劳全面发展，掌握基本的科学文化基础知识，在制冷空调装置维修、运行、管理和制造等领域，能从事制冷和空调系统设计、装置安装、维修、运行管理、销售及服务等工作，具备专业应用技术的实践能力和创新精神，面向制冷行业生产第一线的高端技能型专门人才。 基本目标：能够进行空调制冷设备的基本操作、维护；能够参与制冷设备的生产管理、设备制造；能够进行空调制冷设备的安装、调试，施工管理；能够进行小型制冷系统、中央空调系统的选型设计。 发展目标：能够胜任生产管理岗位、能够胜任制冷设备销售工程师岗位。 五、就业面向 初始岗位： 空调制冷设备运行技术人员：操作制冷设备、维护制冷设备； 空调制冷设备制造人员：制冷设备生产管理、设备制造； 施工管理人员：制冷设备安装、调试，施工管理； 制冷空调系统设计人员：小型制冷系统、中央空调系统选型设计； 发展岗位： 生产管理员、制冷设备销售工程师、项目经理。 六、毕业生质量标准 1.能力目标 （1）社会能力 1）具备交往与合作、塑造自我形象的能力； 2）具备自我控制、认知、抗挫折和适应变化的能力；
3）具备收集和处理信息、组织和执行任务、推销自我的能力； 4）具备谈判、竞争和创新能力。 （2）方法能力 1）具备运用现代化办公设备、运用网络、信息收集能力； 2）具备计算数值、决策评价能力； 3）具备自学拓展、终身学习的能力； 4）具备审美与设计能力。 （3）职业能力 1）具备制冷与空调装置安装、维护和检测的常用器具的使用能力； 2）具备应用一门外语听说、阅读和撰写基础技术资料的能力； 3）具备制冷空调选型设计应用能力； 4）具备制冷与空调装置的安装、施工、控制、运行、调试和维修的应用能力，具备中级制冷设备维修工所要求的操作技能； 5）具有较好的语言、文字表达能力和创新能力。 2.知识目标 1）掌握高等数学、外语和人文科学的基础知识； 2）掌握机械制图、暖通制图的基本知识和计算机辅助绘图的使用方法； 3）掌握机械基础、常用材料的基本知识； 4）了解电机与电力拖动、单片机原理、空调运行管理、装置施工与工程预算等专业知识； 5）掌握制冷和空调设备的安装、维修和检测等专业知识； 6）掌握生产管理、技术经营管理及产品营销管理的一般性基础知识； 7）掌握计算机应用基础知识及其在制冷空调设计和运行管理中的运用。 8）了解制冷行业的发展方向和国内外先进的制冷技术。 3.素质目标 1）养成良好的思想道德素质； 2）养成良好的职业素养； 3）养成良好的身心素质； 4）养成良好的人文素质。 七、毕业生必须获得的证书要求 1.获得中级制冷设备维修工职业技能证书（必修）；
空调与制冷专业《特种作业从业人员培训》教学大纲 适用专业：空调与制冷专业 学时数：32 一、课程的性质与任务 本课程是空调与制冷专业学生的一门选修课程。主要学习制冷及相关专业的专业知识、安全操作规范、政策法规。 通过教学，学生应达到以下要求： 1.培养学生的实际动手能力，灵活运用所学知识，处理实际问题。 2.进一步熟悉工业制冷操作过程的特点及存在的危险因素。 3.学习工业制冷工种安全操作规程，最大限度地消除事故隐患。 4.取得山东省特种作业人员安全操作上岗证。 二、课题及课时分配 课题一制冷基础知识 1.制冷空调原理与制冷系统的基本构成 2.制冷剂、载冷剂、蓄冷剂和润滑油 3.制冷设备 课题二制冷与空调作业危险性分析 1.制冷与空调作业事故及特点 2.制冷与空调作业事故原因分析 3.制冷作业的爆炸危害分析 4.制冷空调循环水水质对制冷系统安全的影响 课题三安全装置与仪表 1.压力显示控制装置 2.温度显示控制装置
3.液位显示控制装置 4.安全阀等释压装置 5.溴化锂吸收式制冷机组安全装置 课题四制冷设备运行安全操作 1.活塞式制冷设备安全操作 2.螺杆式制冷设备安全操作 3.离心式制冷设备安全操作 4.泵、冷风机、冷却塔安全制冷设备与系统正常运转标志 5.吸收式制冷机组安全操作 课题五制冷与空调设备安装、维修安全操作 1.制冷与空调设备安装安全操作 2.制冷与空调设备维修安全操作 课题六制冷与空调作业常见事故处理 1.氨制冷作业事故处理 2.氟利昂制冷机组故障处理 3.吸收式制冷机组故障处理 4.循环水系统故障处理 课题七制冷与空调作业安全技术 1.安全技术在制冷与空调作业中的意义 2.制冷与空调机房安全技术 3.压力容器安全技术 4.冷藏库安全技术 5.制冷剂钢瓶的使用安全 6.安全防护器材 7.空调系统防火排烟 8.制冷剂泄漏中毒的紧急救护 课题八制冷与空调作业安全管理 1.制冷空调运行维护安全管理制度 2.制冷空调设备运行安全管理 课题九用电安全 1.电的危害 2.触电紧急救护 3.安全用电技术 课题十实作训练 1.制冷空调设备运行操作 2.常用维修操作 3.故障分析与排除 四、编制说明 本大纲是根据我院空调制冷专业的教学计划而制定的，适用于空调制冷专业三年制班。
制冷与空调技术专业2016级（高中后）人才培养方案 一、专业代码 专业代码：560205 二、招生对象 招生对象：高中后 三、学制与学历 学制：三年，学历：专科 四、人才培养目标 本专业培养德、智、体、美、劳全面发展，掌握基本的科学文化基础知识，在制冷空调装置维修、运行、管理和制造等领域，能从事制冷和空调系统设计、装置安装、维修、运行管理、销售及服务等工作，具备专业应用技术的实践能力和创新精神，面向制冷行业生产第一线的高端技能型专门人才。 基本目标：能够进行空调制冷设备的基本操作、维护；能够参与制冷设备的生产管理、设备制造；能够进行空调制冷设备的安装、调试，施工管理；能够进行小型制冷系统、中央空调系统的选型设计。 发展目标：能够胜任生产管理岗位、能够胜任制冷设备销售工程师岗位。 五、就业面向 初始岗位：
空调制冷设备运行技术人员：操作制冷设备、维护制冷设备； 空调制冷设备制造人员：制冷设备生产管理、设备制造； 施工管理人员：制冷设备安装、调试，施工管理； 制冷空调系统设计人员：小型制冷系统、中央空调系统选型设计； 发展岗位： 生产管理员、制冷设备销售工程师、项目经理。 六、毕业生质量标准 1.能力目标 （1）社会能力 1）具备交往与合作、塑造自我形象的能力； 2）具备自我控制、认知、抗挫折和适应变化的能力； 3）具备收集和处理信息、组织和执行任务、推销自我的能力； 4）具备谈判、竞争和创新能力。 （2）方法能力 1）具备运用现代化办公设备、运用网络、信息收集能力； 2）具备计算数值、决策评价能力；
3）具备自学拓展、终身学习的能力； 4）具备审美与设计能力。 （3）职业能力 1）具备制冷与空调装置安装、维护和检测的常用器具的使用能力； 2）具备应用一门外语听说、阅读和撰写基础技术资料的能力； 3）具备制冷空调选型设计应用能力； 4）具备制冷与空调装置的安装、施工、控制、运行、调试和维修的应用能力，具备中级制冷设备维修工所要求的操作技能； 5）具有较好的语言、文字表达能力和创新能力。 2.知识目标 1）掌握高等数学、外语和人文科学的基础知识； 2）掌握机械制图、暖通制图的基本知识和计算机辅助绘图的使用方法； 3）掌握机械基础、常用材料的基本知识； 4）了解电机与电力拖动、单片机原理、空调运行管理、装置施工与工程预算等专业知识； 5）掌握制冷和空调设备的安装、维修和检测等专业知识； 6）掌握生产管理、技术经营管理及产品营销管理的一般性基础知识；
《车辆制冷与空气调节》习题集答案 一、填空 1．每立方米湿空气中所含水蒸气的质量，称为空气的(绝对)湿度。 2．每立方米湿空气中所含水蒸气的质量，与同一温度下饱和空气中所含水蒸气质量的比值，称为(相对)湿度。， 3．相对湿度反映了湿空气中所含水蒸气的分量接近饱和的程度，亦称(饱和度)。 4．湿空气的焓由两部分组成，一部分是只与空气温度有关的(显)热，另一部分是表示在温度不变时，水分汽化所吸收的气化热，称为(潜)热。 5．隔热壁的（传热）系数K，是指车内外温度相差一度时，在1小时内，通过1 ㎡隔热表面积所传递的热量。 6．热量从隔热壁一侧的空气中传至另一侧的空气中，其传热过程可以分为以下三个阶段：表面吸热、(结构)透热和表面放热。 7．对于多层不均匀的隔热壁当其中有一小部分的隔热性能较其它部分差得很多，那么隔热壁的总传热量就会大大提高，这个部分就称为(热桥)。 8．湿空气中水蒸气的饱和含量和空气(温度)有关。 9．防止水蒸气渗透而在内部出现凝结水的最好办法是在隔热壁内外两侧安置(两层)可靠的隔气层。 10．用一定的方法使某物体或空间的温度低于周围环境介质的温度，并使其维持在某一范围内，这个过程称为(制冷)。 11.在车辆上，如果要使易腐货物或客室中的温度低于环境温度，必须不断地将易腐货物或客室中的(热量)转移到周围环境(介质)中去。 12．在同一压力下，不同的液体蒸发温度不同，所吸收的气化(潜热)也不同。 13．蒸汽压缩制冷机主要由压缩机、(冷凝器),(膨胀阀)和蒸发器四个部件组成。 ( 1 页 ) 14.制冷剂在封闭的制冷系统中要经历（压缩），（冷凝），（节流），（蒸发）等四个热力过程才完成一次制冷循环。 15．在制冷循环中，压缩机要消耗一定的（功），才能将低温物体放出的热量转移到高温的环境介质中去，以达到制冷的目的。 16．压缩机和膨胀阀把整个循环分成高压和低压两部分，高压为（冷凝）压力，低压为（蒸发）压力。 17．蒸汽压缩制冷循环的制冷系数总是(小于)逆卡诺循环系数。 18．对于不同温度区间工作的制冷循环的经济性只能用循环（效率）来评价。 19过冷度越大，节流损失越(小)。· 20．制冷剂流至膨胀阀前一般有一定的（过冷度）。 21．在吸气过热时，过热度越大，冷凝器的热负荷增加越(多)。 22．事实上，为了保证制冷装置的压缩机运转安全，总是使压缩机的吸热有一定的（过热度）。 23．在制冷系统中，将被冷却物体的热量连续不断地转移到环境介质中去的工作物质称为（制冷剂）。 24．氟里昂的缺点之一是单位容积制冷量较（小），因而制冷剂循环量(大)。 25．半导体制冷是通过半导体(热电)元件来实现的。 26．双级压缩制冷机采用的(制冷剂)不同，(中间)冷却方式也不同。 27．氟里昂是饱和碳氢化合物的卤素衍生物的(总称)。 28．(冰盐)混合物在铁路上被广泛地采用来作为冰箱冷藏车的冷源。 29．车辆制冷装置几乎都采用(活塞)式制冷压缩机。
热能与动力工程(制冷与空调)专业
热能与动力工程（制冷与空调）专业 人才培养方案 一、培养目标 本专业培养具备热能与动力工程的基础理论知识和实践技能，能从事各类制冷产品开发设计与制造、制冷工程、暖通空调工程的设计、施工、运行调试、管理等方面的高级工程技术人才。 二、培养要求及特色 培养要求：本专业学生主要学习本专业领域的基础理论、专业理论与技术和基本技能，受到现代工程师的基本技能训练，具有从事各类制冷产品研制、开发设计与制造、制冷工程、暖通空调工程的设计、施工、运行调试、管理等方面的基本能力。 毕业生应获得以下几方面的知识和能力： 1.有一定的自然科学基础和人文、艺术和社会科学基础； 2.系统掌握本专业领域的理论基础知识，主要包括机械学、工程热物理和自动控制原理等基础知识； 3.掌握本专业必要的专业知识,并了解本专业发展趋势及理论前沿； 4.获得本专业领域的工程实践技能训练，具有
分析问题、解决问题的专业实践能力，并具有较强的计算机和外语应用能力； 5.掌握文献、资料搜集与分析的基本方法，具有较强的自学能力、创新意识和较高的综合素质以及从事科学研究的基本能力。 专业特色： 1.专业培养风格上能体现先进知识和实用技术的相互融通，能突出锤炼学生的专业实践技能； 2.专业培养体系上能注重经典理论传承与创新理念培育的合理传递，能突出雕琢学生的专业设计创新思维； 3.专业培养过程上能始终力求制冷、空调技术强化与电、控基础扎实的有机整合，能突出实时满足社会需求专业人才培养目标。 三、学制与学位 修业年限：4年 授予学位：工学学士学位 四、主干学科 动力工程与工程热物理、机械工程 五、主要课程 工程热力学、工程流体力学、传热学、画法几何与机械制图、机械设计基础、自动控制原理、制冷原理与设备、空气调节、压缩机原理、冷库设计、制冷装置制造工艺学等。
江西科技师范大学 食品科学与工程专业《化工原理课程设计》说明书 题目名称列管式换热器的设计 专业班级11级食品科学与工程 学号20111912 20111878 20111911 学生姓名胡利君吕亚琼钟翠 指导教师常军博士 2012 年11月06日
目录 1.概述 (1) 1.1设计方案 (1) 1.1.1设计条件 (1) 1.1.2选择换热器类型 (1) 1.1.3传热器管程安排 (2) 1.2设计换热器的要求 (2) 2.衡算 (2) 2.1传热面积的计算 (2) 2.1.1定性温度的确定 (3) 2.1.2计算平均传热温差 (3) 2.1.3初算传热面积 (3) 2.2工艺结构尺寸 (3) 2.2.1管径和管内流速 (3) 2.2.2管程数和传热数管数 (3) 2.2.3平均传热温差校正及壳程数 (4) 2.2.4传热管排列和分程方法 (4) 2.2.5壳体直径 (4) 2.2.6折流板 (4) 2.2.7接管 (5) 2.3换热器核算 (5) 2.3.1传热面积校正 (5) 2.3.2壳程传热膜系数 (6) 2.3.3污垢热阻和壁管热阻 (6) 2.3.4换热器内压降得核算 (7) 3.总结 (8) 4.附录 (9) 4.1计算总表 (9) 4.2设备选型表 (10) 5.图纸 (11) 6.参考文献及资料 (12)
1.概述 1.1设计方案 换热器是化工、石油、食品及其他许多部门的通用设备，在生产中常用的一种换热机械装置。按用途它可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发皿和再沸器等。根据冷、热流体热量交换的原理和方式可分为三大类：混合式、蓄热式、间璧式。 本设计以列管式换热器为模型，以进口温度5℃、出口温度70℃、流量为30m3/h为设计条件，针对列管式换热器生产过程中最主要的设备部件进行模拟设计和选型，本论文进行工艺设计、主要设备及附件尺寸的设计。 1.1.1设计条件 两流体的温度变化情况：热流体进口温度160℃，出口温度105℃；流体进口温度5℃，出口温度70℃。冷流体的流量为30m3/h。 1.1.2 选择换热器的类型 列管式换热器可分为固定管板式换热器、浮头式换热器和U型管式换热器。该换热器用饱和水蒸气加热，冬季操作时，其进口温度会降低，故而会加大管壁温度和壳体温度之差，所以温差较大。同时，在清洗和检修时，整个管束可以从壳体中抽出，因此应选用浮头式换热器。 1.1.3传热管管程安排 由于水较易结垢，如果流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下降；因此，饱和水蒸汽应走壳程，水走管程。 1.2设计换热器的要求 （1）合理的实现所规定的工艺条件 传热量流体的物热力学参数与物理化学性质是工艺过程所规定的条件。设计者应根据这些条件进行热力学和流体力学的计算，经过反复比较，使所设计的换热器具有尽可能小的传热面积，在单位时间内传递尽可能多的热量，其具体做法如下。 ①增大传热系数?在综合考虑流体阻力及不发生流体诱发振动的前提下，尽量选择高的流速。 ②提高平均温差？对于无相变的流体，尽量采用接近逆流的传热方式。因为这样不仅可以提高平均温差，还有助于减少结构中的温差应力，在允许的条件下，可提高热流体的进口温度或降低冷流体的进口温度。 ③妥善布置传热面？例如在管壳式换热器中，采用合适的管间距和排列方式，不仅可以加大单位空间内的传热面积，还可以改善流体的流动性质，错列管束的传热方式比并列管束的好。如果换热器中的一侧有相变，另一侧流体为气相，可在气相一侧的传热面上加翅片，以增大传热面积，更有利于热量的传递 （2）安全可靠 换热器是压力容器，在进行强度，刚度，温差应力以及疲劳寿命计算时，应遵循我国《钢制石油化工压力容器设计规定》与《钢制管壳式换热器设计规定》
一、什么是换热器？ 1、换热器的定义 换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体，使流体温度达到工艺流程规定的指标的热量交换设备，又称热交换器。 2、功能 主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也是提高能源利用率、回收利用余热、废热和低位热能。 3、应用 换热器的应用^广泛，它是化工、炼油、动力、原子能、轻工、食品制药和机械制造等行业广泛使用的一种通用设备。换热器既可是一种单独的设备，如加热器、冷却器和凝汽器等；也可是某一工艺设备的组成部分，如氨合成塔内的热交换器。 二、换热器的各种分类 适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器，结构型式也不同，换热器的具体分类如下： (1)换热器按传热原理分类 1、表面式换热器：表面式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，两种流体之间进行换热。表面式换热器有管壳式、套管式和其他型式的换热器。 2、蓄热式换热器：蓄热式换热器通过固体物质构成的蓄热体，把热量从高温流体传递给低温流体，热介质先通过加热固体物质达到一定温度
后，冷介质再通过固体物质被加热，使之达到热量传递的目的。蓄热式换热器有旋转式、阀门切换式等。 3、流体连接间接式换热器：流体连接间接式换热器，是把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器，热载体在高温流体换热器和低温流体之间循环，在高温流体接受热量，在低温流体换热器把热量释放给低温流体。 4、直接接触式换热器：直接接触式换热器是两种流体直接接触进行换热的设备，例如，冷水塔、气体冷凝器等。 （2）换热器按用途分类 1、加热器：加热器是把流体加热到必要的温度，但加热流体没有发生相的变化。 2、预热器：预热器预先加热流体，为工序操作提供标准的工艺参数。 3、过热器：过热器用于把流体（工艺气或蒸汽）加热到过热状态。 4、蒸发器：蒸发器用于加热流体，达到沸点以上温度，使其流体蒸发，一般有相的变化。 （3）按换热器的结构分类 可分为：浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管板换热器、板式换热器等。
列管式换热器 一、概述 换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，以实现不同温度流体间的热能传递，又称热交换器。换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。 在换热器中，至少有两种温度不同的流体，一种流体温度较高，放出热量；另一种流体则温度较低，吸收热量。在工程实践中有时也会存在两种以上的流体参加换热，但它的基本原理与前一种情形并无本质上的区别。在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器，且它们是上述这些行业的通用设备，占有十分重要的地位。随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日益加强。换热器的设计制造结构改进以及传热机理的研究十分活跃，一些新型高效换热器相继问世。二、列管式换热器简介 列管式换热器(Tube heat exchanger)是目前化工及酒精生产上应用最广的一种换热器。它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。所需材质，可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。在进行换热时，一种流体由封头的连结管处进入，在管流动，从封头另一端的出口管流出，这称之管程；另-种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程。 三、列管式换热器结构特点 列管式换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。因此，当管壁与壳壁温差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。 为了克服温差应力必须有温差补偿装置，一般在管壁与壳壁温度相差50℃以上时，为安全起见，换热器应有温差补偿装置。但补偿装置（膨胀节）只能用在壳壁与管壁温差低于60～70℃和壳程流体压强不高的情况。一般壳程压强超过0.6Mpa时由于补偿圈过厚，难以伸缩，失去温差补偿的作用，就应考虑其他结构。 1
一般常见换热器结构、优缺点及适用范围 浮头换热器 结构：两端管板中只有一端与壳体固定，另一端可相对壳体自由移动，称为浮头。浮头由浮头管板，钩圈和浮头盖组成，是可拆连接，管束可从壳体中抽出。 管束与壳体的热变形互不约束，不会产生热应力。 优点：可抽式管束，当换热管为正方形或转角正方形排列时，管束可抽出进行机械清洗，适用于易结垢及堵塞的工况。一端可自由浮动，无需考虑温差应力，可用于大温差场合。 缺点：结构复杂，造价高，设备笨重，材料消耗大。浮头端结构复杂影响排管数。浮头密封面在操作时，易产生内漏。 适用范围：适用于壳体和管束之间壁温差较大或壳程介质易结垢的场合。 浮头换热器在炼油行业或乙烯行业中应用较多，由于内浮头结构限制了使用压力和温度一般情况Pmax≤6.4MPa,Tmax≤400℃。 固定管板换热器 结构：管束连接在管板上，管板与壳体相焊。 优点：结构简单紧促，能承受较高压力，造价低，管程清洗方便，管子损坏时方便堵管或更换。排管数比U 形管换热器多。 缺点：管束与壳体的壁温或材料的线胀系数相差较大时，壳体和管束中将产生较
大热应力，为此应需要设置柔性元件（如膨胀节）。不能抽芯无法进行机械清洗。不能更换管束，维修成本较高。 适用范围：壳程侧介质清洁不易结垢，不能进行清洗，管程与壳程两侧温差不大或温差较大但壳侧压力不高的场合。 管壳式换热器的管子是换热器的基本构件，它为在管内流过一种流体和穿越管外的另一种流体之间提供传热面。根据两侧流体的性质决定管子材料，将具有腐蚀性，水质差的海水放在管内流动，水质较好的除盐水放在管子外壳侧，这样管子只需采用耐海水腐蚀的钛管，同时清洗污垢较为方便，管径从传热流体力学角度考虑，在给定壳体内使用小直径管子，可以得到更大的表面密度 但大多数流体会在管子表面上沉积污垢层，尤其管内冷却水水质较差，泥沙和污物及海生物的存在，都可能会在管壁上形成沉积物，将传热恶化并使定期的清洗工作成为必要，管子清洗限制管径最小约为20 mm，钛管一般采Φ25 mm，对给定的流体，污垢形成主要受管壁温度和流速的影响，为得到合理的维修周期，管内侧水的流速应在2 m／s左右（视允许压降的要求）。由于一般冷却水选用海水、河水等，较易引起结垢，对管壳式换热器，应根据水质含沙量情况需设置胶球清洗装置进行定期清洗。 管壳式换热器的结垢 换热器操作一段时间后,如果管壁结垢严重,则传热能力下降,换热介质出口温度达不到设计工艺参数要求;污垢将管内径变小;流速相应增大;压力损失增加。这时,可通过检查流量、压力和温度等操作记录来判定结垢情况。 管壳式换热器的腐蚀和磨损 换热介质、污垢等作用都会使换热器壳体和管子内、外表面产生腐蚀磨损。对壳体通常使用测厚仪,从外部测定和估计会产生腐蚀、减薄的壳体部位。