高效换热器的介质温度和换热终温
高效换热器设备在制冷系统中的应用与能耗分析
高效换热器设备在制冷系统中的应用与能耗分析在现代社会中，制冷技术的应用已经广泛渗透到我们的生活中的各个方面，无论是家用冰箱、商用冷库还是工业冷却系统，都离不开高效换热器设备的运用。
本文将从高效换热器设备在制冷系统中的应用角度出发，探讨其对系统性能和能耗的影响，并对其效果进行综合分析。
一、高效换热器设备在制冷系统中的应用高效换热器设备作为制冷系统的核心部件之一，主要用于实现冷热媒之间的热量传递。
它通过设计合理的热交换结构，提高系统的传热效率和能量利用率，同时减少热量的损失和能量的浪费。
以下是高效换热器设备在制冷系统中的常见应用：1. 冷凝器：冷凝器是制冷系统中用于将高温高压气体冷凝成高压液体的设备。
常见的冷凝器类型包括冷水冷凝器、风冷冷凝器和换热管冷凝器等。
高效换热器设备在冷凝器中的应用能够提高冷凝效率，减少能源消耗，并降低制冷系统的运行成本。
2. 蒸发器：蒸发器是制冷系统中用于将低温低压液体蒸发成低温低压气体的设备。
常见的蒸发器类型包括水冷蒸发器、空冷蒸发器和换热管蒸发器等。
高效换热器设备在蒸发器中的应用能够增强蒸发器的换热效果，提高制冷系统的制冷效率和性能稳定性。
3. 冷却塔：冷却塔是制冷系统中用于降低冷却介质温度的设备。
它主要通过将冷却介质与空气之间进行热交换，实现热量的散发。
高效换热器设备在冷却塔中的应用能够增大冷却面积，提高冷却效果，并减少能源的消耗。
二、高效换热器设备在制冷系统中的能耗分析高效换热器设备的运用对制冷系统的能耗有着重要的影响。
以下是高效换热器设备在制冷系统中能耗方面的分析：1. 传热效率的提高：高效换热器设备采用先进的热交换结构和材料，能够提高传热效率，减少热量的损失，从而降低系统的能耗。
通过最大程度地利用热能，高效换热器设备操作更加节能。
2. 系统压力损失的降低：高效换热器设备的设计优化可以降低系统的压力损失，减少制冷系统对能源的需求。
通过减小阻力和改善流体动力学性能，高效换热器设备能够提高系统的运行效率，减少能耗。
换热器介绍及热效率计算
介绍几种高效传热换热器
介绍几种高效传热换热器能源紧缺使高能耗的石油和化学工业面临严峻挑战，如何有效地降低能耗已成为行业发展的关键问题。
我们公司也同样面临节能降耗、增加经济效益的问题。
先进的节能技术可以从一个方面解决我们公司目前面临的节能降耗的问题。
将先进的传热强化节能新技术引入我公司并加以应用，是降低化工生产能耗的有效办法。
在石油和化工行业中占有重要位置的换热器对装置的高效节能至关重要，换热器的性能在很大程度上影响着能源利用率的高低。
以往包括现在，我们公司普遍采用的换热设备仍旧是管壳式换热器，随着公司对节能降耗要求的提高，研制和更新换代结构紧凑、传热高效、省材节能，轻巧并小型化的新型换热器已经成为我们公司目前必须考虑并提上议事日程的设备。
一、波纹管换热器波纹管换热器的换热管是双面强化传热管。
波纹管内外突起的波纹状表面是边界层内产生漩涡。
这些漩涡不断地使边界层内的流体与边界层以外的流体混合，使管内外传热系数大幅度增加。
特点：1、管内传热系数是光管的1.7-3倍，管外传热系数是光管的13.-1.7倍2、波纹管换热器的传热系数是传统管壳式换热器的1.2-2.4倍3、具有很好的温差应力补偿能力，适用于大温差场合4、有自清洗能力，可有效地防止结构，延长换热器的操作周期特点：波纹管可用于加热、冷却、蒸发、冷凝工况。
例如液液换热、气气换热、液气换热、冷凝器、废热锅炉等换热管的规格：Φ12-Φ60 波谷1.0-2.8 波距5-20特例：内波外螺纹换热器其换热管的管内壁呈波纹状，管外壁是螺纹。
内波外螺纹管是双面强化换热元件。
管内波纹和管外螺纹使靠近壁面的流体边界层不断被破坏，从而减薄了传热边界层的厚度，减少了边界层热阻，提高了传热效率。
特点：1、内波外螺纹管传热系数是光滑管的1.3-2.2倍2、内波外螺纹换热器的总传热系数比光滑管可提高30%以上3、对污垢具有自清洁作用，延长换热器的操作周期4、管外螺纹较浅且较宽，克服了普通螺纹管易结垢且检修时难于清除螺纹中污垢的缺点5、这种螺纹结垢更有利于管外冷凝液从沟槽中排出，减少冷凝液在螺纹槽内的滞留，使得冷凝液膜较薄，从而保持较大的传热系数二、槽道管换热器T型槽道管换热器的换热管是以光滑管为坯管，外表面被加工成螺旋状的T型翅片，翅片间形成内扩展凹腔。
换热器的传热系数K(精编文档).doc
【最新整理，下载后即可编辑】介质不同，传热系数各不相同我们公司的经验是：1、汽水换热：过热部分为800~1000W/m2.℃饱和部分是按照公式K=2093+786V(V是管内流速）含污垢系数0.0003。
水水换热为：K=767(1+V1+V2)(V1是管内流速，V2水壳程流速）含污垢系数0.0003实际运行还少有保守。
有余量约10%冷流体热流体总传热系数K，W/(m2.℃)水水 850～1700水气体 17～280水有机溶剂 280～850水轻油 340～910水重油60～280有机溶剂有机溶剂115～340水水蒸气冷凝1420～4250气体水蒸气冷凝30～300水低沸点烃类冷凝 455～1140水沸腾水蒸气冷凝2000～4250轻油沸腾水蒸气冷凝455～1020不同的流速、粘度和成垢物质会有不同的传热系数。
K值通常在800~2200W/m2·℃范围内。
列管换热器的传热系数不宜选太高，一般在800-1000 W/m2·℃。
螺旋板式换热器的总传热系数（水—水）通常在1000~2000W/m2·℃范围内。
板式换热器的总传热系数（水（汽）—水）通常在3000~5000W/m2·℃范围内。
1．流体流径的选择哪一种流体流经换热器的管程，哪一种流体流经壳程，下列各点可供选择时参考(以固定管板式换热器为例)(1) 不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子。
(2) 腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。
(3) 压强高的流体宜走管内，以免壳体受压。
(4) 饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。
(5) 被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。
(6) 需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。
(7) 粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re(Re>100)下即可达到湍流，以提高对流传热系数。
管壳式换热器的优化设计
管壳式换热器的优化设计作者：宋航斌来源：《科学与财富》2016年第28期摘要：热交换器是进行热量交换的高效设备，在许多行业中都有广泛的应用，在实际应用中间壁式换热器的应用最为广泛。
管壳式换热器具有结构简单，使用寿命长，工作范围广，应用材料广泛等特点，管壳式换热器在石油化工行业等高温高压大型换热设备中应用比较广泛。
本论文对散热器进行整体优化设计。
关键词：管壳式换热器优化设计1.流体在热交换器内流动空间的选择在合理设计时必须选出壳程流体和管程流体，在选择时要遵循以下几项原则：（1）换热系数受到限制的那一侧必须采取有效地加强换热的措施，才会使传热面两侧的传热条件相接近。
（2）以节省原材料为原则尽量提高经济性，特别是贵重部件，以降低制造成本。
（3）结构要合理，以便进行清洗积垢，保证运行的可靠性。
（4）当热交换器处于高温时应尽量减小热损失。
（5）尽量减少壳体和管子之间的温差热应力，简化整体结构。
（6）工作条件需要高压时，应尽量使密封简单可靠。
（7）流体流动时，应保证便于流体的流入、分配和排出。
符合以上原则的管程流动流体的合理情况有：容积流量小的流体；不清洁、易结垢的流体；压力高的流体；有腐蚀性的流体；高温流体或是低温流体在装置中流动。
在壳程流动流体的合理情况有：容积流量大的流体；刚性结构热交换器换热系数大的流体；饱和蒸汽。
在实际的设计过程中以上原则之间总会存在一定的矛盾，在优化设计时要充分考虑到经济性、实用性和合理性。
2. 流体温度和终温的确定当流体流动方式和换热面积最终确定时，流体的终温可由平均温差法来确定计算。
实际运行时流体的温度对换热器的结构和运行有着重大影响，因此在设计时就要事先决定加工的方式。
对于多流程热交换器，应尽量避免出现温度交叉现象，否则将使平均温差下降。
合理的选择流体温度和换热终温应遵循以下原则：（1）热端温差不大于20℃（2）冷端温差不大于5℃（3）冷凝器中，冷流体初温必须高于热流体凝固点；对于含有不凝性气体的冷凝，冷流体的初温要低于被冷凝气体的露点以下5℃。
换热器的工作原理
换热器的工作原理引言概述：换热器是一种用于传递热量的设备，广泛应用于工业生产和日常生活中。
它的工作原理基于热量传导和对流，通过将热量从一个物质传递到另一个物质，实现热能的有效利用。
本文将详细介绍换热器的工作原理及其五个主要部分。
一、传热介质1.1 热源介质：换热器的热源介质通常是高温的流体或气体。
当热源介质通过换热器时，其热量会传递给换热器的工作介质。
1.2 工作介质：工作介质是换热器中的传热介质，可以是液体或气体。
当工作介质经过换热器时，它会吸收热源介质传递过来的热量。
1.3 冷却介质：冷却介质是换热器中的另一个传热介质，用于吸收工作介质释放的热量。
冷却介质可以是水、空气或其他液体。
二、传热方式2.1 对流传热：对流传热是换热器中最常见的传热方式。
当热源介质与工作介质接触时，热量通过对流传递，即热源介质的热量通过流体的流动传递给工作介质。
2.2 导热传热：导热传热是指热量通过固体传递的过程。
在换热器中，导热传热主要发生在换热器的壁体上，热源介质的热量通过壁体传递给工作介质。
2.3 辐射传热：辐射传热是指热量通过电磁辐射传递的过程。
在换热器中，辐射传热主要发生在换热器的壁体和介质之间，热量以电磁波的形式传递。
三、换热器的结构3.1 管式换热器：管式换热器是最常见的一种换热器类型。
它由一组管子组成，热源介质和工作介质分别流过管内和管外，通过管壁的导热传热实现热量的传递。
3.2 板式换热器：板式换热器由一组平行排列的金属板组成，热源介质和工作介质分别流过板间和板面，通过对流传热和导热传热实现热量的传递。
3.3 壳管式换热器：壳管式换热器由一个外壳和一组管束组成，热源介质和工作介质分别流过壳侧和管侧，通过对流传热和导热传热实现热量的传递。
四、换热器的性能参数4.1 热效率：热效率是换热器传递热量的效率，一般用换热器输出的热量与输入的热量之比来表示。
4.2 压降：压降是指流体在换热器中流动时产生的压力损失。
换热器工作原理讲解
换热器工作原理讲解换热器是一种常见的热交换设备，用于在不同的流体之间传递热量。
它广泛应用于化工、石油、电力、冶金等行业中，具有节能、高效的特点。
本文将详细介绍换热器的工作原理。
一、换热器的基本结构换热器一般由壳体、管束和传热介质组成。
其中，壳体通常由钢板制成，具有一定的强度和密封性。
管束是换热器的核心部分，由一系列的管子组成，通过它们与介质进行热交换。
传热介质则是传递热量的介质，可以是液体、气体或蒸汽等。
二、换热器的传热方式换热器的传热方式有三种：对流换热、传导换热和辐射换热。
1. 对流换热对流换热是指通过流体的对流传热进行热量交换。
换热器内的流体分为两种：一个是工作介质，即需要传热或降温的流体；另一个是传热介质，即用于传递热量的流体。
工作介质在管束内流动，而传热介质在壳体外流动。
当两者经过接触面时，热量会从高温流体传递到低温流体。
2. 传导换热传导换热是指通过固体的传导传递热量。
换热器中的管束和壳体都是由金属材料制成，金属具有较好的导热性。
当工作介质在管子内流动时，由于管子与管子之间有热交换，热量会通过管材的导热传递到周围环境。
3. 辐射换热辐射换热是指通过电磁波的辐射传递热量。
当换热器的温度较高时，会向周围空间发射电磁波，这些电磁波会被其他物体吸收并转化为热能。
这种换热方式在高温和真空环境下较为常见。
三、换热器的工作过程换热器的工作过程可以分为三个步骤：加热、传热和冷却。
1. 加热首先，工作介质进入换热器的一个侧面，经过管子的内部流动。
同时，传热介质从壳体进入，通过管束的外部流动。
此时，传热介质的高温和工作介质的低温之间存在温差，导致热量向工作介质传递，使工作介质得到加热。
2. 传热在传热过程中，热量通过对流、传导和辐射的方式在工作介质和传热介质之间进行交换。
工作介质经过管束内流动，热量会通过管材的导热传递到管壁上。
而传热介质在壳体外流动，热量则通过壳体与传热介质之间进行传导和对流传热。
3. 冷却最后，经过传热后的工作介质会变热，而传热介质则会冷却下来。
第三章高效间壁式换热器
板式换热器的缺点
因受到板片刚度、垫片种类及沟槽结构的限制，允许的操作压力较低，一般低 于1MPa，最高为2.5MPa ； 因受垫片材质的限制，操作温度不能太高，对合成橡胶垫片，操作温度不超过 130℃，对压缩石棉垫片也应低于250℃； 因板间距小，流道截面小，流速不能过大，所以处理量较小，易于堵塞; 密封周边长， 不易密封，易泄漏； 板片的冲压成形需要大型压力机 。
3.1.1 概述
螺旋板式换热器是一种新型换热器，是由两张平行的薄钢板焊接在一块分隔板(中 心隔板)上，并卷制成一对互相隔开的螺旋形流道。两板之间焊有定距柱以维持流道的 间距，同时也增强螺旋板的刚度。螺旋板的两端焊有盖板，两端面及螺旋板上设有冷、 热流体进、出口接管。冷、热流体分别在两个螺旋形流道中流动，通过螺旋板进行热 量交换。如图所示。
3.2.1 构造和工作原理
板式换热器按构造分可拆卸（密封垫式）、全焊式和串焊式三类，密封垫式应用最广。 可拆卸板式换热器由三个主要部件－传热板片、密封垫片、压紧装置及其他一些部件，如轴、 接管等组成，如图。在固定压紧板上，交替地安放一张板片和一个垫圈，然后安放活动压紧 板，旋紧压紧螺栓即构成一台板式换热器。各传热板片按一定的顺序相叠即形成板片间的流 道，冷、热流体在板片两侧各自的流道内流动，通过传热板片进行热交换。
其他类型： 一种流体为螺旋流动，另一种为轴向流动和螺旋流动的组合
在这种组合流道中，顶部外周部分流道是密闭的，进入 的流体只有先通过中心部分轴向流动之后，才能进入螺旋流 道中流动。它主要用于蒸汽冷凝，特别是冷凝液需要过冷的 场合。
换热器的传热系数K.
介质不同，传热系数各不相同我们公司的经验是：1、汽水换热：过热部分为800~1000W/m2.℃饱和部分是按照公式K=2093+786V(V是管内流速）含污垢系数0.0003。
水水换热为：K=767(1+V1+V2)(V1是管内流速，V2水壳程流速）含污垢系数0.0003实际运行还少有保守。
有余量约10%冷流体热流体总传热系数K，W/(m2.℃)水水 850～1700水气体 17～280水有机溶剂 280～850水轻油 340～910水重油60～280有机溶剂有机溶剂115～340水水蒸气冷凝1420～4250气体水蒸气冷凝30～300水低沸点烃类冷凝 455～1140水沸腾水蒸气冷凝2000～4250轻油沸腾水蒸气冷凝455～1020不同的流速、粘度和成垢物质会有不同的传热系数。
K值通常在800~2200W/m2·℃范围内。
列管换热器的传热系数不宜选太高，一般在800-1000 W/m2·℃。
螺旋板式换热器的总传热系数（水—水）通常在1000~2000W/m2·℃范围内。
板式换热器的总传热系数（水（汽）—水）通常在3000~5000W/m2·℃范围内。
1．流体流径的选择哪一种流体流经换热器的管程，哪一种流体流经壳程，下列各点可供选择时参考(以固定管板式换热器为例)(1) 不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子。
(2) 腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。
(3) 压强高的流体宜走管内，以免壳体受压。
(4) 饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。
(5) 被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。
(6) 需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。
(7) 粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re(Re>100)下即可达到湍流，以提高对流传热系数。
换热器设计
</td><td width="184">455-1140
</td></tr><td width="120">水沸腾
</td><td width="152">水蒸蒸汽冷凝
</td><td width="184">2000-4250
</td></tr><td width="120">轻油沸腾
</td><td colspan="2" width="176">
</td><td rowspan="2" width="112">
</td><td rowspan="2" width="104">
</td></tr><td width="88">
</td><td width="88">
</td></tr><td width="88">
b－最外层六边形对角线上的管子数；
L－最外层管子中心到壳体内壁的距离，一般取L=(1～1.5) ，mm；若对管子分程则Di＝f＋2L
f值的确定方法：可查表求取，也可用作图法。当已知管子数n和管间距a后开始按正三角形排列，直至排好ｎ根为止，再统计对角线上的管数。
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高效换热器的介质温度和换热终温
【学员问题】高效换热器的介质温度和换热终温？
【解答】换热器在余热回收和热力系统中是广泛使用的设备，为了获得最佳经济效益，就要牵涉到换热器优化设计。
利用换热器虽然可以回收热能，但增加投资和运行费用，对换热器的优化设计目前还没有统一的、大家所公认的最好方法，较多的作法是采用前述的效率一传热单元数（E-NTU）法。
换热器介质的温度取决于工艺条件，尽管我们希望传热温压较大而提高传热强度，但介质温度过高或过低都可能出现结垢、沉淀、结晶等现象，反而使传热恶化。
同时介质温度的选择对壁面材料的选用及热补偿要求都有影响，一味追求高效率经济上并不合算，为此可参考如下数据。
热端温差不小于20℃；冷端温差不小于5℃；冷却器或冷凝器中冷却剂的初温应高于被冷却流体的凝固点；对于含不凝性气体的冷凝，冷却剂的终温要求低于被冷凝气体露点温度5℃；空冷换热器热流体出口与空气人口间的温差不应小于20℃等。
上述一些指标均可通过技术经济计算求得。
当然，这些指标应根据不同场合和目的在实际中综合考虑。
换热器的评价应根据技术经济分析作综合考虑，如经济性、安全性、制造、安装、运行和维修的工艺技术及对材质的要求等，特别是在节能工程中对换热器的改进
要注意到在同一压降的条件下，其传热系数K、换热器效率E．设备投资、运行费用等诸多技术经济指标，在具有可比性的基础上，节能评价才具有普遍指导意义。
以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。