9、加热及传热过程的讲义安全分析
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传热学第九章课件chapter
传热学第九章课件chapter Heat
tm
1 A
A Transfer
0 txdAx
tm
பைடு நூலகம்
1 A
A 0
texp(kAx )dAx
t exp(kA) -1
kA
tm
t ln t
t t
-1
t ln
t t
t
t
上式就是顺流情况下的对数平均温差。
华北电力大学
传热学第九章课件chapter Heat
直到
值的' 和偏差"小到满意为止。至于两者偏差
应小到何种程度，则取决于要求的计算精度，一般
认为应小于2％-5％。
华北电力大学
传热学第九章课件chapter Heat 二、换热器计算的Tra效ns能fer-传热单元数法
中的3个温度，只要知道其中5个变量，就可以算 出其它3个。
华北电力大学
1、设计计算
传热学第九章课件chapter Heat Transfer
进行设计计算时，一般是根据生产任务的要求，
给定流体的质量流量
q和m1、4个qm进2 、出口温度中
的3个，需要确定换热器的型式、结构，计算传热
系数 k 及换热面积A。计算步骤如下：
华北电力大学
冷流体
顺流式套管换热器
传热学第九章课件chapter Heat Transfer
热流体
冷流体
华北电力大学
逆流式套管换热器
传热学第九章课件chapter Heat （2）壳管式换热Tr器an。sfe它r 是间壁式换热器的主要形 式。电厂中的冷油器和给水加热器等。
壳管式换热器的传热面由管束构成。一种流体在 管子内部流动，称为管程，另一种流体在管子与换 热器的壳体之间流动，称为壳程。
传热学第九章
ko
do hi d i
1 do ln( do ) 1
2 di ho
2020/6/26
4
R 青岛科技大学热能与动力工程
3 通过肋壁的传热
肋壁面积： Ao A1 A2
A1
稳态下换热情况：
hi Ai (t f 1 tw1)
Ai
A2
Ai (tw1 two )
ho A1(two t fo ) ho f A2 (two t fo )
说明： (1) h1和h2的计算；（2）如果计及辐射时对流 换热系数应该采用等效换热系数(总表面传热系数)
单相对流：ht hc hr 膜态沸腾：ht4 3 hc4 3 hr4 3
hr
(T14 T24 )
T1 T2
2020/6/26
3
R 青岛科技大学热能与动力工程
2 通过圆管的传热
内部对流： hidil(t f 1 twi )
(c) 板翅式交叉流换热器
2020/6/26
14
R 青岛科技大学热能与动力工程
单位体积内所包含的换热面积作为衡量换热器紧凑程度的衡 量指标，一般将大于700m2/m3的换热器称为紧凑式换热器， 板翅式换热器多属于紧凑式，因此，日益受到重视。
(4) 板式换热器：由一组几何结构相同的平行薄平板叠加所 组成，冷热流体间隔地在每个通道中流动，其特点是拆卸清 洗方便，故适用于含有易结垢物的流体。
TB,in (shellside)
TA,out
TB,out
进一步增加管程和壳程
TA,in (tube side)
2020/6/26
13
R 青岛科技大学热能与动力工程
(3) 交叉流换热器：间壁式换热器的又一种主要形式。其 主要特点是冷热流体呈交叉状流动。交叉流换热器又分管 束式、管翅式和板翅式三种。
传热学第10章 传热过程分析与换热器热计算..
tc
tc
2018/7/31
- 17 -
第9章 传热过程分析与换热器热计算——§9-2
以顺流情况为例，并作如下假设：（1）冷热流体的质 量流量qm2、qm1以及比热容c2,c1是常数；(2) 传热系 数是常数；（3）换热器无散热损失；（4）换热面沿流 动方向的导热量可以忽略不计。 要想计算沿整个换热面的平均温差，首先需要知道当地 温差随换热面积的变化，即
(c) 板翅式交叉流换热器
2018/7/31
- 14 -
第9章 传热过程分析与换热器热计算——§9-2
单位体积内所包含的换热面积作为衡量换热器紧凑程度的衡量指标，一 般将大于700m2/m3的换热器称为紧凑式换热器，板翅式换热器多属于 紧凑式，因此，日益受到重视。 (4) 板式换热器：由一组几何结构相同的平行薄平板叠加所组成，冷热 流体间隔地在每个通道中流动，其特点是拆卸清洗方便，故适用于含有 易结垢物的流体。
Φ
l (t fi t fo )
2018/7/31
-7-
第9章 传热过程分析与换热器热计算——§9-1
d o1 do2 1 1 1 1 (d o 2 ) ln( ) ln( ) hi d i 21 di 22 d o1 ho d o 2
l (t fi t fo ) Φ (d o 2 )
d kdA t
对于热流体和冷流体:
1 d qmh ch dt h dt h d qmh ch 1 d qmc cc dt c dt c d qmc cc
2018/7/31 - 19 -
第9章 传热过程分析与换热器热计算——§9-2
1 1 d d dt dt h dtc qmh ch qmc cc 1 1 qmh ch qmc cc d kdA t
传热学第九章-传热过程分析和换热器热计算-2
面总效率之间的区别. 3.已知肋化系数后, 通过肋面的传热系数的计算方法. 4.临界热绝缘直径的物理意义及计算方法. 5.换热器有那些主要形式? 6.换热器的对数平均温差计算方法 7.换热器热计算的基本方法. 8.什么是换热器的效能和传热单元数. 9.在换热器热计算中, 平均温差法和传热单元法各有什么
特点?
10.什么是污垢热阻? 工程实际中,怎样减小管路中的污垢 热阻? 举几个例子.
11.强化传热系数的原则是什么? 12.什么是有源强化换热(主动式强化换热)和无源强化换热
(被动式强化换热)? 13.怎样使用试验数据, 用威尔逊图解法求解传热过程分热
阻? 14.有那些隔热保温技术. 什么是保温效率?
1Cr
1Cr
上面的推导过程得到如下结果，对于顺流：
当 qmchhqmccc时
Cr
Cmin Cmax
Ch Cc
1exp
CkAh (1Cr
)
1Cr
当 qmchhqmccc时，同样的推导过程可得：
Cr
Cmin Cmax
Cc Ch
1exp
CkAc (1Cr
)
1Cr
上面两个公式合并，可得：
Cr
④ 利用NTU计算 ⑤ 利用(9-17)计算，利用(9-14)计算另一个 ⑥ 比较两个，是否满足精度，否则重复以上步骤
从上面步骤可以看出，假设的出口温度对传热量的影响 不是直接的，而是通过定性温度，影响总传热系数，从而 影响NTU，并最终影响 值。而平均温差法的假设温度 直接用于计算 值，显然-NTU法对假设温度没有平均温 差法敏感，这是该方法的优势。
传热学第九章－传热过程分析和换热器热计算
换热器的热计算有两种方法：平均温差法
特点?
10.什么是污垢热阻? 工程实际中,怎样减小管路中的污垢 热阻? 举几个例子.
11.强化传热系数的原则是什么? 12.什么是有源强化换热(主动式强化换热)和无源强化换热
(被动式强化换热)? 13.怎样使用试验数据, 用威尔逊图解法求解传热过程分热
阻? 14.有那些隔热保温技术. 什么是保温效率?
1Cr
1Cr
上面的推导过程得到如下结果，对于顺流：
当 qmchhqmccc时
Cr
Cmin Cmax
Ch Cc
1exp
CkAh (1Cr
)
1Cr
当 qmchhqmccc时，同样的推导过程可得：
Cr
Cmin Cmax
Cc Ch
1exp
CkAc (1Cr
)
1Cr
上面两个公式合并，可得：
Cr
④ 利用NTU计算 ⑤ 利用(9-17)计算，利用(9-14)计算另一个 ⑥ 比较两个，是否满足精度，否则重复以上步骤
从上面步骤可以看出，假设的出口温度对传热量的影响 不是直接的，而是通过定性温度，影响总传热系数，从而 影响NTU，并最终影响 值。而平均温差法的假设温度 直接用于计算 值，显然-NTU法对假设温度没有平均温 差法敏感，这是该方法的优势。
传热学第九章－传热过程分析和换热器热计算
换热器的热计算有两种方法：平均温差法
东南大学传热学课件第九章_第一、二节
结论 由上面的计算公式可见，传热系数的大小与传热
过程中各环节的热阻有关，且在数值上就等于总 热阻的倒数。因此在分析传热过程时，只要搞清 组成该传热过程的各个环节，分别计算出各环节 的热阻，然后求出总热阻，则其倒数就是该传热 过程的传热系数。
通过多层平壁的传热
通过多层 平壁的传热
物理模型
过程分析
结论
第九章 传热过程分析和 换热器热计算
本章主要内容
• 在详细讨论了导热、对流、辐射三种基本热量传递方式的 特点和计算方法以后，本章将综合应用这些知识来分析一 些典型的工程传热问题。 • 本章内容是本课程的一个重要组成部分，因为在实际传热 问题中不同的传热方式常常同时起作用。 • 在分析任何一个实际问题时，分析有那些热量传递方式在 起作用，以及选用什么方法或公式进行计算是解决问题的 基本功。 • 本章将从四个方面展开讨论。 （1）分析与计算通过几种不同几何形状固体壁面的传热过 程； （2）针对一种典型的实现两种流体热量交换的设备——间 壁式换热器，详细讨论其热力设计方法。 （3）强化和削弱传热的措施和方法； （4）对几个复杂的热量传递过程的例子进行综合分析。
1
• 通过第二层平壁的导热
• 通过第三层平壁的导热 • 从壁面低温侧到冷流体 的热量传递
3 2 A
t w2 t w3
2
t w3 Байду номын сангаасt w4
4
3 A
3
5 h 2 A t w 4 t f 2
多层平壁的传热系数
• 稳态传热时 • 将上五个式子 相加，并整理 得 • 多层平壁的传 热系数为
• 未加肋片时的传热系数 • 加装肋片后的传热系数
kf
'
传热过程分析与换热器的热计算优秀课件
传热过程的定义
——热量由壁面一侧的热流体通过壁面传到 另一侧的冷流体中的过程,称为传热过程
传热过程的宏观规律——传热方程
k A t或 qk t
式中：k 为传热系数(W/m2.K),反映传热过程的强弱 R t k1A (K/W )或 1 k(m 2K/W )为传热热阻
2020/10/19ຫໍສະໝຸດ 10.1 传热过程的分析和计算
10.1.1 通过平壁的传热过程计算
等效电路图(共三个环节串联):
2020/10/19
10.1 传热过程的分析和计算
通过平壁的传热量：
tf1 tf 2
1
1 k(A tf1tf2)k At
h1A A h2A
传热系 k数 h 111 为 h 12 (10 1)
影响传热系数k的数值的主要因素：
①冷热流体的物性；
10.1 传热过程的分析和计算
通过圆筒壁的传热量：
tfi tfo
l(tfi tfo )
(10-2)
1 ln d o/(d i) 1 1ln d o/(d i)1
h i d il 2l h od o l h id i 2
h o d o
定义：(1) 以圆管外侧面积为基准的传热系数 k
k0 ( t A f itf0 ) kd 0 l( tf itf0 )
热设计的类型及计算方法，并能用平均温差 法进行换热器的设计计算 6．掌握热量传递过程的控制原理与方法
2020/10/19
主要内容
▲传热过程的分析和计算 ▲换热器的类型 ▲传热过程的平均温差及计算 ▲间壁式换热器的热设计 ▲热量传递过程的控制(强化和削弱)
2020/10/19
10.1 传热过程的分析和计算
Rh减小。传热量的变化应视两者的变化幅度而定。
——热量由壁面一侧的热流体通过壁面传到 另一侧的冷流体中的过程,称为传热过程
传热过程的宏观规律——传热方程
k A t或 qk t
式中：k 为传热系数(W/m2.K),反映传热过程的强弱 R t k1A (K/W )或 1 k(m 2K/W )为传热热阻
2020/10/19ຫໍສະໝຸດ 10.1 传热过程的分析和计算
10.1.1 通过平壁的传热过程计算
等效电路图(共三个环节串联):
2020/10/19
10.1 传热过程的分析和计算
通过平壁的传热量：
tf1 tf 2
1
1 k(A tf1tf2)k At
h1A A h2A
传热系 k数 h 111 为 h 12 (10 1)
影响传热系数k的数值的主要因素：
①冷热流体的物性；
10.1 传热过程的分析和计算
通过圆筒壁的传热量：
tfi tfo
l(tfi tfo )
(10-2)
1 ln d o/(d i) 1 1ln d o/(d i)1
h i d il 2l h od o l h id i 2
h o d o
定义：(1) 以圆管外侧面积为基准的传热系数 k
k0 ( t A f itf0 ) kd 0 l( tf itf0 )
热设计的类型及计算方法，并能用平均温差 法进行换热器的设计计算 6．掌握热量传递过程的控制原理与方法
2020/10/19
主要内容
▲传热过程的分析和计算 ▲换热器的类型 ▲传热过程的平均温差及计算 ▲间壁式换热器的热设计 ▲热量传递过程的控制(强化和削弱)
2020/10/19
10.1 传热过程的分析和计算
Rh减小。传热量的变化应视两者的变化幅度而定。
加热与加热炉安全技术
加热与加热炉安全技术概述加热作为工业生产中必不可少的环节，比如金属、玻璃等工业原材料就需要在生产过程中进行加热，加热的方式和加热炉的类型有很多种。
在加热过程中，安全问题尤为重要。
本文将从加热和加热炉的安全技术两个方面探讨这个问题。
加热安全技术加热的定义加热是指通过外界能量输入提高某物质的温度，加热方式有很多种，比如火炉加热、电加热、光加热等。
无论采用何种方式，加热安全是至关重要的。
下面从几个方面介绍加热的安全技术。
加热事故的危害加热事故一旦发生，对人员，设备和环境都会造成极大的危害，如：爆炸、火灾、人员伤亡、设备受损等。
因此，必须采取措施预防和应对加热事故的发生。
防止过温和过载对于加热设备的使用和维护应强调以下几点：•对于加热设备应进行性能测试，确保已达到设计要求。
•要定期对加热设备进行维护和检查，确保其工作正常，避免过温或过载。
•在加热过程中，应加强监控，及时发现温度异常（过高或过低），并根据具体情况采取措施，避免事故的发生。
加热过程中的安全在进行加热过程中，应注意以下几点：•确保加热设备符合国家标准，在正常状态（有带电的线路和热表面）时应能耐受额定电压的正常消耗。
•加热过程中不得乱动和插拔电源等行为，以免电气引起的火灾事故。
•注意防火防爆。
如果使用煤气加热器、液化气加热器、酒精灯等设备应注意防火和防爆。
加热炉安全技术加热炉的定义加热炉是指将被加工物料加热到一定温度的设备，其主要功能是加热工件或材料。
现代加热炉采用的技术不断更新，其中比较常见的是电阻加热、感应加热、燃气加热、平衡底层加热和红外线加热等。
加热炉事故的危害加热炉作为大型加热设备，也存在安全隐患。
如：爆炸、火灾等事故发生。
因此，对于加热炉的安全技术，必须高度重视。
加热炉的安全预防措施下面从几个方面介绍加热炉的安全预防措施。
•监测设备：加热炉的使用应常规进行状态检测，不允许出现温度过高、异常放电损害等情况。
•温度控制技术：加热炉内部温度过高易引起火灾或爆炸。
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30
温度补偿问题： 浮头补偿------浮头式换热器 一端管板用法兰与壳体连接固定，另一端在壳体中自由 伸缩，整个管束可以由壳体中拆卸出来。 适用于壳体与管束间温差大且需经常进行管内外清洗的 场合。
• 热能综合与回收
• 传热回收，综合利用
• 隔热与限热
• 减小能量的损失，维持系统温度，利于安全
2
• 传热过程安全分析：
• 加热过程：明确规定和严格控制升温上限和升温速度 • 放热过程：抑制反应速度，加设冷却装置和紧急放料装置
• 加热介质与方法
• 蒸汽或热水 • 载热体加热 • 电加热
• 加热过程危险性分析
发生在流体内 体部 有， 宏且 观流 位移
强制对流
辐射传热： 靠电磁波传热
电 热 炉4 烧 水
对流传热：
t
自然对流
强制对流
tw
Q
Q
t1
t2
边界层是对流传热
Q
的主要热阻所在。
电热炉烧水
流动的流体与外界的传热
静止流体与外界的传热
牛 顿 冷 却 定 律 ： Q A t 1 t 2
对流传热系数，W/m2K 5
T2
t1
T
T w tw
t
T1
t2
13
d Q T 1 d 1 T w 1A T w d b m tw A tw 2d 1 t2A 1d 11A T d b m tA 2d 12A 总 总推 热 K T x 1 d 动 t阻 A
式 中 A 可 取 A 1 、 A m 、 A 2 等 。
T2
20
• （３）高温有机物：400 oC • （４）无机熔盐：550 oC • （３）其他：
• 液体金属：300-800 oC • 烟道气：1100 oC • 电：3000 oC
21
• 9.4.2 冷却剂和冷却过程 • 水：通常10-30 oC，地下水4-15 oC
• 循环水的使用
• 空气： • 冷冻盐水: • 制冷剂：氨、氟里昂
9、加热及传热过 程的安全分析
精品
9.1 化工生产中传热过程危险性分析
• 化学工业与传热
• 创造并维持化学反应需要的温度条件
• 合成氨：470-520度 • 氨氧化法制备硝酸：800度 • 涉及到的两个过程：吸热与放热
• 创造并维持单元操作过程需要的条件
• 蒸发、结晶、蒸馏、干燥等过程需要热量的传入或输出
• 缺点：
• 温度高时，压力较大
• 100 oC：0.1Mpa • 200 oC：1.56Mpa
18
• 水蒸汽加热方法：
• 直接加热：鼓泡器 • 间接加热：排除器与疏水阀的应用
19
• (2)热水 • 一般用于100 oC以下，需高温时，高压热水 • 优点：
• 得用二次热源，节约能量
• 缺点：
• 给热系数低 • 不稳定
T1
t0（ 环 境 ）
Tw
T
tw
t
t1
t2
T2
列管式
29
温度补偿问题： 补偿圈补偿-----固定管板式换热器 换热器两端管板和壳体是连为一体的。 其特点是结构简单、制造成本低，适用于壳体和管束温 差小、管外物料比较清洁、不易结垢的场合。 当壳体和管子之间的温差较大(60~70℃ )且壳体承受 压力不太高时，可采用补偿圈（又称膨胀节）。
22
9.5 换热器安全技术
• 9.5.1 按换热器的用途分类
• 加热器 • 预热器 • 过热器 • 蒸发器 • 再沸器 • 冷却器 • 冷凝器
23
• 9.5.2 按换热器传热面形状和结构分类
• 管式换热器 • 板式换热器 • 特殊形式换热器
24
• 9.5.3 按换热器所用材料分类
• 金属材料换热器 • 非金属材料换热器
25
9.5.4 换热器结构与性能特点
列管式换热器（管壳式换热器） 构造
壳 体 、 管 板 、 管 束 、 顶 盖 （ 封 头 ） 、 挡 板 纵 横向 向
26
27
壳 体 、 管 板 、 管 束 、 顶 盖 （ 封 头 ） 、 挡 板 纵 横向 向
28
温 度 补 偿 问 题 ：
温差在50℃以上时，要考虑温度补偿问题
t1
T T w tw
t
T 1
Байду номын сангаас
t2
15
T2
t1
K的计算
T T w tw
（1）查经验数据：P156表9-1
（2）现场测定
（3）公式计算
T 1
以 冷 、 热 流 体 均 为 等 温 变 化 为 例 。T
t
t2
t
T Q
Tw
Tw
tw
tw
t
1
b
1
1 A1
Am
2 A2
T t
1
b
1
1 A1 Am 2 A2
• 蒸汽或热水 • 载热体加热 • 电加热
3
9.2 工业传热过程机理与传热安全分析
• 9.2.1 传热过程机理分析
传热方式：
热传 导： 发生在相互接 之触 间的 和物 物质 质（ 流静 流止 动或 ）层 内
(
导
热
）
传 热 靠 分 子 的 运无 动规 ，则 热 无物质的宏观位移
对流传热：
自然对流
T T w tw
t
16
T
t
1 1 b 1
K 1 2
T T w tw
考虑到实际传热时间壁两侧还有污垢热
阻，则上式变为：
t
K 111R1abR2a12
17
9.4 工业加热载体与冷却剂
• 9.4.1 加热剂与加热方法 • (1)水蒸汽
• 最常用的加热剂，通常为饱和蒸汽 • 优点：
• 潜热大，消耗少 • 给定压力下，冷凝温度恒定 • 给热系数大，可在低温差下操作 • 价廉，无毒无失火危险
t1
出
总传热系数，单位W/m2K
平 均 传 热 温 差T
Q KxtdAKAtm
T w tw
t
进
-------总 传 热 速 率 方 程
14
T1
t2
QKAtm
1 ------称为总传热热阻
KA
Q的计算
无相变时： Qqhcph T1 T2 qccpc t2 t1
有 相 变 时 ： Q qr
T2
• 化工生产中的热交换
热流体 冷流体
目的不同
加热剂：水蒸汽、热水、油 冷流体：冷水、空气、盐水
6
9.2.2 典型换热过程安全分析
直接接触式 分类 间壁式
蓄热式
t
T 直接接触式
T
t
间壁式
冷流体
热流体
蓄热式
7
套管式
间壁式换热器 列管式
t1
夹
套式
t1
T1
T2
T1
t2
套管式
T1
T2
夹套式
T2
t2
列管式
8
9
10
11
列管式换热器 管 程 数 ： 单 管 程 、 双 管 程 、 多 管 程 壳 程 数 ： 单 壳 程 、 双 壳 程 、 多 壳 程
t1 T1
t1 T2 T2 T1
t2
单管程、单壳程
t1
T2
t2
双管程列管式
T1
t2
双管程、双壳程
12
9.3 传热过程热平衡分析
三个串联传热环节： 热流体侧的对流传热 间壁的导热 冷流体侧的对流传热
温度补偿问题： 浮头补偿------浮头式换热器 一端管板用法兰与壳体连接固定，另一端在壳体中自由 伸缩，整个管束可以由壳体中拆卸出来。 适用于壳体与管束间温差大且需经常进行管内外清洗的 场合。
• 热能综合与回收
• 传热回收，综合利用
• 隔热与限热
• 减小能量的损失，维持系统温度，利于安全
2
• 传热过程安全分析：
• 加热过程：明确规定和严格控制升温上限和升温速度 • 放热过程：抑制反应速度，加设冷却装置和紧急放料装置
• 加热介质与方法
• 蒸汽或热水 • 载热体加热 • 电加热
• 加热过程危险性分析
发生在流体内 体部 有， 宏且 观流 位移
强制对流
辐射传热： 靠电磁波传热
电 热 炉4 烧 水
对流传热：
t
自然对流
强制对流
tw
Q
Q
t1
t2
边界层是对流传热
Q
的主要热阻所在。
电热炉烧水
流动的流体与外界的传热
静止流体与外界的传热
牛 顿 冷 却 定 律 ： Q A t 1 t 2
对流传热系数，W/m2K 5
T2
t1
T
T w tw
t
T1
t2
13
d Q T 1 d 1 T w 1A T w d b m tw A tw 2d 1 t2A 1d 11A T d b m tA 2d 12A 总 总推 热 K T x 1 d 动 t阻 A
式 中 A 可 取 A 1 、 A m 、 A 2 等 。
T2
20
• （３）高温有机物：400 oC • （４）无机熔盐：550 oC • （３）其他：
• 液体金属：300-800 oC • 烟道气：1100 oC • 电：3000 oC
21
• 9.4.2 冷却剂和冷却过程 • 水：通常10-30 oC，地下水4-15 oC
• 循环水的使用
• 空气： • 冷冻盐水: • 制冷剂：氨、氟里昂
9、加热及传热过 程的安全分析
精品
9.1 化工生产中传热过程危险性分析
• 化学工业与传热
• 创造并维持化学反应需要的温度条件
• 合成氨：470-520度 • 氨氧化法制备硝酸：800度 • 涉及到的两个过程：吸热与放热
• 创造并维持单元操作过程需要的条件
• 蒸发、结晶、蒸馏、干燥等过程需要热量的传入或输出
• 缺点：
• 温度高时，压力较大
• 100 oC：0.1Mpa • 200 oC：1.56Mpa
18
• 水蒸汽加热方法：
• 直接加热：鼓泡器 • 间接加热：排除器与疏水阀的应用
19
• (2)热水 • 一般用于100 oC以下，需高温时，高压热水 • 优点：
• 得用二次热源，节约能量
• 缺点：
• 给热系数低 • 不稳定
T1
t0（ 环 境 ）
Tw
T
tw
t
t1
t2
T2
列管式
29
温度补偿问题： 补偿圈补偿-----固定管板式换热器 换热器两端管板和壳体是连为一体的。 其特点是结构简单、制造成本低，适用于壳体和管束温 差小、管外物料比较清洁、不易结垢的场合。 当壳体和管子之间的温差较大(60~70℃ )且壳体承受 压力不太高时，可采用补偿圈（又称膨胀节）。
22
9.5 换热器安全技术
• 9.5.1 按换热器的用途分类
• 加热器 • 预热器 • 过热器 • 蒸发器 • 再沸器 • 冷却器 • 冷凝器
23
• 9.5.2 按换热器传热面形状和结构分类
• 管式换热器 • 板式换热器 • 特殊形式换热器
24
• 9.5.3 按换热器所用材料分类
• 金属材料换热器 • 非金属材料换热器
25
9.5.4 换热器结构与性能特点
列管式换热器（管壳式换热器） 构造
壳 体 、 管 板 、 管 束 、 顶 盖 （ 封 头 ） 、 挡 板 纵 横向 向
26
27
壳 体 、 管 板 、 管 束 、 顶 盖 （ 封 头 ） 、 挡 板 纵 横向 向
28
温 度 补 偿 问 题 ：
温差在50℃以上时，要考虑温度补偿问题
t1
T T w tw
t
T 1
Байду номын сангаас
t2
15
T2
t1
K的计算
T T w tw
（1）查经验数据：P156表9-1
（2）现场测定
（3）公式计算
T 1
以 冷 、 热 流 体 均 为 等 温 变 化 为 例 。T
t
t2
t
T Q
Tw
Tw
tw
tw
t
1
b
1
1 A1
Am
2 A2
T t
1
b
1
1 A1 Am 2 A2
• 蒸汽或热水 • 载热体加热 • 电加热
3
9.2 工业传热过程机理与传热安全分析
• 9.2.1 传热过程机理分析
传热方式：
热传 导： 发生在相互接 之触 间的 和物 物质 质（ 流静 流止 动或 ）层 内
(
导
热
）
传 热 靠 分 子 的 运无 动规 ，则 热 无物质的宏观位移
对流传热：
自然对流
T T w tw
t
16
T
t
1 1 b 1
K 1 2
T T w tw
考虑到实际传热时间壁两侧还有污垢热
阻，则上式变为：
t
K 111R1abR2a12
17
9.4 工业加热载体与冷却剂
• 9.4.1 加热剂与加热方法 • (1)水蒸汽
• 最常用的加热剂，通常为饱和蒸汽 • 优点：
• 潜热大，消耗少 • 给定压力下，冷凝温度恒定 • 给热系数大，可在低温差下操作 • 价廉，无毒无失火危险
t1
出
总传热系数，单位W/m2K
平 均 传 热 温 差T
Q KxtdAKAtm
T w tw
t
进
-------总 传 热 速 率 方 程
14
T1
t2
QKAtm
1 ------称为总传热热阻
KA
Q的计算
无相变时： Qqhcph T1 T2 qccpc t2 t1
有 相 变 时 ： Q qr
T2
• 化工生产中的热交换
热流体 冷流体
目的不同
加热剂：水蒸汽、热水、油 冷流体：冷水、空气、盐水
6
9.2.2 典型换热过程安全分析
直接接触式 分类 间壁式
蓄热式
t
T 直接接触式
T
t
间壁式
冷流体
热流体
蓄热式
7
套管式
间壁式换热器 列管式
t1
夹
套式
t1
T1
T2
T1
t2
套管式
T1
T2
夹套式
T2
t2
列管式
8
9
10
11
列管式换热器 管 程 数 ： 单 管 程 、 双 管 程 、 多 管 程 壳 程 数 ： 单 壳 程 、 双 壳 程 、 多 壳 程
t1 T1
t1 T2 T2 T1
t2
单管程、单壳程
t1
T2
t2
双管程列管式
T1
t2
双管程、双壳程
12
9.3 传热过程热平衡分析
三个串联传热环节： 热流体侧的对流传热 间壁的导热 冷流体侧的对流传热