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第1章 换热器分类 1

1.1 引言 1

1.2 根据传热过程分类 4

1.2.1 间接接触式换热器 4

1.2.2 直接接触式换热器 7

1.3 根据介质数分类 7

1.4 根据表面紧凑度分类 8

1.4.1 气—液换热器 10

1.4.2 液—液及相变换热器 11

1.5 根据结构特征分类 11

1.5.1 管式换热器 12

1.5.2 板式换热器 20

1.5.3 扩展面换热器 33

1.5.4 再生器 42

1.6 按照流动方式分类 49

1.6.1 单流程换热器 51

1.6.2 多流程换热器 58

1.7 按照传热机理分类 66

综述 66

参考文献 66

习题 68

第2章 换热器设计方法概述 71

2.1 换热器设计方法 71

2.1.1 流程以及设计说明 73

2.1.2 热力及水力设计 75

2.1.3 机械设计 79

2.1.4 制造考虑因素以及费用估算 82

2.1.5 权衡因素 84

2.1.6 优化设计 85

2.1.7 其他的要求 85

2.2 各种设计要求之间的相互关系 85

综述 86

参考文献 86

习题 86

问答题 87

第3章 间壁式换热器热力设计基本理论 88

3.1 热学和电学的形式类似 89

3.2 换热器变量和热力回路 90

3.2.1 传热分析的假设 91

3.2.2 问题陈述 92

3.2.3 基本定义 95

3.2.4 热力回路和UA 97

3.3 ε—NTU法 103

3.3.1 换热器有效度ε 104

3.3.2 热容量比C＊ 107

3.3.3 传热单元数NTU 108

3.4 有效度和传热单元数的关系 110

3.4.1 逆流换热器 111

3.4.2 其他流动布置的换热器 117

3.4.3 ε—NTU结果的解释 120

3.4.4 流对称 122

3.5 P—NTU法 127

3.5.1 温度效率P 139

3.5.2 传热单元数NTU 139

3.5.3 热容量比R 140

3.5.4 总P—NTU函数关系 140

3.6 P—NTU关系式 141

3.6.1 平行逆流换热器、壳侧流体混合、1-2 TEMA E型壳体 141

3.6.2 多流程换热器 147

3.7 平均温差法 168

3.7.1 对数平均温差 168

3.7.2 对数平均温差修正系数 169

3.8 不同流动布置方式的系数 172

3.8.1 逆流换热器 172

3.8.2 顺流换热器 173

3.8.3 其他基本流动布置方式 173

3.8.4 换热器阵列和多流程 182

3.9 ε—NTU、P—NTU和平均温差方法的比较 187

3.9.1 尺寸和校核问题的求解 187

3.9.2 ε—NTU方法 188

3.9.3 P—NTU方法 189

3.9.4 平均温差方法 189

3.10 ψ—P和P1—P2法 190

3.10.1 ψ—P法 190

3.10.2 P1—P2法 190

3.11 确定换热器有效度的求解方法 192

3.11.1 精确分析方法 193

3.11.2 近似方法 193

3.11.3 数值方法 193

3.11.4 矩阵法 193

3.11.5 链式规则方法学 193

3.11.6 流动反向对称 194

3.11.7 一种流体混合的换热器有效度求解规则 195

3.12 换热器设计问题 196

综述 199

参考文献 199

习题 200

问答题 205

第4章 间壁式换热器热设计的附加考虑因素 209

4.1 传热表面轴向热传导效应 209

4.1.1 C＊＝0的换热器 212

4.1.2 单程逆流式换热器 213

4.1.3 单程顺流式换热器 215

4.1.4 单流道非混合交叉流式换热器 215

4.1.5 其他的单程换热器 216

4.1.6 多程换热器 216

4.2 总的传热系数不一致的情况 220

4.2.1 温度效应 224

4.2.2 长度效应 225

4.2.3 综合效应 226

4.3 扩展表面换热器的附加考虑因素 233

4.3.1 薄壁翅片的分析 234

4.3.2 翅片效率 245

4.3.3 翅片效能 260

4.3.4 扩展表面效率 261

4.4 管壳式换热器的附加考虑问题 263

4.4.1 壳侧流体的旁通和泄漏 264

4.4.2 个别换热器流道中不等传热面积 268

4.4.3 有限数量的折流板 269

综述 270

参考文献 270

习题 271

问答题 273

第5章 蓄热式换热器的热设计理论 278

5.1 热传递分析 278

5.1.1 蓄热式换热器传热分析的假设 278

5.1.2 重要参数的定义和描述 280

5.1.3 控制方程 282

5.2 ε—NTU0法 285

5.2.1 量纲为一组 285

5.2.2 内部旋转和阀门切换频率的影响 289

5.2.3 对流传导率（hA）＊ 290

5.2.4 逆流蓄热式换热器中的ε—NTU0 290

5.2.5 顺流蓄热式换热器中的ε—NTU0法 293

5.3 Λ—∏法 305

5.3.1 ε—NTU0法和Λ—∏法的比较 309

5.3.2 逆流蓄热式换热器的解 312

5.3.3 顺流蓄热式换热器的解 313

5.4 纵向壁热传导的影响 316

5.5 横向热传导的影响 323

5.6 压力和夹带泄漏的影响 327

5.7 蓄热板的材料、尺寸和布置的影响 334

综述 339

参考文献 340

习题 340

问答题 343

第6章 换热器压降分析 345

6.1 引言 345

6.1.1 压降的重要性 345

6.1.2 流体输送装置 346

6.1.3 换热器压降的主要组成 347

6.1.4 压降分析的假设 348

6.2 扩展面换热器压降 348

6.2.1 板翅式换热器 348

6.2.2 管翅式换热器 357

6.3 蓄热器的压降 358

6.4 管壳式换热器压降 358

6.4.1 管束 358

6.4.2 管壳式换热器 358

6.5 板式换热器压降 361

6.6 流体分布元件产生的压降 363

6.6.1 管损失 363

6.6.2 突然膨胀与收缩损失 364

6.6.3 弯管损失 367

6.7 压降表达式 375

6.7.1 压降数据的量纲为一表达式 375

6.7.2 压降数据的有量纲表达式 376

6.8 几何形状和流体性能产生的压降 380

综述 381

参考文献 381

习题 382

问答题 383

第7章 表面基本传热和流动特性 386

7.1 基本概念 387

7.1.1 边界层 387

7.1.2 流动类型 389

7.1.3 自由对流和强制对流 398

7.1.4 基本定义 398

7.2 量纲为一组 400

7.2.1 流体流动 402

7.2.2 传热 404

7.2.3 量纲为一表面特性函数 407

7.3 表面特性实验方法 408

7.3.1 Kays和London的稳态法 409

7.3.2 威尔逊绘图法 417

7.3.3 瞬态测试方法 422

7.3.4 摩擦因子的确定 427

7.4 简单几何形状下传热与摩擦因子分析解和半经验关联式 429

7.4.1 完全发展流 430

7.4.2 水力发展流 452

7.4.3 热力发展流 454

7.4.4 同时发展流 459

7.4.5 扩展的雷诺比拟 461

7.4.6 j—Re绘图的局限性 463

7.5 复杂几何形状下传热和摩擦因子的试验关联式 463

7.5.1 管束 464

7.5.2 板式换热器表面 466

7.5.3 板翅式扩展表面 467

7.5.4 管翅式扩展表面 470

7.5.5 回热器表面 474

7.6 流体参数随温度变化的影响 480

7.7 叠加自然对流的影响 482

7.7.1 水平圆管 483

7.7.2 竖直圆管 485

7.8 叠加辐射的影响 487

7.8.1 液体作为参与介质 487

7.8.2 气体作为参与介质 488

综述 493

参考文献 494

习题 498

问答题 502

第8章 换热面的几何特征 510

8.1 管式换热器 510

8.1.1 顺排布置 510

8.1.2 错排布置 512

8.2 管翅式换热器 515

8.2.1 圆管圆形翅片 516

8.2.2 圆管平直翅片 518

8.2.3 管翅式换热器的一般几何关系 519

8.3 板翅式换热器 520

8.3.1 错位条式翅片换热器 520

8.3.2 波状百叶窗式翅片换热器 525

8.3.3 板翅表面的一般几何关系 528

8.4 连续柱状通道的回热器 529

8.5 弓形折流板管壳式换热器 532

8.5.1 管数计算 532

8.5.2 缺口和交叉流截面几何结构 533

8.5.3 旁流以及漏流面积 536

8.6 密封板式换热器 540

综述 541

参考文献 541

习题 542

第9章 换热器设计程序 544

9.1 流体的平均温度 544

9.1.1 满足C＊≈0的换热器 545

9.1.2 逆流和交叉流换热器 546

9.1.3 多通道换热器 547

9.2 板翅式换热器 548

9.2.1 校核问题 548

9.2.2 尺寸设计问题 558

9.3 管翅式换热器 570

9.3.1 传热面几何特征 570

9.3.2 传热计算 570

9.3.3 压降计算 570

9.3.4 芯体质量流速方程 571

9.4 板式换热器 571

9.4.1 设计的极限情况 571

9.4.2 PHE校核和尺寸设计的唯一性 574

9.4.3 校核一台PHE 576

9.4.4 一台PHE的尺寸设计 583

9.5 管壳式换热器 583

9.5.1 传热和压降计算 584

9.5.2 校核流程 587

9.5.3 近似设计方法 594

9.5.4 更严格的热力设计方法 597

9.6 换热器的优化 602

综述 605

参考文献 605

习题 606

问答题 607

第10章 换热器及其组件的选择 611

10.1 基于运行参数的选择标准 611

10.1.1 工作压力和温度 612

10.1.2 成本 612

10.1.3 结垢与清洁 616

10.1.4 流体泄漏与污染 616

10.1.5 流体与材料的兼容性 616

10.1.6 流体类型 618

10.2 主要换热器类型的一般选择指南 618

10.2.1 管壳式换热器 618

10.2.2 板式换热器 631

10.2.3 扩展面换热器 632

10.2.4 回热器表面 637

10.3 一些定量分析 637

10.3.1 筛选法 638

10.3.2 性能评价标准 650

10.3.3 以热力学第二定律为基础的评价标准 659

10.3.4 基于成本评价的选择标准 659

综述 661

参考文献 662

习题 663

问答题 667

第11章 热力模型及分析 670

11.1 引言 670

11.1.1 作为系统一部分的换热器 672

11.1.2 换热器作为一个部件 672

11.2 基于热力学第一定律的换热器建模 673

11.2.1 逆流和顺流换热器的温度分布 673

11.2.2 换热器有效度的真实含义 678

11.2.3 顺流和逆流换热器的温差分布 681

11.2.4 交叉流换热器的温度分布 682

11.3 换热器内的不可逆性 687

11.3.1 有限温差引起的熵产 689

11.3.2 和流体掺混有关的熵产 691

11.3.3 流动阻力引起的熵产 694

11.4 热力不可逆性和温度交叉现象 695

11.4.1 最大熵产 695

11.4.2 外部温度交叉和流体掺混的类比 697

11.4.3 对1-2 TEMA J型管壳式换热器的热力分析 699

11.5 评估换热器的效率的探索性方法 703

11.6 换热器分析和优化中的能、？和成本平衡 706

11.6.1 温度—焓率变化表 707

11.6.2 基于能量平衡的分析 709

11.6.3 基于能量或焓和成本率平衡的分析 713

11.6.4 基于？率平衡的分析 715

11.6.5 评价换热器性能的热力学性能系数 717

11.6.6 核算换热器的？损失的成本 720

11.7 基于热力学第二定律的性能评价标准 724

综述 728

参考文献 729

习题 731

问答题 732

第12章 流动分布不均和管箱的设计 736

12.1 由换热器几何形状导致的流动分布不均 736

12.1.1 总体流动分布不均 737

12.1.2 流道间的流动分布不均 748

12.1.3 集箱诱导的流体分布不均 759

12.2 运行条件引起的流动分布不均 762

12.2.1 流动不稳定的液体冷却器 763

12.2.2 稳定流动条件下的流动分布不均 768

12.3 减轻流动分布不均的办法 769

12.4 管箱和集箱的设计 770

12.4.1 倾斜式管箱 772

12.4.2 正交管箱 776

12.4.3 集箱 776

综述 777

参考文献 778

习题 780

问答题 783

第13章 污垢和腐蚀 787

13.1 污垢及其对换热器传热和压降的影响 787

13.2 污垢的现象学思考 790

13.2.1 污垢生成机理 790

13.2.2 单相液侧污垢 794

13.2.3 单相气侧污垢 794

13.2.4 紧凑式换热器中的污垢 795

13.2.5 污垢中的连续过程 795

13.2.6 污垢过程建模 797

13.3 污垢热阻的设计方法 803

13.3.1 污垢热阻和总体传热系数的计算 803

13.3.2 污垢对于换热器传热性能的影响 804

13.3.3 污垢热阻的经验数据 808

13.4 污垢的阻止和缓释 812

13.4.1 液侧污垢的阻止与控制 812

13.4.2 气侧污垢的阻止与减弱 813

13.4.3 清洁措施 814

13.5 换热器的腐蚀 815

13.5.1 腐蚀的类型 816

13.5.2 换热器中的腐蚀区域 817

13.5.3 腐蚀的控制 818

综述 819

参考文献 820

习题 820

问答题 823

附录 826

附录A 热物性 826

附录B 液体耦合式换热器中ε—NTU的关系式 831

附录B所参考的文献 832

附录C 两相中的传热和压降关系式 833

C.1 相变时压降关联式 833

C.2 冷凝时的传热关联式 836

C.3 沸腾时的传热关联式 836

附录C所参考的文献 838

附录D 多种换热器中的U值和CUA值 839

换热器或与换热器有关的参考文献 847

参考书目（按题目排列） 852