1、第四章 传热,4.1 概述 4.1.1 传热过程在化工生产中的应用 4.1.2 冷热流体的接触方式 4.1.3 热载体及其选择 4.1.3 传热的三种基本方式 4.1.4 间壁式换热器的传热过程,4.1.1 传热过程在化工生产中的应用,加热或冷却 换热 保温,强化传热过程削弱传热过程,作用：,目的：,4.1.2 冷热流体的接触方式,一、直接接触式,板式塔,此方法传热效率高、时间短。但冷、热介质必须能直接混合。,二、蓄热式,优点： 结构较简单 耐高温缺点： 设备体积大 有一定程度的混合,三、间壁式：冷热介质中间由一层固体壁面所隔开,传热面为内管壁的表面积,套管换热器,列管换热器,传热面为壳内所有
2、管束壁的表面积,由壳体、管板、管束、顶盖、接管组成。,4.1.3 热载体及其选择,热源：热水、饱和水蒸气矿物油或联苯等低熔混合物、烟道气等用电加热,冷却剂：水、空气、冷冻盐水、液氨等,冷却温度30C 水加热温度180C 饱和水蒸气,4.1.4 传热的三种基本方式,一、热传导 定义：物体中由于分子的振动，与相邻分子发生碰撞而将热量从高温传向低温的传递方式。 特点：没有物质的宏观位移,靠微观分子的热运动。,气体 分子做不规则热运动时相互碰撞的结果。 固体 导电体：自由电子在晶格间的运动。非导电体：通过晶格结构的振动来实现的。 液体 机理复杂 化工操作 固体中、静止或层流流动的流体中。,二、对流 流
3、体内部质点发生相对位移的热量传递过程。 特点：靠流体质点的宏观运动进行热量传递。,三、热辐射 物体因热的原因发出辐射能的过程称为热辐射。,自然对流：由于温差而引起密度差产生的对流。强制对流：依靠机械施加外力使流体运动。,能量转移、能量形式的转化不需要任何物质作媒介,仅发生在流体中。,4.1.5 间壁式换热器的传热过程,4.2 热传导 4.2.1 有关热传导的基本概念 4.2.2 傅立叶定律 4.2.3 导热系数 4.2.4 通过平壁的稳定热传导 4.2.5 通过圆筒壁的稳定热传导,4.2.1 有关热传导的基本概念,式中 t 某点的温度，；x,y,z 某点的坐标； 时间。,温度场：某时刻，物体或
4、空间各点的温度分布。与时间和位置有关。,(1)温度场,不稳定温度场,稳定温度场,从时间上：,一维温度场： 二维温度场： 三维温度场：,从位置上：,本书研究的是稳定的、一维温度场tf(x),（2）等温面 等温面：在同一时刻，温度场中所有温度相同的点组成的面。,不同温度的等温面不相交。,(3)温度梯度,温度梯度是一个点的概念。温度梯度是一个向量。方向垂直于该点所在等温面，以温度增的方向为正一维稳定热传导,热负荷Q：工艺要求，同种流体需要温升或温降时，吸收或放出的热量，单位 J/s或W。 传热速率Q：热流量，单位时间内通过换热器的整个传热面传递的热量，单位 J/s或W。 热流密度q：热通量，单位时间
5、内通过单位传热面积传递的热量，单位 J/(s. m2)或W/m2。,（4）其他,式中 A总传热面积，m2。,4.2.2 傅立叶定律,式中 dQ 热传导速率，W或J/s；dA 导热面积，m2； dt/dn 温度梯度，/m或K/m； 导热系数，W/(m)或W/(mK)。,负号表示传热方向与温度梯度方向相反,表征材料导热性能的物性参数越大，导热性能越好,对一维稳态热传导,(2) 是分子微观运动的宏观表现。,4.2.3 导热系数,(1) 在数值上等于单位温度梯度下的热通量。, = f(结构,组成,密度,温度,压力）,(3) 各种物质的导热系数,金属固体 非金属固体 液体 气体,在一定温度范围内：,式中
6、 0, 0, t时的导热系数，W/(mK)；a 温度系数。对大多数金属材料a 0 ， t ,1)固体,金属：纯金属 合金非金属：同样温度下，越大， 越大。,2)液体,金属液体较高，非金属液体低，水的最大。,t （除水和甘油）,3)气体,一般来说，纯液体的大于溶液,t ,气体不利用导热，但可用来保温或隔热。,4.2.4 通过平壁的稳定热传导,一、 通过单层平壁的稳定热传导,假设： (1) A大，b小； (2) 材料均匀； (3)温度仅沿x变化，且不随时间变化。,得：,设不随t而变,式中 Q 热流量或传热速率，W或J/s；A 平壁的面积，m2； 平壁的厚度，m； 平壁的导热系数，W/(m)或W/(
7、mK)；t1,t2 平壁两侧的温度，。,讨论：,1可表示为,推动力：,热阻：,若随t变化关系为：,则tx呈抛物线关系。,2. 不随t变化， tx成呈线形关系。,二、 通过多层平壁的稳定热传导,假设： (1) A大，b小； (2) 材料均匀； (3) 温度仅沿x变化，且不随时间变化。 (4) 各层接触良好，接触面两侧温度相同。,推广至n层：,三、各层的温差,思考：厚度相同的三层平壁传热，温度分布如图所示，哪一层热阻最大，说明各层的大小排列。,4.2.5 通过圆筒壁的稳定热传导,一、 通过单层圆筒壁的稳定热传导,假定： (1) 稳定温度场； (2) 一维温度场。,对于稳定温度场,傅立叶定律,边界条
8、件,得：,设不随t而变,式中 Q 热流量或传热速率，W或J/s； 导热系数，W/(m)或W/(mK)；t1,t2 圆筒壁两侧的温度，；r1,r2 圆筒壁内外半径，m。,讨论：,1上式可以为写,对数平均面积,2,3圆筒壁内的温度分布,tr成对数曲线变化(假设不随t变化),4平壁：各处的Q和q均相等；圆筒壁：不同半径r处Q相等，但q却不等。,二、通过多层圆筒壁的稳定热传导,应用： 1、确定壁的热传递速率。 2、求所需加的保温层厚度。 3、求层之间的温度。,4.3 对流传热 4.3.1 对流传热过程分析 4.3.2 对流传热速率 4.3.3 影响对流传热系数的因素 4.3.4 对流传热系数经验关联式
9、的建立 4.3.5 无相变时对流传热系数的经验关联式 4.3.6 有相变时对流传热系数的经验关联式,4.3.1 对流传热过程分析,层流底层 温度梯度大，热传导方式 湍流核心 温度梯度小，对流方式 过渡区域 热传导和对流方式,4.3.2 对流传热速率牛顿冷却定律,式中 Q 对流传热速率，W； 对流传热系数，W/(m2)；Tw 壁温，；T 流体平均温度，；A 传热面积，m2。,式中 t总有效膜厚度；e湍流区虚拟膜厚度； 层流底层膜厚度。,下面来推导牛顿冷却定律,建立膜模型：,流体被冷却：,T,TW,t,tW,t,1. 牛顿冷却定律是一种推论，假设Qt。,2. 复杂问题简单化表示。,推动力：,阻力：
10、,4.3.3 影响对流传热系数的因素,1.引起流动的原因 自然对流：由于流体内部密度差而引起流体的流动。 强制对流：由于外力和压差而引起的流动。,强 自,2.流体的物性，cp,5. 是否发生相变蒸汽冷凝、液体沸腾 相变 无相变,4. 传热面的形状，大小和位置 形状：如管、板、管束等； 大小：如管径和管长等； 位置：如管子的排列方式（管束有正四方形和三角形排列）；管或板是垂直放置还是水平放置。,3.流动形态层流、湍流 湍 层,4.3.4 对流传热系数经验关联式的建立,一、因次分析,式中 l特性尺寸；u特征流速。 基本因次：长度L，时间T，质量M，温度 变量总数：8个 由定律（8-4）=4，可知有
11、4个无因次数群。,f(u，l，cp，gt),Nusselt待定准数,Reynolds，流动型态对对流传热的影响,Prandtl，流体物性对对流传热的影响,Grashof，自然对流对对流传热的影响,二、实验安排及结果整理 以强制湍流为例：NuAReaPrf 1采用不同Pr的流体，固定RelgNuflgPrlgARea 双对数坐标系得一直线，斜率为f,2不同Pr的流体在不同的Re下lgNu/PrfalgRelgA 双对数坐标系中得一直线 斜率为a，截距为A,定性温度的取法：,三、定性温度、特性尺寸的确定,2特性尺寸取对流动与换热有主要影响的某一几何尺寸。,3准数关联式的适用范围。,1确定物性参数数
12、值的温度称为定性温度。,公式分类,无相变,有相变,强制对流,自然对流,管内,管外,湍流 层流 过渡流,直管 非圆管 弯管 短管 黏度修定,垂直流过管束 列管换热器管间,无限大空间 有限大空间,蒸汽冷凝液体沸腾,膜状冷凝,滴状冷凝,在垂直管外或垂直板侧,在水平管外,核状沸腾 膜状沸腾,Nu=f(Pr ,Re),Nu=f(Pr,Gr),一、流体在管内的强制对流,适用范围：Re10000，0.760 ， 2mPa.s,或/ 水2,4.3.5 无相变时对流传热系数的经验关联式,1圆形直管内的湍流,特征尺寸为管内径di流体被加热时，n0.4；被冷却时，n0.3。,注意事项：定性温度取,强化措施：u,u0
13、.8 d, 1/d0.2 流体物性的影响，选大的流体 ,以下是对上面的公式进行修正： (1)高粘度,Re10000，0.760 定性温度取tm；特征尺寸为di,壁温数据 未知时，可近似。,(2)短管 l/d60 ,(3) 过渡流（2000Re10000) ,(4) 弯曲管内 ,(5) 非圆形管强制湍流,1) 当量直径法,2) 直接实验法,套管环隙 : 水-空气系统,适用范围：12000Re220000；d2/d1=1.6517其中 d1为内管外径，d2为外管内径,用de代替di计算，u不同de,要用实际的流通面积计算,特点：1）物性特别是粘度受管内温度不均匀性的影响，导致速度分布受热流方向影响
14、。2）层流的对流传热系数受自然对流影响严重使得对流传热系数提高。3）层流要求的进口段长度长，实际进口段小时，对流传热系数提高。,2. 圆形管内强制层流,热流方向对层流速度分布的影响,适用范围：,当：,定性温度：,二、管外强制对流的对流传热系数1. 流体在管束外垂直流过,在换热器内单排管：,整个管束：,定性温度：,适用范围：,特性尺寸：管的外径do,2流体在换热器壳程的流动,挡板形式：圆形、圆缺形,壳程流体的对流传热系数（圆缺形）：,定性温度：,正方形排列：,正三角形排列：,特征尺寸：当量直径de,流速u按流通截面最大处的截面计算：,式中 h两块折流挡板间距离，m；D换热器壳径，m；do管子的外
15、径，m；t相邻两管中心距，m。,注意：换热器无折流挡板时，流体平行流过管束，对流给热系数按管内强制对流计算，但管子的内径换为当量直径 。,提高壳程对流传热系数的措施：,3）加强湍动，,2）,1）,三、大空间的自然对流传热,（1）注意： c,n与传热面的形状（管或板）、放置位置（垂直、水平）有关。 （2）定性温度：膜温 （3）特征尺寸：垂直的管或板为管长或高度水平管为管外径,适用于无限大空间的自然对流,一、蒸汽冷凝,1. 冷凝方式：滴状冷凝和膜状冷凝,4.3.6 有相变时的对流传热系数,滴膜,2. 冷凝过程的热阻：液膜的厚度,3. 蒸汽冷凝的,1）水平管束外,式中 n水平管束在垂直列上的管子数；
16、r汽化潜热（ts下），kJ/kg。,特性尺寸l：管外径do,定性温度：膜温,湍流,2）竖壁或竖管上的冷凝,层流,适用条件：Re2100,适用条件：Re2100,特性尺寸l：管或板高H,定性温度：膜温,4冷凝传热的影响因素和强化措施 1) 流体物性冷凝液 , ；冷凝液,；潜热r , 2) 温差液膜层流流动时，t=tstW，, 3) 不凝气体 不凝气体存在，导致 ，定期排放。 4）蒸汽流速与流向 （u10m/s ）同向时， ；反向时， ； u ,5) 蒸汽过热包括冷却和冷凝两个过程。 6) 冷凝面的形状和位置目的：减少冷凝液膜的厚度 垂直板或管：开纵向沟槽；水平管束：可采用错列,沸腾种类 1）大容
17、积沸腾 2）管内沸腾 1. 汽泡产生的条件 问题：为什么汽泡只在加热面个别地方产生？ 过热度：t=tWts 汽化核心：一般为粗糙加热面的细小凹缝处 汽化核心生成汽泡长大脱离壁面新汽泡形成搅动液层,二、 液体沸腾,2. 沸腾曲线1）自然对流阶段t t5C 3）不稳定膜状沸腾25C t5C,工业上：核状沸腾,4）稳定膜状沸腾 250C t25C,优点：大，tW小,3、沸腾传热的影响因素及强化措施 1）液体的性质,强化措施：加表面活性剂（乙醇、丙酮等）,2）温差在核状沸腾阶段温差提高， 3）操作压强,4）加热面新的、洁净的、粗糙的加热面，大强化措施：将表面腐蚀，烧结金属粒,4.4 传热过程的计算 4
18、.4.1 总传热速率 4.4.2 热量衡算和传热速率方程间的关系 4.4.3 总传热系数 4.4.4 传热平均温度差 4.4.5 壁温的计算 4.4.6 传热计算示例,一 、总传热速率方程,式中 K平均总传热系数；tm平均温度差。,总传热速率方程,（1）求K平均值。 （2）热量衡算式与传热速率方程间的关系。 （3）tm的求解。,4.4.1 总传热速率方程,4.4.2 热量衡算和传热速率方程间的关系,无热损失：,无相变时,热量衡算：,式中 Q 热冷流体放出或吸收的热量，J/s；w1,w2热冷流体的质量流量，kg/s；cp1,cp2 热冷流体的比热容， J/(s. ) ；h1,h2 冷流体的进出口
19、焓，J/kg；H1,H2 热流体的进出口焓， J/kg 。,相变时,热量衡算：,式中 r 热流体的汽化潜热，kJ/kg；TS 热流体的饱和温度，。,传热计算的出发点和核心：,4.4.3 总传热系数,热流体 固体壁面一侧固体壁面一侧 另一侧固体壁面另一侧 冷流体,（3）管内对流,（1）管外对流,（2）管壁热传导,对于稳定传热,式中 K总传热系数，W/(m2K)。,污垢热阻,式中 R1、R2传热面两侧的污垢热阻，m2K/W。,讨论： 1当传热面为平面时，A=Ai=A0=Am,2以外表面为基准(dA=dA0):,式中 K1以换热管的外表面为基准的总传热系数；dm换热管的对数平均直径。,以壁表面为基准
20、：,以内表面为基准：,3. 近似用平壁计算,工程上习惯以A外为表面积作为计算基准面，所以以后所遇的传热系数K（如没有特殊说明）均为相对于外管表面。,4.当管壁和污垢热阻忽略时，总热阻取决于a小的一侧流体的热阻。,当 时，K,5.壁温接近于热阻较小一侧的流体温度。,6. 1/K值的物理意义,一、恒温传热,二、变温传热,tm与流体流向有关,4.4.4. 传热平均温度差,逆流,并流,错流,折流,1、逆流和并流时的tm,逆流,并流,以逆流为例推导,假设：1）定态传热、定态流动，W1、 W2一定,2）cp1、cp2为常数，为进出口平均温度下的,3）K沿管长不变化。,4）热损失忽略不计。,1）也适用于并流
21、,2）较大温差记为t1，较小温差记为t2； 3）当t1/t22，则可用算术平均值代替,4）当t1t2,：逆流时的平均温度差,2、错流、折流时的,4.4.5 壁温的计算,稳态传热,1大，即/Am小，热阻小，tW=TW,TW接近于T，即大热阻小侧流体的温度。,3两侧有污垢,2当tW=TW，得,4.5 热辐射 4.5.1 基本概念 4.5.2 物体的辐射能力 4.5.3 两固体间的相互辐射 4.5.4 高温设备及管道的热损失,4.5.1 基本概念,1. 辐射：物体通过电磁波来传递能量的过程。,2. 热辐射：物体由于热的原因以电磁波的形式向外发射能量的过程。,特点：能量传递的同时还伴随着能量形式的转换
22、；内能1 电磁波能内能2 温度较高时考虑；不需要任何介质。,辐射传热的特性, 具有反射、折射和吸收的特性； 服从光的反射、折射定律； 能在均一介质中作直线传播。,能量守恒定律：,式中 吸收率；反射率；穿透率。,3. 热辐射对物体的作用 总能量Q；被物体吸收QA ；被反射QR ；穿过物体QD,A,R,D = f(物体性质、温度、表面、辐射波长）,4,4.黑体、镜体（白体）、透热体、灰体 能全部吸收辐射能的物体A=1,R=D=0黑体 能全部反射辐射能的物体R=1,A=R=0镜体 能透过全部辐射能的物体D=1,A=R=0透热体无光泽的煤A=0.97近于黑体干净的雪R=0.985近于白体磨光的金属R=
23、0.97近于白体一般的物体，既不是黑体，也不是镜体。液、固体D=0,A+R=1；气体R=0,A+D=1其吸收率A和物体的性质、状态和波长有关。 灰体对各种波长的辐射能都能同样吸收的理想物体。 特点：吸收率A不随波长而变是不透D=0,A+R=1,4.5.2 物体的辐射能力,物体在一定温度下，单位表面积，单位时间内所发射的全部辐射能（波长从0到），W/m2。,物体的单色辐射能力：物体在一定温度下，发射某种波长的能力；以E表示，单位W/m3。,式中 0黑体辐射常数，=5.67 10-8W/(m2 .K4)；C0黑体辐射系数，=5.67W/(m2 .K4),斯蒂芬-波尔茨曼定律,一、黑体,四次方定律表
24、明，热辐射对温度特别敏感。,二、 实际物体,物体的黑度：,1,物体的黑度：物体的种类、表面温度、表面状况、波长。是物体辐射能力接近黑体辐射能力的程度。,式中 C灰体的辐射系数，C=5.669W/(m2.K4),三、灰体,四、克希霍夫定律,设：A-灰体 B-黑体A发射辐射能全部被B吸收。B发射辐射能： 部分被A吸收 - ；部分被A反射 - ；,热平衡时，对灰体而言：,结论： （1）任何物体的发射能力与吸收率的比值均相同，且等于同温度下绝对黑体的发射能力。物体的发射能力越强，其吸收率越大。 （2）A=即同温度下，物体的吸收率与黑度在数值上相等。 （），即在任何温度下，各种物体中以绝对黑体的发射能力
25、为最大。善于吸收的物体也善于发射。,A和的比较,在同一温度下，物体的吸收率和黑度在数值上相等。 表示灰体发射能力占黑体发射能力的分数 A为外界投射来的辐射能被物体吸收的分数,一、两无限大平行灰体壁面间的相互辐射,4.5.3 两固体间的相互辐射,式中 A平面的传热面积；1-2角系数(物体1发射辐射能被2拦截分率)。,当两平行壁面间距离与表面积相比不是很小时 ，辐射传热速率应写为：,在面积均为A相距很小的平行面间的辐射传热速率为：,C1-2：物体1对物体2的总发射系数，取决于壁面的性质和两个壁面的几何因素。 P165表 4-11 例：车间内有一高和宽各为3m的铸铁炉门，其温度为227，室内温度为2
26、7。为了减少热损失，在炉门前50mm处设置一块尺寸和炉门相同的而黑度为0.11的铝板，试求放置铝板前、后因辐射而损失的热量。,：几何因子或角度系数，表示从辐射面积A所发射出的能量为另一物体表面所拦截的分数。数值与两表面的形状、大小、相互位置以及距离有关。,解：(1)放置铝板前因辐射损失的热量,取铸铁的黑度为,（2）放置铝板后因辐射损失的热量 用下标1、2和i分别表示炉门、房间和铝板。假定铝板的温度为TiK，则铝板向房间辐射的热量为：,式中：,炉门对铝板的辐射传热可视为两无限大平板之间的传热，故放置铝板后因辐射损失的热量为：,式中：,当传热达到稳定时，,放置铝板后因辐射的热损失减少百分率为：,结
27、论：设置隔热挡板是减少辐射散热的有效方法，而且挡板材料的黑度愈低，挡板的层数愈多，则热损失愈少。,三、影响辐射传热的因素,1. 温度的影响 T4 ， 低温时可忽略，高温时可能成为主要方式 2. 几何位置的影响 3. 表面黑度的影响 ，可通过改变黑度的大小强化或减小辐射传热。 4. 辐射表面间介质的影响减小辐射散热，在两换热面加遮热板（黑度较小的热屏）。,4.5.4 高温设备及管道的热损失(辐射对流联合传热),对流散热：,辐射散热：,总热损失：,式中 T对流-辐射联合传热系数，W/(m2.K)。,空气自然对流，当tW150C时 平壁保温层外,(2) 空气沿粗糙壁面强制对流 空气速度u5m/s时,
28、管道及圆筒壁保温层外,空气速度u5m/s时,4.5.5 气体的热辐射,气体：单、对称双原子气体（H2、O2、空气） 近似透热体，无吸收、发射能力多原子气体(CO2、H2O蒸汽) 高温时具有很强发射和吸收能力。 气体热辐射特点：* 选择性 只发射和吸收某一波长范围的辐射能；* 容积辐射特性 吸收和发射在整个体积内进行。 气体发射能力：,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,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
29、：,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。,4.6.2 间壁式换热器的类型,一、夹套换热器,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。,2. 喷淋式,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。,三、套管换热器,四、列管换热器,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,1. 固定管板式,特点：结构简单；但壳程检修和清洗困难。,2. 浮头式,特点：可完全消除热
30、应力,便于清洗和检修, 结构复杂,3. U型管式,特点：结构较浮头简单；但管程不易清洗。,一、列管换热器的设计和选用原则,1. 流径的选择 不清洁、易结垢流体宜走管程 有腐蚀性流体，宜走管程 饱和蒸汽宜走壳程： 因饱和蒸汽干净冷凝水易从壳程排出饱和蒸汽大，无须用流速增大饱和蒸汽大，走壳程与壳体和管子都接触，因此产生热应力小。,高压流体宜走管程 被冷却流体宜走壳程 (6)对流传热系数低走管程。 (7)流量小的或黏度大的走壳程。,2. 流速选用一般流速较大，则传热大，但流速过大会增加阻力，增大动力消耗，因此有一适宜流速范围。,3.管子规格及排列方式 规格 管径：换热器直径越小，换热器单位体积管子数
31、可增多，则换热面积就越大，但管径太小，则阻力会加大，且易堵塞。 目前我国换热器管子有192mm和252.5mm两种。 管长：管长选取以清洗方便、合理使用管子为准，我国管子长度为6m，所以换热器管长取6m的倍数如：1.5、2、3、6几种。 排列方式 等边三角形： 优点为排列紧凑，在同样管间距情况 下，单位面积可排较多管子，且管外 流体扰动大，管外大。 缺点为： 管外清洗较困难。,正方形：管子排列较松散，管外较正三角形排列。 小，但管外清洗较易，如将管束旋转一个角度， 可使管外加大。 4.折流挡板 安装折流挡板，目的是为了提高管外，为取得良好效果，挡板的形状和间距必须适当。,5、流向的选择 (1)
32、从提高传热推动力来言，逆流最佳。 (2)工艺上要求加热某一热敏性物质时，易于控制流体出口温度,采用并流。 (3)采用折流和其它复杂流型的目的是为了提高传热系数，从而提高K来减小传热面积。用来表示某种流动型式在给定工况下接近逆流的程度，最好使0.9，否则另外选其他流型。 (4)当换热器一侧流体发生相变，可能其温度保持不变，此时就无所谓逆并流，不论何种流动形式，只要进出口温度相同，则tm均相等。 6.流体两端的温度及温度差的确定,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
33、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。,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。,4.6.4 传热过程的强化途径,一、增大tm,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,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,三、增大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,4.6.5 新型的换热器,一、平板式换热器,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,二、螺旋板式换热器,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,
