换热器设计手册 第3卷 换热器的热设计与流体设计PDF电子书下载

目录 1

3.1换热器设计引论 1

3.1.1基本概念 1

A．传热系数 1

B．基本设计方程 1

C．平均温差的概念 2

3.1.2换热器的类型及其应用 3

A．换热器基本型式的选择 3

B．套管式换热器 3

C．壳管式换热器 4

D．板式换热器 5

E．高翅片换热器或空气冷却器 7

F．板翅式或翅片式换热器 7

G．机械辅助式换热器 8

H．其它形式的工业过程换热器 9

3.1.3设计的逻辑过程 9

A．成功的换热器的设计准则 9

B．选择、校核和设计之间的关系 10

C．用计算机的设计修改算法的简化实例 12

B．热负荷的确定 13

A．基本设计方程 13

3.1.4壳管式换热器的估算 13

C．平均温差的估算 14

D．U0的估算 15

E．Ao的计算 18

F．给定壳径和长度的传热面积 18

G．图1-15扩展到其它型式壳、管束、管形的应用 19

H．例题 19

3.2套管式换热器 22

3.2.1引言 22

3.2.2套管式换热器的应用 22

A．热设计 23

3.2.3设计参数 23

B．翅片几何形状 28

C．压降 28

3.2.4现有的类型 29

A．套管式 29

B．多管单元 30

C．翅片管长度 30

3.2.5结构－机械设计 30

A．翅化 30

A．污垢 31

B．灵活性 31

3.2.6运行优点 31

B．设计准则 31

C．低成本备件 32

D．低成本安装 32

E．维修 32

F．管壁厚度 32

G．标准化 32

3.3壳管式换热器（无相变） 33

3.3.1目的和背景 33

A．早期的发展 35

3.3.2壳侧流动关系式的评审 35

B．在整体处理基础上的壳侧计算方法 36

C．基于分析方法的壳侧计算 37

3.3.3推荐的方法：原理和限制 42

A．方法的构成 42

B．壳侧传热方程 43

C．壳侧压降 44

D．推荐的方法与Delaware方法的比较和可能的精度 45

3.3.4壳管式换热器的设计实践 46

A．换热器设计任务单 46

B．校核、设计和最佳化 48

C．计算方法按复杂程度的划分 49

D．结构要素的作用和选择 50

E．一些其它设计考虑 51

3.3.5输入数据和推荐的作法 53

A．基本输入数据 54

B．对输入数据（表3-1）的解释 55

C．基本相关参数的计算 72

3.3.6辅助计算 74

A．圆缺形折流板窗口计算 74

B．折流板窗口的流动面积 74

C．圆缺形折流板窗口的当量直径Dw 76

D．横流中的有效管排数Ntcc和N？？？ 76

F．管束与壳体间旁路面积参数Sb和F？b？ 77

E．折流板数N？ 77

G．壳体与折流板间的泄漏面积Sab 78

H．一块折流板上的管子与折流板管孔间的泄漏面积Sth 79

I．圆缺形折流板窗口修正因子Jc 79

J．折流板泄漏对传热影响的修正因子Jc和对压降影响的修正因子R？ 80

K．管束旁路流对传热和压降影响的修正因子Jb和Rb 81

L．层流状态下反向温度梯度的传热修正因子Jr 83

M．入口和（或）出口处不等的折流板间距的传热修正因子J？ 83

N．入口和（或）出口处不等折流板间距的压降修正因子R？ 85

3.3.7理想管束的传热和压降关系式 85

A．理想管束的ji和ai 86

3.3.8壳侧传热系数和压降的计算 89

A．壳侧传热系数a？ 89

B．以理想管束为基准的fi和△pi 89

B．壳侧压降△pa 90

3.3.9给定换热器几何尺寸后的性能计算 92

A．基本计算准则 92

B．性能计算步骤 93

C．换热器总性能的计算 99

3.3.10圆缺形折流板式换热器的设计步骤 100

A．计算机与手算的对比 100

B．初始的设计考虑 101

E．结果分析 103

C．初次尺寸估算 103

D．性能的初步计算 106

3.3.11计算方法向其它几何形状的壳体折流板和管束的扩展 109

A．分流、TEMAJ型壳体 109

B．窗口无管子的管束 109

C．双壳程——TEMAF型壳体 110

D．双圆缺形或盘一环状折流板 110

E．外部低翅片管的应用 110

3.4冷凝器 113

3.4.1引言 113

3.4.2冷凝器的选型 113

A．管内立式下流冷凝器 116

3.4.3冷凝器类型的描述 116

B．管内立式上流冷凝器 117

C．管内卧式冷凝器 119

D．壳侧卧式冷凝器 120

E．壳侧立式冷凝器 122

3.4.4混合物 123

3.4.5运行问题 124

A．概述 124

B．排气 125

C．起雾 125

B．管内侧 126

A．概述 126

3.4.6传热 126

C．水平管外侧 128

D．肋管 129

E．竖管外侧 129

F．混合物的传热 129

G．过冷 130

3.4.7压降 131

3.4.8平均温差 133

3.4.9设计程序 135

A．设计的总程序 135

B．竖管内侧向下流动 136

E．水平管外侧 138

C．竖管内侧向上流动 138

D．水平管内侧 138

F．竖管外侧 139

3.5蒸发器 141

3.5.1引言 141

3.5.2蒸发器的类型 141

A．卧式壳侧蒸发器 142

B．短管立式蒸发器 142

C．篮式蒸发器 142

D．长管立式蒸发器 143

E．升膜蒸发器 144

F．降膜蒸发器 146

H．板式蒸发器 147

G．卧式管侧蒸发器 147

3.5.3结构布局 148

A．多效蒸发器 148

B．蒸气再压缩 149

C．闪蒸 149

3.5.4设计细则 149

A．热流体的配置 149

B．分离器 149

C．冷凝器 150

D．过热蒸气降温器 150

C．晶化作用 151

B．浓缩作用 151

3.5.5类型的选择 151

A．蒸发作用 151

D．管道直径的选择 152

3.5.6压降和循环速率估算 152

3.5.7传热系数的计算 152

A．加热流体 153

B．管壁 153

C．污垢 153

D．沸腾液体 153

3.5.8表面积计算 155

A．总论 158

B．类型和选择准则 158

3.6壳管再沸器 158

3.6.1引言 158

3.6.2热设计 163

A．釜式再沸器、内装式再沸器及卧式热虹吸管再沸器 163

B．轴向流动再沸器 169

C．加热介质 173

3.6.3压降 173

A．总论 173

A．结垢 174

3.6.4特殊设计因素 174

B．摩擦损失 174

D．动量变化的损失 174

C．静压头损失 174

B．启动与控制 175

C．广泛沸腾范围的混合物 176

D．接近临界压力情况下运转 176

E．高真空状态下运转 176

F．喷射法 177

G．温差△T很低 177

H．温差△T很高 177

B．釜式再沸器 178

A．例题 178

3.6.5计算程序 178

C．卧式热虹吸管再沸器 179

D．立式管侧热虹吸管再沸器 180

3.7板式换热器 184

3.7.1构造和运行 184

3.7.2控制传热板特性的因素 186

8.7.3波纹型的设计 186

3.7.4摩擦因子关联式 187

3.7.5传热关联式 188

A．波纹的几何结构 189

3.7.6影响传热板设计的因素 189

B．流动分布 190

3.7.7板的总体设计 191

A．额定NTU值 191

B．特性曲线 191

C．设计程序 192

3.7.8板的排列和修正因子 192

A．板程排列的型式 192

B．多个不等板程的顺流修正 192

C．端效应 193

D．流体沿分配管的分布 194

3.7.9污垢 195

3.7．10表面积的计算方法 196

A．性能极限 196

B．基本计算程序 196

C．对于湍流的近似估算 197

D．计算机程序 201

3.7.11热混合 201

3.7.12两相流的应用 202

A．机械式风机冷却器 204

3.8.2非标准件（定制件） 204

B．自然通风换热器 204

3.8空气冷却换热器 204

3.8.1工业过程中用空气和水作冷却剂的比较 204

3.8.3空气冷却器中的翅片－管装置 206

A．普通翅片管的应用 207

B．翅片效率和翅片管的温度分布 207

3.8.4翅片管束 208

3.8.5热计算 209

A．管侧传热系数的估算 209

B．翅片管的选择 209

C．冷却空气速度u的选择 209

F．被冷却介质的热数？prod 210

D．总传热系数U 210

E．管排数nR 210

G．冷却剂设计数x 211

H．NTU数 211

I．冷却介质的热数Ф？is 211

J．平均有效温度差EMTD 212

K．表面积A 213

L．正面面积S 213

3.8.6管侧流向布置 213

A．风机型式和尺寸的选择 214

B．风机的功耗 214

3.8.7风机供给的冷却空气 214

C．风机传动装置的设计 215

D．空气的设计温度 215

E．经济运行和冷却空气气流的控制 216

F．风机运转中断时的热交换 216

3.8.8自然通风塔提供的冷却空气量 216

3.8.9空气冷却器中的一些特殊性质问题 216

A．声功级和声压级 216

B．真空冷凝器 217

C．空冷蒸气排气冷凝器 218

D．具有非线性t/Q曲线的气－汽混合物 218

3.9.1引言 221

8.9紧凑式换热器 221

3.9.2几何术语的定义 222

3.9.3板翅式表面的几何形状 222

3.9.4表面性能资料 223

3.9.5层流表面 225

3.9.6传热与摩擦数据的关系 227

3.9.7优化参数的比较 228

3.9.8额定性能和尺寸问题的规范 231

3.9.9额定性能问题的计算步骤 231

3.9.10压力降的计算 232

3.9.11热工尺寸问题的规范 233

3.9.12多种流体使用设备 234

3.9.13有关蒸发和凝结的最新理论和资料 235

3.10.1引言 238

3.10热管 238

3.10.2循环和轴向传热 239

3.10.3温度分布和径向热流密度 243

3.10.4轴向传热和工作包络线 244

3.10.5工质的选择 244

3.10.6管芯的特性 245

3.10.7起动和控制 246

3.11.2连续加热炉与锅炉 255

A．连续加热炉 255

3.11.1引言 255

3.11加热炉与燃烧室 255

？锅炉 256

3.11.3炉内传热 257

A．热源 257

B．水冷壁或热汇 261

C．耐火层 262

D．对热汇的传热 262

3.11.4搅拌式反应炉模型 264

A．一些假设与规定 264

B．计算公式 264

C．计算示例 268

B．模型方程式 270

3.11.5塞状流式加热炉模型 270

A．基本假设 270

C．计算示例 271

3.11.6多段式加热炉模型 271

A．基本原理 272

B．方程式 272

C．计算示例 275

3.11.7先进的加热炉模型 276

A．基本模型 276

B．模型方程 276

A．冷却塔的必要性 283

B．冷却塔的种类 283

3.12.1引言 283

3.12冷却塔 283

C．本章的安排 284

3.12.2填料区 284

A．热工设计基础 284

B．热工设计理论 286

C．填料 292

D．空气离开填料时的状态 296

E．偏离均匀逆流的情况 297

A．主要特征概述 299

3.12.3自然通风冷却塔 299

B．热工特性和设计 300

C．结构设计方面的一些评述 305

3.12.4机械通风冷却塔 306

A．主要特征 306

B．热工性能和设计 308

3.12.5混合式冷却塔 310

A．干式塔 310

B．湿－干冷却塔 312

C．辅助通风冷却塔 313

D．闭合循环蒸发冷却塔 314

A．试验和验收 315

3.12.6其它几个问题 315

B．冷却水损失 316

C．大气压力的变化 316

3.13干燥器 319

3.13.1引言 319

3.13.2分类与选择 320

3.13.3设计与运行参数 324

A．Mollier图 324

B．能量和质量平衡 324

C．湿球温度 326

D．干燥过程在Mollier图上的描述 328

3.13.4干燥速率的计算 329

3.13.5规定物料流率的停留时间的计算 333

3.13.6非规定物料流率的停留时间的计算 340

3.13.7干燥器的实际设计 340

A．带式干燥器 340

B．流化床干燥器 341

C．旋转式干燥器 341

D．气体传动干燥器 341

E．喷雾干燥器 342

3.14.2设备 343

A．机械搅拌器 343

3.14.1引言 343

3.14搅拌器 343

B．气体喷射式 346

C．容器内部构件 346

3.14.3传热的关系式 347

A．非接近的机械搅拌器 347

B．气体喷射器 349

C．锚式和螺旋片式推进器 349

D．刮壁式管状设备 351

E．带有接近搅拌器的其它类型设备 352