传热及换热器.ppt

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1、热传导基本规律Q Q 热流量，即单位时间通过平壁的热量，热流量，即单位时间通过平壁的热量，W W或或J/sJ/s；A A 平壁的面积，平壁的面积，m2m2；平壁的厚度，平壁的厚度，m m；平壁的导热系数，平壁的导热系数，W/(m)W/(m)或或W/(W/(mKmK)；t t1 1,t,t2 2 平壁两侧的温度，平壁两侧的温度，。R：导热热阻：导热热阻/w或或K/w单层平壁热传导公式单层平壁热传导公式通过多层平壁的稳定热传导假定：（1）一维、稳定的温度场；（2）各层接触良好，接触面两侧温度相同。推广至n层：圆筒壁的稳态热传导圆筒壁的稳态热传导1、单层圆筒壁的稳态热传导、单层圆筒壁的稳态热传导仿仿

2、照照平平壁壁热热传传导导公公式式，通通过过该该圆筒壁的导热速率可以表示为：圆筒壁的导热速率可以表示为：r1r2t1t2单层圆筒壁的导热单层圆筒壁的导热圆筒壁的导热热阻圆筒壁的导热热阻2、多层圆筒壁的稳态热传导、多层圆筒壁的稳态热传导与与多多层层平平壁壁的的稳稳态态热热传导计算类似，可导出：传导计算类似，可导出：r1r2r3r4t1t2t3t4123流体被加热：流体被冷却：式中：Q,Q对流传热速率，W；,对流传热系数，W/(m2)；Tw tw壁温，；T,t流体（平均）温度，；A对流传热面积，m2。对流传热速率方程式强化对流传热的措施提高流速或降低管径均可提高对流传热系提高流速或降低管径均可提高对

3、流传热系数。提高流速效果好，对流传热系数与流数。提高流速效果好，对流传热系数与流速的速的0.8次方成正比，与管径的次方成正比，与管径的0.2次方成次方成反比。反比。总对流传热系数的计算以上公式没有考虑管壁内外污垢热阻，若考虑内外污垢热阻，则以上公式没有考虑管壁内外污垢热阻，若考虑内外污垢热阻，则列管换热器传热面积以管外表面积为基准。温差用对数平均温差公式计算。列管换热器传热面积以管外表面积为基准。温差用对数平均温差公式计算。热量衡算热量衡算确定两流体在换热过程中温度变化的相互关系确定两流体在换热过程中温度变化的相互关系对对于于间间壁壁式式换换热热器器，假假设设换换热热器器绝绝热热良良好好，热热

4、损损失失可可忽忽略略则则在在单单位位时时间间内内的的换换热热器器中中的的流流体体放放出出的的热热量量等于冷流体吸收的热量。即：等于冷流体吸收的热量。即：换热器的热量衡算式换热器的热量衡算式应用：应用：计算换热器的传热量计算换热器的传热量若若换换热热器器中中的的两两流流体体没没有有相相变变，且且比比热热不不随随温温度度而变或可取平均温度下的比热时而变或可取平均温度下的比热时若若换换热热器器中中热热流流体体有有相相变变化化，例例如如饱饱和和蒸蒸汽汽冷冷凝，冷凝液在饱和温度下离开。凝，冷凝液在饱和温度下离开。若冷凝液的温度低于饱和温度离开换热器若冷凝液的温度低于饱和温度离开换热器小结化工生常中传热的

5、主要目的：1.加热、冷却或冷凝，使物料达到指定的温度。2.换热，以回收利用热量或冷量。3.保温，减少热量或冷量的损失。化工生产中传热过程的两种情况化工生产中传热过程的两种情况1）强化传热：）强化传热：各种换热设备中的传热。各种换热设备中的传热。2）削弱传热：）削弱传热：如对设备和管道的保温，如对设备和管道的保温，以减少热损失以减少热损失传热的三种基本方式传热的三种基本方式1、热传导、热传导热量从物体内部温度较高的部分传递到温度较低的热量从物体内部温度较高的部分传递到温度较低的部分或者传递到与之相接触的温度较低的另一物体的部分或者传递到与之相接触的温度较低的另一物体的过程称为热传导，简称导热。过

6、程称为热传导，简称导热。特特点点：物物质质间间没没有有宏宏观观位位移移，只只发发生生在在静静止止物物质质内内的的一种传热方式。一种传热方式。从微观角度来看，气体、液体、导电固体从微观角度来看，气体、液体、导电固体和非导电固体的导热机理各不相同。和非导电固体的导热机理各不相同。气体：气体分子做气体：气体分子做不规则热运动不规则热运动时相互碰时相互碰撞的结果。撞的结果。固体：固体：导电固体导电固体：自由电子在晶格间的运：自由电子在晶格间的运动；良好的导电体中有相当多的自由电子动；良好的导电体中有相当多的自由电子在晶格之间运动，正如这些自由电子能传在晶格之间运动，正如这些自由电子能传导电能一样，它们

7、也能将热能从高温处传导电能一样，它们也能将热能从高温处传到低温处。到低温处。非导电固体非导电固体：非导电体的导热：非导电体的导热是通过晶格结构的振动来实现的。是通过晶格结构的振动来实现的。液体：存在两种不同的观点，类似于气体液体：存在两种不同的观点，类似于气体和类似于非导电固体。和类似于非导电固体。2、热对流、热对流流流体体中中质质点点发发生生相相对对位位移移而而引引起起的的热热量量传传递递，称称为为热热对对流流，对流只能发生在流体中。对流只能发生在流体中。强制对流强制对流自然对流自然对流用用机机械械能能（泵泵、风风机机、搅搅拌拌等等）使使流流体体发生对流而传热。发生对流而传热。由由于于流流体

8、体各各部部分分温温度度的的不不均均匀匀分分布布，形形成成密密度度的的差差异异，在在浮浮升升力力的的作作用用下下，流流体发生对流而传热体发生对流而传热3、辐射、辐射辐辐射射是是一一种种通通过过电电磁磁波波传传递递能能量量的的过过程程。物物体体由由于于热的原因而发出辐射能的过程，称为热辐射。热的原因而发出辐射能的过程，称为热辐射。辐辐射射传传热热，不不仅仅是是能能量量的的传传递递，还还伴伴随随着着能能量量形形式式的转化。的转化。辐辐射射传传热热不不需需要要任任何何介介质质作作媒媒介介，可可以以在在真真空空中中传传播播。注意任何热量的传递只能以任何热量的传递只能以热传导、对流、辐热传导、对流、辐射射

9、三种方式进行。三种方式进行。传热过程往往不是以某种传热方式单独存传热过程往往不是以某种传热方式单独存在。是两种或三种传热方式的组合。在。是两种或三种传热方式的组合。高温高温情况下，情况下，热辐射热辐射是主要形式。是主要形式。对化工中常用的对化工中常用的换热器换热器，主要以，主要以导热导热和和对对流传热流传热为主。为主。传导传热传导传热 1.热传导基本方程热传导基本方程傅里叶定律傅里叶定律当均匀物体两侧有温度差当均匀物体两侧有温度差(t1一一t2)时，热量以传导的方式时，热量以传导的方式,由高温向低温传递。由高温向低温传递。Q Q 热流量，即单位时间通过平壁的热量，热流量，即单位时间通过平壁的热

10、量，W W或或J/sJ/s；A A 平壁的面积，平壁的面积，m2m2；平壁的厚度，平壁的厚度，m m；平壁的导热系数，平壁的导热系数，W/(m)W/(m)或或W/(W/(mKmK)；t t1 1,t,t2 2 平壁两侧的温度，平壁两侧的温度，。导热热阻傅立叶公式变形傅立叶公式变形导热热阻导热热阻平壁材料的热导率越小，平壁越厚，则热平壁材料的热导率越小，平壁越厚，则热传导阻力就越大。热导率值大，则物质的传导阻力就越大。热导率值大，则物质的导热能力越强。导热能力越强。热通量热通量二、导热系数二、导热系数1、导热系数、导热系数物质的物质的物理性质物理性质之一，标志物质的之一，标志物质的导热性能导热性

11、能。一般，金属的导热系数最大，一般，金属的导热系数最大，非金属的固体次之，非金属的固体次之，液体的较小，液体的较小，气体的最小。气体的最小。2、固体的导热系数、固体的导热系数纯金属纯金属的导热系数一般随的导热系数一般随温度的升高而降低温度的升高而降低，金属金属的导热系数大都的导热系数大都随纯度的增加而增大随纯度的增加而增大。非金属的建筑材料或绝热材料非金属的建筑材料或绝热材料的导热系数的导热系数随密度增随密度增加而增大，也随温度升高而增大加而增大，也随温度升高而增大。3、液体的导热系数、液体的导热系数在非金属液体中，在非金属液体中，水水的导热系数最大。除的导热系数最大。除水水和和甘油甘油外，外

12、，绝大多数液体的绝大多数液体的导热系数随温度的升高而略有减小导热系数随温度的升高而略有减小，纯液体的导热系数比溶液的导热系数大。纯液体的导热系数比溶液的导热系数大。3、气体的导热系数、气体的导热系数气体气体的导热系数很小，不利于导热，但的导热系数很小，不利于导热，但有利于保温有利于保温。气体的导热系数气体的导热系数随温度升高而加大随温度升高而加大。在在相相当当大大的的压压强强范范围围内内，气气体体的的导导热热系系数数随随压压强强变变化化极小。极小。注注意意：在在传传热热过过程程中中，物物质质内内不不同同位位置置的的温温度度可可能能不不相相同同，因因而而导导热热系系数数也也不不同同，在在工工程程

13、计计算算中中常常取取导导热热系系数数的算术平均值。的算术平均值。通过多层平壁的稳定热传导假定：（1）一维、稳定的温度场；（2）各层接触良好，接触面两侧温度相同。推广至n层：各层的温差各层的温差可以推出：从上式说明，在稳定多层壁导热过程中，上式说明，在稳定多层壁导热过程中，哪层热阻大，哪层温差就大；反之，哪层热阻大，哪层温差就大；反之，哪层温差大，哪层热阻一定大。当总哪层温差大，哪层热阻一定大。当总温差一定时，传热速率的大小取决于温差一定时，传热速率的大小取决于总热阻的大小。总热阻的大小。圆筒壁的稳态热传导圆筒壁的稳态热传导1、单层圆筒壁的稳态热传导、单层圆筒壁的稳态热传导仿仿照照平平壁壁热热传

14、传导导公公式式，通通过过该该圆筒壁的导热速率可以表示为：圆筒壁的导热速率可以表示为：r1r2t1t2单层圆筒壁的导热单层圆筒壁的导热圆筒壁的导热热阻圆筒壁的导热热阻2、多层圆筒壁的稳态热传导、多层圆筒壁的稳态热传导与与多多层层平平壁壁的的稳稳态态热热传导计算类似，可导出：传导计算类似，可导出：r1r2r3r4t1t2t3t4123对流传热过程分析流体在换热器内的流动大多数情况下为湍流。流体作湍流流动时，靠近壁面处流体流动分别为层流底层、过渡层（缓冲层）、湍流核心。层流底层：流体质点只沿流动方向上作一维运动，在传热方向上无质点的混合，温度变化大，传热主要以热传导的方式进行。导热为主，热阻大，温差

15、大。湍流核心：在远离壁面的湍流中心，流体质点充分混湍流核心：在远离壁面的湍流中心，流体质点充分混合，温度趋于一致（热阻小），传热主要以对流方式合，温度趋于一致（热阻小），传热主要以对流方式进行。质点相互混合交换热量，温差小。进行。质点相互混合交换热量，温差小。过渡区域：温度分布不像湍流主体那么均匀，也不像层流过渡区域：温度分布不像湍流主体那么均匀，也不像层流底层变化明显，传热以热传导和对流两种方式共同进行。底层变化明显，传热以热传导和对流两种方式共同进行。质点混合，分子运动共同作用质点混合，分子运动共同作用,温度变化平缓。温度变化平缓。根据在热传导中的分析，温差大热阻就大。所以，流体作湍流流动

16、时，根据在热传导中的分析，温差大热阻就大。所以，流体作湍流流动时，热阻主要集中在层流底层中。如果要加强传热，必须采取措施来减少层热阻主要集中在层流底层中。如果要加强传热，必须采取措施来减少层流底层的厚度。流底层的厚度。对流传热小结对流传热小结流体沿固体流体沿固体壁面的流动壁面的流动层流内层层流内层缓冲层缓冲层湍流主体湍流主体流流体体分分层层运运动动，相相邻邻层层间间没没有有流流体体的的宏宏观观运运动动。在在垂垂直直于于流流动动方方向向上上不不存存在在热热对对流流，该该方方向向上上的的热热传传递递仅仅为为流流体体的的热热传传导导。该该层层中中温温度度差差较较大大，即即温度梯度较大。温度梯度较大。

17、热热对对流流和和热热传传导导作作用用大大致致相相同同，在在该该层层内温度发生较缓慢的变化。内温度发生较缓慢的变化。温度梯度很小，温度梯度很小，各处的温度基本相同。各处的温度基本相同。流体被加热：流体被冷却：式中：Q,Q对流传热速率，W；,对流传热系数，W/(m2)；Tw tw壁温，；T,t流体（平均）温度，；A对流传热面积，m2。2、对流传热系数、对流传热系数对流传热系数对流传热系数定义式：定义式：表表示示单单位位温温度度差差下下，单单位位传传热热面面积积的的对对流流传传热速率。热速率。单位单位W/m2K。反反映映了了对对流流传传热热的的快快慢慢，对对流流传传热热系系数数大大，则传热则传热快快

18、。影响对流传热系数的因素 1.1.引起流动的原因引起流动的原因自然对流自然对流：由于流体内部存在温差引起密：由于流体内部存在温差引起密度差形成的浮升力，造成流体内部质点的度差形成的浮升力，造成流体内部质点的上升和下降运动，一般上升和下降运动，一般u u较小，较小，也较小。也较小。强制对流强制对流：在外力作用下引起的流动运动，：在外力作用下引起的流动运动，一般一般u u较大，故较大，故 较大。较大。影响对流传热系数的因素 2.2.流体的物性流体的物性当流体种类确定后，根据温度、压力（气当流体种类确定后，根据温度、压力（气体）查对应的物性，影响体）查对应的物性，影响 较大的物性有：较大的物性有：，

19、cpcp。的影响：的影响：；的影响：的影响：ReRe；cpcp的影响：的影响：cpcp cpcp单位体积流体的热容单位体积流体的热容量大，则量大，则 较大；较大；的影响的影响:ReRe影响对流传热系数的因素 3.3.流动型态流动型态层流：层流：热流主要依靠热传导的方式传热。热流主要依靠热传导的方式传热。由于流体的导热系数比金属的导热系数小由于流体的导热系数比金属的导热系数小得多，所以得多，所以热阻大热阻大。湍流湍流：质点充分混合且层流底层变薄，：质点充分混合且层流底层变薄，较较大。大。；但；但ReRe 动力消耗大。动力消耗大。影响对流传热系数的因素 4.4.传热面的形状、大小和位置传热面的形状

20、、大小和位置不同的壁面形状、尺寸影响流型；会造成边界层不同的壁面形状、尺寸影响流型；会造成边界层分离，产生旋涡，增加湍动，使分离，产生旋涡，增加湍动，使 增大。增大。（1 1）形状：比如管、板、管束等；）形状：比如管、板、管束等；（2 2）大小：比如管径和管长等；）大小：比如管径和管长等；（3 3）位置：比如管子得排列方式（如管束有正四）位置：比如管子得排列方式（如管束有正四方形和三角形排列）；管或板是垂直放置还是水方形和三角形排列）；管或板是垂直放置还是水平放置。平放置。对于一种类型的传热面常用一个对对流传热系数对于一种类型的传热面常用一个对对流传热系数有决定性影响的特性尺寸有决定性影响的特

21、性尺寸L L来表示其大小。来表示其大小。影响对流传热系数的因素 5.5.是否发生相变是否发生相变主要有蒸汽冷凝和液体沸腾。发生相变时，主要有蒸汽冷凝和液体沸腾。发生相变时，由于汽化或冷凝的潜热远大于温度变化的由于汽化或冷凝的潜热远大于温度变化的显热（显热（r r远大于远大于cpcp）。一般情况下，有相变）。一般情况下，有相变化时对流传热系数较大。化时对流传热系数较大。影响对流传热系数的因素小结1.1.引起流动的原因引起流动的原因2.2.流体的物性流体的物性3.3.流动型态流动型态4.4.传热面的形状、大小和位置传热面的形状、大小和位置5.5.是否发生相变是否发生相变二、总传热速率方程二、总传热

22、速率方程通通过过换换热热器器中中面面积积为为S的的间间壁壁两两侧侧的的流流体体的的传传热热速速率方程，可以仿照对流传热速率方程写出：率方程，可以仿照对流传热速率方程写出：K换热器的平均传热系数，换热器的平均传热系数，W/m2K或或总传热热阻总传热热阻传热基本方程可分别表示为：传热基本方程可分别表示为：Ki、Ko、Km分分别别为为管管内内表表面面积积、外外表表面面积积和内外侧的平均表面积的传热系数，和内外侧的平均表面积的传热系数，W/m2K Si、So、Sm换换热热器器管管内内表表面面积积、外外表表面面积积和和内外侧的平均面积，内外侧的平均面积，m2。注注：工工程程上上大大多多以以外外表表面面积

23、积为为计计算算基基准准，Ko不不再再加下标加下标“o”三、总传热系数三、总传热系数1、总传热系数、总传热系数K的来源的来源1)生产实际的经验数据生产实际的经验数据2)实验测定实验测定3)公式计算公式计算 2、传热系数、传热系数K的计算的计算 流体通过管壁的传热包括：流体通过管壁的传热包括：1)热流体在流动过程中把热量传递给管壁热流体在流动过程中把热量传递给管壁的对流传热的对流传热2)通过管壁的热传导通过管壁的热传导3)管壁与流动中的冷流体的对流传热管壁与流动中的冷流体的对流传热式中 K总传热系数，w/m2K。讨论：1当传热面为平面时，dA=dA1=dA2=dAm，则：2当传热面为圆筒壁时，两侧

24、的传热面积不等，如以外当传热面为圆筒壁时，两侧的传热面积不等，如以外表面为基准（在换热器系列化标准中常如此规定），即取表面为基准（在换热器系列化标准中常如此规定），即取上式中上式中dA=dA1，则：，则：或或式中式中 K1以换热管的外表面为以换热管的外表面为基准的总传热系数；基准的总传热系数；dm换热管的对数平均直径，换热管的对数平均直径，注意：注意：P152公式公式5-30是考是考虑到换热设备管壁较薄或管虑到换热设备管壁较薄或管径较大。径较大。3、污垢热阻、污垢热阻在在计计算算传传热热系系数数K值值时时，污污垢垢热热阻阻一一般般不不可可忽忽视视，污污垢垢热热阻阻的的大大小小与与流流体体的的性

25、性质质、流流速速、温温度度、设设备备结构以及运行时间等因素有关。结构以及运行时间等因素有关。若若管管壁壁内内侧侧表表面面上上的的污污垢垢热热阻阻分分别别用用Rsi和和Rso表表示示，根据串联热阻叠加原则，根据串联热阻叠加原则，当管壁热阻和污垢热阻均可忽略时，当管壁热阻和污垢热阻均可忽略时，若若则则总热阻是由热阻大的那一侧的对流传热所控制。总热阻是由热阻大的那一侧的对流传热所控制。提提高高K值值，关关键键在在于于提提高高对对流流传传热热系系数数较较小小一一侧侧的的。两两侧侧的的相相差差不不大大时时，则则必必须须同同时时提提高高两两侧侧的的，才才能提高能提高K值。值。污污垢垢热热阻阻为为控控制制因

26、因素素时时，则则必必须须设设法法减减慢慢污污垢垢形形成成速率或及时清除污垢。速率或及时清除污垢。四、传热的平均温度差四、传热的平均温度差恒温差传热：恒温差传热：变温差传热：变温差传热：传热温度差传热温度差不随位置而变不随位置而变的传热的传热传热温度差传热温度差随位置而改变随位置而改变的传热的传热传热传热流动流动形式形式并流并流：逆流逆流：错流错流：折流折流：两流体两流体平行而同向平行而同向的流动的流动两流体两流体平行而反向平行而反向的流动的流动两流体两流体垂直交叉垂直交叉的流动的流动一一流流体体只只沿沿一一个个方方向向流流动动，而而另另一一流体反复折流流体反复折流一、恒温差传热恒温差传热：两侧

27、流体均发生相变，且温度不变，则冷热流体温差处处相等，不随换热器位置而变的情况。如间壁的一侧液体保持恒定的沸腾温度t下蒸发；而间壁的另一侧，饱和蒸汽在温度T下冷凝过程，此时传热面两侧的温度差保持均一不变，称为恒温差传热。二、变温差传热变温差传热是指传热温度随换热器位置而变的情况。当间壁传热过程中一侧或两侧的流体。沿着传热壁面在不同位置点温度不同，因此传热温度差也必随换热器位置而变化，该过程可分为单侧变温和双侧变温两种情况。1单侧变温如用蒸汽加热一冷流体，蒸汽冷凝放出潜热，冷凝温度T不变，而冷流体的温度从t1上升到t2。或者热流体温度从T1下降T2，放出显热去加热另一较低温度t下沸腾的液体，后者温

28、度始终保持在沸点t。2双侧变温此时平均温度差tm与换热器内冷热流体流动方向有关，下面先来介绍工业上常见的几种流动型式。逆流 并流 错流 折流逆流和并流并流：参与换热的两种流体沿传热面平行而同向的流动。逆流：参与换热的两种流体沿传热面平行而反向的流体。1、逆流和并流时的传热温差、逆流和并流时的传热温差对数平均温度差对数平均温度差若两流体若两流体并流流动并流流动，同样可得到，同样可得到相同的结果相同的结果。注注意意：在在应应用用对对数数平平均均温温度度差差计计算算式式时时，通通常常将将换换热热器器两两端端温温度度差差t中中数数值值大大的的写写成成t2，小小的的写成写成t1当当时，可用算术平均值代替

29、对数平均值。时，可用算术平均值代替对数平均值。3不同流动型式的比较不同流动型式的比较(1)在在进进、出出口口温温度度相相同同的的条条件件下下,逆逆流流的的平平均均温温度度差差最最大大,并并流流的的平平均均温温度度差差最最小小,其其他他形形式式流流动动的的平平均均温温度度介介于于逆逆流流和和并并流流之之间间。因因此此，就就提提高高传传热热推推动动力力而而言言，逆逆流流优优于于并并流流及及其其他他形形式式流流动动。当当换换热热器器的的传传热热量量Q及及总总传传热热系系数数K相相同同的的条条件件下下，采采用逆流操作，所需传热面积最小。用逆流操作，所需传热面积最小。(2)逆流可以节省冷却介质或加热介质

30、的用量。逆流可以节省冷却介质或加热介质的用量。所所以以，换换热热器器应应当当尽尽量量采采用用逆逆流流流流动动，尽尽可可能能避避免免并并流流流流动动。在在某某些些生生产产工工艺艺有有特特殊殊要要求求时时，如如要要求求冷冷流流体体被被加加热热时时不不得得超超过过某某一一温温度度或或热热流流体体冷冷却却时时不不得得低低于于某某一一温温度度，应应采采用用并并流流操操作。作。当当换换热热器器有有一一侧侧流流体体发发生生相相变变而而保保持持温温度度不不变变时时，就就无无所所谓谓并并流流和和逆逆流流了了，不不论论何何种种流流动动型型式式，只只要要进进出出口口温温度度相相同同，平平均温度就相等。均温度就相等。

31、(3)采采用用折折流流和和其其他他复复杂杂流流动动的的目目的的是是为为了了提提高高传传热热系系数数，其其代代价价是是平平均均温温度度差差相相应应减小减小。换热器传热过程的强化换热器传热过程的强化 1、传热过程的强化途径、传热过程的强化途径换换热热器器的的强强化化，就就是是提提高高换换热热器器中中冷冷、热热流流体体间间的传热速率。的传热速率。1)增大传热面积增大传热面积增增大大传传热热面面积积，可可以以提提高高换换热热器器的的传传热热速速率率。但但是是增增大大传传热热面面积积不不能能靠靠增增大大换换热热器器的的尺尺寸寸来来实实现现，而而是是要要从从设设备备的的结结构构入入手手，提提高高单单位位体

32、体积积的的传传热热面面积积。如如采采用用小小直直径径管管，用用螺螺旋旋管管、波波纹纹管管代代替替光光滑滑管管，采采用翅片式换热器等都是增大传热面积的有效方法。用翅片式换热器等都是增大传热面积的有效方法。2)增大平均温差增大平均温差平平均均温温差差的的大大小小主主要要取取决决与与两两流流体体的的温温度度条条件件。物物料料的的温温度度由由生生产产工工艺艺所所决决定定，一一般般不不能能随随意意变变动动，而而加加热热介介质质或或冷冷却却介介质质温温度度由由于于所所选选介介质质不不同同，可可以以有有很很大大差差异异，如如化化工工中中常常用用的的加加热热介介质质是是饱饱和和水水蒸蒸气气，提提高高蒸蒸汽汽的

33、的压压强强就就可可以以提提高高蒸蒸汽汽的的温温度度。但但提提高高介介质质的的温温度度必必须须考考虑虑到到技技术术上上的的可可能能和和经经济济上上的的合合理理。当当换换热热器器中中两两流流体体均均无无相相变变时时，应应尽尽可可能能从从结结构构上上采采用用逆逆流流或或接接近近逆逆流流的的流流向向以以得得到到较较大大的的传热温差。传热温差。3)增大传热系数增大传热系数增增大大K值值是是在在强强化化过过程程中中应应该该着着重重考考虑虑的的方方面面。由由于于换换热热器器中中的的传传热热过过程程是是稳稳态态的的串串联联传传热热过过程程，欲欲提提高高K值值，就就必必须须减减小小对对流流传传热热热热阻阻、污污

34、垢垢热热阻阻和和管管壁壁热热阻阻。由由于于各各项项热热阻阻所所占占比比重重不不同同，故故应应设设法减小其中较大的热阻。法减小其中较大的热阻。在在换换热热设设备备中中，金金属属壁壁面面比比较较薄薄且且导导热热系系数数高高，一般不会成为主要热阻。一般不会成为主要热阻。污污垢垢热热阻阻是是一一个个可可变变因因素素，在在换换热热器器投投入入使使用用时时，污污垢垢热热阻阻很很小小，不不会会成成为为主主要要矛矛盾盾。但但随随着着使使用用时时间加长，便可能间加长，便可能成成为为阻阻碍碍传传热热的的主主要要因因素素。因因此此，应应通通过过增增大大流流速速等等手手段段设设法法减减弱弱垢垢层层的的形形成成和和发发

35、展展，并并注注意意及及时时清清除污垢。除污垢。对对流流传传热热热热阻阻经经常常是是传传热热过过程程的的主主要要矛矛盾盾，也也应应是是着着重重研研究究的的内内容容。当当换换热热器器壁壁面面两两侧侧对对流流传传热热系系数数相相差差较较大大时时，应应设设法法强强化化对对流流传传热热系系数数小小的的一一侧侧的的换热。换热。提提高高对对流流传传热热系系数数，减减小小对对流流传传热热热热阻阻的的主主要要途途径径是是减减小小层层流流边边界界层层或或层层流流底底层层的的厚厚度度，通通常常采采用用的的具体手段有：具体手段有：(1)提提高高流流速速，加加大大Re数数，以以减减薄薄层层流流底底层层，例例如如增增加加

36、列列管管式式换换热热器器中中的的管管程程数数和和壳壳体体中中的的挡挡板板数数，可可分别提高管程和壳程的流速。分别提高管程和壳程的流速。(2)增增加加流流体体的的人人工工扰扰动动，以以减减薄薄层层流流底底层层。例例如如采采用用管管式式或或螺螺旋旋板板式式换换热热器器；采采用用各各种种异异形形管管或或管管内内加加装装麻麻花花铁铁、螺螺旋旋圈圈或或金金属属卷卷片片等等添添加加物物；采采用用波波纹纹状状或或粗粗糙糙的的换换热热面面等等等等都都可可提提高高对对流流传传热热强强度度。在在列列管管式式换换热热器器的的壳壳程程中中安安装装折折流流挡挡板板，使使流流体体流流动动方方向向不不断断改改变变，增增加加

37、流流体体的的扰扰动动，是是提提高高壳壳程程对对流传热系数的重要方法。流传热系数的重要方法。(3)利利用用传传热热进进口口段段换换热热较较强强的的特特性性，采采用用短短管管换换热热器器，如如锯锯齿齿形形翅翅片片的的板板翅翅式式换换热热器器，不不仅仅增增加加了了流流体体的的扰扰动动，而而且且由由于于流流道道短短，边边界界层层厚厚度度小小，因而使对流传热强度加大因而使对流传热强度加大 对换热流体流动空间可按下列原则确定对换热流体流动空间可按下列原则确定 不洁流体或易结垢、沉淀、结晶的流体走管程；不洁流体或易结垢、沉淀、结晶的流体走管程；需提高流速以增大对流传热系数的流体走管程；需提高流速以增大对流传

38、热系数的流体走管程；腐蚀性流体走管程，以免腐蚀壳体和管束；有毒有害腐蚀性流体走管程，以免腐蚀壳体和管束；有毒有害流体宜走管程，可以减少泄露机会。流体宜走管程，可以减少泄露机会。压力高的流体走管程，管子耐压性好；压力高的流体走管程，管子耐压性好；饱和蒸气宜走壳程，便于排出冷凝液；饱和蒸气宜走壳程，便于排出冷凝液；粘度大或流量较小的流体宜走壳程，可在低粘度大或流量较小的流体宜走壳程，可在低 Re（Re100）达到湍流；）达到湍流；需冷却的流体一般选壳程，便于散热。需冷却的流体一般选壳程，便于散热。（3）换管子的规格管子的规格192mm和252.5mm管长：1.5、2.0、3.0、6.0m排列方式：正三角形、正方形直列和错列排列。