在工業(yè)中以一種載體(風(fēng)機、散熱片)將熱量從熱流體傳遞到冷流體,我們稱之為熱交換。而熱交換器原理也是如此。
熱交換器分類:
1、筒式
筒式的體積小,交換效率高。但用戶不能查看里面銅管的長度,也不能更換銅管,而且還不太美觀。
2、板式
板式,體積很小,重量很小。熱交換效率很高。里面無銅管。熱交換能力跟層數(shù)有關(guān)。層數(shù)看得見,摸得著。
3、銅制式
鋼制式體積有大有小。用戶也不能查看里面銅管的長度,而且不能更換銅管。但是比較美觀。
4、鑄鐵式
鑄鐵式的體積大,重量重。但是里面的銅管買之前可以打開檢查一下,不容易被商家坑騙,而且用過幾年銅管壞了還可以更換。
1. 熱交換器熱計算的基本原理
1.1. 1熱計算基本方程式 Q=KF△t ------Heat Transfer Equation
1.1.2熱平衡方程式 Heat balance equation Q=M1(I1’-I1”)=M2(I2”-I2’)
1.2平均溫差(圖)對數(shù)平均溫差 △tm或LMTD表示,公式1.11 (for counter flow and parallel flow)(主要用這個)
算術(shù)平均溫差(看) △tm=ψ△tlm,c ψ----修正系數(shù) correction factor ψ=f(P、R) P,R公式及物理意義 1.3.1
傳熱有效度的定義
1.3.2 LMTD及NTU 兩種算法 P24-34
2.管殼式熱交換器 shell-and-tube heat exchanger(計算較多)
2.1.1 types(4種) and standards (國標(biāo)GB151-1999,P43表示法) 2.1.2管子在管板上的固定與排列
Tube bundle type: 1.welding.2.combined
1) 管子在管板上的固定
2) 管子在管板上的排列 tube layout
Triangular layout Square layout Circular layout
Rotated square layout
3) 換熱管中心距:管板上兩根管子中心線的距離稱為換熱管中心距。
2.1.5 折流板 baffle-----一個重要的附件
折流板的作用除了使流體橫過管束流動外,還有支撐管束、防止管束振動彎曲的作用。
Baffle arrangement:水平,數(shù)值,轉(zhuǎn)角
Baffle types:segmental baffle(弓形)、disc-and-ring baflle Baffle fixing
2.1.7 防沖板
2.3 管殼式熱交換器的傳熱計算
2.3.1 傳熱系數(shù)的確定 (確定管內(nèi)面積還是管外面積)
對光滑圓管,以外表面積為準時:
以內(nèi)表面積為準時: 公式2.25,,2.26,
do≈di,可用公式2.27: 2.3.2 換熱系數(shù)的計算
了解貝爾法
Nu=αl/λ Re=ωl/γ Pr=Cpμ/λ P60 表格
2.4.1 管程阻力計算 (壓力計算,參考流體力學(xué))注意:入口,出口,轉(zhuǎn)彎處
2.5 管殼式熱交換器的合理設(shè)計
考慮的主要問題:1.流體在熱交換器內(nèi)流動空間的選擇
2.流體文都和終溫的確定
3.管子直徑的選擇
4.流體流動速度的選擇
5.管殼式熱交換器的熱補償問題
6.管殼式熱交換器的震動與噪聲 Attention:了解設(shè)計原則 3.高效間壁式熱交換器
3.1 螺旋板式熱交換器 spiral heat exchanger
基本構(gòu)造和工作原理 basic structure and principle 3.2 板式熱交換器 板式效率的物理意義 及
影響板式效率的因素
P129 型號表示法
3.3.2 板翅式熱交換器的設(shè)計計算 注意翅片效率:ηf 翅片避免總效率:η0 傳熱量和傳熱系數(shù)計算 P150 公式 3.64;公式 3.65
P154 板翅式熱交換器設(shè)計步驟:(參照老師上課講的內(nèi)容)
3.4 翅片管熱交換器 tube-fin heatexchanger
翅片管熱交換器是一種帶翅(亦稱帶肋)的熱交換器
3.5 熱管熱交換器 heat-pipe heat exchanger
因為工作原理不同 (蒸發(fā),冷凝)所以要在第三章重點注意:5個極限,9個熱阻,及工作原理
P180 什么叫重力輔助熱管
4 混合式熱交換器
分類:冷水塔,氣體洗滌塔,噴射式熱交換器,混合式冷凝器 Attention:重點冷水塔
4.1 冷水塔
1.構(gòu)造及部件功能
2.分類:干式、濕式(效率低) 為什么濕式效率低??P213
冷水塔的工作原理:P216 注意,水溫決定于水和空氣的傳熱
冷水塔內(nèi)水的降溫主要是由于水的蒸發(fā)散熱和氣水之間的接觸傳熱。單位面積水面上的表面蒸發(fā)速度與水溫和蒸汽分子向空氣中擴散的速度有關(guān)。
冷水塔的熱力計算:1 邁克爾焓差方程
注意分情況:a.Q>Qβ b.Q=Qβ c.Q
公式 4.1 公式 4.3 公式 4.4
什么濕球溫度代表著在當(dāng)?shù)貧鉁貤l件下,水可能冷卻到的最低溫度
2 水汽熱平衡方程
P221 冷卻數(shù)N,冷水塔特性數(shù)N’
在氣量和和水量之比相同時,N值越大,表示要求散發(fā)的熱量越多,所需淋水裝置的體積越大。特性數(shù)中的βx
反映了淋水裝置的散熱能力,因而特性數(shù)反映了淋水塔所具有的冷卻能力,他與淋水裝置的構(gòu)造尺寸、散熱性能及水、氣流量有關(guān)。
設(shè)計中應(yīng)保證 N=N’,及為什么?