板式换热器螺旋板换热器

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壳管式换热器传热系数
将上述5个热阻相加，即为总传热热阻；将5层的传热温差相加即为总传热温差：
T TS TSF TW TTF TT
T
Q AO
1
hS
1 hSF
dO 2k
ln( dO dI
)
dO dI
1 hTF
dO dI
Hale Waihona Puke Baidu
1 hT
Q T Q AOU
1 1 1 dO ln(dO ) dO 1 dO 1 U hS hSF 2k d I d I hTF d I hT
T1
T2
T1
T2
t2
套管式
套管换热器的优点是构造简单，内 管能耐高压，适用于流量不大、 传热面积要求不大但压强要求较 高的场合
3
t2
列管式
（稍后介绍）
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T1
P222
T2
夹套式
夹套空间是加热介质和冷却介质的通路。这种换热器主要用于反应过程 的加热或冷却。结构简单 、传热面较小，且传热系数不高
◆ 板面式换热器以板面作为传热面，包括板式换热器、螺旋板换热器、板翅式换 热器、板壳式换热器和伞板换热器等；
◆ 其他型式换热器是为满足某些特殊要求而设计的换热器，如刮面式换热器、转 盘式换热器和空气LENGQUEQI等。
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间壁式换热器
套管式
P223
间壁式换热器
列管式 夹套式
t1
蛇管式
t1
结构简单紧凑,往往是管板兼法兰。适用于管、壳程温差不大或管、壳程温差大,但 压力不高,壳程介质干净或虽结垢,但通过化学清洗能清除的场合
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浮头式换热器
浮头式换热器的一端管板与壳体固定 ，而另一端的管板可在壳体内自由浮 动，壳体和管束对膨胀是自由的，故 当两张介质的温差较大时，管束和壳 体之间不产生温差应力
3.管壁换热系数
Q kA dT (傅立叶定律) dr
Q——单位时间内的传热量，W
k ——管壁导热系数，W/m-K
r——管径，m A ——半径r处的传热面积，m2，A＝2rL
L——管长，m
Q rO dr TO dT
2 kL rI r TI
Q
2 kL
ln(dO )
TW
dI
rO / dO 、rI / dI ——管外半/直径、管内半/直径，m TO 、TI——管壁外侧、管壁内侧温度， C TW——管壁两侧的传热温差，C
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防短路结构
DN≤500mm时，设一对旁路挡板。 DN=500mm~1000时，设两对旁路挡板。
DN≥1000mm时，设三对旁路挡板。
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挡管管
每隔3~4排换热管设置一根挡管， 折流板缺口处不设挡管。
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中间挡板一般与折流板点焊固定， 其数量不宜多于4块。
消除热应力、便于清洗和检修
结构复杂，内浮头密封困难,锻件多, 造价较高
适用于管、壳程温差大但工作压力不 超过10ＭＰａ的工况
P224
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U型管式
P225
适用于高温和高压场合，其主要不足之处是管内清洗不易，制造困难
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壳管式换热器壳程流动情况
理想错流+理想平行流
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泄漏（管-折流板间隙）+短路（管束-壳体） 降低传热速率、压降
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换热设备
(heat transfer equipment)
直接接触式
分类
间壁式
按冷热流体间热量交换方式 蓄热式
P171,172
t
T 直接接触式
（混合式）
1
T
t
间壁式
冷流体
热流体
蓄热式
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间壁式换热器
P222
根据传热面的结构不同可分为：管式、板面式和其他型式。
◆ 管式换热器以管子表面作为传热面，包括蛇管式换热器、套管式换热器和管壳 式换热器等；
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P222
蛇管式换热器：以蛇形管作为传热元件的换热器，分为沉浸式、喷淋式
沉浸式蛇管换热器
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喷淋式蛇管换热器
P223
便于检修，传热效果较好。缺点是喷淋不易均匀
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壳管式换热器
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壳管式换热器
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管束
P223,224
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管束
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壳管式换热器传热系数
4.管内污垢系数
Q hTF AI TTF
Q——单位时间内的传热量，W hTF ——管内污垢系数，W/m2-K AI ——管内侧传热面积，m2 TTF——管内污垢层两侧的传热温差，C
5.管内膜换热系数
Q hT AI TT
Q——单位时间内的传热量，W hT ——管内膜系数，W/m2-K AI ——管内侧传热面积，m2 TT——管内液膜两侧的传热温差，C
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折流板型式（弓形折流板、圆环形折流板、螺旋折流板等）
P226
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折流杆换热器
P234
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P234
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折流板的布置原则
1、折流板一般应等距布置，尽量靠近壳程进出口接管。 2、折流板最小间距应不小于壳体内直径的1/5，且不小于 50mm，最大间距应不大于壳体内直径。 3、折流板管孔与换热管间隙、折流板与壳体内壁间隙不能太 大或太小。 4、弓形折流板缺口弦高一般取（0.20-0.45）Di，通常取 0.25Di。 5、支持板形状与尺寸 按折流板设计。
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固定管板式换热器 P224
固定管板式换热器：管子的两端分别固定在与壳体焊接的两块管板上 ，管束、管板与 壳体成为一个不可拆的整体（清洗问题），管壁与壳壁温度不同，二者线膨胀不同，又 因整体是固定结构，必产生热应力，常用“膨胀节”结构进行热补偿
U——总传热系数， W/m2-K
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几点讨论
热阻主要来源于间壁两侧粘滞于传热面上的流体薄层(称为边界层)，和换热器 使用中在壁两侧形成的污垢层，金属壁的热阻相对较小。
两个膜系数＋污垢系数如何取？（经验值/典型值/估计值） ——膜系数取决于流体流速、物性、换热器几何结构； ——结垢与时间、流速、温度、及其他因素有关。
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壳管式换热器传热系数
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壳管式换热器传热系数
1.管外膜换热系数
2.管外污垢系数
Q hS AOTS
Q——单位时间内的传热量，W hS ——管外膜系数，W/m2-K AO ——管外侧传热面积，m2 TS——管外液膜两侧的传热温差，C
Q hSF AOTSF
Q——单位时间内的传热量，W hSF ——管外污垢系数，W/m2-K AO ——管外侧传热面积，m2 TSF——管外污垢层两侧的传热温差，C