换热器传热基础知识
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换热器培训课件(多应用)换热器培训课件一、引言换热器是工业生产过程中重要的热能交换设备,广泛应用于石油、化工、制药、食品、电力等领域。
换热器的设计、制造、安装和维护对企业的生产效率和经济效益具有重要影响。
为了提高员工对换热器的了解和应用能力,本培训课件将介绍换热器的基本原理、分类、结构、性能、选型及维护等方面的知识。
二、换热器的基本原理1.热传递方式(1)对流换热:流体与固体表面之间的热量传递,主要受流体流速、温差、流体性质等因素影响。
(2)导热换热:固体内部的传热,主要受材料导热系数、温度梯度、几何尺寸等因素影响。
(3)辐射换热:物体表面之间的热量传递,主要受物体表面温度、颜色、形状等因素影响。
2.换热器的传热方程Q=U×A×ΔT×τ其中,Q表示热量(W);U表示总传热系数(W/(m²·K));A表示传热面积(m²);ΔT表示温差(K);τ表示时间(s)。
三、换热器的分类与结构1.按热流体与冷流体的流动方式分类(1)顺流式换热器:热流体与冷流体在换热器内同向流动。
(2)逆流式换热器:热流体与冷流体在换热器内反向流动。
(3)错流式换热器:热流体与冷流体在换热器内呈交叉流动。
(4)混合流式换热器:热流体与冷流体在换热器内呈混合流动。
2.按传热方式分类(1)直接接触式换热器:热流体与冷流体直接接触进行换热。
(2)间壁式换热器:热流体与冷流体通过换热器壁进行换热。
3.换热器的结构(1)壳体:用于容纳换热管束,承受工作压力。
(2)管束:由多根换热管组成,用于实现热流体与冷流体之间的热量交换。
(3)管板:用于连接换热管与壳体,并传递热量。
(4)折流挡板:用于引导流体流动,增加流体湍流程度,提高传热效率。
四、换热器的性能与选型1.换热器的性能指标(1)传热系数:表示单位时间内单位面积上的热量传递能力。
(2)压降:表示流体在换热器内流动时产生的压力损失。
换热基础必学知识点
1. 热传导:热传导是指通过物质内部的分子碰撞传递热量的现象。
物质的热传导性质取决于其导热系数和传热截面积。
2. 热对流:热对流是指通过流体的对流传递热量的现象。
流体的热对流性质取决于其传热系数和流体的流动速度。
3. 热辐射:热辐射是指物体通过辐射方式传递热量的现象。
热辐射不需要介质传递,可以在真空中传递热量。
4. 导热系数:导热系数是描述物质传导热量能力的物理量,表示单位时间内单位面积上的热量传递量。
导热系数越大,物体传导热量的能力越强。
5. 传热截面积:传热截面积是指传热过程中传热介质与边界之间接触的表面积。
传热截面积越大,热量传递的速度越快。
6. 传热系数:传热系数是描述传热过程中导热介质与边界之间热量传递能力的物理量,表示单位时间内单位面积上的热量传递量。
传热系数与传热介质的性质和流体流动状态有关。
7. 热阻:热阻是指阻碍热量传递的物理量。
热阻与介质的导热系数、传热截面积和传热路径长度有关,热阻越大,热量传递的难度越大。
8. 单位传热面积的传热率:单位传热面积的传热率是指单位时间内单位传热面积上的热量传递量。
传热率与传热系数和温度差有关。
9. 热平衡:热平衡是指在热传递过程中,两个或多个物体之间温度达
到一致的状态。
在热平衡状态下,热传递停止。
10. 热力学第一定律:热力学第一定律(能量守恒定律)是指能量在物体间转化和传递的过程中,能量的总量保持不变。
热量是能量的一种形式,因此热量的传递符合能量守恒定律。
换热器基础必学知识点
以下是换热器基础的一些必学知识点:
1. 热传导:介质中的热能通过分子间的碰撞传递的现象,即由高温区到低温区的传导。
热传导正比于温度梯度和介质的热导率。
2. 对流传热:介质周围的流体通过对流现象将热能传递出去。
对流传热正比于流体的流速、温度差和传热系数。
3. 辐射传热:通过辐射形式将热能传递出去,不需要介质的存在。
辐射传热正比于表面的辐射率、温度差和黑体辐射功率。
4. 传热方程:换热器中的传热可以通过传热方程来描述,常用的传热方程有热传导方程(Fourier定律)和对流换热方程(Newton冷却定律)。
5. 传热系数:描述换热器界面传热能力的物理量,是传热率与温度差之间的比例关系。
传热系数决定了传热的效率和速率。
6. 换热器类型:常见的换热器类型有壳管式换热器、板式换热器、管束式换热器等,根据不同的工艺需求选择适合的换热器类型。
7. 换热器设计:换热器的设计要考虑流体流量、温度差、传热系数、换热面积等因素,并进行热力学和动力学计算。
8. 热媒介选择:根据不同的工艺要求选择适合的热媒介,并考虑其传热性能、耐腐蚀性和成本等因素。
9. 损失:换热器中存在一定的传热损失,包括壁面传热损失、传热介质的流动损失和泄漏损失等,需要进行合理的设计和控制。
10. 性能评价:换热器的性能评价包括换热效率、效果、能耗等指标的考核和比较,以提高换热器的工作效率和经济性。
以上是换热器基础必学的知识点,掌握了这些知识可以更好地理解和应用换热器的原理和设计。
换热器基础知识11条日常检查日常检查是及早发现和处理突发性故障的重要手段。
检查内容:运行异声、压力、温度、流量、泄漏、介质、基础支架、保温层、振动、仪表灵敏度等等。
温度温度是换热器运行中主要的操作指标,测定及检查换热器中各流体的进、出口温度计变化,可以分析判断介质流量的大小及换热情况的好坏。
传热效率主要表现在传热系统上,传热系统系数降低,换热器的效率也降低,通常传热系数在短时间变化较小,发生变化时会连续下降,定期测量换热器两种介质的出入口温度、流量,计算传热系数作记录图表,作为判断传热系数变化的依据。
若低于某一定值,则应清洗管束以提高传热系数,保证一定的传热效率。
要防止温度的急剧变化,因温度剧变会造成换热器内件,特别是管束与管板的膨胀和收缩不一致,产生温差应力,从而引起管束与管板脱离或局部变形及裂缝,还会加快腐蚀及产生热疲劳裂纹。
用水作为冷却介质时,水的出口温度最好在38℃以下,因为超过38℃,微生物的繁殖加速,腐蚀生产物的分解也加快,引起管子腐蚀穿孔,同时结垢情况会加重,故出口温度最大不能超过45℃。
压力通过对流体压力及进出口压差的测定与检查,可判断换热器内部结垢、堵塞情况及流体流量大小或泄漏情况。
高压流体往低压流体中泄漏,使低压流体压力很快上升,甚至超压,并可能产生各种不良后果,对运行中的高压换热器应特别警惕这一点。
操作中若发现压力骤变,除检查换热器本身问题以外,还应考虑系统内部其他因素的影响,如系统阀门损坏及输送流体的机械发生故障,等等。
泄漏换热器在运行中产生外漏是较容易发现的。
对低毒介质轻微的气体外漏,可以直接抹上肥皂水或发泡剂来检查,亦可借助试纸变色情况检查。
检查换热器外壳体表面涂层的剥落污染情况,来预测壳体的泄漏,是低压换热器检查壳体外泄漏点的一种常用方法。
对严禁泄漏的中高毒性介质,最常用的方法是在易泄漏口,如法兰、接管处涂对该毒性介质反应非常灵敏的涂料,有毒介质发生微小泄漏,涂料颜色即会发生明显的变化,以此可作出迅速判断,采取措施。
换热器热计算基础换热器是工程中常见的设备,用于在流体之间传递热量。
换热器热计算是指对换热器进行热力学分析和计算,以确定热负荷、传热面积、传热系数等参数的过程。
传热理论是换热器热计算的基础之一、传热过程主要有传导、对流和辐射三种形式。
对于大部分换热器来说,对流传热是主要形式。
传热理论通过数学模型描述了传热过程中的温度场、热流场等参数,这些参数对于换热器设计和性能评估具有重要意义。
传热方法是换热器热计算的基础之一、传热方法包括传导传热、对流传热和辐射传热。
传导传热是指热量通过物质内部的传导方式进行传递。
对流传热是指热量通过流体的对流方式进行传递。
辐射传热是指热量通过辐射方式进行传递。
不同的换热器根据其工作条件和结构,可能会采用不同的传热方法。
传热模型是换热器热计算的基础之一、传热模型是指用数学和物理方法描述换热器内部传热过程的模型。
常见的传热模型包括热平衡模型、LMTD法、NTU法等。
热平衡模型是最简单的传热模型,假设换热器中的热量平衡。
LMTD法(Logarithmic Mean Temperature Difference法)是一种常用的传热模型,它通过计算换热器的LMTD值来估算换热器的传热能力。
NTU法(Number of Transfer Units法)是另一种常用的传热模型,它通过计算传热器的NTU值估算传热器的传热能力。
传热模型的选择取决于具体的换热器设计要求和计算精度的要求。
换热器的结构和运行参数是换热器热计算的基础之一、换热器的结构参数包括传热面积、传热管管径、管道长度等。
传热面积是换热器设计的重要参数,它决定了换热器的传热能力。
传热管管径和管道长度是影响换热器内部流体流动的重要参数,它们决定了流体之间的传热能力和传热阻力。
换热器的运行参数包括进口温度、出口温度、流体流量等。
进口温度和出口温度决定了换热器内部的温度差,它们是计算传热能力的重要参数。
换热器的热计算是工程设计中非常重要的一环。
6.2、传热的基础知识6.2.1、传热在化工生产中的应用传热,即热量传递,是自然界中普遍存在的现象。
传热与化工过程的关系尤为密切。
因为无论生产中的化学过程(化学反应操作),还是物理过程(化工单元操作),几乎都伴有热量的传递。
传热在化工生产过程中的应用主要有以下几方面:(1)、物料的加热、冷却或冷凝,使物料达到指定的温度和相态,以满足反应、加工、储存等的要求;(2)、在某些单元操作(如蒸发、结晶、蒸馏和干燥等)中,都需要输入或输出热量,才能使这些单元操作正常的进行;(3)、化工生产中热能的合理利用和废热的回收;(4)、化工设备和管道的保温,减少热量(或冷量)的损失。
传热设备不仅在化工厂的设备投资中占有相当大的比例,而且它们所消耗的能量也是很大的。
化工生产过程中对传热的要求可分为两种情况:一是强化传热,如各种换热设备中的传热,要求传热速率快,传热效果良好;另一种是削弱传热,如设备和管道的保温,要求传热速率慢,以减小热损失。
传热是一门内容很广的学科,应用于许多工程领域。
这里讨论的重点是传热基本原理和典型传热设备在天然气处理厂的应用。
6.2.2、传热的基本方式根据传热机理的不同,热传递有三种基本方式:热传导、热对流和热辐射。
传热可以依靠一种方式进行,也可以以两种或三种方式同时进行。
(1)、热传导热传导又称导热。
由于物质的分子、原子或电子的运动使热量从物体内高温处向低温处的传递过程称为热传导。
一切物体,不论其内部有无质点的相对运动,只要存在温度差,就必发生热传导。
可见热传导是静止物体内的一种传递方式。
气体、液体和固体的热传导各不相同。
在气体中,热传导是由分子不规则的热运动引起的;在大部分液体和不良导体的固体中,热传导是由分子的动量传递所致;在金属固体中,热传导起因于自由电子的运动,因此良好的导电体也是良好的导热体。
热传导不能在真空中进行。
(2)热对流(对流传热)热对流是指流体中质点发生相对位移而引起的热量传递。
换热器原理知识点总结一、换热器的基本原理(一)热传导和对流传热换热器的换热过程主要涉及到热传导和对流传热两种方式。
热传导是指热量通过物体内部的传递方式,对流传热则是指流体与物体表面发生热量交换的过程。
在换热器中,通过这两种方式实现两种流体之间的热量传递。
(二)换热器的热力学基础换热器的热力学基础主要涉及热平衡、温度差、热传导等概念。
在换热器中,不同流体之间必须达到热平衡,即两种流体的温度相等。
换热器的有效性取决于流体之间的温差,温差越大,热量传递效率越高。
此外,热传导是换热的主要方式之一,它取决于物体的热导率、厚度和传热面积等因素。
二、换热器的分类(一)按换热方式分类按照换热方式的不同,换热器可以分为直接接触换热器和间接换热器。
直接接触换热器是指两种流体直接接触并交换热量,常见的有冷凝器和蒸发器;间接换热器则是指通过换热表面将两种流体的热量传递,常见的有管壳式换热器和板式换热器等。
(二)按换热器结构分类换热器的结构形式有很多种,常见的包括管式换热器、壳管式换热器、板式换热器、螺旋板片换热器等。
不同的结构形式适用于不同的工艺条件和换热要求。
(三)按换热性能分类换热器的性能可分为传热效率、压降、热应力等,这些性能指标对换热器的运行稳定性、能效和安全性有重要影响。
传热效率是衡量换热器性能的重要指标,不同的流体、流速、换热面积等因素都会影响传热效率。
三、换热器的性能参数(一)传热系数传热系数是衡量换热器性能的重要参数之一,它表示单位时间内单位换热面积上的传热量。
传热系数的大小直接影响着换热效率和设备尺寸,传热系数越大,换热器的性能越好。
(二)压降压降是指流体在换热器中通过程中的压力损失,它与设备的阻力、流体速度、管道布局等因素有关。
理想的换热器应该具有较小的压降,以降低能耗和提高设备效率。
(三)换热面积换热面积是指换热器传热表面的总面积,它是决定传热效率的重要因素之一。
通过增加换热面积可以提高传热效率,但也会增加设备成本和维护难度。
化工生产中的传热过程及常见换热器4.2 传导传热4.3 对流传热4.4 间壁式热交换的计算4.5 换热器的选择及传热过程的强化化工生产中的传热过程及常见换热器1.化工生产中的传热过程系统内由于温度的差异使热量从高温向低温转移的过程称之为热量传递过程,简称传热过程。
单元操作中的蒸发、精馏、干燥等过程也需要按一定速率供给热量或移走热量;设备和管道在高温或低温下运行,尽量减少它们与外界的传热,就需要保温;传热过程不但为化工生产过程提供了必要的温度条件,保证了过程的热量平衡,满足了生产的要求,而且也是化学工业提高经济效益、保护环境的重要措施。
的传递速率要高,目的是增大设备的传热强度、提高生产能力或减小设备尺寸、降低生产费用;另一类则是要求尽量避免热量传递,需要采用隔热等方法减小传热速率。
传热过程也分为定态传热和非定态传热两种,换热器传热面上各点温度不随时间而改变的过程称为定态传热,反之,称为不定态传热。
换热器的外形和管束如下图所示.换热器的外形换热器的管束有三种方式。
①直接接触式在某些传热过程中,热气体的直接水冷却及热水的直接空气冷却等。
这种方式传热面积大,设备亦简单。
②间壁式冷、热流体用间壁隔开来,通过间壁进行换热,其型式很多。
③蓄热式使热流体流过换热器,将器内固体填充物加热,然后停止热流体,使冷流体流过蓄热器内已被热流体加热的固体填充物,如此周而复始,达到冷、热流体之间的传热目的。
.传热基本方式热量传递的基本方式有传导传热、对流传热和辐射传热三种。
①传导传热系统温度较高部分的粒子因热运动与相邻的粒子碰撞将热量传递给温度较低粒子的过程称为传导传热,简称热传导或导热。
其特点是,粒子只是在平衡位置附近振动而不发生宏观位移。
②对流传热流体中粒子发生相对宏观位移和混合,将热量由一处传至另一处的过程。
因流体内部各处温度不同造成密度差异所引起的粒子宏观位移,称为自然对流;另一是由于外界机械能量的介入迫使其粒子宏观位移,称为强制对流。