化工原理课程设计-热交换器-讲义课件PPT(演示稿)
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化工机械结构原理电子课件及素材第十一章 热交换器
板式热交换器工作原理
传热板片
板式热交换器结构 1-压紧螺杆；2、4-固定板垫片；3-固定端板；5-六角螺母；6-小垫圈；7-传热板片； 8-定位螺杆；9-中间垫片；10-活动端板垫片；11-定位螺母；12-换向板片；13-活动端板
U型管式热交换器
U型管式热交换器工作原理
4、填料函式热交换器 填料函式热交换器其实是外浮头式热交换器。管束一端与壳体
固定，另一端（外浮头）伸在壳体的外边，它与壳体之间的间隙用 填料函来密封。由于受到填料密封的限制，不能承受过高的温度和 压力；而且对壳程介质要求较高，以防泄漏，故这类热交换器适用 于直径不大、温度、压力不高、壳程介质无毒无害的场合。
化工机械结构原理电子课件及素材第十一章 热交换器
第一节 热交换器的结构类型
按冷、热流体热量交换方式将热交换器分为混合式、蓄热式和间壁 式。
——混合式热交换器的冷热两种介质通过热交换器直接接触和混合 传热。传热充分，设备简单，但只适用于冷、热介质能够互相混合的 场合。
——蓄热式热交换器的冷、热介质通过热交换器壁面传热。热介质 通过时壁面温度升高、积蓄能量；冷介质通过时从壁面获得热量，冷 介质温度提高。蓄热式热交换器设备结构简单，可耐高温，常用于 气—气热交换场合。缺点是设备体积大，过程交替操作，不能完全避 免两种介质的搀杂，化工上应用不多。
螺旋板式热交换器
螺旋板式热交换器工作原理
卷制螺旋板
封焊螺旋板通道
2、板式热交换器
板式热交换器由一系列互相平行、表面具有波纹的薄金属板 相叠而成。比螺旋板式热交换器更为紧凑，传热性能更好。主要 由传热板片、密封垫圈和压紧装置以及其他零部件组成，我国已 建立了GB16409《板式热交换器》国家标准。
热交换器原理与设计总结演示幻灯片
口到出口的方向上总是不断升高
10
对数平均温差，记为 Δtm
? tm
?
?t ? ?t'
ln
? ?
t t
'
?
? tlm
?
? tmax ? ? tmin ln ? tmax
? tmin
11
? 对于对数温差，如果流体的温度沿传热面变
化不大Δtmax <2Δtmin 时，可以用算术平均温差 0.5( Δtmax + Δtmin )近似计算，误差在4％以内。 Δtmax <1.7Δtmin 时,误差在2.3％以内.
t1'
放热
t2 沸腾
t1” t2'
t1 冷凝 吸热
t1' 过热 冷凝
t2” t2”
吸热
过冷
t1” t2'
? 对于上面有相变情况1，2两种情况无顺逆流 之分，对于第三种需要分段处理
12ห้องสมุดไป่ตู้
修正系数Ψ的求取
? 按照逆流算出对数平均温差如下：
? tlm.c
?
(t1'
?
t2
)?
(t1
?
t
' 2
)
ln
(t1' (t1
? ?
t2
t
' 2
) )
?
设辅助参数
? tlm.c
?
(R ? 1) ? (t2 ? ln (1? P)
t2' )
(1? PR)
? P代表冷流体的实 际升温（吸热量） 与最大可能吸热
p?
t2 t1'
? t2' ? t2'
10
对数平均温差，记为 Δtm
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? 对于对数温差，如果流体的温度沿传热面变
化不大Δtmax <2Δtmin 时，可以用算术平均温差 0.5( Δtmax + Δtmin )近似计算，误差在4％以内。 Δtmax <1.7Δtmin 时,误差在2.3％以内.
t1'
放热
t2 沸腾
t1” t2'
t1 冷凝 吸热
t1' 过热 冷凝
t2” t2”
吸热
过冷
t1” t2'
? 对于上面有相变情况1，2两种情况无顺逆流 之分，对于第三种需要分段处理
12ห้องสมุดไป่ตู้
修正系数Ψ的求取
? 按照逆流算出对数平均温差如下：
? tlm.c
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(t1'
?
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设辅助参数
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t2' )
(1? PR)
? P代表冷流体的实 际升温（吸热量） 与最大可能吸热
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化工原理课程设计换热器资料课件
加工成型
采用冲压、焊接、铸造等工 艺将材料加工成换热器的主 体结构。
表面处理
对加工成型的换热器进行清 洗、除锈、喷漆等表面处理 ，以提高其耐腐蚀性和美观 度。
组装与调试
将各部件按照设计要求进行 组装，并进行严格的调试和 检测，确保换热器的性能和 质量符合要求。
05
换热器运行维护与故障处 理
换热器的运行操作要点
03
换热器设计计算
设计计算的基本步骤
计算传热面积
选择合适的换热器类型
根据工艺要求、操作条件、经济 性和可靠性等因素，选择合适的 换热器类型。
根据传热方程和给定的工艺条件 ，计算所需的传热面积。
设计换热器结构
根据传热面积和工艺要求，设计 换热器的结构参数，如管径、管 长、管数、折流板间距等。
确定设计任务和设计条件
本次课程设计的任务是设计一个满足特定工艺要求的换热器，要求掌握换热器 的基本原理、设计方法和优化措施。
实例分析过程展示
换热器类型的选择
设计参数的确定
热力计算与校核
结构设计与优化
根据工艺条件和设计要求，选 择合适的换热器类型，如管壳 式换热器、板式换热器等。
确定换热器的设计参数，包括 流体的进出口温度、流量、压 力降等。
振动与噪音
振动和噪音可能是由于设备不平衡、紧固件松动等原因引起的，需及 时检查并调整；若问题严重，需停机检修并更换损坏部件。
06
课程设计实例分析与讨论
实例背景介绍
换热器在化工生产中的应用
换热器是化工生产中常见的设备，用于实现两种不同温度流体之间的热量交换 ，以达到加热或冷却的目的。
课程设计任务与要求
换热器设计的优化与创新
总结本次课程设计的经验教训，探讨换热器设计的优化与 创新方向，如提高传热效率、降低压力降、实现紧凑化设 计等。
化工原理课程设计课件换热器
6.流体进、出口温度化工的原理确课程设定计课件换热器
换热器中冷、热流体的温度通常都由工艺条件规 定，但在某些情况下则需在设计时加以确定。例 如用冷水冷却某热流体，冷水的进口温度可根据 当地气温条件作出估计(已给)，而冷却水的出口 温度由设计者确定。
一般来说，可采用冷却水的进、出口温差为 5~15℃。
2. 确定冷却水用量
由热量衡算：Q热=Q冷+Q损
式中Q损=(3-5%
)Q 化工原理课程设计课件换热器
热
Q冷= w水C水（t2-t1） Q热=w热C热（T1-T2）
w 水C Q 水 （ 热 t2Q -t损 1)?kg /s?m 3/h
3、计算热负荷Q ′
由于热流体走壳程，热损失不经过传热面积，
★具有补偿圈的固定管板式换热器
膨胀节结构 化工原理课程设计课件换热器
列管式换热器型式的选择
★（ 2） U型管式换热器 ❖结构特点：换热器中化的工原理每课程根设计管课件换子热器都弯制成U形，
进口、出口分别安装在同一管板的两侧，由于仅 一块管板，管子在受热或冷却时可以自由伸缩。
（ 2） U型管式换热器
换热器设计主要内容
1
设计方案的确定 化工原理课程设计课件换热器
2
工艺设计计算
3
结构设计及选型
4
绘制装置图
5
撰写说明书
一.设计方案的确定
设计方案确定内容: 化工原理课程设计课件换热器 工艺过程及流程简介(流程图) 换热器类型、型式的选择； 换热器放置方式的选择； 流体流道的选择； 流体流速的选择 冷却剂(水)出口温度的确定等。
7、选择管径、管长,确定换热管数目 (参化原）
我国列管式换热器标化准工原理中课程常设计用课件换的热器钢管规格（外壁 ×壁厚）有：φ19×2；φ25×2.5； φ38×2.5等。
换热器中冷、热流体的温度通常都由工艺条件规 定，但在某些情况下则需在设计时加以确定。例 如用冷水冷却某热流体，冷水的进口温度可根据 当地气温条件作出估计(已给)，而冷却水的出口 温度由设计者确定。
一般来说，可采用冷却水的进、出口温差为 5~15℃。
2. 确定冷却水用量
由热量衡算：Q热=Q冷+Q损
式中Q损=(3-5%
)Q 化工原理课程设计课件换热器
热
Q冷= w水C水（t2-t1） Q热=w热C热（T1-T2）
w 水C Q 水 （ 热 t2Q -t损 1)?kg /s?m 3/h
3、计算热负荷Q ′
由于热流体走壳程，热损失不经过传热面积，
★具有补偿圈的固定管板式换热器
膨胀节结构 化工原理课程设计课件换热器
列管式换热器型式的选择
★（ 2） U型管式换热器 ❖结构特点：换热器中化的工原理每课程根设计管课件换子热器都弯制成U形，
进口、出口分别安装在同一管板的两侧，由于仅 一块管板，管子在受热或冷却时可以自由伸缩。
（ 2） U型管式换热器
换热器设计主要内容
1
设计方案的确定 化工原理课程设计课件换热器
2
工艺设计计算
3
结构设计及选型
4
绘制装置图
5
撰写说明书
一.设计方案的确定
设计方案确定内容: 化工原理课程设计课件换热器 工艺过程及流程简介(流程图) 换热器类型、型式的选择； 换热器放置方式的选择； 流体流道的选择； 流体流速的选择 冷却剂(水)出口温度的确定等。
7、选择管径、管长,确定换热管数目 (参化原）
我国列管式换热器标化准工原理中课程常设计用课件换的热器钢管规格（外壁 ×壁厚）有：φ19×2；φ25×2.5； φ38×2.5等。
化工原理 传热 完整ppt课件
─热导率或导热系数，W/(m·℃)或W/(m·K)。
精选
18
3、热导率
QAddxtAQdt
dx
(1) 为单位温度梯度下的热通量大小(物理意义)
物质的越大，导热性能越好
(2) 是分子微观运动的宏观表现
= 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
传热
精选
1
第一节 概述
一、传热过程在化工生产中的应用
加热或冷却 换热/能量回用 保温
强化传热过程 削弱传热过程
精选
2
能量回收：节能减排、资源回用！ 同时，是化工厂提高经济效益的一个重要措施！
余热资源被认为是继煤、石油、天然气和水力之后的又一常规能源。
例如：钢铁行业烟气余热回收对比
余热没有回收
热交换器进行余热回收
流 体
间壁
流体与壁面之间的热量传递以对流方式为主，并伴有
流体分子热运动引起的热传导，通常把这一传热过程
称为对流传热。
精选
12
精选
13
6、传热速率方程式
传热过程的推动力是两流体的温度差，因沿传热 管长度不同位置的温度差不同，通常在传热计算 时使用平均温度差，以 t m 表示。经验指出，在稳 态传热过程中，传热速率Q与传热面积A和两流体 的温度差 t m 成正比。即得传热速率方程式为：
QKAtm1/tKmA总总 传热 热阻 推动力
式中 K ── 总传热系数，W/(m2·℃)或W/(m2·K)； Q ── 传热速率，W或J/s；
A ── 总传热面积，m2；
tm ── 两流体的平均精选温差，℃或K。
14
精选
18
3、热导率
QAddxtAQdt
dx
(1) 为单位温度梯度下的热通量大小(物理意义)
物质的越大，导热性能越好
(2) 是分子微观运动的宏观表现
= 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
传热
精选
1
第一节 概述
一、传热过程在化工生产中的应用
加热或冷却 换热/能量回用 保温
强化传热过程 削弱传热过程
精选
2
能量回收：节能减排、资源回用！ 同时，是化工厂提高经济效益的一个重要措施！
余热资源被认为是继煤、石油、天然气和水力之后的又一常规能源。
例如：钢铁行业烟气余热回收对比
余热没有回收
热交换器进行余热回收
流 体
间壁
流体与壁面之间的热量传递以对流方式为主，并伴有
流体分子热运动引起的热传导，通常把这一传热过程
称为对流传热。
精选
12
精选
13
6、传热速率方程式
传热过程的推动力是两流体的温度差，因沿传热 管长度不同位置的温度差不同，通常在传热计算 时使用平均温度差，以 t m 表示。经验指出，在稳 态传热过程中，传热速率Q与传热面积A和两流体 的温度差 t m 成正比。即得传热速率方程式为：
QKAtm1/tKmA总总 传热 热阻 推动力
式中 K ── 总传热系数，W/(m2·℃)或W/(m2·K)； Q ── 传热速率，W或J/s；
A ── 总传热面积，m2；
tm ── 两流体的平均精选温差，℃或K。
14
化工原理换热器设计流程.ppt
5. 选流速：K和Δp的权衡.
例：单管程改双管程 ' 20.8 , p' 2 3
p
管程、壳程都尽量达到湍流 6. 选结构：
固定管板式—温差较小时用; 温差<50℃ 温差大时考虑热胀冷缩:膨胀节,浮头式,U形管式 7.选通道：
易结垢的、腐蚀性的、高压的流体走管程； 蒸汽冷凝走壳程，流量小粘度大的走壳程
得T’=153.6℃ 相当于426kPa(表)
例2 一逆流套管换热器,热空气走管内, 冷水走环隙， 热空气一侧传热阻力控制, 冷、热流体进出口温度 为t1=30℃, t2=45℃, T1=110℃, T2=80℃。
求：当热空气流量qm1加倍时，T’2, t’2=?
思路：先解旧工况的数群
q m 2C q m 1C
本次讲课习题： 第六章 27, 28, 设计报告 下次带好自测练习
•9、要学生做的事，教职员躬亲共做； 要学生 学的知 识，教 职员躬 亲共学 ；要学 生守的 规则， 教职员 躬亲共 守。20 21/5/72 021/5/7 Friday , May 07, 2021 •10、阅读一切好书如同和过去最杰出 的人谈 话。202 1/5/720 21/5/72 021/5/7 5/7/202 1 8:19:44 AM •11、一个好的教师，是一个懂得心理 学和教 育学的 人。202 1/5/720 21/5/72 021/5/7 May -217-May -21 •12、要记住，你不仅是教课的教师， 也是学 生的教 育者， 生活的 导师和 道德的 引路人 。2021/5/72021 /5/7202 1/5/7Fr iday , May 07, 2021 •13、He who seize the right moment, is the right man.谁把握机遇，谁就心想事成。2021/5/72021/5/7202 1/5/720 21/5/75/7/2021 •14、谁要是自己还没有发展培养和教 育好， 他就不 能发展 培养和 教育别 人。202 1年5月 7日星 期五202 1/5/720 21/5/72 021/5/7 •15、一年之计，莫如树谷；十年之计 ，莫如 树木； 终身之 计，莫 如树人 。2021 年5月20 21/5/72 021/5/7 2021/5/75/7/20 21 •16、提出一个问题往往比解决一个更 重要。 因为解 决问题 也许仅 是一个 数学上 或实验 上的技 能而已 ，而提 出新的 问题， 却需要 有创造 性的想 像力， 而且标 志着科 学的真 正进步 。2021/5/72021 /5/7May •17、儿童是中心，教育的措施便围绕 他们而 组织起 来。202 1/5/720 21/5/72 021/5/7 2021/5/7
化工设备(换热器)PPT
化工设备(换热器)
• 换热器概述 • 换热器的设计与选型 • 换热器的应用 • 换热器的维护与保养 • 新型换热器技术与发展趋势
01
换热器概述
定义与作用
定义
换热器是一种用于热量交换的设 备，广泛应用于化工、石油、制 药等领域。
作用
换热器的主要作用是将热量从一 种流体传递给另一种流体，以满 足工艺需求。
智能化
利用传感器、控制器等智能元件， 实现换热器的远程监控、自动控 制和故障诊断，提高设备运行的 安全性和可靠性。
THANKS
感谢观看
强化传热表面
采用翅片、螺旋等强化传热表面，提 高传热效果。
便于清洗和维修
结构设计应便于清洗和维修，减少维 护成本。
03
换热器的应用
在化工行业的应用
化学反应过程中的热量交 换
换热器在化工行业中广泛应用于化学反应过 程中的热量交换，如放热反应和吸热反应的 热量传递。
工艺流程控制
换热器在化工生产过程中起到工艺流程控制的作用 ，通过调节温度、压力等参数，实现对化学反应过 程的有效控制。
食品加工
换热器在食品加工过程中用于加 热和冷却，以实现食品的烹制、
杀菌、保鲜等处理。
饮料生产
换热器在饮料生产过程中用于加 热和冷却，以实现饮料的调配、
灭菌和灌装等处理。
食品包装
换热器在食品包装过程中用于控 制包装材料的温度，以确保食品
包装的质量和安全。
04
换热器的维护与保养
日常维护
每日检查
01
检查换热器的外观是否正常，是否有泄漏、腐蚀、变形等问题。
换热器的分类
按传热原理分类
按结构特点分类
可分为间壁式、混合式和蓄热式换热 器。
• 换热器概述 • 换热器的设计与选型 • 换热器的应用 • 换热器的维护与保养 • 新型换热器技术与发展趋势
01
换热器概述
定义与作用
定义
换热器是一种用于热量交换的设 备，广泛应用于化工、石油、制 药等领域。
作用
换热器的主要作用是将热量从一 种流体传递给另一种流体，以满 足工艺需求。
智能化
利用传感器、控制器等智能元件， 实现换热器的远程监控、自动控 制和故障诊断，提高设备运行的 安全性和可靠性。
THANKS
感谢观看
强化传热表面
采用翅片、螺旋等强化传热表面，提 高传热效果。
便于清洗和维修
结构设计应便于清洗和维修，减少维 护成本。
03
换热器的应用
在化工行业的应用
化学反应过程中的热量交 换
换热器在化工行业中广泛应用于化学反应过 程中的热量交换，如放热反应和吸热反应的 热量传递。
工艺流程控制
换热器在化工生产过程中起到工艺流程控制的作用 ，通过调节温度、压力等参数，实现对化学反应过 程的有效控制。
食品加工
换热器在食品加工过程中用于加 热和冷却，以实现食品的烹制、
杀菌、保鲜等处理。
饮料生产
换热器在饮料生产过程中用于加 热和冷却，以实现饮料的调配、
灭菌和灌装等处理。
食品包装
换热器在食品包装过程中用于控 制包装材料的温度，以确保食品
包装的质量和安全。
04
换热器的维护与保养
日常维护
每日检查
01
检查换热器的外观是否正常，是否有泄漏、腐蚀、变形等问题。
换热器的分类
按传热原理分类
按结构特点分类
可分为间壁式、混合式和蓄热式换热 器。
热交换器原理与设计—热交换器热计算的基本原理PPT精选文档
➢ 关于的注意事项
（1） 值取决于无量纲参数 P和 R
Pt2 t2 , t1t2
Rt1t1 t2 t2
式中：下标1、2分别表示冷热两种流体，上角标1撇表示 进口，2撇表示出口，图表中均以P为横坐标，R为参量。 （2）P的物理意义：
表示冷流体的实际温升与理论上所能达到的最大温升 之比，所以只能小于1。
1.1 热计算基本方程式
1.1.1 传热方程式
Q KFtm
工艺计算的目的是求换热面积，即
F Q K tm
需要先求出Q，K，Δtm
1.1 热计算基本方程式
1.1.2 热平衡方程式
如不考虑热损失，则 Q M 1i1 i1 M 2i2 i2
下标1代表热流体。下标2冷流体；上标1撇代表 进口，上标2撇代表出口。
1.2.2 顺流和逆流情况下的平均温差 ➢ 简单逆流时的对数平均温差
dtqm 1 1c1qm 1 2c2dd
1 1
qm1c1 qm2c2
其他过程和公式与顺流是完全一样，因此，最终仍然可以
得到：
tm,逆流
t t ln t
t
1.2 平均温差
1.2.2 顺流和逆流情况下的平均温差
➢ 顺流和逆流的区别：
纯逆流的平均温差最大，一般通过对纯逆流的对数平均温 差进行修正来获得其他情况下的平均温差。
tmtmctf
tm ctf 是给定的冷热流体的进出口温度布置成逆流时的LMTD。
是小于1的修正系数。图9-15～9-18分别给出了管壳式
换热器和交叉流式换热器的 。
1.2 平均温差
1.2.3 其他流动方式时的平均温差
第1章 热交换器热计算的基本原理
1.0 概述
热（力）计算是换热器设计的基础。 以间壁式换热器为基础介绍换热器的热（力）计 算，其他形式的换热器计算方法相同。
（1） 值取决于无量纲参数 P和 R
Pt2 t2 , t1t2
Rt1t1 t2 t2
式中：下标1、2分别表示冷热两种流体，上角标1撇表示 进口，2撇表示出口，图表中均以P为横坐标，R为参量。 （2）P的物理意义：
表示冷流体的实际温升与理论上所能达到的最大温升 之比，所以只能小于1。
1.1 热计算基本方程式
1.1.1 传热方程式
Q KFtm
工艺计算的目的是求换热面积，即
F Q K tm
需要先求出Q，K，Δtm
1.1 热计算基本方程式
1.1.2 热平衡方程式
如不考虑热损失，则 Q M 1i1 i1 M 2i2 i2
下标1代表热流体。下标2冷流体；上标1撇代表 进口，上标2撇代表出口。
1.2.2 顺流和逆流情况下的平均温差 ➢ 简单逆流时的对数平均温差
dtqm 1 1c1qm 1 2c2dd
1 1
qm1c1 qm2c2
其他过程和公式与顺流是完全一样，因此，最终仍然可以
得到：
tm,逆流
t t ln t
t
1.2 平均温差
1.2.2 顺流和逆流情况下的平均温差
➢ 顺流和逆流的区别：
纯逆流的平均温差最大，一般通过对纯逆流的对数平均温 差进行修正来获得其他情况下的平均温差。
tmtmctf
tm ctf 是给定的冷热流体的进出口温度布置成逆流时的LMTD。
是小于1的修正系数。图9-15～9-18分别给出了管壳式
换热器和交叉流式换热器的 。
1.2 平均温差
1.2.3 其他流动方式时的平均温差
第1章 热交换器热计算的基本原理
1.0 概述
热（力）计算是换热器设计的基础。 以间壁式换热器为基础介绍换热器的热（力）计 算，其他形式的换热器计算方法相同。