换热器理论、计算与设计

2011-09-09

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工业热交换器类型

有许多类型的热交换器用于各种各样的工业应用，包括发电厂，工业蒸汽锅炉，化工厂，和许多类型的制造设施。使用几种不同的配置来完成将热量从一种流体传递到另一种流体的基本功能，而不将两种流体混合在一起。这些文章中描述和讨论的热交换器类型包括两种最常见的工业热交换器，壳管式热交换器和双管式热交换器，以及关于螺旋式热交换器、平板式热交换器、翅片管式热交换器和冷凝器的信息。

传热系数和传热原理

对流换热系数和对数平均温差是换热器设计计算所必需的。自然对流换热系数是用无量纲数的相关性来计算的，通常是用格拉肖夫数和普朗特数表示的努塞尔数。强迫对流换热系数由努塞尔数与雷诺数和普朗特数的相关性计算。这些文章提供了自然对流和强制对流换热系数、总换热系数和对数平均温差的信息、方程和示例计算。也有关于热交换器的流动模式和方程和计算组合对流和传导传热的信息。

热交换器设计-理论与计算

换热器的设计是一个迭代的过程。所需换热面积的初步值可以通过估计总体换热系数以及所需换热速率、两种流体的流速以及入口和出口流体温度等信息来计算。然后可以计算出换热器的初步细节，包括管壳式换热器的直径、长度和管数、壳体的直径和长度、管侧通道的数量和壳侧通道的数量。通过换热器的许用压降也可以计算出来并用于初步设计。初步详细设计完成后，可以更好地估计对流换热系数和总体换热系数，并根据需要对初步详细设计进行调整。其中一些文章还介绍了如何使用Excel电子表格进行初步设计计算。

船舶热交换器

热交换器在船舶的动力生产过程中使用，如柴油发动机、锅炉和省煤器，以及用于住宿和甲板设备的蒸汽生产。所使用的热交换器包括常用的工业热交换器类型，如管壳式热交换器、板式热交换器和翅片管(散热器)型。

日常生活中的热交换器

虽然大多数人都没有意识到它们，但热交换器在我们的日常生活中非常普遍。例如，热交换器对炉子、空调系统、冰箱和冰柜的运行至关重要。汽车需要一个散热器形式的热交换器来为发动机提供冷却，一个较小的热交换器用于加热客舱。高性能发动机在涡轮增压器中使用热交换器。

参考文献

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本特森,H。热交换器基础知识，PDH的在线继续教育课程信贷．
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迪图斯，P.W.和伯尔特，l.m.，加州大学酒吧。Eng。第1卷第13期，第443-461页(转载于Int。导热传质，第12卷，第3-22页(1985)。