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能源工程系
PrincipleandDesignofheatexchanger
热交换器原理(PrincipleandDesignofheatexchanger)
学时:32(含实验4学时)学分:
热交换课程设计
总学时:2周(48学时)学分:2
教材:《热交换器原理与设计》史美中王中铮编东南大学出版社2003年
参考书目:
1.《热交换器原理与设计》余建祖编著北京航空航天大学出版社2006年
2.《制冷原理及设备》吴业正韩宝琦西安交通大学出版社1996年
3.《小型制冷装置设计指导》吴业正***出版社1998年
2学时的实验室进行实验;
2学时采用Origin数据处理软件进行数据处理。
课程的性质和目的:
本课程是热能与动力工程等专业的一门重要专业基础课,换热器又称热交换器,是能源、动力、化工、冶金等各工程领域普遍使用的基本设备。该课程的目的在于使学生获得一定的有关热交换器原理与设计的理论知识、相应的设计和计算能力。它不仅巩固了学生所学的专业基础理论,也是培养学生分析和解决工程实际问题能力的重要环节之一。
第0章:绪论
概述部分
换热器的定义
换热器的分类
换热器设计的大体内容
定义:在工程中,将某种流体的热量以一定的传热方式传递给他种流体的设备称为热交换器。
从定义中可知,至少有两种温度不同的流体参与传热,一种流体温度较高,放出热量,另一种流体温度较低,吸收热量。
制冷空调:蒸发器和冷凝器、冷却塔、冷冻水—空气热交换器等等。
热电工程:省煤器、空气预热器、过热器、凝汽器、除氧器、给水加热器等等。
§
其它方面:
石油化工、冶金、建筑、食品、医疗及航空航天领域等等。
(1)石油化工行业,换热器的投资要占到建厂投资的1/5左右,重量占工艺设备总重量的40%。
例如:广州石化有一条年产30万吨的乙烯装置,换热器的投资就占到总投资的25%。
(2)在一些大中型炼油企业中,各种热交换器的数量达到300~500台。
(3)管壳式热交换器的最高压力达84MPa,最高温度可达1500℃,外形长达33m。
(1)强化传热机理的研究和新型热交换器的研制;
(2)流体热物性的研究;(纳米流体)
(3)制造材料和防腐蚀技术的研究;(材料与保护)
(4)结垢和防垢技术的研究;
(5)设计工作的自动化和制造技术的研究;
(6)振动与防振措施的研究;
(7)测试技术的研究;
(8)换热器标准的制定研究等等。
(根据用途命名)
(1)加热器:用于把流体加热到所需温度,被加热流体在加热过程中不发生相变。
(2)预热器:用于流体的预热,以提高整套工艺装置的效率。
(3)过热器:用于加热饱和蒸汽,使其达到过热状态。
(4)蒸发器:用于加热液体,使其蒸发汽化。
(5)再沸器:用于加热已被冷凝的液体,使其再受热汽化。为蒸馏过程专用设备。
(6)冷却器:用于冷却流体,使其达到所需温度。
(7)冷凝器:用于冷却凝结性饱和蒸汽,使其放出潜热而凝结液化。
§
(1)金属材料换热器
由金属材料加工制成的换热器。常用的材料有碳钢、合金钢、铜及铜合金、铝及铝合金、钛及钛合金等。因金属材料导热系数大,故此类换热器的传热效率高。
(2)非金属材料换热器
有非金属材料制成的换热器。常用的材料有石墨、玻璃、塑料、陶瓷等。因非金属材料导热系数较小,故此类换热器的传热效率较低。常用于具有腐蚀性的物系。
(8)再热器:用于电厂再热循环。
(9)回热器:用于冷凝液的过冷。
(10)省煤器:用于加热锅炉的给水。
错流:(又称叉流式)参与换热的两种流体垂直交叉流过传热面两侧。
(当交叉次数在四次以上时,可根据两种流体的总流动趋势看成逆流或顺流)
混流:(又称杂流式)两种流体在流动过程中既有顺流部分,又有逆流部分。