5章换热器解析
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换热器的工作原理及分类一、概述换热器(heatexchanger),是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备,又称热交换器。
换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位,其在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等,应用广泛。
二、分类适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器,结构型式也不同,换热器的具体分类如下:(一)按传热原理分类1.间壁式换热器间壁式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动,通过壁面的导热和流体在壁表面对流,两种流体之间进行换热。
间壁式换热器有管壳式、套管式和其他型式的换热器。
间壁式换热器是目前应用最为广泛的换热器。
2.蓄热式换热器蓄热式换热器通过固体物质构成的蓄热体,把热量从高温流体传递给低温流体,热介质先通过加热固体物质达到一定温度后,冷介质再通过固体物质被加热,使之达到热量传递的目的。
蓄热式换热器有旋转式、阀门切换式等。
3.流体连接间接式换热器流体连接间接式换热器,是把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器,热载体在高温流体换热器和低温流体之间循环,在高温流体接受热量,在低温流体换热器把热量释放给低温流体。
4.直接接触式换热器又被称为混合式换热器,这种换热器是两种流体直接接触,彼此混合进行换热的设备,例如,冷水塔、气体冷凝器等。
5.复式换热器兼有汽水面式间接换热及水水直接混流换热两种换热方式的设备。
同汽水面式间接换热相比,具有更高的换热效率;同汽水直接混合换热相比具有较高的稳定性及较低的机组噪音。
(二)按用途分类1.加热器加热器是把流体加热到必要的温度,但加热流体没有发生相的变化。
2.预热器预热器预先加热流体,为工序操作提供标准的工艺参数。
3.过热器过热器用于把流体(工艺气或蒸汽)加热到过热状态。
4.蒸发器蒸发器用于加热流体,达到沸点以上温度,使其流体蒸发,一般有相的变化。
(三)按结构分类可分为:浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管板换热器、板式换热器等。
《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。
换热器的原理及应用一、换热器的基本原理换热器是一种热交换设备,用于将热量从一个介质传递到另一个介质中。
其基本原理是利用不同温度的两种流体(或气体)之间的热传导,使它们在多个细小通道中进行流动,并通过这些通道的壁与介质之间进行换热。
换热器通常由两个主要部分组成:热源端和热载体端。
热源端是传递热量的一侧,热载体端是吸收热量的一侧。
换热器的基本工作原理如下:1.传热方式:换热器主要通过对流、传导和辐射的方式进行热传导。
2.热源端:热源端的流体吸收热量,并传递给换热器中的壁面。
3.热载体端:热载体端的流体通过与换热器的壁面接触,吸收热量进行传递。
4.换热器壁面:换热器壁面起到隔离两边流体的作用,并通过壁面的传导和对流换热,将热量从热源端传递到热载体端。
5.换热流体状态:换热器可以处理不同物态的流体,包括气体、液体和气液两相流体。
二、换热器的应用领域换热器是广泛应用于工业生产中的关键设备,其作用多种多样。
以下是一些典型的换热器应用领域的列举:1.供暖系统:供暖系统中的换热器将锅炉中的热水或蒸汽传递给房间内的暖气设备,用于供暖。
2.汽车冷却系统:汽车发动机冷却系统中的散热器,通过冷却剂的循环来降低发动机温度,保证发动机正常运行。
3.空调系统:空调系统中的蒸发器和冷凝器,通过制冷剂的循环工作,实现对空气的冷却或加热。
4.石油化工:在石油化工生产过程中,换热器用于原油加热、冷却和重整等工序。
5.核能领域:核电站中的换热器被用于冷却核反应堆中的燃料,并产生蒸汽驱动涡轮发电机。
6.食品加工:食品加工行业中的换热器,用于热交换、杀菌、蒸煮和冷却等工艺。
7.航空航天:飞机和火箭中的换热器,用于控制燃料温度和提供舒适的空调环境。
8.造纸业:造纸过程中,使用换热器来调节纸浆的温度,以实现最佳的造纸质量。
三、换热器的类型根据换热器的结构和工作原理,可以将其划分为多种类型。
以下是常见的几种换热器类型的介绍:1.管壳式换热器:管壳式换热器由一个外壳和许多平行或螺旋排列的管子组成。
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。
换热器的工作原理引言:换热器是一种重要的热交换设备,广泛应用于工业生产和能源系统中。
它可以将热能从一个流体传递到另一个流体,实现热量的有效利用。
本文将详细介绍换热器的工作原理及其五个关键部份。
一、热交换原理1.1 热传导换热器通过热传导实现热量的传递。
当两个温度不同的流体通过换热器的热传导面接触时,热量会从高温流体传递到低温流体。
这种热传导过程是通过份子之间的碰撞和传递能量实现的。
1.2 对流换热对流换热是指通过流体的对流传热来实现热量的传递。
当两个流体在换热器内部流动时,它们之间会形成对流层,热量会通过对流层的传递实现从一个流体到另一个流体的传热。
1.3 辐射换热辐射换热是指通过辐射传热来实现热量的传递。
换热器内部的高温表面会辐射出热量,低温表面则会吸收这些热量。
辐射换热不需要介质,可以在真空中传热。
二、换热器的五个关键部份2.1 热交换管道热交换管道是换热器中的核心部份,用于容纳流体并实现热量的传递。
它通常由金属材料制成,具有良好的导热性和耐腐蚀性。
2.2 管束管束是将多个热交换管道固定在一起的部件,通常由支撑板和固定件组成。
管束的设计和创造对换热器的性能和效率有重要影响。
2.3 壳体壳体是换热器的外壳,用于容纳热交换管道和管束。
它通常由金属材料制成,具有足够的强度和密封性,以承受高压和高温环境。
2.4 冷却介质冷却介质是指通过换热器来吸收热量的流体。
它可以是空气、水、油等不同的介质,根据具体应用需求选择合适的冷却介质。
2.5 加热介质加热介质是指通过换热器来释放热量的流体。
它可以是蒸汽、热水、燃气等不同的介质,根据具体应用需求选择合适的加热介质。
三、换热器的工作过程3.1 冷却过程在冷却过程中,冷却介质从外部环境吸收热量,通过换热器的热交换管道和壳体,将热量传递给加热介质,使其温度升高。
3.2 加热过程在加热过程中,加热介质通过换热器的热交换管道和壳体,释放热量给冷却介质,使其温度降低。
3.3 温差调节换热器可以通过调节冷却介质和加热介质的流量和温度来实现温差的调节,以满足不同的工艺需求。