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第二章 传热2.12.1 热传导热传导2.22.2 对流传热对流传热2.32.3 辐射传热辐射传热2.42.4 稳定传热过程计算稳定传热过程计算2.52.5 不稳定传热不稳定传热2.62.6 换热器简介换热器简介基本概念基本概念热传导热传导(conduction);(conduction);对流对流(convection);(convection);辐射辐射(radiation)(radiation)。传热是由于温度差而引起的能量转移传热是由于温度差而引起的能量转移热量传递。热量传递。根据传热机理不同，传热的基本方式有三种：根据传热机理不同，传热的基本方式有三种：强化传热：加热或冷却物料强化传热：加热或冷却物料削弱传热：设备和管道的保温，减少热损失削弱传热：设备和管道的保温，减少热损失2.1热传导热传导（conduction）通过微观粒子（分子、原子和电子）的运动通过微观粒子（分子、原子和电子）的运动实验能量传递。实验能量传递。A A 傅立叶定律傅立叶定律热导率（热导率（thermalconductivity）,W/(mK)其中保温隔热材料：其中保温隔热材料：非金属固体非金属固体液体液体气体气体大多数食品物料热导率的数量为大多数食品物料热导率的数量为101热传导时，物质内不同位置的温度可能不同，热传导时，物质内不同位置的温度可能不同，也会不同，一般取两传热温度下的平均值。也会不同，一般取两传热温度下的平均值。平壁平壁：一维热传导：一维热传导q为常量为常量圆筒壁圆筒壁：温度仅沿半径方向变：温度仅沿半径方向变化化Q是常量是常量2.1.2通过平壁的稳态导热通过平壁的稳态导热A 单层平壁的稳态导热单层平壁的稳态导热TxbdxT1T2QoQ:传热速度（热流量）传热速度（热流量）W(J/S)R:导热热阻导热热阻S:传热面积传热面积傅立叶定律傅立叶定律是热是热传导的基本定律传导的基本定律当当为常量时为常量时 则平壁内任一等温面的温度则平壁内任一等温面的温度xT1TT2bB 单层圆筒壁单层圆筒壁则圆筒内的温度分布则圆筒内的温度分布温度仅仅沿半径方向变化温度仅仅沿半径方向变化传热面积不是常量。随半径而变传热面积不是常量。随半径而变Q Q是常数，是常数，q q不是常数不是常数A 多层平壁多层平壁2.1.3 多层平壁的稳态导热多层平壁的稳态导热平壁稳定导热平壁稳定导热q q 相等相等某冷库壁面由某冷库壁面由0.076m厚的混凝土外层，厚的混凝土外层，0.100厚的软木中间厚的软木中间层及层及0.013m厚的松木内层组成。其相应的热导率为：混凝厚的松木内层组成。其相应的热导率为：混凝土土0.762W/(mK)；软木；软木0.0433W/(mK).松木松木0.151W/(mK).冷库内壁面温度为冷库内壁面温度为18，外壁面温度为，外壁面温度为24.求进入冷库求进入冷库的热流密度以及松木与软木交界面的温度。的热流密度以及松木与软木交界面的温度。解：由题意为三层平壁的导热，解：由题意为三层平壁的导热，T1=24,T4=-18,b1=0.076m,b2=0.100m,b3=0.013m,1=0.762W/(mK),2=0.0433W/(mK),3=0.151W/(mK)(1)计算热流密度计算热流密度q(2)计算松木与软木交界面的温度计算松木与软木交界面的温度T3B多层圆筒壁的稳态导热多层圆筒壁的稳态导热多层圆筒壁多层圆筒壁Q Q相等相等整理上三式可得整理上三式可得例：内径为例：内径为25.4mm，外径为，外径为50.8mm的不锈钢管，其热的不锈钢管，其热导率为导率为21.63w/(m.k).外包厚度为外包厚度为25.4mm的石棉保温层，的石棉保温层，其热导率为其热导率为0.2423w/(m.k).管的内壁面温度为管的内壁面温度为538，保，保温层的外表面温度为温层的外表面温度为37.8,计算钢管单位长度的热损失计算钢管单位长度的热损失及管壁与保温层分界面的温度。及管壁与保温层分界面的温度。（1）单位管长的热损失）单位管长的热损失Q/LT2=532.5（2）计算管壁与保温层分界面的温度）计算管壁与保温层分界面的温度2.2对流传热对流传热2.2.1牛顿冷却定律牛顿冷却定律（NewtonsLawofcooling）式中式中对流传热系数，对流传热系数，W/（m2K）S总传热面积，总传热面积，m2T温度差的平均值温度差的平均值对流传热的所有复杂性都集中在对流传热的所有复杂性都集中在中中对流传热对流传热-流体与固体壁面流体与固体壁面热对流流体质点间发生相对位移而引起的热量传递过程热对流流体质点间发生相对位移而引起的热量传递过程仅发生在流体仅发生在流体反映了对流传热的快慢，反映了对流传热的快慢，越大表示对流传热愈快。越大表示对流传热愈快。与与不同，不是物理性质，受许多因素影响。不同，不是物理性质，受许多因素影响。距离距离TTwtwt热流体热流体冷流体冷流体传热壁面传热壁面湍流主体湍流主体湍流主体湍流主体传热壁面传热壁面层流层流底层底层层流层流底层底层传热方向传热方向对流传热示意图对流传热示意图各质点混合各质点混合温度梯度小温度梯度小各处温度基本相同各处温度基本相同对流传热对流传热对流传热热阻对流传热热阻主要滞流内层（层流底层）主要滞流内层（层流底层）分层流动，分层流动，各层通过各层通过导热进行。导热进行。热导率小，热导率小，导热热阻导热热阻大，温度大，温度梯度大。梯度大。n对流传热系数关联式2.2.2对流传热系数关联式的建立方法对流传热系数关联式的建立方法理论方法理论方法实验方法实验方法量纲分析实验确定各准数关系量纲分析实验确定各准数关系准数的符号与意义 准数名称符号准数式意义努塞尔（Nusselt）Nu对流传热系数的准数雷诺（Reynolds）Re流动状态的准数准数的符号与意义 准数名称符号准数式意义普兰特（Prandtl）Pr物性影响的准数格拉斯霍夫（Grashof）Gr自然对流影响的准数流体在管内作强制对流流体在管内作强制对流流体在流体在圆形直管内圆形直管内用强制湍用强制湍流、层流、过渡流流、层流、过渡流流体在流体在圆形弯管内圆形弯管内作强制作强制对流对流流体在流体在非圆形管内非圆形管内作强制作强制对流对流流体外绕壁面强制对流流体外绕壁面强制对流流体平行流过平板流体平行流过平板流体流过单个球体的表面流体流过单个球体的表面流体垂直流过圆柱体流体垂直流过圆柱体流体在搅拌槽内强制对流流体在搅拌槽内强制对流大空间自然对流传热大空间自然对流传热蒸气冷凝放热蒸气冷凝放热沸腾传热沸腾传热2.2.3流体在管内强制对流流体在管内强制对流气体或低粘度液体高粘度液体流体绕外壁强制对流绕方形物体绕柱形物体流体绕外壁强制对流2.2.6大空间自然对流传热n例题：某管道上有一个边长为例题：某管道上有一个边长为0.051m0.04m的长方的长方形铜片，它的温度均匀地保持在形铜片，它的温度均匀地保持在82.2，当，当101.3kPa、7.8的冷空气以的冷空气以12.2m/s的速度沿长边平行流过此铜的速度沿长边平行流过此铜片时，试计算对流传热系数。片时，试计算对流传热系数。解：定性温度解：定性温度定性尺寸定性尺寸L0.051m在附录中查得在附录中查得45、101.3kpa下空气物性如下：下空气物性如下：2.2.7蒸气冷凝放热n冷凝传热过程分析n膜状冷凝传热系数的关联式蒸气冷凝有膜状冷凝和滴状冷凝饱和蒸气与低于其温度的壁面接触时，放出潜热。水以水以1m/s的流速从的流速从2525mm2.5mm的管内流过，由的管内流过，由20加加热热40，管长，管长3m.求水与管壁之间的对流传热系数。求水与管壁之间的对流传热系数。解：由题意得出管内强制流动。解：由题意得出管内强制流动。（1）定性温度：）定性温度：定性尺寸：定性尺寸：（2）查取定性温度下的物性。）查取定性温度下的物性。（3）计算水的对流传热系数）计算水的对流传热系数为湍流，选用式为湍流，选用式210，水被加热，水被加热，n=0.4100的的饱和水蒸气在外径为饱和水蒸气在外径为0.05m，长度为，长度为2m的单根垂的单根垂直圆管外冷凝，管外壁温度为直圆管外冷凝，管外壁温度为80.度求单位时间的蒸气度求单位时间的蒸气冷凝量。如果管子改为水平放置，问蒸气冷凝量为多少？冷凝量。如果管子改为水平放置，问蒸气冷凝量为多少？解：蒸气的冷凝潜热取解：蒸气的冷凝潜热取100下的值，由附录查得下的值，由附录查得：定性温度定性温度 T（10080）/290由附录查得由附录查得90下水的物性为下水的物性为（1）单根垂直圆管外冷凝。先假设为层流，则用式）单根垂直圆管外冷凝。先假设为层流，则用式222校对流动类型：校对流动类型：假设正确：假设正确：由牛顿冷却定律，得由牛顿冷却定律，得蒸气冷凝量为蒸气冷凝量为单根水平管外冷凝。以单根水平管外冷凝。以分别表示管垂直和水平放分别表示管垂直和水平放置时的冷凝传热系数，用式置时的冷凝传热系数，用式224除以式除以式222，并注意，并注意到到N1，得，得2.2.8沸腾传热沸腾传热液体与温度高于其液体与温度高于其饱和温度的壁面接饱和温度的壁面接触被加热汽化、并触被加热汽化、并产生气泡的过程称产生气泡的过程称为液体沸腾或沸腾为液体沸腾或沸腾传热。传热。同种液体同种液体沸腾传热沸腾传热时的时的对流传热系数比无相变对流传热系数比无相变时的大。时的大。大容器内饱和沸腾随加热面壁温与液体饱和温度之差大容器内饱和沸腾随加热面壁温与液体饱和温度之差T TTw-TsTw-Ts的变化出现不同类型的沸腾状（三个阶段）的变化出现不同类型的沸腾状（三个阶段）1当温差较小时，加热表面上的液体轻微过热，使液体当温差较小时，加热表面上的液体轻微过热，使液体内部产生自然对流，但没有气泡逸出液面，只在液体内部产生自然对流，但没有气泡逸出液面，只在液体表面发生蒸发。表面发生蒸发。自然对流自然对流2当温差升高，气泡开始在加热面个别地点产生（称为当温差升高，气泡开始在加热面个别地点产生（称为汽化核心）。在此阶段由汽化核心产生的气泡对传热汽化核心）。在此阶段由汽化核心产生的气泡对传热起着主导的作用，起着主导的作用，泡核沸腾或核状沸腾泡核沸腾或核状沸腾3随着温差的进一步增大，加热面的汽化核心数进一步随着温差的进一步增大，加热面的汽化核心数进一步增多，气泡产生的速度大于脱离加热表面的速度，使增多，气泡产生的速度大于脱离加热表面的速度，使得气泡在脱离壁面前就连接起来，形成一层蒸气膜。得气泡在脱离壁面前就连接起来，形成一层蒸气膜。不稳定膜状沸腾稳定膜状沸腾不稳定膜状沸腾稳定膜状沸腾由泡核沸腾向膜状沸腾过渡的转折点称为临界点。由泡核沸腾向膜状沸腾过渡的转折点称为临界点。2.3.1 基本概念基本概念1.1.热辐射热辐射物体由于热的原因以电磁波的形式向外发射能物体由于热的原因以电磁波的形式向外发射能量的过程称为热辐射量的过程称为热辐射（thermalradiation）2.3辐射传热辐射传热2、吸收率、吸收率A，反射率，反射率R 和透过率和透过率D（Absorption,ReflectionandDiaphaneity)3、黑体、白体和透体、黑体、白体和透体黑体黑体A=1白体白体R=1热透体热透体D=1根据能量守恒定律：根据能量守恒定律：理想物体，并不存在理想物体，并不存在4、灰体、灰体 灰灰体体：能能以以相相同同的的吸吸收收率率且且部部分分地地吸吸收收所所有有波波长长范范围围的辐射能的物体称灰体。的辐射能的物体称灰体。理想物体，工程材料作为灰体处理理想物体，工程材料作为灰体处理吸收率与波长无关吸收率与波长无关不透热体不透热体A+R=12.3.2物体的辐射能力物体的辐射能力物体的辐射能力是指物体在一定温度下，单位表面物体的辐射能力是指物体在一定温度下，单位表面积、单位时间内所发射的全部波长的总能量，记做积、单位时间内所发射的全部波长的总能量，记做E，单，单位是位是W/m2A斯蒂芬斯蒂芬波尔茨曼波尔茨曼（Stephen-Boltzman）定律定律黑体的辐射能力记做黑体的辐射能力记做Eb。上上式式说说明明，黑黑体体的的发发射射能能力力正正比比于于热热力力学学温温度度的的四四次方，亦称四次方定律。次方，亦称四次方定律。为黑体的辐射常数，其值为为黑体的辐射常数，其值为5.6710-8w/(m2K4)T为黑体表面的绝对温度，为黑体表面的绝对温度，K黑度（发射率）黑度（发射率）B B 克希霍夫（克希霍夫（kirchhoffkirchhoff）定律）定律揭示了物体的辐射能力揭示了物体的辐射能力E与与吸收率吸收率A之间的关系。之间的关系。表明灰体的吸收率在数值上等于同温度下该灰体的黑度。表明灰体的吸收率在数值上等于同温度下该灰体的黑度。物体的吸收率愈大，其辐射能力也愈强，物体的吸收率愈大，其辐射能力也愈强，善于吸收的物善于吸收的物体必善于辐射体必善于辐射2.3.3两固体间的辐射传热两固体间的辐射传热A有效辐射与角系数有效辐射与角系数灰体（灰体（S，）本身辐射的能量本身辐射的能量投射能量的反射投射能量的反射有效辐射有效辐射J单位时间内单位时间内由灰体表面由灰体表面所射离的总所射离的总能量。能量。例图例图设设q为该灰体单位表面与外界的换热量为该灰体单位表面与外界的换热量角系数角系数F12：从物体从物体1的表面所发射的能量被另一物体的表面所发射的能量被另一物体2所所截获的分数，截获的分数，F12称为物体称为物体1对物体对物体2的角系数。的角系数。S1F12=S2F21S1、S2分别为物体分别为物体1和物体和物体2的表面积，的表面积，m2F12、F21分别为物体分别为物体1对物体对物体2的角系数和物体的角系数和物体2对物体对物体1 的角系数。的角系数。B辐射传热的计算辐射传热的计算n对于S1=S2的大平板n对于S1S2n平行两有限表面解：本题属于两表面构成的封闭空间的辐射传热，解：本题属于两表面构成的封闭空间的辐射传热，应用式应用式239，有，有2.3.4对流与辐射综合传热对流与辐射综合传热n在食品工业中，许多设备的外表温度高于环境温度，通过对流和辐射方式，向周围散热，造成大量的能量损失。对流对流辐射辐射总热损失总热损失 对流辐射综合传热系数对流辐射综合传热系数外径为外径为194mm的蒸气管道，外包一层热导率为的蒸气管道，外包一层热导率为0.09w/(m.k)的保温材料。管道的外壁面温度为的保温材料。管道的外壁面温度为133，保，保温层外表面温度要求不超过温层外表面温度要求不超过40，周围环境温度为，周围环境温度为20，求保温层的厚度应为多少？求保温层的厚度应为多少？解：由题给条件，可选用式解：由题给条件，可选用式246计算。计算。设加了保温层以后的管道外径为设加了保温层以后的管道外径为d0，则单位管长的热损失为，则单位管长的热损失为：在稳定传热过程中，热损失等于通过保温层导出的热量在稳定传热过程中，热损失等于通过保温层导出的热量无相变化无相变化上式即为上式即为换热器的热量恒算式换热器的热量恒算式。式中式中Q换热器的热负荷，换热器的热负荷，kJ/h或或wQL换热器的热损失，换热器的热损失，wCp流体的平均定压比热容，流体的平均定压比热容，J/(kg.k)W流体的质量流量，流体的质量流量，kg/s下下标标c、h分分别别表表示示冷冷流流体体和和热热流流体体，下下标标1和和2表表示示换换热热器器的的进进口口和和出出口口Q=Wh(Th1-Th2)=WcCpc(Tc2-Tc1)+QL2.4稳定传热过程计算稳定传热过程计算2.4.1热量恒算热量恒算 若换热器中两流体若换热器中两流体有相变有相变时，则有时，则有式中式中cp流体的比热，流体的比热，J/（kgk）r饱和蒸气的冷凝潜热，饱和蒸气的冷凝潜热，J/kgTs冷凝液的饱和温度，冷凝液的饱和温度，Q=Whr+cph(Th1-Th2)=WcCpc(Tc2-Tc1)+QLQ=Whr=WcCpc(Tc2-Tc1)+QL2.4.2总传热速率方程总传热速率方程间壁式换热器K换热器的平均传热系数，换热器的平均传热系数，w/(m2.k)主要取决于流体的物性、操作条件、换热器类型主要取决于流体的物性、操作条件、换热器类型A总传热系数的计算总传热系数的计算通过管壁通过管壁的导热的导热外侧的对外侧的对流传热流传热Q1QcondQ0稳定传热稳定传热通过各步的传热速率相等通过各步的传热速率相等管壁内侧管壁内侧的对流的对流与与Q=KSTm比较比较外壁外壁内壁内壁平壁平壁总热阻总热阻B污垢热阻污垢热阻由于传热壁面上积存一层污垢，对传热产生的附加热阻。由于传热壁面上积存一层污垢，对传热产生的附加热阻。管内外表面的污垢热阻分别为管内外表面的污垢热阻分别为Rsi，Rso,m2.K/w 平壁平壁某一蒸发器，管内通某一蒸发器，管内通90热流体加热，对流传热系数热流体加热，对流传热系数i为为1160w/(m2K).管外有某种流体沸腾，沸点为管外有某种流体沸腾，沸点为50，对流传热系数对流传热系数0为为5800w/(m2K).求以下两种情况下的求以下两种情况下的壁温：壁温：（1）管壁清洁无垢）管壁清洁无垢（2）外侧有污垢产生，污垢热阻为）外侧有污垢产生，污垢热阻为0.005w/(m2K).解：解：在传热过程中，金属壁的热阻很小，通常可以忽在传热过程中，金属壁的热阻很小，通常可以忽略不计。根据温度差与热阻成正比，壁温略不计。根据温度差与热阻成正比，壁温TW，管内流，管内流体温度体温度Th，管外流体温度为，管外流体温度为Tc壁温更接近热阻较小一侧的流体温度壁温更接近热阻较小一侧的流体温度1.管壁无污垢时的壁温管壁无污垢时的壁温2.管壁外侧有污垢时的壁温管壁外侧有污垢时的壁温2.4.4传热的平均温度差传热的平均温度差A恒温传热时的平均温差恒温传热时的平均温差恒温传热：换热器中间壁两侧的流体均有相变化，两恒温传热：换热器中间壁两侧的流体均有相变化，两流体温度保持不变。流体温度保持不变。Tm=Th-TcB变温传热时变温传热时逆流和并流逆流和并流错流和折流错流和折流逆流时逆流时热流体热流体Th冷流体冷流体Tc进口进口100出口出口3040出口出口15进口进口T7025并流时并流时热流体热流体Th冷流体冷流体Tc进口进口100进口进口1540出口出口30出口出口T8510用一传热面积为用一传热面积为20m2的换热器将流量为的换热器将流量为1.4kg/s的某种的某种气体从气体从50冷却到冷却到35，使用的冷却水初温为，使用的冷却水初温为25，与气体作逆流流动。换热器总传热系数为与气体作逆流流动。换热器总传热系数为230W/(m2K).气体的平均比热容为气体的平均比热容为1.0kJ/(kgK)。求冷却水用量及出。求冷却水用量及出口温度。水的比热容取为口温度。水的比热容取为4.18kJ/(kgK)。解：热量衡算式解：热量衡算式将已知数据代入上两式得：将已知数据代入上两式得：2.4.5传热面积的计算传热面积的计算A总传热系数总传热系数K为常数为常数若流体的物性随温度变化不大，则若流体的物性随温度变化不大，则K可视为常数可视为常数或进出口处传热系数的算数平均值。或进出口处传热系数的算数平均值。BK为变数为变数K1，K2换热器两端处的传热系数换热器两端处的传热系数1、加加大大传传热热面面积积加加大大传传热热面面积积可可以以增增大大传传热热量量，但但设设备备增增大大，投投资资和和维维费费也也随随之之增增加加。可可采采用用翅翅片片或或螺螺旋旋翅翅片片管管代代替替普普通金属管。通金属管。2、增增加加平平均均温温度度差差在在理理论论上上可可采采取取提提高高加加热热介介质质温温度度或或降降低低冷冷却却介介质质温温度度的的办办法法，但但受受客客观观条条件件（蒸蒸汽汽压压强强、气气温温、水水温温）和和工工艺艺条条件件（热热敏敏性性、冰冰点点）的的限限制制。提提高高蒸蒸汽汽压压强强，设设备备造造价价会会随随之之提提高高。在在一一定定气气源源压压强强下下，可可以以采采取取降降低低管管道道阻阻力力的的方方法法来来提提高高加加热热蒸蒸汽汽的的压压强强。在在一一定定条条件件下下也也可可采采用逆流代替并流。用逆流代替并流。3、减减少少传传热热阻阻力力（1）减减少少壁壁厚厚或或使使用用热热导导率率较较高高的的材材料料；（2）防防止止污污垢垢形形成成或或经经常常清清除除污污垢垢；（3）加加大大流流速速，提提高高湍湍动动程程度度，减减少少层层流流内内层层的的厚厚度度均均有有利利于于提提高高对对流流传传热热系数。系数。2.4.6传热的强化传热的强化2.5不稳定传热不稳定传热 不稳定传热：不稳定传热：是在传热过程中温度场随时间而变化的是在传热过程中温度场随时间而变化的传热过程。传热过程。工业生产上间歇换热设备和连续生产时换热设备的工业生产上间歇换热设备和连续生产时换热设备的启动启动 及停车过程，罐头食品和香肠在蒸气中的加热及停车过程，罐头食品和香肠在蒸气中的加热灭菌及浸在冷水的冷却，鲜肉的冷冻或解冻等。灭菌及浸在冷水的冷却，鲜肉的冷冻或解冻等。集总参数分析法集总参数分析法图解法图解法2.5.1集总参数分析法（忽略内阻）集总参数分析法（忽略内阻）假定在不稳定传热过程中的任意时刻物体内部温度均假定在不稳定传热过程中的任意时刻物体内部温度均匀一致匀一致把温度为把温度为T1的高温固体置于的高温固体置于T1的冷流体中，的冷流体中，使用上式需满足条件。使用上式需满足条件。Bi2.6 2.6 换热器简介换热器简介A 换热器的分类换热器的分类1.直接接触式直接接触式冷热两流体直接接触混合换热，传热效率很高冷热两流体直接接触混合换热，传热效率很高例：喷射式冷凝器例：喷射式冷凝器2.非直接接触式非直接接触式（1）间壁式）间壁式（2）蓄热式）蓄热式（3）流化床）流化床间壁式换热器又可分为：间壁式换热器又可分为：管式换热器管式换热器包括壳管、列管、螺旋管式等包括壳管、列管、螺旋管式等板式换热器板式换热器包括片式、螺旋板式等包括片式、螺旋板式等扩展表面式换热器扩展表面式换热器包括板翅式、管翅式等包括板翅式、管翅式等1夹套式换热器夹套式换热器结构简单，传热系数不高，可在结构简单，传热系数不高，可在釜内安装搅拌器，可在夹套内设釜内安装搅拌器，可在夹套内设置螺旋隔板。置螺旋隔板。设搅拌器（设搅拌器（4）加强传热加强传热夹套（夹套（3）中的介质：中的介质：蒸汽蒸汽 1，5水水 5，12沉浸式换热器沉浸式换热器沉浸在容器的液体中。结构沉浸在容器的液体中。结构简单，价格低廉，便于防腐蚀，简单，价格低廉，便于防腐蚀，能受高压。能受高压。对流传热系数小，可在容器对流传热系数小，可在容器内安装搅拌器。内安装搅拌器。3喷淋式换热器喷淋式换热器也为蛇管换热器的一种，也为蛇管换热器的一种，多用作冷却器。便于检多用作冷却器。便于检修和清洗，传热效果好。修和清洗，传热效果好。但喷淋不易均匀。但喷淋不易均匀。4 4 套管式换热器套管式换热器 由直径大小不同的由直径大小不同的直管制成的同心套管，直管制成的同心套管，并由并由U形弯头连接而形弯头连接而成。构造简单，能耐成。构造简单，能耐高压，传热面积可根高压，传热面积可根据需要而增减，严格据需要而增减，严格逆流，有利传热。逆流，有利传热。但接头多，易泄漏，但接头多，易泄漏，消耗金属量大。适用消耗金属量大。适用于传热面积不大而压于传热面积不大而压强较高的场合。强较高的场合。5列管式换热器列管式换热器A.A.结构形式结构形式由圆筒形由圆筒形壳体壳体及其内部的及其内部的管束管束组成组成管子两端固定在管子两端固定在管板管板上上,管板将壳程管板将壳程和管程流体分开和管程流体分开管板外各有壳体管板外各有壳体封头封头温差补偿结构温差补偿结构 有三种：有三种：(a)固定管板式固定管板式在壳体上加装在壳体上加装膨胀节膨胀节1(c)U型管式型管式(b)浮头式浮头式浮头浮头2可滑动可滑动B.B.管程结构管程结构(1)管子管子采细管径：采细管径：d=1533mm(2)管板管板与管束连接：胀接，焊接与管束连接：胀接，焊接与壳体连接：焊接，法兰夹接与壳体连接：焊接，法兰夹接 管子在管板管子在管板上的排列方式：上的排列方式：(3)封头和分程封头和分程封头封头或或管箱管箱的作用：控制和分配管程流体的作用：控制和分配管程流体管程分：管程分：单程单程（流体经（流体经1次管全长）次管全长）多程：多程：2,4,6程程管箱管箱分程布置方案如图分程布置方案如图3.壳程结构壳程结构(1)壳体壳体(2)挡板挡板D400mm,用钢板卷制用钢板卷制折流挡板有：折流挡板有：环盘型环盘型圆缺型圆缺型挡板挡板（1）固定管板式固定管板式带有补偿圈或称膨胀节的固定管板式换热器。不用带有补偿圈或称膨胀节的固定管板式换热器。不用于两流体的温度差过大（不大于于两流体的温度差过大（不大于70）和壳程流体压）和壳程流体压强过高的场合。强过高的场合。固定管板式换热器具有结构简单和造价低廉的优点。固定管板式换热器具有结构简单和造价低廉的优点。缺点是不易检修和清洗；温度差较大时，应考虑热补偿。缺点是不易检修和清洗；温度差较大时，应考虑热补偿。（2）浮头式浮头式 浮头式换热器两端的管板，一端不与壳体相连，该浮头式换热器两端的管板，一端不与壳体相连，该端称浮头。管子受热时，端称浮头。管子受热时，管束连同浮头可以沿轴向自由伸缩，完全消除了温差管束连同浮头可以沿轴向自由伸缩，完全消除了温差应力。壳体和管束的热膨胀是自由的，管束可以抽出，应力。壳体和管束的热膨胀是自由的，管束可以抽出，便于清洗管间和管内。便于清洗管间和管内。其缺点是结构复杂，造价高（比固定管板高其缺点是结构复杂，造价高（比固定管板高20%），），在运行中浮头处发生泄漏，不易检查处理。浮头式换在运行中浮头处发生泄漏，不易检查处理。浮头式换热器适用于壳体和管束温差较大或壳程介质易结垢的热器适用于壳体和管束温差较大或壳程介质易结垢的条件。条件。3U形管式形管式U形管式换热器每根管子均弯成形管式换热器每根管子均弯成U形，流体进、出口分别安装在同形，流体进、出口分别安装在同一端的两侧，封头内用隔板分成两一端的两侧，封头内用隔板分成两室，每根管子可自由伸缩，来解决室，每根管子可自由伸缩，来解决热补偿问题。热补偿问题。特点：结构简单，质量轻，适用特点：结构简单，质量轻，适用于高温和高压的场合。管程清洗困于高温和高压的场合。管程清洗困难，管程流体必须是洁净和不易结难，管程流体必须是洁净和不易结垢的物垢的物4 板式换热器板式换热器1.1.片式换热器片式换热器板片间有板片间有垫圈垫圈：密封密封形成间隙形成间隙流体分流流体分流流道基本形式流道基本形式（a）并流）并流 （b）串流）串流（c）混流）混流传热板片表面压成传热板片表面压成波纹形波纹形：板片强度板片强度湍流程度湍流程度波纹有人字形波纹有人字形,平直波纹（平直波纹（a）截面有三角形（截面有三角形（b）,梯形（梯形（c）优点优点 大大紧凑紧凑 例：一片式换热器可进行五段操作例：一片式换热器可进行五段操作2.2.螺旋板式换热器螺旋板式换热器2张平行钢板卷制而成张平行钢板卷制而成加顶盖、进出液接管加顶盖、进出液接管n板式换热器换热管直径越小，换热器单位容积的传热面积越大。换热管直径越小，换热器单位容积的传热面积越大。因此，对于洁净的流体管径可取得小些。对于不洁净或因此，对于洁净的流体管径可取得小些。对于不洁净或易结垢的流体，管径取得大些，以免堵塞。目前我国实易结垢的流体，管径取得大些，以免堵塞。目前我国实行的系列标准规定采用行的系列标准规定采用25mm2.5mm和和19mm2mm的管子。的管子。规格型号中通常标明型式，壳体直径，传热面积，能规格型号中通常标明型式，壳体直径，传热面积，能承受的压强和管程数等。承受的压强和管程数等。FB50065252。FB表示浮头式表示浮头式B型，换热管为型，换热管为25mm25mm2.5mm，正方形排列，壳体公称直径，正方形排列，壳体公称直径500mm，公称传热面积公称传热面积65m2，公称压强，公称压强2.5MPa,管程数为管程数为2.