热交换器及换热原理

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1、热交换器及换热原理热交换器及换热原理张利芳张利芳2008-5-4如何进行热交换如何进行热交换 热交换系统通常是以热传导和对流两种方式进热交换系统通常是以热传导和对流两种方式进行热交换的。热传导是热量传递的一种常见的行热交换的。热传导是热量传递的一种常见的方式，其过程中流体各部位之间不发生相对的方式，其过程中流体各部位之间不发生相对的位移；对流是流体各部分质点发生相对位移而位移；对流是流体各部分质点发生相对位移而引起的热量传递过程。对流分为引起的热量传递过程。对流分为强制强制对流与对流与自自然然对流，强制对流是使用机械能（如搅拌）使对流，强制对流是使用机械能（如搅拌）使流体发生对流而传热，比如我

2、们为了冷却一杯流体发生对流而传热，比如我们为了冷却一杯咖啡会不停的搅拌它；自然对流是因流体受热咖啡会不停的搅拌它；自然对流是因流体受热而有密度的局部变化，导致发生对流而传热。而有密度的局部变化，导致发生对流而传热。基础概念基础概念 层流：层流：当流体以较小的流速流经管道时，流体成当流体以较小的流速流经管道时，流体成平稳状态通过全管，流体的质点作平行运动，与平稳状态通过全管，流体的质点作平行运动，与旁侧的流体并无宏观的混合，此流动形态称之为旁侧的流体并无宏观的混合，此流动形态称之为层流。层流。湍流：湍流：当流体以较高流速流经管道时，流体成波当流体以较高流速流经管道时，流体成波动状态，并形成旋涡向

3、四周散开，与旁侧的流体动状态，并形成旋涡向四周散开，与旁侧的流体相混合，此种流动形态称之为湍流。相混合，此种流动形态称之为湍流。 思考思考 湍流湍流会使流体内部的混合与振荡增强，使流会使流体内部的混合与振荡增强，使流体以对流方式传热，因而随着湍动程度的增体以对流方式传热，因而随着湍动程度的增强传热的效果会更好，而层流使流体主要以强传热的效果会更好，而层流使流体主要以传导的方式进行传热。显而易见湍流状态下传导的方式进行传热。显而易见湍流状态下的传热效果要比层流状态下的传热效果好。的传热效果要比层流状态下的传热效果好。 常用类型：常用类型： 板式换热器（板式换热器（PHE） 管式换热器（管式换热器

4、（THE）整体结构整体结构 板式换热器：板式换热器： 板片设计成传热效果最好的瓦楞型，板组板片设计成传热效果最好的瓦楞型，板组牢固地压紧在框中，瓦楞板上的支撑点保牢固地压紧在框中，瓦楞板上的支撑点保持各板分开，以便在板片之间形成细小的持各板分开，以便在板片之间形成细小的通道。通道。整体结构及图整体结构及图 液体通过板片一角的孔液体通过板片一角的孔进出通道。改变孔的开进出通道。改变孔的开闭，可使液体从闭，可使液体从通道通道按规定的线路进入另一按规定的线路进入另一通道。板周边和孔周边通道。板周边和孔周边的垫圈形成了通道的边的垫圈形成了通道的边界，以防向外渗漏与内界，以防向外渗漏与内部液流混合。部液

5、流混合。工作示意图工作示意图补充补充 焊接式的板式换热器焊接式的板式换热器多用于水汽换热，具有很高的集成度多用于水汽换热，具有很高的集成度 高换热系数，体积小，薄型材料高换热系数，体积小，薄型材料 不用密封圈，铜不用密封圈，铜镍或钎焊接不锈钢成紧凑直镍或钎焊接不锈钢成紧凑直角型的包状角型的包状 易于安装，高换热效率，低成本易于安装，高换热效率，低成本 抗腐蚀性强，抗震，耐高温，高压抗腐蚀性强，抗震，耐高温，高压图示图示总结总结 板式热交换器是一种新型、高效的节能热板式热交换器是一种新型、高效的节能热交换设备，它具有换热效率高，结构紧凑，交换设备，它具有换热效率高，结构紧凑，重量轻，适应性强，热

6、损失少，可拆卸，重量轻，适应性强，热损失少，可拆卸，可清洗，装拆和维修方便等特点，主要应可清洗，装拆和维修方便等特点，主要应用于液液、液汽热交换，特别适用于各种用于液液、液汽热交换，特别适用于各种工艺过程中的加热、冷却、热回收、冷凝工艺过程中的加热、冷却、热回收、冷凝及食品消毒等方面及食品消毒等方面.标识介绍标识介绍整体结构整体结构 管式换热器：管式换热器： 管式热交换器，不同于板式热交换器，它管式热交换器，不同于板式热交换器，它在产品通道上没有接触点，这样它就可以在产品通道上没有接触点，这样它就可以处理含有一定颗粒的产品处理含有一定颗粒的产品,颗粒的最大直径颗粒的最大直径取决于管子的直径取决

7、于管子的直径.整体结构整体结构 在在UHT处理中，管式热交换器要比板处理中，管式热交换器要比板式热交换器运行的时间长。从热传递式热交换器运行的时间长。从热传递的观点看，管式热交换器比板式热交的观点看，管式热交换器比板式热交换器的传热效率换器的传热效率低低工作原理工作原理 通常使用的多管道的管式热交换是基于传通常使用的多管道的管式热交换是基于传统的列管式热交换器的原理，其产品流过统的列管式热交换器的原理，其产品流过一组平行的通道，提供的介质围绕在管子一组平行的通道，提供的介质围绕在管子的周围，通过管子和壳体上的的周围，通过管子和壳体上的螺旋波纹螺旋波纹，产生紊流，实现有效的传热。产生紊流，实现有

8、效的传热。补充说明补充说明 同一段内可能使用不同同一段内可能使用不同规格规格/模式模式的管式热交的管式热交换器换器 规格：规格：包括外部套管的管径包括外部套管的管径-内部列管的管径内部列管的管径-内部列管的数量内部列管的数量-总长度总长度 模式：模式：常见的有常见的有A B C D四种模式，主要由四种模式，主要由外部套管上介质进出口的位置决定外部套管上介质进出口的位置决定图示图示持热管简介持热管简介必要性及设计原理必要性及设计原理 正确的热处理要求牛乳在杀菌温度下保持一定正确的热处理要求牛乳在杀菌温度下保持一定的时间，这可以通过外设保持管来实现。的时间，这可以通过外设保持管来实现。 若已知流量