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《化工设备机械基础》习题解答第三篇: 典型化工设备的机械设计第七章管壳式换热器的机械设计一、思考题1．衡量换热器好坏的标准大致有哪些？答：传热效率高，流体阻力小，强度足够，结构可靠，节省材料；成本低；制造、安装、检修方便。
2．列管式换热器主要有哪几种？各有何优缺点？3．列管式换热器机械设计包括哪些内容？答：①壳体直径的决定和壳体壁厚的计算；②换热器封头选择，压力容器法兰选择；③管板尺寸确定；④管子拉脱力的计算；⑤折流板的选择与计算；⑥温差应力计算。
此外还应考虑接管、接管法兰选择及开孔补强等。
4．我国常用于列管式换热器的无缝钢管规格有哪些？通常规定换热管的长度有哪些？答：我国管壳式换热器常用无缝钢管规格（外径×壁厚），如下表2所示。
换热管长度规定为：1500mm, 2000mm, 2500mm, 3000mm, 4500mm, 5000mm, 6000mm, 7500mm, 9000mm, 12000mm。
换热器的换热管长度与公称直径之比，一般在4~25之间，常用的为6~10。
立式换热器，其比值多为4~6。
表 2 换热管规格（mm）5．换热管在管板上有哪几种固定方式？各适用范围如何？答：固定方式有三种：胀接、焊接、胀焊结合。
胀接：一般用在换热管为碳素钢，管板为碳素钢或低合金钢，设计压力不超过4.0MPa，设计温度在350℃以下，且无特殊要求的场合。
焊接：一般用在温度压强都较高的情况下，并且对管板孔加工要求不高时。
胀焊结合：适用于高温高压下，连接接头在反复的热冲击、热变形、热腐蚀及介质压力作用，工作环境极其苛刻，容易发生破坏，无法克服焊接的“间隙腐蚀”和“应力腐蚀”的情况下。
6．换热管胀接于管板上时应注意什么？胀接长度如何确定？答：采用胀接时，管板硬度应比管端硬度高，以保证胀接质量。
这样可避免在胀接时管板产生塑性变形，影响胀接的紧密性。
如达不到这个要求时，可将管端进行退火处理，降低硬度后再进行胀接。
换热器工作原理讲解换热器是一种常见的热交换设备，用于在不同的流体之间传递热量。
它广泛应用于化工、石油、电力、冶金等行业中，具有节能、高效的特点。
本文将详细介绍换热器的工作原理。
一、换热器的基本结构换热器一般由壳体、管束和传热介质组成。
其中，壳体通常由钢板制成，具有一定的强度和密封性。
管束是换热器的核心部分，由一系列的管子组成，通过它们与介质进行热交换。
传热介质则是传递热量的介质，可以是液体、气体或蒸汽等。
二、换热器的传热方式换热器的传热方式有三种：对流换热、传导换热和辐射换热。
1. 对流换热对流换热是指通过流体的对流传热进行热量交换。
换热器内的流体分为两种：一个是工作介质，即需要传热或降温的流体；另一个是传热介质，即用于传递热量的流体。
工作介质在管束内流动，而传热介质在壳体外流动。
当两者经过接触面时，热量会从高温流体传递到低温流体。
2. 传导换热传导换热是指通过固体的传导传递热量。
换热器中的管束和壳体都是由金属材料制成，金属具有较好的导热性。
当工作介质在管子内流动时，由于管子与管子之间有热交换，热量会通过管材的导热传递到周围环境。
3. 辐射换热辐射换热是指通过电磁波的辐射传递热量。
当换热器的温度较高时，会向周围空间发射电磁波，这些电磁波会被其他物体吸收并转化为热能。
这种换热方式在高温和真空环境下较为常见。
三、换热器的工作过程换热器的工作过程可以分为三个步骤：加热、传热和冷却。
1. 加热首先，工作介质进入换热器的一个侧面，经过管子的内部流动。
同时，传热介质从壳体进入，通过管束的外部流动。
此时，传热介质的高温和工作介质的低温之间存在温差，导致热量向工作介质传递，使工作介质得到加热。
2. 传热在传热过程中，热量通过对流、传导和辐射的方式在工作介质和传热介质之间进行交换。
工作介质经过管束内流动，热量会通过管材的导热传递到管壁上。
而传热介质在壳体外流动，热量则通过壳体与传热介质之间进行传导和对流传热。
3. 冷却最后，经过传热后的工作介质会变热，而传热介质则会冷却下来。
换热器的工作原理换热器是一种用于传递热量的设备，它能够将热量从一个流体传递到另一个流体，从而实现能量的转移。
换热器广泛应用于工业生产、建造暖通、空调制冷等领域，具有重要的热工学意义。
一、换热器的基本构造换热器通常由两个主要部份组成：热源侧和冷源侧。
热源侧接收热量并将其传递给冷源侧。
两个流体在换热器内通过不同的通道流动，但彼此之间没有直接的物理接触。
换热器的构造通常由以下几个主要组件组成：1. 管束：管束是换热器中最重要的组件之一，它由一系列平行罗列的管子组成。
热源和冷源分别通过管束的不同侧流动。
2. 壳体：壳体是管束的外部包围结构，它起到支撑管束、导流和保护管束的作用。
壳体通常由金属材料制成，具有良好的导热性能和结构强度。
3. 进出口管道：进出口管道用于将热源和冷源引入和排出换热器。
它们通常位于壳体的一侧，便于连接管道系统。
4. 泄漏控制装置：换热器中的泄漏控制装置用于监测和控制流体的泄漏情况，确保换热过程的安全和可靠性。
二、换热器的工作原理基于热传导和流体流动的基本原理。
当热源和冷源流体分别通过管束的两侧时，它们之间的温度差会导致热量的传递。
具体来说，换热器的工作过程可分为以下几个步骤：1. 流体进入：热源流体和冷源流体从各自的进口管道进入换热器，并分别进入管束的热源侧和冷源侧。
2. 热量传递：热源流体和冷源流体在管束内流动，通过管壁的热传导，热量从热源流体传递到冷源流体。
这种传热方式称为对流传热。
3. 流体流动：流体在管束内的流动是换热器中的关键过程之一。
流体的流动方式可以是并行流动、逆流动或者交叉流动，根据具体的换热需求选择合适的流动方式。
4. 温度差：换热器的效率取决于热源流体和冷源流体之间的温度差。
较大的温度差意味着更高的传热效率。
5. 流体出口：经过热量传递后，热源流体和冷源流体从管束的另一侧流出，并通过出口管道排出换热器。
三、换热器的应用领域换热器在许多领域中都有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：1. 工业生产：换热器在石油化工、电力、冶金等行业中被广泛应用，用于加热、冷却和回收废热等工艺。
图文并茂讲解换热器本文内容源自设计院网并经作者整理，如有出入请留言补充和修订换热器作为工艺过程必不可少的单元设备，广泛地应用于石油、化工、动力、轻工、机械、冶金、交通、制药等工程领域中。
据统计，在现代石油化工企业中，换热器投资约占装置建设总投资的30%~40%；在合成氨厂中，换热器约占全部设备总台数的40%。
由此可见，换热器对整个企业的建设投资及经济效益有着重要的影响。
一.换热器的分类1.按换热器的用途分类(1)加热器：加热器用于把流体加热到所需的温度，被加热流体在加热过程中不发生相变。
(2)预热器：预热器用于流体的预热，以提高整套工艺装置的效率。
(3)过热器：过热器用于加热饱和蒸汽，使其达到过热状态。
(4)蒸发器：蒸发器用于加热液体，使之蒸发汽化。
(5)再沸器：再沸器是蒸馏过程的专用设备，用于加热已冷凝的液体，使之再受热汽化。
(6)冷却器：冷却器用于冷却流体，使之达到所需要的温度。
(7)冷凝器：冷凝器用于冷凝饱和蒸汽，使之放出潜热而凝结液化。
2.按换热器传热面形状和结构分类(1)管式换热器：管式换热器通过管子壁面进行传热，按传热管的结构不同，可分为列管式换热管、套管式换热器、蛇管式换热器等几种。
管式换热器应用最广。
(2)板式换热器：板式换热器通过板面进行传热，按传热板的结构形式，可分为平板式换热器、螺旋板式换热器、板翅式换热器和热板式换热器。
3.按换热器所用材料分类(1)金属材料换热器：金属材料换热器是由金属材料制成，常用金属材料有碳钢、合金钢、铜及铜合金、铝及铝合金、钛及钛合金等。
由于金属材料的热导率较大，故该类换热器的传热效率较高，生产中用到的主要是金属材料换热器。
(2)非金属材料换热器：非金属材料换热器由非金属材料制成，常用非金屑材料有石墨、玻璃、塑料以及陶瓷等。
该类换热器主要用于具有腐蚀性的物料由于非金属材料的热导率较小，所以其传热效率较低。
二.换热器结构与性能特点(一)管式换热器的结构形式1．管壳式换热器管壳式换热器又称列管式换热器，是一种通用的标准换热设备。
换热器的结构及工作原理1. 换热器的基本概念嘿，大家好！今天我们来聊聊一个听起来有点高大上的东西——换热器。
你可能在生活中没有直接接触过它，但其实它就在我们身边，默默地发挥着作用，就像那位在你身边的“默默无闻”好朋友，关键时刻总能给你支招。
换热器，顾名思义，就是一个用来交换热量的设备。
简单来说，就是把热的东西和冷的东西放在一起，看看能不能让它们彼此“分享”一下温度。
1.1 换热器的结构换热器的结构其实并不复杂，它就像一个大大的“夹心饼干”，里面夹着热流体和冷流体。
通常情况下，外面是冷的流体，里面是热的流体，二者通过热交换管道互相“打招呼”。
这就好比在炎热的夏天，喝一杯冰凉的饮料，嘴巴里冰冰凉凉的，简直太舒服了！而换热器的“夹心”部分则是各种材料的组合，常见的有金属、塑料等。
它们都很擅长传导热量，就像运动员在比赛中传球一样，来来回回，热量就这样轻松地传递。
1.2 换热器的分类换热器的类型也不少，按照形状和用途可以分为几种，比如管壳式、板式、空气冷却式等等。
想象一下，一个个换热器就像各具特色的“明星”，各自都有自己的招牌动作。
管壳式换热器就像一个巨大的咖啡杯，热流体和冷流体在里面搅拌得热火朝天。
而板式换热器则像个叠罗汉，紧凑得让人心疼，却能在有限的空间里发挥出最大的功效。
2. 换热器的工作原理那么，换热器究竟是怎么工作的呢？好吧，接下来就让我们来“揭开它的面纱”。
换热器的工作原理可以用“热量转移”四个字来概括。
热流体在一个地方通过管道流动，碰到冷流体的时候，热量就开始悄悄“移情别恋”，渐渐把热量传递给冷流体。
而冷流体呢，就像是一个“海绵”，吸收着热量，慢慢变热起来。
这一过程就像是一场舞蹈，热和冷在换热器中翩翩起舞，生动又有趣。
2.1 热量的传递方式在传递热量的过程中，热流体和冷流体的流动方向是非常关键的。
有时候，它们是顺流而行，就像两位好友在河边散步，互相分享着各自的故事；而有时候，它们则是逆流而上，像一对老夫妇，在漫长的岁月中互相支持，始终如一。
换热器的工作原理
换热器是一种可以转移热量的设备。
它基于热量从高温区域到低温区域传导的原理，通过增大接触面积和利用流体的流动来实现热量的转移。
换热器通常由两个热交换介质之间的热交换管或板组成。
这些管道或板具有大量细小的通道，以增加接触面积。
当热交换介质在这些通道中流动时，热量从热源处传递到冷源处。
换热器的工作原理可以分为两种类型：直接换热和间接换热。
直接换热器通常由一个单一流体的循环系统组成。
流体在热源处被加热，然后通过换热器中的管道或板传递热量，最终在冷源处放出热量。
这个过程中，热源处的流体会得到加热，而冷源处的流体会被冷却下来。
间接换热器将两个不同的流体通过换热器中的管道或板分开。
其中一个流体被加热，在流动过程中传递热量给另一个流体。
这种类型的换热器常用于加热水器、蒸汽发生器和冷凝器中。
换热器的效率可以通过以下几个因素来衡量：热交换面积、流体的流速和温度差。
增大热交换面积可以提高传热效率，而增加流速和温度差可以加快热量传输速度。
总之，换热器通过增大接触面积和利用流体的流动来实现热量的转移。
通过直接或间接的方式，热量可以从高温区域传递到低温区域，从而实现热能的利用。
换热器的工作原理换热器是一种常用的热交换设备，用于在流体之间传递热量。
它的工作原理基于热量的传导和对流。
换热器通常由两个相互接触的流体流道组成，分别是热源流道和冷却流道。
热源流道中的流体传递热量给冷却流道中的流体，使两者的温度差减小。
换热器的工作原理可以分为两种方式：直接换热和间接换热。
1. 直接换热：直接换热是指热源流体和冷却流体直接接触并进行热量传递。
这种方式适合于两种流体之间没有相互污染的情况。
例如，一个常见的直接换热器是散热器。
散热器通常由一组金属管组成，热源流体（通常是冷却液）通过管道流过，并散发热量到周围空气中。
通过与周围空气的对流传热，冷却液的温度降低。
2. 间接换热：间接换热是指热源流体和冷却流体之间通过壁面进行热量传递，两种流体不直接接触。
这种方式适合于两种流体之间不能混合的情况。
例如，一个常见的间接换热器是管壳式换热器。
管壳式换热器由一个外壳和一组内部管子组成。
热源流体通过内部管子流过，冷却流体则在外壳中流过。
热源流体和冷却流体之间通过管壁进行热量传递，实现热量的交换。
换热器的工作原理可以通过以下步骤来解释：1. 热源流体进入换热器的热源流道，冷却流体进入换热器的冷却流道。
2. 热源流体和冷却流体之间存在温度差，热源流体的温度高于冷却流体。
3. 热源流体通过热源流道，与冷却流道中的壁面接触。
4. 热源流体的热量通过传导和对流的方式传递到壁面上。
5. 壁面上的热量通过传导传递到冷却流道中的流体。
6. 冷却流道中的流体吸收热量，温度升高。
7. 热源流体在与壁面接触后温度降低，继续流经热源流道。
8. 冷却流道中的流体在吸收热量后，温度升高，继续流经冷却流道。
通过以上的工作原理，换热器可以实现热量的传递和调节。
它在许多工业和生活领域中被广泛应用，如空调系统、汽车散热系统、化工过程等。
需要注意的是，换热器的性能与其结构、材料、流体性质等因素密切相关。
不同的应用场景需要选择合适的换热器类型和设计参数，以达到最佳的换热效果。
换热器工作原理
换热器是一种用于传递热能的设备，其工作原理通常涉及两种流体之间的热交换。
换热器通常由多个管子或板片组成，这些管子或板片分别用于传递热量的两个流体。
首先，两个流体分别进入换热器的不同通道，这些通道可以是管道或在板片之间形成的空间。
然后，在换热器内，两个流体以不同的速度流动，可以是并行流动或逆流。
在并行流动中，两个流体在换热器内的同一方向上流动，而在逆流中，两个流体在相反的方向上流动。
这种流动方式有助于更有效地进行热交换。
当两个流体之间存在热差时，热能会通过传导、对流或辐射的方式从温度较高的流体传递给温度较低的流体。
在换热器内，热量会从一个流体通过热传导进入管壁或板片，然后通过对流传递给另一个流体。
而换热器内的管壁或板片则充当了热能的传递介质。
它们的材料通常具有良好的导热性能，以便更有效地传递热量。
此外，换热器还可以通过增加换热表面积、改变流体的流动方式、优化流体流动的路径等方式来提高热交换的效率。
总而言之，换热器通过两个流体之间的热传导和对流来实现热能的传递，从而实现温度的调节和热能的利用。
