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第四篇 热交换器的基本设计 1

第11章 管壳式热交换器的设计方法 1

11.1 管壳式热交换器的种类、结构、价格 1

11.1.1 种类 1

11.1.2 传热管 8

11.1.3 管布置和排列间距 12

11.1.4 折流板的形状和间隔 14

11.1.5 折流板固定杆和衬垫 19

11.1.6 旁通档板 19

11.1.7 缓冲板 19

11.1.8 管根数和壳内径的关系 19

11.1.9 概略重量 42

11.1.10 价格 42

11.2 无相变的热交换器的设计方法 46

11.2.1 管内侧界膜导热系数 46

11.2.2 壳侧界膜导热系数 46

11.2.3 管内侧压力损失 59

11.2.4 壳侧压力损失 61

11.2.5 设计题例 65

11.3 单一饱和蒸气冷凝器的设计法 89

11.3.1 结构 89

11.3.2 冷凝侧界膜导热系数 90

11.3.3 冷凝侧压力损失 94

11.3.4 设计程序 101

11.3.5 设计题例 102

11.4 过热蒸气冷凝器的设计法 114

11.4.1 概论 114

11.4.2 设计题例 114

11.5 混合蒸气冷凝器的设计法 120

11.5.1 设计基础 121

11.5.2 各温度区间的气、液量的计算法 124

11.5.3 冷凝液的界膜导热系数h e 126

11.5.4 垂直管内分凝器中的液阻现象 127

11.5.5 混合蒸气侧压力损失 128

11.5.6 设计题例 128

11.5.7 互不相溶的2组分系统蒸气冷凝器 143

11.6 冷却冷凝器的设计法 145

11.6.1 设计基础 145

11.6.2 逐段计算法 152

11.6.3 设计题例 152

11.7 多组分系统冷却冷凝器的设计法 172

11.7.1 设计基础 172

11.7.2 设计题例 177

11.7.3 简便设计法 184

11.7.4 用简便法计算的设计题例 186

11.8 釜式再沸器的设计法 191

11.8.1 再沸器的种类 191

11.8.2 釜式再沸器的结构 193

11.8.3 沸腾侧传热系数 193

11.8.4 其他热阻 199

11.8.5 求加热面表面温度和沸腾液温度之间的温差Δt的方法 199

11.8.6 基本传热公式 202

11.8.7 气液分离空间 204

11.8.8 强化泡核沸腾传热 205

11.8.9 设计题例 207

11.9 立式热虹吸再沸器的设计法 213

11.9.1 结构 213

11.9.2 显热加热段的长度 214

11.9.3 循环流量 217

11.9.4 管内侧传热系数 222

11.9.5 立式热虹吸再沸器的标准尺寸 224

11.9.6 设计题例 226

11.10 水蒸气蒸馏用再沸器的设计法 233

11.10.1 基本公式 234

11.10.2 传质系数 238

11.10.3 设计题例 239

11.11 卧式热虹吸再沸器的设计法 244

11.11.1 流动形式 245

11.11.2 摩擦损失 246

11.11.3 伴有蒸发流动的摩擦损失 249

11.12 卧式管内冷凝器的设计法 250

11.12.1 卧式管内冷凝器的冷凝界膜导热系数 250

11.12.2 卧式管内冷凝器的蒸气压力损失 258

第12章 螺旋管式热交换器的设计法 261

12.1 结构 261

12.2 优缺点 265

12.3 基本传热公式 266

12.4 传热系数 267

12.4.1 管内侧界膜导热系数 267

12.4.2 壳侧界膜导热系数 272

12.5 压力损失 275

12.5.1 管内侧压力损失 275

12.5.2 壳侧压力损失 277

12.6 螺旋的最大直径 278

12.7 设计题例 278

第13章 螺旋板式热交换器设计法 283

13.1 构造 283

13.2 流道的构成和用途 284

13.3 基本传热公式 288

13.3.1 两流体都呈螺旋流动时 288

13.3.2 一流体螺旋流动，另一流体轴向流动的场合 291

13.4 传热系数 293

13.4.1 螺旋流动时的界膜导热系数 293

13.4.2 轴向流动时的界膜导热系数 296

13.5 压力损失 297

13.5.1 螺旋流动时的压力损失 297

13.5.2 轴向流动时的压力损失 299

13.6 螺旋板的外层直径 299

13.7 价格 299

13.8 设计题例 299

13.9 补遗 305

第14章 板式热交换器的设计法 306

14.1 构造和材质 306

14.2 基本传热公式 315

14.3 传热系数 317

14.3.1 无相变的对流传热 317

14.3.2 冷凝传热 329

14.3.3 沸腾传热 329

14.4 污垢系数 329

14.5 压力损失 330

14.6 流体的温度分布 340

14.7 价格 342

14.8 设计题例 343

14.9 补遗 349

第15章 套管式热交换器的设计法 350

15.1 结构 350

15.2 基本传热公式 352

15.3 翅片热阻 357

15.4 传热系数 357

15.4.1 环形侧界膜导热系数 357

15.4.2 内管侧界膜导热系数 361

15.5 压力损失 361

15.5.1 环形侧压力损失 361

15.5.2 管内侧压力损失 364

15.6 结构上应注意的事项 365

15.7 价格 365

15.8 设计题例 365

15.9 温差修正系数 375

第16章 液膜式热交换器的设计法 376

16.1 立式降膜式冷却（冷凝）器的设计法 376

16.1.1 结构和用途 376

16.1.2 液膜厚度和液膜侧界膜导热系数 379

16.1.3 最小允许液体负荷 382

16.1.4 设计题例 383

16.2 卧式降膜式冷却（冷凝）器的设计法 387

16.2.1 结构和用途 387

16.2.2 基本传热公式 388

16.2.3 液膜侧界膜导热系数 388

16.2.4 卧式降膜式冷却器的价格 390

16.2.5 设计题例 390

16.3 立式降膜式蒸发器的设计法 395

16.3.1 结构和用途 395

16.3.2 基本传热公式 396

16.3.3 液膜厚度和界膜导热系数 398

16.3.4 压力损失 400

16.3.5 闪蒸室的大小 404

16.3.6 设计题例 405

16.4 卧式降膜式蒸发器的设计法 414

第17章 蒸发冷却器的设计法 415

17.1 特征和用途 415

17.2 结构和种类 417

17.3 基本传热公式 417

17.3.1 管内流体无相变时 417

17.3.2 管内流体冷凝时 434

17.4 传热管外壁和管外冷却水本身之间的界膜导热系数 435

17.4.1 向水平管群喷淋水的蒸发冷却器 435

17.4.2 从横向向垂直管群喷淋水的蒸发冷却器 441

17.5 从管外冷却水本身向空气的总传质系数 441

17.6 空气流动的压力损失 442

17.7 排污 443

17.8 设计题例 443

17.9 补遗 455

第18章 泡沫接触式热交换器的设计法 456

18.1 特征和用途 456

18.2 基本传热公式 457

18.2.1 管内流体无相变时 457

18.2.2 管内流体冷凝时 460

18.3 传热管外壁和管外泡沫层冷却水之间的界膜导热系数 461

18.4 从管外泡沫层冷却水向空气的总传质系数 462

18.5 空气流动的压力损失 464

18.6 损失水量 465

18.7 设计题例 465

第19章 多筒式热交换器的设计法 470

19.1 特征 470

19.2 基本传热公式 471

19.2 界膜导热系数 477

19.4 压力损失 477

19.5 传热圆筒数 478

19.6 设计题例 480

第20章 刮面式热交换器的设计法 487

20.1 构造 487

20.2 基本传热公式 491

20.3 传热系数 496

20.3.1 库尔理论公式 497

20.3.2 哈里奥特理论公式 504

20.3.3 斯克兰德的实验公式 506

20.3.4 特朗梅伦实验公式 506

20.4 驱动动力 508

20.5 制造注意事项 508

20.6 价格 509

20.7 设计题例 509

第21章 刮面式液膜热交换器的设计法 514

21.1 用途 514

21.2 种类及其构造 517

21.3 液体滞留量 523

21.3.1 立式降膜式 523

21.3.2 立式升膜式 530

21.4 液膜厚度 531

21.5 基本传热公式 533

21.6 刮面侧（传热圆筒内侧）工艺流体的界膜导热系数 533

21.7 总传热系数 534

21.8 驱动动力 535

21.9 价格 536

21.10 设计题例 536

第22章 离心薄膜式热交换器的设计法 542

22.1 特征和种类 542

22.2 界膜导热系数 544

22.2.1 流体蒸发时的界膜导热系数 544

22.2.2 流体无相变时的界膜导热系数 559

22.2.3 冷凝界膜导热系数 559

22.3 设计题例 562

第23章 槽-盘管式热交换器的设计法 568

23.1 特征 568

23.2 盘管外侧界膜导热系数 568

23.3 盘管内侧界膜导热系数 579

23.3.1 无相变强制对流传热 579

23.3.2 冷凝传热 581

23.4 搅拌所需的动力 582

23.5 设计题例 591

第24章 槽-夹套式热交换器的设计法 595

24.1 容器侧界膜导热系数 595

24.2 夹套侧界膜导热系数 600

24.2.1 无相变强制对流传热 602

24.2.2 冷凝传热 603

24.3 设计题例 604

第25章 直接接触式冷凝器的设计法 608

25.1 种类 608

25.2 液柱式冷凝器 610

25.2.1 传热机理 610

25.2.2 塔径 618

25.2.3 塔板的开孔数 619

25.2.4 塔板间距 620

25.2.5 塔板层数 620

25.3 液膜式冷凝器 622

25.3.1 传热机理 622

25.3.2 塔径、塔板间距、塔板层数 626

25.4 充填塔式冷凝器 627

25.4.1 充填高度 627

25.4.2 塔径 630

25.4.3 充填层的蒸气压力损失 630

25.5 喷射冷凝器 633

25.6 直接接触式冷凝器的安装 633

25.7 价格 636

25.8 设计题例 636

25.9 喷淋式冷凝器 643

第26章 直接接触式冷却冷凝器的设计法 653

26.1 特征 653

26.2 基本传热公式 654

26.3 传质系数和界膜导热系数 661

26.4 装置所需高度的计算法 665

26.4.1 设计公式 665

26.4.2 计算步骤 667

26.5 塔径 669

26.6 压力损失 669

第27章 空冷式热交换器的设计法 671

27.1 构造 671

27.2 空冷式热交换器采用标准 677

27.3 基本传热公式 680

27.3.1 基本传热公式 680

27.3.2 总传热系数 681

27.3.3 温差修正系数Ft 683

27.3.4 翅片热阻 683

27.3.5 接合热阻 683

27.4 空气侧（管外侧）界膜导热系数和压力损失 684

27.4.1 流体与光滑圆管群错流流动时 684

27.4.2 流体与光滑椭圆管群错流流动时 689

27.4.3 流体与圆芯管-圆形翅片的翅片管错流流动时 690

27.4.4 流体与圆芯管-矩形翅片的翅片管错流流动时 692

27.5 设计步骤 693

27.6 管侧流体温度的控制方式 697

27.7 价格 699

27.8 设计题例 702

第28章 缠绕管式热交换器的设计法 711

28.1 特征和用途 711

28.2 构造和使用注意事项 712

28.3 基本传热公式 714

28.3.1 单管缠绕管式热交换器 714

28.3.2 双管缠绕管式热交换器 714

28.4 界膜导热系数 724

28.4.1 壳侧界膜导热系数 724

28.4.2 管内侧界膜导热系数 734

28.5 压力损失 735

28.5.1 壳侧压力损失 735

28.5.2 管内侧压力损失 738

第29章 板翅式热交换器的设计法 739

29.1 结构和用途 739

29.2 流道构成 747

29.3 基本传热公式 747

29.3.1 用作2流体热交换器或者3流体热交换器时 747

29.3.2 用作4流体以上的多流体热交换器时 748

29.4 界膜导热系数 756

29.5 压力损失 764

29.5.1 热交换器中心出、入口压力损失 764

29.5.2 热交换器中心的压力损失 766

29.5.3 热交换器的总压力损失 770

29.6 设计题例 770

第30章 周期流动型蓄热式热交换器的设计法 777

30.1 旋转型蓄热式热交换器的设计法 777

30.1.1 种类和作用 777

30.1.2 基本传热公式 785

30.1.3 旋转型蓄热式热交换器内部温度的计算法 785

30.1.4 蓄热体的流动阻力和传热特性 789

30.1.5 气体从密封漏失量 796

30.1.6 设计题例 798

30.2 阀门切换型蓄热式热交换器的设计法 808

30.2.1 种类和作用 808

30.2.2 基本传热公式 811

30.2.3 蓄热体的流动阻力和传热特性 811

第31章 颗粒移动型蓄热式热交换器的设计法 825

31.1 种类和作用 825

31.2 移动床型蓄热式热交换器的设计法 827

31.2.1 基本传热公式 827

31.2.2 界膜导热系数 835

31.2.3 压力损失 836

31.2.4 设计题例 838

31.3 栅型蓄热式热交换器的设计法 841

31.3.1 基本传热公式 841

31.3.2 每层栅的传热面积 845

31.3.3 界膜导热系数 847

31.3.4 压力损失 848

第32章 特殊热交换器 849

32.1 组块式热交换器 849

32.2 钽制热交换器 849

32.3 聚四氟乙烯制热交换器 850

32.4 框架式薄片热交换器 854

32.5 板盘管式热交换器 855

32.6 波纹管热交换器 855

32.7 旋转盘管蒸发器 858

32.8 螺旋式热交换器 859

32.9 金属丝和管式热交换器 860

第33章 旋转式粉粒体热交换器的设计法 863

33.1 概论 863

33.2 旋转冷却器内粉粒体的动态 864

33.2.1 搅拌叶片上的粉粒体堆积量和搅拌容量 864

33.2.2 粉粒体在旋转圆筒断面上的运动 875

33.2.3 粉粒体在旋转圆筒断面上的分散分布 877

33.2.4 粉粒体沿圆筒纵轴方向的移动 886

33.3 空气的质量速度和压力损失 889

33.4 传热 890

33.4.1 严密解 890

33.4.2 近似解 897

33.4.3 必要的下落次数 900

33.4.4 平均堆积时间和平均下落时间 902

33.4.5 界膜导热系数 903

33.5 结构 904

33.5.1 壳体 904

33.5.2 支持装置 904

33.5.3 驱动装置 905

33.5.4 密封装置 905

33.5.5 搅拌叶片 906

33.6 驱动动力 906

33.7 设计题例 910

第34章 喷雾水式蒸发冷却器的设计方法 919

34.1 概况 919

34.2 基本传热公式 921

34.2.1 计算上的假定 921

34.2.2 翅片效率 922

34.2.3 基本传热公式 929

34.3 传质系数 931

34.4 喷雾水的界膜导热系数 932

34.5 空气侧压力损失 932

34.6 喷水方法和喷水量 934

34.7 设计程序 935

34.8 设计题例 937

第35章 蒸发装置的设计法 949

35.1 蒸发器的各种形式和应用实例 949

35.2 卧式外部加热蒸发器的设计法 959

35.2.1 管内侧界膜导热系数 959

35.2.2 管内侧压力损失 967

35.3 立式降膜式蒸发器的设计法 968

35.4 闪蒸室的尺寸 971

35.5 附属设备 972

35.5.1 分离器 972

35.5.2 喷射器 982

35.6 蒸发过程 995

35.7 带防垢装置的热交换器 995

第5篇 热交换器设计资料 998

表1 金属的物理性质 998

表2 水的物理性质 1003

表3 干燥空气的物理性质 1004

表4 载热体的物理性质（液相用） 1006

表5 载热体的物理性质（蒸气相用） 1008

表6 液体的密度和分子量 1010

表7 液体的导热系数 1012

表8 气体和蒸气的导热系数 1015

表9 饱和蒸气表（以温度为准） 1017

表10 饱和蒸气表（以压力为堆） 1019

表11 过热蒸气表 1020

表12 污垢系数 1024

表13 单位换算表 1028

表14 温度换算表（℃→°F） 1033

表15 温度换算表（°F→℃） 1035