传热设备--过程设备设计
使热量从热流体传递到冷流体的设备称为换热设备,定义,应用,它是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械及其它许多工业部门广泛使用的一种通用设备,投资比重,轻工企业，约占总投资的10%20%； 化工石化，约占总投资的35%40%。,工业使用,使流体温度达到工艺流程规定的指标， 以满足工艺流程上的需要。 换热设备也是回收利用余热、废热特别是低 位热能的有效装置。,过程设备设计,传热设备 换热器是工业生产中重要的单元操作设备之一。类型很多，特点不一，可根据生产工艺要求进行选择。 依据传热原理和实现热交换的方法，换热器可分为间壁式、混合式及蓄热式三类，其中以间壁式换热器应用最普通。,一、间壁式换热器 1夹套式换热器 主要应用于反应过程的加热或冷却。该种换热器的传热系数较小，传热面又受容器的限制，因此适用于传热量不太大的场合。为了提高其传热性能，可在容器内安装搅拌器，使器内液体作强制对流；为了弥补传热面的不足，还可在器内安装蛇管等。,在食品加工中可作液料储存罐、混料罐、暂存罐、搅拌罐、调配罐、加热罐、发酵罐、菌种罐、老化罐、冷热缸、夹层锅等,2蛇管式换热器 （1）沉浸式蛇管换热器 优点：结构简单，价格低廉，便于防腐蚀，能承受高压 缺点：由于容器的体积较蛇管的体积大得多，故管外流体的a较小，因而总传热系数K值也较小。 （2）喷淋式换热器 和沉浸式蛇管换热器相比，具有便于检修和清洗、传热效果较好等优点，缺点是喷淋不易均匀。,蛇管换热器,第二节 列管式换热器的基本型式和设计计算 列管式换热器是目前化工生产中应用最广泛的传热设备，与前述的各种换热器相比，主要优点是单位体积所具有的传热面积大以及传热效果好。此外，结构简单，制造的材料范围较广，操作弹性也较大等，因此，在高温、高压和大型装置上多采用列管式换热器。,一、列管式换热器的基本型式 1固定管板式,固定管板式,2U型管换热器,3浮头式换热器,例如FA600-130-16-2的换热器，FA表示浮头式A型，其换热管为正三角形排列（FB表示浮头式B型，其换热管为正方形排列），壳体公称直径为600mm，公称传热面积为130m，公称压强为16kg/cm管程数为2。 二、列管式换热器设计时应考虑的问题 流体流径的选择 流体流速的选择 流体两端温度的确定 管子的规格和排列方法 管程和壳程数的确实 折流挡板 主要构件 封头 缓冲挡板 导流筒 流体流动阻力（压强降）的计算,第三节 新型的换热器 一、翅片式换热器,二、螺旋板式换热器 螺旋板换热器的优点： 总传热系数高 不易堵塞 能利用低温热源 结构紧凑,螺旋板式换热器的缺点： 操作压强和温度不宜太高 不易检修,螺旋板式换热器,三、板式换热器 优点：结构紧凑、单位体积设备 提供的传热面积大；总传热系数 高，如对低粘度液体的传热，K 值可高达7000W/（m.）；可根 据需要增减板数以调节传热面积； 检修和清洗都较方便等。 缺点：处理量不大；操作压强比较低，一般低于15atm，最高也不超过20atm；因受垫片耐热性能的限制，操作温度不能太高，一般对合成橡胶垫圈不超过130，压缩石棉垫圈也低于250,四、板翅式换热器 主要优点： 总传热系数高 结构紧凑 单位体积设备提供的传热面积一般能达到2500m2，最高可达4300m2，而列管式换热器只有160m2/m3。 适应性强、操作范围广 板翅式换热器的缺点： 由于设备流道很小，故易堵塞而增大压强降；,第四节 各种间壁式换热器的比较和传热的强化途径 一、各种间壁式换热器的比较 选择换热器时要考虑的因素很多，如材料、压强、温度、压强降、结垢腐蚀情况、流动状态、传热效果、检修和操作等。 二、传热的强化途径 所谓强化传热过程，就是指提高冷、热流体间的传热速率。换热器的设计和生产操作中，或换热器的改进中，大多从这三方面来考虑强化传热过程。 增大传热面积A 增大平均温度差 增大总传热系数K,*)用套管换热器加热空气，管隙用饱和水蒸汽加热作热源，空气在管内作湍流流动，现因生产需要将空气流量提高为原来的2倍，若要保持空气进、出口温度不变，则此时的传热温差应为原来的 。 (A)不变 (B)2倍 (C)1.74倍 (D)1.149倍 *)在套管换热器中，已知热流体进、出口温度分别为1100、=60，冷流体进口温度为t1=30,且知（mCp)2/（mCp）1（下标代表冷流体，下标代表热流体），则tm 等于_ 。 A. 30 B. 0 C. 70 D.不确定 *)翅片管换热器一般用于_的场合 A.两侧均为液体 B.两侧均为气体 C.一侧为气体，一侧为蒸汽冷凝, D.一侧沸腾，一侧冷凝 *)某一热流体流经一段直管后，再流入同一内径的弯管段，则弯管段的传热系数比直管段的_，因为 _。 *) 如下图,流量为0.5kg/s、温度为20的水(CP=4.18kJ/kg·K)流过串联的两台列管换热器,以冷却流量为0.8kg/s、温度为120的某溶液(CP=2kJ/kg·K),测得该溶液的出口温度为65。现因故使进口水温降到6, 问:若保持其它进口条件不变,则溶液的出口温度变为多少?,第四节 各种间壁式换热器的比较和传热的强化途径 一、各种间壁式换热器的比较 选择换热器时要考虑的因素很多，如材料、压强、温度、压强降、结垢腐蚀情况、流动状态、传热效果、检修和操作等。 二、传热的强化途径 所谓强化传热过程，就是指提高冷、热流体间的传热速率。换热器的设计和生产操作中，或换热器的改进中，大多从这三方面来考虑强化传热过程。 增大传热面积A 增大平均温度差 增大总传热系数K,
