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1
4.6 换热器
4.6.1 换热器的分类
4.6.2 间壁式换热器的类型
4.6.3 列管换热器的选用
4.6.4 传热的强化措施
4.6.5 新型的换热设备返回北京化工大学化工原理电子课件
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4.6.1 换热器的分类
按用途分类：
加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器
按冷热流体热量交换方式分类：
混合式、蓄热式和间壁式
主要内容：
1,根据工艺要求，选择适当的换热器类型；
2,通过计算选择合适的换热器规格。
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4.6.2 间壁式换热器的类型一、夹套换热器返回北京化工大学化工原理电子课件
4
二、蛇管换热器
1,沉浸式强化措施：可减少管外空间；容器内加搅拌器。
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2,喷淋式返回北京化工大学化工原理电子课件
6
优点：结构简单；便于耐腐蚀；管内能耐高压；管外? 比沉浸式大。
缺点：冷却水喷淋不均匀影响传热效果；只能安装在室外，占地面积大。
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三、套管换热器返回北京化工大学化工原理电子课件
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四、列管换热器返回北京化工大学化工原理电子课件
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圆缺形圆盘形多管程：增大管内流体 u，提高管内的?
加挡板：增大壳程流体的湍动，提高壳程的?
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流体流过折流挡板返回北京化工大学化工原理电子课件
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1,固定管板式特点：结构简单；但壳程检修和清洗困难。
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2,浮头式特点：可完全消除热应力,便于清洗和检修,结构复杂返回北京化工大学化工原理电子课件
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3,U型管式特点：结构较浮头简单；但管程不易清洗。
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4.6.3 列管换热器的选用
1,根据工艺任务，计算热负荷
2,计算?tm
3,依据经验选取 K，估算 A
4,确定冷热流体流经管程或壳程，选定 u
先按单壳程多管程的计算，如果?<0.8，应增加壳程数；
由 u和 V估算单管程的管子根数，由管子根数和估算的 A，估算管子长度，再由系列标准选适当型号的换热器。
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5,核算 K
分别计算管程和壳程的?，确定垢阻，求出
K，并与估算的 K进行比较。如果相差较多，
应重新估算。
6,计算 A
根据计算的 K和?tm，计算 A，并与选定的换热器 A相比，应有 10%~25%的裕量。
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选用换热器中的有关问题：
(1) 流体流经管程或壳程的选择管程,不清洁或易结垢、腐蚀性、压力高的流体。
壳程,饱和蒸汽、需要冷却、粘度大或流量小的流体。
原则：传热效果好，结构简单，清洗方便
(2) 流体 u
uK?，在同 Q,?tm下 A?，节省设备费；
uHf,操作费用增加；
u选择是经济上权衡的问题，但要避免层流流动 。
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(3) 换热器中管子的规格和排列方式管子的规格,?19× 2mm和?25× 2.5mm
管长,1.5m,2.0m,3.0m,6.0m
排列方式：
正三角形 正方形直列 正方形错列返回北京化工大学化工原理电子课件
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流体垂直流过管束外流动返回北京化工大学化工原理电子课件
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4.6.4 传热过程的强化途径一、增大?tm
mtKAQ
提高加热剂 T1的温度或降低冷却剂 t1的温度
两侧变温情况下，尽量采用逆流流动为了增强传热效率，可采取?tm?,A/V?,K?。
二、增大 A/V
直接接触传热，可增大 A 和湍动程度，使 Q?
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21
采用高效新型换热器改进传热面结构入手来增大 A 和湍动程度，使 Q?
(a)光直翅片 (b)锯齿翅片 (c)多孔翅片返回北京化工大学化工原理电子课件
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三、增大 K
)1()1(1 2
2
1
1
RbR
K
尽可能利用有相变的热载体（?大）
用?大的热载体，如液体金属 Na等
减小金属壁、污垢及两侧流体热阻中较大者的热阻
提高?较 小一侧有效提高?的方法 (无相变 )：
增大流速
管内加扰流元件
改变传热面形状和增加粗糙度返回北京化工大学化工原理电子课件
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4.6.5 新型的换热器一、平板式换热器返回北京化工大学化工原理电子课件
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优点,
传热效率高,K大
结构紧凑，操作灵活，安装检修方便缺点：
耐温、耐压差
易渗漏，处理量小返回北京化工大学化工原理电子课件
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二、螺旋板式换热器返回北京化工大学化工原理电子课件
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优点：
传热效率高
不易堵塞
结构紧凑，成本较低缺点：
压力、温度不能太高
难以维修返回北京化工大学化工原理电子课件
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三、翅片管换热器特点：增加 A,增强管外流体的湍流来提高?。
重要的应用场合,空气冷却器管外加翅片，大大改善了空气侧的传热效果翅 片 管 换 热 器
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4.6.1 换热器的分类
4.6.2 间壁式换热器的类型
4.6.3 列管换热器的选用
4.6.4 传热的强化措施
4.6.5 新型的换热设备返回北京化工大学化工原理电子课件
2
4.6.1 换热器的分类
按用途分类：
加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器
按冷热流体热量交换方式分类：
混合式、蓄热式和间壁式
主要内容：
1,根据工艺要求，选择适当的换热器类型；
2,通过计算选择合适的换热器规格。
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二、蛇管换热器
1,沉浸式强化措施：可减少管外空间；容器内加搅拌器。
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2,喷淋式返回北京化工大学化工原理电子课件
6
优点：结构简单；便于耐腐蚀；管内能耐高压；管外? 比沉浸式大。
缺点：冷却水喷淋不均匀影响传热效果；只能安装在室外，占地面积大。
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三、套管换热器返回北京化工大学化工原理电子课件
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四、列管换热器返回北京化工大学化工原理电子课件
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圆缺形圆盘形多管程：增大管内流体 u，提高管内的?
加挡板：增大壳程流体的湍动，提高壳程的?
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流体流过折流挡板返回北京化工大学化工原理电子课件
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1,固定管板式特点：结构简单；但壳程检修和清洗困难。
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2,浮头式特点：可完全消除热应力,便于清洗和检修,结构复杂返回北京化工大学化工原理电子课件
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3,U型管式特点：结构较浮头简单；但管程不易清洗。
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4.6.3 列管换热器的选用
1,根据工艺任务，计算热负荷
2,计算?tm
3,依据经验选取 K，估算 A
4,确定冷热流体流经管程或壳程，选定 u
先按单壳程多管程的计算，如果?<0.8，应增加壳程数；
由 u和 V估算单管程的管子根数，由管子根数和估算的 A，估算管子长度，再由系列标准选适当型号的换热器。
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5,核算 K
分别计算管程和壳程的?，确定垢阻，求出
K，并与估算的 K进行比较。如果相差较多，
应重新估算。
6,计算 A
根据计算的 K和?tm，计算 A，并与选定的换热器 A相比，应有 10%~25%的裕量。
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选用换热器中的有关问题：
(1) 流体流经管程或壳程的选择管程,不清洁或易结垢、腐蚀性、压力高的流体。
壳程,饱和蒸汽、需要冷却、粘度大或流量小的流体。
原则：传热效果好，结构简单，清洗方便
(2) 流体 u
uK?，在同 Q,?tm下 A?，节省设备费；
uHf,操作费用增加；
u选择是经济上权衡的问题，但要避免层流流动 。
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(3) 换热器中管子的规格和排列方式管子的规格,?19× 2mm和?25× 2.5mm
管长,1.5m,2.0m,3.0m,6.0m
排列方式：
正三角形 正方形直列 正方形错列返回北京化工大学化工原理电子课件
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流体垂直流过管束外流动返回北京化工大学化工原理电子课件
20
4.6.4 传热过程的强化途径一、增大?tm
mtKAQ
提高加热剂 T1的温度或降低冷却剂 t1的温度
两侧变温情况下，尽量采用逆流流动为了增强传热效率，可采取?tm?,A/V?,K?。
二、增大 A/V
直接接触传热，可增大 A 和湍动程度，使 Q?
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采用高效新型换热器改进传热面结构入手来增大 A 和湍动程度，使 Q?
(a)光直翅片 (b)锯齿翅片 (c)多孔翅片返回北京化工大学化工原理电子课件
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三、增大 K
)1()1(1 2
2
1
1
RbR
K
尽可能利用有相变的热载体（?大）
用?大的热载体，如液体金属 Na等
减小金属壁、污垢及两侧流体热阻中较大者的热阻
提高?较 小一侧有效提高?的方法 (无相变 )：
增大流速
管内加扰流元件
改变传热面形状和增加粗糙度返回北京化工大学化工原理电子课件
23
4.6.5 新型的换热器一、平板式换热器返回北京化工大学化工原理电子课件
24
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优点,
传热效率高,K大
结构紧凑，操作灵活，安装检修方便缺点：
耐温、耐压差
易渗漏，处理量小返回北京化工大学化工原理电子课件
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二、螺旋板式换热器返回北京化工大学化工原理电子课件
27
优点：
传热效率高
不易堵塞
结构紧凑，成本较低缺点：
压力、温度不能太高
难以维修返回北京化工大学化工原理电子课件
28
三、翅片管换热器特点：增加 A,增强管外流体的湍流来提高?。
重要的应用场合,空气冷却器管外加翅片，大大改善了空气侧的传热效果翅 片 管 换 热 器
