间壁式换热器

12换热器热计算分两种情况：设计计算和校核计算(1)设计计算：设计一个新的换热器，以确定所需的换热面积⑵校核计算：对已有或已选定了换热面积的换热器，在非设 计工况条件下，核算他能否胜任规定的新任务。

换热器热计算的基本方程式是传热方程式及热平衡式mt kA ∆=Φ)()(22221111t t c q t t c q m m '-''=''-'=Φ),,,(c c h hm t t t t f t ''''''=∆中的三个，，，以及c c h hc mc h mh t t t t c q c q A k ''''''Φ,,,,,8个未知数对于设计计算而言，给定的是 ，以及进出口温度中的三个，最终求对于校核计算而言，给定的一般是 ，以及2个进口温度，待求的是c mc h mh c q c q ,cmc h mh c q c q A ,,A k ,ch t t ''''，31平均温差法：就是直接应用传热方程和热平衡方程进行热 计算，其具体步骤如下：对于设计计算（已知 ，及进出口温度中的三个，求 ）⑴初步布置换热面，并计算出相应的总传热系数k⑵根据给定条件，由热平衡式求出进、出口温度中的那个待定的温度⑶由冷热流体的4个进出口温度确定平均温差⑷由传热方程式计算所需的换热面积A，并核算换热面流体的流动阻力⑸如果流动阻力过大，则需要改变方案重新设计。

c mc h mh c q c q ,A k ,m t4对于校核计算（已知 ，及两个进口温度，求 ）⑴先假设一个流体的出口温度，按热平衡式计算另一个出口温度⑵根据4个进出口温度求得平均温差⑶根据换热器的结构，算出相应工作条件下的总传热系数k⑷已知kA和 ，按传热方程式计算在假设出口温度下的⑸根据4个进出口温度，用热平衡式计算另一个 ，这个值和上面的 ，都是在假设出口温度下得到的，因此，都不是真实的换热量⑹比较两个 Φ 值，满足精度要求，则结束，否则，重新假定出口温度，重复(1)~(6)，直至满足精度要求。

换热器按传热方式和结构分类
根据热量传递方法不同，换热器可以分为间壁式、直接式和蓄热式。

间壁式换热器是化工生产中采用最多的一种，温度不同的两种流体隔着液体流过的器壁（管壁）传热，两种液体互不接触，这种传热办法最适合于化工生产。

因此，这种类型换热器使用十分广泛，型式多样，适用于化工生产的几乎各种条件和场合。

直接接触式换热器，是两种（冷和热）流体进入换热器后，直接接触传递热量，传热效率高，但使用受限制，只适合于允许这两种流体混合的场合，如配设冷凝器等。

蓄热式换热器，是一个充满蓄热体的空间（蓄热室）温度不同的两种流体先后交替地通过蓄热室，实现间接传热。

由于化工生产中绝大多数使用的是间壁式传热，因此以此类换热器为选用设计的主要对象。

间壁式换热器根据间壁的形状，又可分为管壁传热的管壳式和板壁传热的板式换热器，或称为紧凑式换热器。

管壳式换热器是使用得较早的换热器，通常将小直径管用管板组成管束，流体在管内流动，管速外再加一个外壳，另一种流体在管间流动，这样组成一个
管壳式换热器。

其结构简单，制造方便，选用和试用的材料很广泛，处理能力大，清洗方便，适应性强，可以在高温高压下试用，生产制造和操作都有较成熟的经验，型式也有所更新改进，这种换热器使用一直十分普遍。

根据管束和外壳的形状不同，又可分为固定管板、浮头管束、U形管束、填料函管束以及套管（杯）式、蛇管式等。

间壁式换热器课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握间壁式换热器的基本原理、结构形式、计算方法及应用。

在知识目标方面，学生需要了解换热器的工作原理、分类、特点及设计方法；掌握间壁式换热器的结构组成、传热过程及流动特性；熟悉换热器在工程中的应用和选型。

在技能目标方面，学生应能运用所学知识分析和解决实际工程中的换热器问题；具备换热器设计和计算的基本能力。

在情感态度价值观目标方面，培养学生对传热学的兴趣和热爱，使其认识到换热器在能源、环保等领域的的重要性和责任感。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：第一部分介绍换热器的基本概念、分类和特点，使学生了解换热器在工程中的重要性；第二部分讲解间壁式换热器的结构形式、传热过程及流动特性，使学生掌握换热器的工作原理；第三部分阐述换热器的计算方法及应用，培养学生具备换热器设计和计算的能力；第四部分通过实际案例分析，使学生了解换热器在工程中的应用和选型。

三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行授课。

包括：讲授法、案例分析法、实验法等。

在讲授过程中，教师将结合图形、实物模型等进行生动形象的讲解，使学生更好地理解换热器的基本原理和结构；通过案例分析，使学生了解换热器在实际工程中的应用和选型；学生进行实验操作，使学生亲身体验换热器的工作过程，提高其动手能力和实践能力。

四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：教材、参考书、多媒体资料、实验设备等。

教材和参考书将作为学生学习的主要依据，多媒体资料用于辅助讲解和展示，实验设备用于学生的实践操作。

我们将确保教学资源的质量和数量，以丰富学生的学习体验，提高教学效果。

五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化评价方式，全面客观地评价学生的学习成果。

评估方式包括平时表现、作业、考试等。

平时表现主要考察学生的课堂参与度、提问回答、小组讨论等，占总评的20%；作业包括课后习题和小论文，占总评的30%；考试包括期中考试和期末考试，占总评的50%。

传热学-影响间壁式换热器性能的因素及强化措施间壁式换热器主要以热传导、对流形式传热。

但管壁导热热阻较小，对传热影响不大.影响其传热过程的因素主要来自对流传热过程，其中影响较大的有以下几方面。

1)流体的种类和相变:不同的液体、气体或蒸汽的对流传热系数都不相同，牛顿型流体和非牛顿型流体也有区别。

流体有相变的传热过程，其传热机理不同于无相变过程，所以传热系数不同。

2)流体的特性:对对流传热系数影响较大的流体物性有导热系数、乳度、比热容、密度以及体积膨胀系数。

对同一种流体，流体的物性不同，对流传热系数亦不同。

3)流体的流动状态:由层流和湍流的传热机理可知，流体处于层流状态，对流传热系数较小，流体处于剧烈的湍流状态时，对流传热系数大。

4)流体流动的原因:按引起流动的原因分，对流传热分为自然对流和强制对流。

强制对流的传热系数较自然对流的传热系数大几倍甚至几十倍。

5)传热面的形状、位置和大小:传热面的形状(如管、板、环隙、翅片等)、传热面方位和布置(水平或垂直放置，管束的排列方式等)及管道尺寸(如管径和管长等)都直接影响对流传热系数。

6)流体的温度:流体的温度对对流传热的影响表现在流体温度和壁面温度之差、流体物性随温度变化的程度以及附加自然对流等方面。

此外，由于流体内部温度分布不均匀，必然导致密度的差异，从而产生附加的自然对流，这种影响又与热流方向及管子排列情况等有关。

此外，换热器在实际操作中，传热表面上常有污垢积存，对传热产生附加热阻，所以生产用的换热器要防止和减少污垢层的形成，降低其对传热效果的影响。

2·间壁式换热器传热过称的强化路径换热器传热过程的强化就是力求使换热器在单位时间内，单位传热面积传递的热量尽可能增多。

其意义在于:在设备投资及输送功耗一定的条件下，获得较大的传热量，从而增大设备容量，提高劳动生产率;在设备容量不变的情况下使其结构更加紧凑，减少占地空间，节约材料，降低成本:在某种特定技术过程中使某些特殊工艺要求得以实施等。

换热器 英文：heat exchanger （热交换器）定义：将热量从一种载热介质传递给另一种载热介质的装置。

热交换原理和方式可分为：间壁式、混合式和蓄热式。

双马公司所用的换热器绝大多数都是间壁式换热器以及混合式（冷却塔、净化塔） 间壁式换热器1、 夹套式换热器。

这种换热器是在容器外壁安装夹套制成,结构简单;但其加热面受容器壁面限制,传热系数也不高。

为提高传热系数且使釜内液体受热均匀,可在釜内安装搅拌器。

当夹套中通入冷却水或无相变的加热剂时,亦可在夹套中设置螺旋隔板或其它增加湍动的措施,以提高夹套一侧的给热系数.为补充传热面的不足,也可在釜内部安装蛇管。

夹套式换热器广泛用于反应过程的加热和冷却。

2、 套管式换热器。

由直径不同的直管制成的同心套管,并由U 形弯头连接而成.在这种换热器中,一种流体走管内,另一种流体走环隙,两者皆可得到较高的流速,故传热系数较大。

另外,在套管换热器中,两种流体可为纯逆流,对数平均推动力较大。

套管换热器结构简单,能承受高压,应用亦方便(可根据需要增减管段数目)。

套管换热器同时具备传热系数大,传热推动力大及能够承受高压强的优点。

优点：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；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）。

缺点：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。

3、 板式换热器。

最典型的间壁式换热器,它在工业上的应用有着悠久的历史,而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。

主要用于液体与液体之间的换热。

板式换热器是由许多波纹形的传热板片，按一定的间隔，通过橡胶垫片压紧组成的可拆卸的换热设备。