9 传热过程和换热器

九种换热器的工作原理换热器是在不同温度的两种或两种以上流体间实现热量传递的节能设备，对于大面积供热而言，换热器的存在必不可少。

按照换热器的传热方式，换热器可分为三大类：直接接触式换热器，也叫混合式换热器，是冷热流体进行直接接触并换热的设备。

通常情况下，直接接触的两种流体是气体和汽化压力较低的液体；蓄能式换热器的工作原理，是利用固体物质的导热特性，具体而言，热介质先将固体物质加热到一定温度，冷介质再从固体物质获得热量，通过此过程可实现热量的传递；间壁式换热器，也是利用了中介物的热传导，冷、热两种介质被固体间壁隔开，并通过间壁进行热量交换。

对于供热企业而言，间壁式换热器的应用最为广泛。

根据结构的不同，它还可划分为管式换热器、板式换热器和热管换热器。

1、管壳式换热器管壳式换热器又称列管式换热器。

是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。

这种换热器结构较简单，操作可靠，可用各种结构材料（主要是金属材料）制造，能在高温、高压下使用，是目前应用最广的类型。

管壳式换热器根据所采用的补偿措施，管壳式换热器可分为固定管板式换热器、浮头式换热器、U型管式换热器、填料函式换热器等四种类型。

2、固定管板式换热器固定管板式换热器是管壳式换热器的一种。

固定管板式换热器两端的管板采用焊接的方式与壳体连接，主要由外壳、管板、管束、顶盖（封头）等部件构成。

固定管板式换热器的优点是：结构简单；在相同的壳体直径内，排管数最多，旁路最少；每根换热管都可以进行更换，且管内清洗方便。

固定管板式换热器的缺点是：壳程不能进行机械清洗；当换热管与壳体的温差较大（大于50℃）时会产生温差应力，解决措施是在壳体上设置膨胀节，因而壳程压力受膨胀节强度的限制不能太高；只适用于流体清洁且不易结垢，两流体温差不大或温差较大但壳程压力不高的工作场合。

3、浮头式换热器浮头换热器是管壳式换热器的一种，它有一端管板不与外壳相连，可以沿轴向进行自由浮动，也称为浮头。

《传热学》资料第五章传热过程与传热器一、名词解释1．传热过程:热量从高温流体通过壁面传向低温流体的总过程.2．复合传热:对流传热与辐射传热同时存在的传热过程.3．污垢系数:单位面积的污垢热阻.4．肋化系数: 肋侧表面面积与光壁侧表面积之比.5．顺流:两种流体平行流动且方向相同6．逆流: 两种流体平行流动且方向相反7．效能:换热器实际传热的热流量与最大可能传热的热流量之比.8．传热单元数:传热温差为1K时的热流量与热容量小的流体温度变化1K所吸收或放出的热流量之比.它反映了换热器的初投资和运行费用,是一个换热器的综合经济技术指标.9．临界热绝缘直径:对应于最小总热阻(或最大传热量)的保温层外径.二、填空题1．与的综合过程称为复合传热。

(对流传热，辐射传热)2．某燃煤电站过热器中，烟气向管壁传热的辐射传热系数为20 W／(m2．K)，对流传热系数为40 W／(m2．K)，其复合传热系数为。

(60W／(m2．K))3．肋化系数是指与之比。

(加肋后的总换热面积,未加肋时的换热面积)4．一传热过程的热流密度q＝1．8kW／m2，冷、热流体间的温差为30℃，则传热系数为，单位面积的总传热热阻为。

(60W／(m2．K)，0．017(m2.K)／W)5．一传热过程的温压为20℃，热流量为lkW，则其热阻为。

(0．02K／W)6．已知一厚为30mm的平壁，热流体侧的传热系数为100 W／(m2．K)，冷流体侧的传热系数为250W／(m2．K)，平壁材料的导热系数为0．2W／(m·K)，则该平壁传热过程的传热系数为。

(6．1W／(m2．K))7．在一维稳态传热过程中，每个传热环节的热阻分别是0．01K／W、0．35K／W和0．009lK ／W，在热阻为的传热环节上采取强化传热措施效果最好。

(0．35K／W)8．某一厚20mm的平壁传热过程的传热系数为45W／(m2．K)，热流体侧的传热系数为70W／(m2K)，冷流体侧的传热系数为200W／(m2．K)，则该平壁的导热系数为。

第九章 传热过程分析和换热器计算在这一章里讨论几种典型的传热过程，如通过平壁、圆筒壁和肋壁的传热过程通过分析得出它们的计算公式。

由于换热器是工程上常用的热交换设备，其中的热交换过程都是一些典型的传热过程。

因此，在这里我们对一些简单的换热器进行热平衡分析，介绍它们的热计算方法，以此作为应用传热学知识的一个较为完整的实例。

9－1传热过程分析在实际的工业过程和日常生活中存在着的大量的热量传递过程常常不是以单一的热量传递方式出现，而多是以复合的或综合的方式出现。

在这些同时存在多种热量传递方式的热传递过程中，我们常常把传热过程和复合换热过程作为研究和讨论的重点。

对于前者，传热过程是定义为热流体通过固体壁面把热量传给冷流体的综合热量传递过程，在第一章中我们对通过大平壁的传热过程进行了简单的分析，并给出了计算传热量的公式 t kF Q ∆=， 9－1式中，Q 为冷热流体之间的传热热流量，W ；F 为传热面积，m 2；t ∆为热流体与冷流体间的某个平均温差，o C ；k 为传热系数，W/(⋅2m o C)。

在数值上，传热系数等于冷、热流体间温差t ∆=1 o C 、传热面积A =1 m 2时的热流量值，是一个表征传热过程强烈程度的物理量。

在这一章中我们除对通过平壁的传热过程进行较为详细的讨论之外，还要讨论通过圆筒壁的传热过程，通过肋壁的传热过程，以及在此基础上对一些简单的包含传热过程的换热器进行相应的热分析和热计算。

对于后者，复合换热是定义为在同一个换热表面上同时存在着两种以上的热量传递方式，如气体和固体壁面之间的热传递过程，就同时存在着固体壁面和气体之间的对流换热以及因气体为透明介质而发生的固体壁面和包围该固体壁面的物体之间的辐射换热，如果气体为有辐射性能的气体，那么还存在固体壁面和气体之间的辐射换热。

这样，固体壁面和它所处的环境之间就存在着一个复合换热过程。

下面我们来讨论一个典型的复合换热过程，即一个热表面在环境中的冷却过程，如图9－1所示。

换热器工作原理讲解换热器是一种用于传递热量的设备，广泛应用于工业生产和日常生活中。

它能够将热量从一个流体传递到另一个流体，实现能量的转移和利用。

本文将深入探讨换热器的工作原理，帮助读者更好地理解和应用这一设备。

一、传热方式换热器的工作原理涉及到传热方式的选择。

常见的传热方式包括对流传热、辐射传热和传导传热。

在换热器中，主要采用对流传热和传导传热两种方式。

1. 对流传热对流传热是指通过流体的对流来传递热量。

流体可以是液体或气体，通过流体流动，热量会从高温区域传递到低温区域。

在换热器中，流体通常通过管道或管束流动，通过管壁和另一个流体间接传热。

对流传热可分为强制对流和自然对流两种方式，具体的选择取决于应用需求和工艺条件。

2. 传导传热传导传热是指热量通过物质的直接接触和分子振动传递。

当换热器中的两个流体之间有实体接触或通过固体壁分隔时，传导传热就会发挥作用。

这种传热方式通常在板式换热器中使用，效果较好。

二、换热器的基本构成换热器通常由两个流体的流动通道、壳体和传热面组成。

下面将详细介绍每个部分的作用和结构。

1. 流动通道换热器中的流动通道是流体流动的通道，用于传递热量。

通常有两种类型的流动通道：单相流体通道和多相流体通道。

单相流体通道适用于同一种流体的换热，如冷却水或蒸汽。

多相流体通道适用于两种或两种以上具有不同性质的流体之间的换热，如水-气、水-油等。

多相流体通道通常采用板式换热器的形式，能够实现高效传热。

2. 壳体换热器的壳体是容纳流动通道的外部壳体，起到支撑和保护作用。

壳体通常由金属或塑料制成，具有良好的强度和密封性。

3. 传热面传热面是流体之间进行热量传递的界面。

传热面可以是管壁、板式换热器中的板片，也可以是螺旋形或螺旋环形的结构。

传热面的设计和选择对换热器的传热效果起着重要的影响。

三、不同类型的换热器根据换热器的结构和工作原理的不同，可以将其分为多种类型。

下面将介绍常见的几种换热器类型及其特点。

传热学第十章传热过程和换热器计算热力学是研究能量转换和能量传递的学科，传热学是热力学的一个重要分支。

传热过程是指热量从一个物体传递到另一个物体的过程，它是通过传导、对流和辐射三种方式进行的。

换热器则是用来实现热量传递的设备。

一、传热过程1.传导：传导是指热量通过物质内部的微观振动和相互碰撞传递的过程。

物体的导热性质取决于其热导率和导热面积。

传导的热流量可用傅里叶传热定律表示。

2.对流：对流是指液体或气体中的分子通过传递热量的方式。

对流的热流量可用牛顿冷却定律表示。

3.辐射：辐射是指热能以电磁波的形式传递的过程。

辐射热量的传递与物体的温度和表面特性有关，可以用斯特藩—玻尔兹曼定律表示。

换热器是用来实现热量传递的设备，广泛应用于工业生产和能源系统中。

换热器的设计和计算需要考虑换热面积、传热系数、传热温差等参数。

1.换热面积：换热面积是换热器的一个重要参数，它表示传热过程中热量通过的表面积。

换热面积可以通过传热方程计算得出。

2.传热系数：传热系数是指在单位时间内，单位面积上的热量传递量与温度差之比。

传热系数的大小与换热器的结构、工作条件及流体性质等有关。

3.传热温差：传热温差是指热量在换热过程中的温度差异。

传热温差越大，热量传递越快。

换热器的计算包括两个方面：换热面积计算和传热系数计算。

换热面积计算一般根据传热方程进行。

传热方程可以写成Q=UAΔT，其中Q为热量传递量，U为总传热系数，A为换热面积，ΔT为温度差。

通过已知的换热量和温度差，可以计算出换热面积。

传热系数计算一般需要参考实验数据或者经验公式。

传热系数与换热器的结构和工作条件有关，一般通过实验或者估算得到。

在进行换热器计算时，还需要注意换热器的热损失问题。

热损失会影响换热器的热效率，因此需要进行热损失的计算和控制。

总之，传热过程和换热器计算是传热学中重要的内容，它们在工程实践中有着广泛的应用。

通过对传热过程和换热器的深入理解和计算，可以提高工程设备的热效率，实现能源的节约和利用。