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換熱器原理介紹(共5篇)
點擊次數:58 更新時間:2023-11-23

  換熱器基礎知識

  簡單計算板式換熱器板片面積

  選用板式換熱器就是要選擇板片的面積的簡單方法:

  Q=K×F×Δt,Q——熱負荷 K——傳熱系數 F——換熱面積 Δt——傳熱對數溫差

  傳熱系數取決于換熱器自身的結構,每個不同流道的板片,都有自身的經驗公式,如果不嚴格的話,可以取2000~3000。*后算出的板換的面積要乘以一定的系數如1.2。

  換熱器的分類與結構形式

  換熱器作為傳熱設備被廣泛用于耗能用量大的領域。隨著節能技術的飛速發展,換熱器的種類越來越多。適用于不同介質、不同工況、不同溫度、不同壓力的換熱器,結構型式也不同,換熱器的具體分類如下:

  一、換熱器按傳熱原理可分為:

  1、表面式換熱器

  表面式換熱器是溫度不同的兩種流體在被壁面分開的空間里流動,通過壁面的導熱和流體在壁表面對流,兩種流體之間進行換熱。表面式換熱器有管殼式、套管式和其他型式的換熱器。

  2、蓄熱式換熱器

  蓄熱式換熱器通過固體物質構成的蓄熱體,把熱量從高溫流體傳遞給低溫流體,熱介質先通過加熱固體物質達到一定溫度后,冷介質再通過固體物質被加熱,使之達到熱量傳遞的目的。蓄熱式換熱器有旋轉式、閥門切換式等。

  3、流體連接間接式換熱器

  流體連接間接式換熱器,是把兩個表面式換熱器由在其中循環的熱載體連接起來的換熱器,熱載體在高溫流體換熱器和低溫流體之間循環,在高溫流體接受熱量,在低溫流體換熱器把熱量釋放給低溫流體。

  4、直接接觸式換熱器

  直接接觸式換熱器是兩種流體直接接觸進行換熱的設備,例如,冷水塔、氣體冷凝器等。

  二、換熱器按用途分為:

  1、加熱器

  加熱器是把流體加熱到必要的溫度,但加熱流體沒有發生相的變化。

  2、預熱器

  預熱器預先加熱流體,為工序操作提供標準的工藝參數。

  3、過熱器

  過熱器用于把流體(工藝氣或蒸汽)加熱到過熱狀態。

  4、蒸發器

  蒸發器用于加熱流體,達到沸點以上溫度,使其流體蒸發,一般有相的變化。

  三、按換熱器的結構可分為:

  可分為:浮頭式換熱器、固定管板式換熱器、U形管板換熱器、板式換熱器等。

  各種換熱器原理及特點

  ■ 板式換熱器的構造原理、特點:

  板式換熱器由高效傳熱波紋板片及框架組成。板片由螺栓夾緊在固定壓緊板及活動壓緊板之間,在換熱器內部就構成了許多流道,板與板之間用橡膠密封。壓緊板上有本設備與外部連接的接管。板片用優質耐腐蝕金屬薄板壓制而成,四角沖有供介質進出的角孔,上下有掛孔。人字形波紋能增加對流體的擾動,使流體在低速下能達到湍流狀態,獲得高的傳熱效果。并采用特殊結構,保證兩種流體介質不會串漏。

  ■螺旋板式換熱器的構造原理、特點:

  螺旋板式換熱器是一種高效換熱器設備,適用汽-汽、汽-液、液-液,對液傳熱。它適用于化學、石油、溶劑、醫藥、食品、輕工、紡織、冶金、軋鋼、焦化等行業。按 結構形式可分為 不可拆式(Ⅰ型)螺旋板式及可拆式(Ⅱ型、Ⅲ型)螺旋 板式換熱器。

  ■ 列管式換熱器的構造原理、特點:

  列管式換熱器(又名列管式冷凝器),按材質分為碳鋼列管式換熱器,不銹鋼列管式換熱器和碳鋼與不銹鋼混合列管式換熱器三種,按形式分為固定管板式、浮頭式、U型管式換熱器,按結構分為單管程、雙管程和多管程,傳熱面積1~500m2,可根據用戶需要定制。

  ■ 管殼式換熱器的構造原理、特點:

  管殼式換熱器是進行熱交換操作的通用工藝設備。廣泛應用于化工、石油、石油化工、電力、輕工、冶金、原子能、造船、航空、供熱等工業部門中。特別是在石油煉制和化學加工裝置中,占有極其重要的地位。換熱器的型式。

  ■ 容積式換熱器的構造原理、特點:

  自動控溫節能型容積式熱交換器,它充分利用蒸汽能源、高效、節能,是一種新型熱水器。普通熱水器一般需要配置水水熱交換器來降低蒸汽凝結水溫度以便回用。而節能型熱交換器凝結水出水溫度在45℃左右,或直接回鍋爐房重復使用。這樣減少了設備投資,節約熱交換器機房面積,從而降低基建造價,因此節能型容積式熱交換器深受廣大設計、用戶單位歡迎。

  鋼襯銅熱交換器比不銹鋼熱交換器經濟,并且技術上有保證。它利用了鋼的強度和銅的耐腐蝕性,即保證熱交換器能承受一定工作壓力,又使熱交換器出水質量好。鋼殼內襯銅的厚度一般為1.0mm。鋼襯銅熱交換器必須防止在罐內形成部分真空,因此產品出廠時均設有防真空閥。此閥除非定期檢修是**不能取消的。部分真空的形成原因可能是排出不當,低水位時從熱交換器,或者排水系統不良。水錘或突然的壓力降也是造成壓負的原因。

  ■ 浮頭式換熱器的構造原理、特點:

  浮頭式換熱器其一端管板與殼體固定,而另一端的管板可以在殼體內自由浮動。殼體和管束對熱膨脹是自由的,故當兩種介質的溫差較大時,管束與殼體之間不會產生溫差應力。浮頭端設計成可拆結構,使管束可以容易地插入或抽出,這樣為檢修和清洗提供了方便。這種形式的換熱器特別適用于殼體與換熱管溫差應力較大,而且要求殼程與管程都要進行清洗的工況。

  ■ 管式換熱器的構造原理、特點:

  DLG型列管式換熱器利用熱傳導和熱輻射的原理,煙道氣通過管程與逆流通過殼程的空氣進行能量交換,從而達到輸出潔凈熱空氣的目的。該換熱器結構緊湊,運行可靠,列管采用耐高溫的薄壁波紋管,增加發傳熱面積和換熱效率。廣泛應用于化工、制藥、輕工等行業廢氣余熱利用和空氣加熱。

  ■熱管換熱器的構造原理、特點:

  熱管是一種高效傳熱元件,其導熱能力比金屬高幾百倍至數千倍。熱管還具有均溫特性好、熱流密度可調、傳熱方向可逆等特性。用它組成熱管換熱器不僅具有熱管固有的傳熱量大、溫差小、重量輕體積小、熱響應迅速等特點,而且還具有安裝方便、維修簡單、使用壽命長、阻力損失小、進、排風流道便于分隔、互不滲漏等特點。

  熱管是由內壁加工有槽道的兩端密封的鋁(軋)翅片管經清洗并抽成高真空后注入*佳液態工質而成,隨注入液態工質的成分和比例不同,分為KLS低溫熱管換熱器、GRSC-A中溫熱管換熱器、GRSC-B高溫熱管換熱器。熱管一端受熱時管內工質汽化,從熱源吸收汽化熱,汽化后蒸汽向另一端流動并遇冷凝結向散熱區放出潛熱。冷凝液借毛細力和重力的作用回流,繼續受熱汽化,這樣往復循環將大量熱量從加熱區傳遞到散熱區。熱管內熱量傳遞是通過工質的相變過程進行的。

  將熱管元件按一定行列間距布置,成束裝在框架的殼體內,用中間隔板將熱管的加熱段和散熱段隔開,構成熱管換熱器。

  熱管是由美國發明的,*初被用于航天技術和核反應堆,以解決向陽面和背陰面受熱不均勻。20世紀90年代被用于民用空調,由于其優越的導熱性,受到越來越廣泛的重視,目前在計算機、雷達等高科技領域被廣泛應用。

  我公司生產的KLS系列低溫熱管換熱器,曾連續獲得國家機械委科學進步獎,北京市科委星火科技研制和生產獎,國家兩項專利,其各項性能參數獲得國家**部門認可。并被編入93年后各種暖通空調設計手冊。KLS低溫熱管換熱器和以其配套的能量回收空調機組至今已生產2000多臺套,受到廣大用戶好評,正在國民經濟建設各個領域發揮著著巨大作用。

  ■ 汽水換熱器的構造原理、特點:

  該換熱器是在板式換熱器的基礎上加裝降溫與降壓器而組成的,利用調節器對高蒸汽或高溫水進行一級換熱使之降之150℃以下。進入板式換熱器進行換熱,適用于高溫蒸汽及高溫水(150℃以上)。這種裝置集板式換熱器同時具有降溫與降壓器的優點。使換熱器更加充分地進行熱量交換。

  ■ 空氣換熱器的構造原理、特點:

  加熱爐窯為了降低能耗,在煙道中設置空氣換熱器,以回收煙氣中的大量余熱,達到節約燃料、降低生產成本,提高燃燒溫度、增加爐子的產量。空氣換熱器是余熱利用的理想設備,在軋鋼加熱爐、熱處理爐、煅造加熱爐等各種工業爐窯上得到廣泛應用。爐用空氣換熱器的種類很多,目前國內外絕大多數采用的是金屬換熱器,空氣換熱器是利用爐窯排出的尾氣熱量將空氣預熱至一定的溫度后返回爐內助燃或用于其它設備。金屬換熱器具有體積小、熱交換效率高、嚴密性好、結構簡單等特點。

  ■ 波紋管換熱器的構造原理、特點:

  產品特點一種新型的強化傳熱節能型高效換熱設備,在傳統列管式換熱器的基礎上,采用強化傳熱技術,是對傳統各類換熱器的重大突破。公稱通徑DN325~2000mm;公稱壓力P0.6~.4Mpa;換熱管規格Ф19,Ф25,Ф32,Ф42.壁厚0.5~1.0;工作介質水-水、汽-水、油-水、油-油等多種換熱介質。總傳熱系數水-水K=2000~3500w/㎡;汽-水K=2500~4000w/㎡;其它介質視介質物理性能及工況而定。優性能傳熱效率高,防腐能力好,不污、不堵、不易結垢,無需維護,密封可靠,運行平穩,占地少,節省投資。

  ■石墨換熱器的構造原理、特點:

  圓塊孔式石墨換熱器由柱形不滲透性石墨換熱塊、石墨上下蓋和其間的氟氧橡膠(或柔性石墨)O型圈及金屬外殼、壓蓋等組裝而成。是目前較**、性能較優越的一種石墨換熱器。圓柱形石墨換熱塊有較高的結果強度,并易與解決密封問題;在密封中采用氟橡膠(或柔性石墨)O型圈密封介質,加裝壓力彈簧作為熱脹冷縮的自動補償,以起到密封保持作用;采用短通道提高紊流程度使設備結構度高、耐溫耐壓性能強、抗熱沖擊性能好、體積利用率高、傳熱效果好并便于裝拆檢修。設備縱向孔走腐蝕性介質,橫向孔走非腐蝕性介質。

  ■換熱機組的構造原理、特點:

  換熱機組是一次熱網與用戶之間的直接橋梁,從一次熱網得到熱量,自動連續地轉換為用戶需要的生活用水及采暖用水,適用于空調(供暖供冷),采暖,生活用水(洗浴)或其他換熱回路(如地板供熱,工藝水冷卻等)。

  Generalway換熱機組是區域供熱的精英,是集城市供熱技術、控制技術與精心結構設計于一體的智能型熱交換機組,具有強大的能力來完成所有建筑物的各種區域供熱需求。

  Generalway換熱機組與中華人民共和國建設部發布的板式換熱機組城鎮建設行業標準保持高度一致,也可根據客戶的具體要求和實際工況設計加工非標準機組,Generalway奉獻給用戶的是熱交換**解決方案。

  Generalway換熱機組由板式換熱器、循環水泵、補水泵、過濾器、閥門、機組底座、熱計量表、配電箱、電子儀表及自控系統等組成。熱源的蒸汽或高溫水從機組的一次側供水口進入板式換熱器,二次側的低溫回水經過過濾器除污,通過循環泵也進入板式過濾器,兩種不同溫度的水經過熱交換,二次側將熱量輸送給熱用戶。

  管殼式換熱器的三種分類

  管殼式換熱器按照應力補償的方式不同,可以分為以下三個種類:

  1、固定管板式換熱器

  固定管板式換熱器是結構*為簡單的管殼式換熱器,它的傳熱管束兩端管板是直接與殼體連成一體的,殼體上安裝有應力補償圈,能夠在固定管板式換熱器內部溫差較大時減小熱應力。固定管板式換熱器的熱應力補償較小,不能適應溫差較大的工作。

  2、浮頭式換熱器

  浮頭式換熱器是管殼式換熱器中使用*廣泛的一種,它的應力消除原理是將傳熱管束一段的管板放開,任由其在一定的空間內自由浮動而消除熱應力。浮頭式換熱器的傳熱管束可以從殼體中抽出,清洗和維修都較為方便,但是由于結構復雜,因此浮頭式換熱器的價格較高。

  3、U型管換熱器

  U型管換熱器的換熱器傳熱管束是呈U形彎曲換熱器,管束的兩端固定在同一塊管板的上下部位,再由管箱內的隔板將其分為進口和出口兩個部分,而完全消除了熱應力對管束的影響。U型管換熱器的結構簡單、應用方便,但很難拆卸和清洗。

  管殼式換熱器,管殼式換熱器結構原理

  管殼式換熱器由一個殼體和包含許多管子的管束所構成,冷、熱流體之間通過管壁進行換熱的換熱器。管殼式換熱器作為一種傳統的標準換熱設備,在化工、煉油、石油化工、動力、核能和其他工業裝置中得到普遍采用,特別是在高溫高壓和大型換熱器中的應用占據**優勢。通常的工作壓力可達4兆帕,工作溫度在200℃以下,在個別情況下還可達到更高的壓力和溫度。一般殼體直徑在1800毫米以下,管子長度在9米以下,在個別情況下也有更大或更長的。

  工作原理和結構 圖1 [固定管板式換熱器]為固定管板式換熱器的構造。A流體從接管1流入殼體內,通過管間從接管2流出。B流體從接管3流入,通過管內從接管4流出。如果A流體的溫度高于B流體,熱量便通過管壁由A流體傳遞給B流體;反之,則通過管壁由B流體傳遞給A流體。殼體以內、管子和管箱以外的區域稱為殼程,通過殼程的流體稱為殼程流體(A流體)。管子和管箱以內的區域稱為管程,通過管程的流體稱為管程流體(B流體)。管殼式換熱器主要由管箱、管板、管子、殼體和折流板等構成。通常殼體為圓筒形;管子為直管或U形管。為提高換熱器的傳熱效能,也可采用螺紋管、翅片管等。管子的布置有等邊三角形、正方形、正方形斜轉45°和同心圓形等多種形式,前3 種*為常見。按三角形布置時,在相同直徑的殼體內可排列較多的管子,以增加傳熱面積,但管間難以用機械方法清洗,流體阻力也較大。管板和管子的總體稱為管束。管子端部與管板的連接有焊接和脹接兩種。在管束中橫向設置一些折流板,引導殼程流體多次改變流動方向,有效地沖刷管子,以提高傳熱效能,同時對管子起支承作用。折流板的形狀有弓形、圓形和矩形等。為減小殼程和管程流體的流通截面、加快流速,以提高傳熱效能,可在管箱和殼體內縱向設置分程隔板,將殼程分為2程和將管程分為2程、4程、6程和8程等。管殼式換熱器的傳熱系數,在水-水換熱時為1400~2850瓦每平方米每攝氏度〔W/(m(℃)〕;用水冷卻氣體時,為10~280W/(m(℃);用水冷凝水蒸汽時,為570~4000W/(m(℃)。

  特點 管殼式換熱器是換熱器的基本類型之一,19世紀80年代開始就已應用在工業上。這種換熱器結構堅固,處理能力大、選材范圍廣,適應性強,易于制造,生產成本較低,清洗較方便,在高溫高壓下也能適用。但在傳熱效能、緊湊性和金屬消耗量方面不及板式換熱器、板翅式換熱器和板殼式換熱器等高效能換熱器**。

  分類 管殼式換熱器按結構特點分為固定管板式換熱器、浮頭式換熱器、U型管式換熱器、雙重管式換熱器、填函式換熱器和雙管板換熱器等。前 3種應用比較普遍。

  固定管板式換熱器 它是管殼式換熱器的基本結構形式(圖1 [固定管板式換熱器])。管子的兩端分別固定在與殼體焊接的兩塊管板上。在操作狀態下由于管子與殼體的壁溫不同,二者的熱變形量也不同,從而在管子、殼體和管板中產生溫差應力。這一點在分析管板強度和管子與管板連接的可靠性時必須予以考慮。為減小溫差應力,可在殼體上設置膨脹節。固定管板式換熱器一般只在適當的溫差應力范圍、殼程壓力不高的場合下采用。固定管板式換熱器的結構簡單、制造成本低,但參與換熱的兩流體的溫差受一定限制;管間用機械方法清洗有困難,須采用化學方法清洗,因此要求殼程流體不易結垢。

  浮頭式換熱器 圖2 [浮頭式換熱器]為浮頭式換熱器的結構。管子一端固定在一塊固定管板上,管板夾持在殼體法蘭與管箱法蘭之間,用螺栓連接;管子另一端固定在浮頭管板上,浮頭管板與浮頭蓋用螺栓連接,形成可在殼體內自由移動的浮頭。由于殼體和管束間沒有相互約束,即使兩流體溫差再大,也不會在管子、殼體和管板中產生溫差應力。對于圖2a[浮頭式換熱器]中的結構,拆下管箱可將整個管束直接從殼體內抽出。為減小殼體與管束之間的間隙,以便在相同直徑的殼體內排列較多的管子,常采用圖2b[浮頭式換熱器]的結構,即把浮頭管板夾持在用螺栓連接的浮頭蓋與鉤圈之間。但這種結構裝拆較麻煩。浮頭式換熱器適用于溫度波動和溫差大的場合;管束可從殼體內抽出用機械方法清洗管間或更換管束。但與固定管板式換熱器相比,它的結構復雜、造價高。U型管式換熱器 一束管子被彎制成不同曲率半徑的U型管,其兩端固定在同一塊管板上,組成管束(圖3[U型管式換熱器])。管板夾持在管箱法蘭與殼體法蘭之間,用螺栓連接。拆下管箱即可直接將管束抽出,便于清洗管間。管束的U形端不加固定,可自由伸縮,故它適用于兩流體溫差較大的場合;又因其構造較浮頭式換熱器簡單,只有一塊管板,單位傳熱面積的金屬消耗量少,造價較低,也適用于高壓流體的換熱。但管子有U形部分,管內清洗較直管困難,因此要求管程流體清潔,不易結垢。管束中心的管子被外層管子遮蓋,損壞時難以更換。相同直徑的殼體內,U形管的排列數目較直管少,相應的傳熱面積也較小。

  雙重管式換熱器 將一組管子插入另一組相應的管子中而構成的換熱器(圖4 [雙重管式換熱器])。管程流體(B流體)從管箱進口管流入,通過內插管到達外套管的底部,然后返向,通過內插管和外套管之間的環形空間,*后從管箱出口管流出。其特點是內插管與外套管之間沒有約束,可自由伸縮。因此,它適用于溫差很大的兩流體換熱。但管程流體的阻力較大,設備造價較高。

  填函式換熱器 圖5 [填函式換熱器]為填函式換熱器的結構。管束一端與殼體之間用填料密封。管束的另一端管板與浮頭式換熱器同樣夾持在管箱法蘭與殼體法蘭之間,用螺栓連接。拆下管箱、填料壓蓋等有關零件后,可將管束抽出殼體外,便于清洗管間。管束可自由伸縮,具有與浮頭式換熱器相同的優點。由于減少了殼體大蓋,它的結構較浮頭式換熱器簡單,造價也較低;但填料處容易滲漏,工作壓力和溫度受一定限制,直徑也不宜過大。

  雙管板換熱器 管子兩端分別連接在兩塊管板上(圖6[雙管板換熱器的結構特點]),兩塊管板之間留有一定的空間,并裝設開孔接管。當管子與一側管板的連接處發生泄漏時,漏入的流體在此空間內收集起來,通過接管引出,因此可保證殼程流體和管程流體不致相互串漏和污染。雙管板換熱器主要用于嚴格要求參與換熱的兩流體不互相串漏的場合,但造價比固定管板式換熱器高。

  X-Y理論

  美國管理學家麥格雷戈(Douglas MC Gregor)于1957年提出了X-Y理論。麥格雷戈把傳統管理學成為“X理論”,他自己的管理學說稱為“Y理論”。

  X理論認為:多數人天生懶惰,盡一切可能逃避工作;多數人沒有抱負,寧愿被**批評、怕負責任,視個人安全高于一切;對多數人必須采取強迫命令,軟硬兼施的管理措施。Y理論的看法則相反,它認為,一般人并不天生厭惡工作,多數人愿意對工作負責,并有相當程度的想象力和創造才能;控制和懲罰不是使人實現企業目標的**辦法,還可以通過滿足職工愛的需要、尊重的需要和自我實現的需要,使個人和組織目標融合一致,達到提高生產率的目的。

  麥格雷戈認為,人的行為表現并非固有的天性決定的,而是企業中的管理實踐造成的。剝奪人的生理需要,會使人生病。同樣,剝奪人的較高級的需要,如感情上的需要、地位的需要、自我實現的需要,也會使人產生病態的行為。人們之所以會產生那種消極的、敵對的和拒絕承擔責任的態度,正是由于他們被剝奪了社會需要和自我實現的需要而產生的疾病的癥狀。因而迫切需要一種新的,建立在對人的特性和人的行為動機更為恰當的認識基礎上的新理論。麥格雷戈強調指出,必須充分肯定作為企業生產主體的人,企業職工的積極性是處于主導地位的,他們樂于工作、勇于承擔責任,并且多數人都具有解決問題的想象力、**性和創造力,關鍵在于管理方面如何將職工的這種潛能和積極性充分發揮出來。彼得原理

  彼得原理(The Peter Principle)正是彼得根據千百個有關組織中不能勝任的失敗實例的分析而歸納出來的。其具體內容是:“在一個等級制度中,每個職工趨向于上升到他所不能勝任的地位”。彼得指出,每一個職工由于在原有職位上工作成績表現好(勝任),就將被提升到更高一級職位;其后,如果繼續勝任則將進一步被提升,直至到達他所不能勝任的職位。由此導出的彼得推論是,“每一個職位*終都將被一個不能勝任其工作的職工所占據。層級組織的工作任務多半是由尚未達到不勝任階層的員工完成的。”每一個職工*終都將達到彼得高地,在該處他的提升商數(PQ)為零。至于如何加速提升到這個高地,有兩種方法。其一,是上面的“拉動”,即依靠裙帶關系和熟人等從上面拉;其二,是自我的“推動”,即自我訓練和進步等,而前者是被普遍采用的。

  彼得認為,由于彼得原理的推出,使他“無意間”創設了一門新的科學——層級組織學。該科學是解開所有階層制度之謎的鑰匙,因此也是了解整個文明結構的關鍵所在。凡是置身于商業、工業、政治、行政、**、宗教、教育各界的每個人都和層級組織息息相關,亦都受彼得原理的控制。當然,原理的假設條件是:時間足夠長,五層級組織里有足夠的階層。彼得原理被認為是同帕金森定律有聯系的。

  酒與污水定律

  酒與污水定律是指,如果把一匙酒倒進一桶污水中,你得到的是一桶污水;如果把一匙污水倒進一桶酒中,你得到的還是一桶污水。幾乎在任何組織里,都存在幾個難弄的人物,他們存在的目的似乎就是為了把事情搞糟。他們到處搬弄是非,傳播流言、破壞組織內部的和諧。*糟糕的是,他們像果箱里的爛蘋果,如果你不及時處理,它會迅速傳染,把果箱里其它蘋果也弄爛,“爛蘋果”的可怕之處在于它那驚人的破壞力。一個正直能干的人進入一個混亂的部門可能會被吞沒,而一個人無德無才者能很快將一個高 效的部門變成一盤散沙。組織系統往往是脆弱的,是建立在相互理解、妥協和容忍的基礎上的,它很容易被侵害、被毒化。破壞者能力非凡的另一個重要原因在于,破壞總比 建設容易。一個能工巧匠花費時日精心

  制作的陶瓷器,一頭驢子一秒鐘就能毀壞掉。如果擁有再多的能工巧匠,也不會有多少像樣的工作成果。如果你的組織里有這樣的一頭驢子,你應該馬上把它清除掉;如果你無力這樣做,你就應該把它拴起來。

  木桶原理

  木桶原理又稱短板理論,木桶短板管理理論。

  所謂“木桶理論”也即“木桶定律”,其核心內容為:一只木桶盛水的多少,并不取決于桶壁上*高的那塊木塊,而恰恰取決于桶壁上*短的那塊。根據這一核心內容,“木桶理論”還有兩個推論:其一,只有桶壁上的所有木板都足夠高,那木桶才能盛滿水。其二,只要這個木桶里有一塊不夠高度,木桶里的水就不可能是滿的。

  對這個理論,初聽時你會覺得懷疑:*長的怎么反而不如*短的?繼而就會是理解和贊同了:確實!木桶盛水的多少,起決定性作用的不是那塊*長的木板,而是那塊*短的木板。因為長的板子再長也沒有用,水的界面是與*短的木板平齊的。“決定木桶容量大小的竟然不是其中*長的那塊木板,而是其中*短的木板!”這似乎與常規思維格格不入,然而卻被證明為正確的論斷。

  “木桶理論”可以啟發我們思考許多問題,比如企業團隊精神建設的重要性。在一個團隊里,決定這個團隊戰斗力強弱的不是那個能力*強、表現*好的人,而恰恰是那個能力*弱、表現*差的落后者。因為,*短的木板在對*長的木板起著限制和制約作用,決定了這個團隊的戰斗力,影響了這個團隊的綜合實力。也就是說,要想方設法讓短板子達到長板子的高度或者讓所有的板子維持“足夠高”的相等高度,才能完全發揮團隊作用,充分體現團隊精神。

  馬太效應

  “馬太效應”,即強者恒強,弱者恒弱;基督教《圣經》語云:“凡是有的還要加給他。”由此衍生出“馬太效應”的說法。“馬太效應”在社會中廣泛存在,尤其是在經濟領域。國際上關于地區之間發展趨勢主要存在著二種不同的觀點,一種是新古典增長理論的“趨同假說”,該假說認為,由于資本的報酬遞減規律,當發達地區出現資本報酬遞減時,資本就會流向還未出現報酬遞減的欠發達地區,其結果是發達地區的增長速度減慢,而欠發達地區的增速加快,*終導致兩類地區發達程度的趨同;另一種觀點是,當同時考慮到制度、人力資源等因素時,往往會出現另外一種結果,即發達地區與欠發達地區之間呈現“發展趨異”的“馬太效應”。又如,人才危機將是一個世界現象,人才占有上的“馬太效應”將更加顯現:占有人才越多的地方,對人才越有吸引力;反過來,被認可的人才越稀缺。此外,在科學研究中也存在“馬太效應”,研究成果越多的人往往越又名,越有名的人成果越多,*后就產生了學術**。

  零和游戲原理

  零和游戲又被稱為游戲理論或零和博弈,源于博弈論(game theory)。是指一項游戲中,游戲者有輸有贏,一方所贏正是另一方所輸,而游戲的總成績**為零。

  早在2000多年前這種零和游戲就廣泛用于有贏家必有輸家的競爭與對抗。“零和游戲規則”越來越受到重視,因為人類社會中有許多與“零和游戲”像類似的局面。

  與“零和”對應,21世紀也常用“雙贏”概念。“雙贏”的基本理論就是“利己”不“損人”,通過談判、合作達到皆大歡喜的結果。

  華盛頓合作定律

  華盛頓合作規律說的是:一個人敷衍了事,兩個人互相推諉,三個人則永無事成之日。多少有點類似于我們“三個和尚”的故事。

  我們傳統的管理理論中,對合作研究的并不多,*直觀的反映就是,目前的大多數的管理制度和行為都是致力于減少人力的無謂消耗,而非利用組織提高人的效能。換言之,不妨說管理的主要目的不是讓每個人做到*好,而是避免內耗過多。21世紀將是一個合作的時代,值得慶幸的是,越來越多的人已經認識到真誠合作的重要性,正在努力學習合作。

  釣過螃蟹的人或許都知道,簍子中放一群螃蟹,不必蓋上蓋子,螃蟹是爬不出來的。因為只要有一只想往上爬,其他螃蟹便會紛紛攀附在它的身上,把它也拉下來,*后沒有一只能夠出去。

  手表定理

  手表定律(Segal's law),又稱為兩只手表定律、鐘表定理、矛盾選擇定律。

  只有一塊手表,可以知道時間;擁有兩塊或者兩塊以上的手表并不能告訴一個人更準確的時間,反而會制造混亂,會讓看表的人失去對準確時間的信心。這就是著名的手表定律。深層含義在于:每個人都不能同時挑選兩種不同的行為準則或者價值觀念,否則他的工作和生活必將陷入混亂。

  手表定律在企業管理方面給我們一種非常直觀的啟發,就是對同一個人或同一個組織不能同時采用兩種不同的方法,不能同時設置兩個不同的目標,甚至每一個人不能由兩個人來同時指揮,否則將使這個企業或者個人無所適從。

  不值得定律 不值得定律*直觀的表述是:不值得做的事情,就不值得做好,這個定律似乎再簡單不過了,但它的重要性卻時時被人們疏忽。不值得定律反映出人們的一種心理,一個人如果從事的是一份自認為不值得做的事情,往往會保持冷嘲熱諷,敷衍了事的態度。不僅成功率小,而且即使成功,也不會覺得有多大的成就感。

  蘑菇管理

  “蘑菇管理”指的是組織或個人對待新進者的一種管理心態。因為初學者常常被置于陰暗的角落,不受重視的部門,只是做一些打雜跑腿的工作,有時還會被澆上一頭大糞,受到無端的批評、指責、代人受過,組織或個人任其自生自滅,初學者得不到必要的指導和提攜,這種情況與蘑菇的生長情景極為相似。

  奧卡姆剃刀定理

  這個原理是告誡人們“切勿浪費較多東西去做用較少的東西同樣可以做好的事情。”后來以一種更為廣泛的形式為人們所知,即“如無必要,勿增實體。”

  破窗理論

  一個房子如果窗戶破了,沒有人去修補,隔不久,其它的窗戶也會莫名其妙地被人打破;一面墻,如果出現一些涂鴉沒有被清洗掉,很快的,墻上就布滿了亂七八糟、不堪入目的東西;一個很干凈的地方,人們不好意思丟垃圾,但是一旦地上有垃圾出現之后,人就會毫不猶豫地拋,絲毫不覺羞愧。

  螺紋鎖緊環式換熱器介紹

  目錄

  一、概述

  二、螺紋鎖緊環式換熱器制造簡述

  三、螺紋鎖緊環式換熱器簡明工藝流程圖

  一、概述

  1.簡要說明

  螺紋鎖緊環式換熱器是當前世界**水平的熱交換設備, 國內外大型煉油企業在加氫裂化和重油加氫脫硫裝置中一般均采用此種形式換熱器。它具有結構緊湊, 泄漏點少,密封可靠, 占地面積小, 節省材料的特點.一旦運行過程中出現泄漏點, 也不必停車,緊固內、外圈頂緊螺栓即可達到密封要求。但結構復雜,機加工量大, 裝配復雜,拆卸需要借助專用工裝,隨著煉油規模及裝置大型化及其裝置的更新、增加,對此類設備的年需求量日增。以往此類設備, 均依賴從日本、美國及意大利進口, 國家每年需支付大量外匯, 故早在“七五”期間, 國家將其列入國產化攻關項目, 由中石化總公司、原機械部組織, 洛陽設計院與蘭石廠聯合攻關。*初,通過引進、吸收、消化國外技術及意大利IMB公司合作生產的方式, 為鎮海煉廠“80萬噸/年加氫裂化裝置 ”生產出兩臺(重疊為一組)“H--H”型螺紋鎖緊式換熱器。在此基礎上,又進行了聯合攻關的第二步, 即完全國產化一臺, 此臺也用于此裝置中。這三臺換熱器, 在鎮海煉廠未停車運行三年多后進行設備檢修至今運行正常, 證明其質量是有保證的。此三臺換熱器的制造成功, 標志著此類換熱器整體制造功關目的已基本達到, 從設計到制造, 已具備國產化的條件。雙殼程螺紋鎖緊環高壓換熱器為九十年代國外新一代高科技產品。八十年代中期,各制造廠家就在開發研究 “雙殼程螺紋鎖緊環高壓換熱器”上投入了較大的人力、物力, 從材料的采購,結構設計,制造工藝及質量控制等方面進行了大量的工作, 并制定出科學合理可操作的制造工藝方案。此類設備主體材料的焊接和內壁不銹鋼層的堆焊,其工藝已相當成熟。單個筒體環縫坡口均采用立車加工,以保證組裝后的直線度。為了保證兩大段組裝后達到圖紙的要求, 在兩大段對接端口設計了自動定心工裝, 大螺紋加工是本設備制造非常重要的一環,各制造公司設計了專用測量工具及樣板,編制了專用加工工藝和檢檢方法,采用了大型數控鏜銑床加工, 保證大螺紋一次加工成功,換熱管與管板貼脹,采用新開發出的液壓漲管技術進行漲結,管壁無機械損傷和減薄, 提高了管壁抗腐蝕能力, 并且大大便利了內部施工,降低了勞動強度.安裝管箱內件, 采用新設計旋螺紋工裝旋入大螺紋, 確保螺紋環旋到位.這充分說明國內制造廠有條件,有能力制造開發更高參數更新結構的雙殼程螺紋鎖緊環高壓換熱器。八十年代,此設備在石油行業一直為國外進口產品,國內于1989年在國內**與意大利 IMB合作為鎮海煉油廠成功生產了三臺螺紋鎖緊環高壓換熱器,填補了國內制造領域的空白, 此后又先后為遼化、武石化、天津煉廠、長嶺煉廠、鎮海煉化等單位提供了近150臺此類設備.產品質量完全可替代國外進口。

  2.遵守執行的主要標準規范

  設備除遵守制造協議的要求外, 尚應符合設計院的圖紙及下列規范、規程和標準的規定。

  2.1 GB150《鋼制壓力容器》或JB4732 《鋼制壓力容器--分析設計標準》 2.2 勞動部頒發的《壓力容器安全技術監察規程》。2.3 JB4730《壓力容器無損檢驗》。2.4 JB4708《鋼制壓力容器焊接工藝評定》 2.5 JB4726-4728《壓力容器用鍛件》。

  2.6 ASME BPV Code Ⅷ-

  1、Ⅷ-

  2、TEMA 標準。

  二、螺紋鎖緊環式換熱器制造簡述

  螺紋鎖緊環式換熱器是當前世界**水平的熱交換設備, 國內外大型煉油企業在加氫裂化和重油加氫脫硫裝置中一般均采用此種形式換熱器.它具有結構緊湊, 泄漏點少, 密封可靠, 占地面積小, 節省材料的特點.一旦運行過程中出現泄漏點, 也不必停車, 緊固內、外圈頂緊螺栓即可達到密封要求.但結構復雜,機加工量大, 裝配復雜,拆卸需要借助專用工具。

  1.結構特點

  1.1 設備由殼體、管箱、管束、蓋板、端蓋及螺紋鎖緊環等組成。

  1.2 殼程采用雙殼程, 可大大提高換熱效率, 為保證上、下殼程不串漏, 對殼體直線度、圓度均提出嚴格要求, 加大了制造難度。

  1.3 管箱內部采用雙層不銹鋼堆焊, 管箱內件均為不銹鋼。

  1.4 管箱兩進、出口大接管, 增加一段不銹鋼過渡段, 大大便利用戶現場管線裝配焊接。1.5 大螺紋采用美國ANSI B1.8-1977標準的短齒梯形螺紋。

  1.6 管程密封面改以往凹凸面密封為平面密封.以避免因長期高溫工況下使用,不銹鋼大蓋板變形,凸面不能扣合凹面之弊端。

  2.主要部件的制造

  2.1殼體

  由于本設備結構為雙殼程, 因此對殼體、圓度、直線度要求極嚴格, 殼體內壁需機加工才能滿足設計要求, 故我們對其制造采用以下工藝措施加以控制。

  2.1.1 筒節: 單個筒節環縫坡口均采用立車加工, 以保證組裝后的直線度。

  2.1.2 殼體分為兩大段組裝,分別機加工兩段內壁,邊加工邊測厚。

  2.1.3 兩大段*終組成一體, 為了保證兩大段組裝后仍能滿足圖紙要求, 我們在兩大段對接端口設計了自動定心工裝。由于采用了上述工藝措施, 克服了我廠對4M多長殼體無法整體加工

  難題, 從而用工藝方法保證了設計圖紙要求。2.2 管束

  本設備管束與通常U型管換熱器不同: ①因雙殼程,中間插入一密封隔板,②管板厚, 鉆孔、脹管困難。我們在制造中采用了下述工藝.2.2.1 密封隔板

  密封隔板與殼體內壁之間間隙控制的好壞, 直接影響是否能將上、下殼程有效密封, 是此設備制造關鍵之一。因此,在制造中, 根據已加工好殼體內徑尺寸, 采用機加工手段, 嚴格控制了隔板的寬度、長度尺寸.隔板上的壓條與之配鉆,從而使0.1厚不銹鋼紙與隔板之間可靠連接,保證了密封的可靠性。2.2.2 U形管

  2.2.2.1 一般U型管*小R 管的煨制難度大, 需做大量工藝驗證,以滿足壁厚減薄量要求, 制造廠還增做逐根通球試驗。2.2.2.2 為保證U型管質量,專用U形管轉運架和劃線專用胎。2.2.2.3 U形管R端部, 利用美國進口專用設備, 進行固熔化熱處理, 以徹底消除殘余應力。

  2.2.2.4 穿管前, 逐根U形管進行了兩倍設計壓力的水壓試驗。2.2.3 折流板

  該管束因獨特結構, 如工藝不當,極易造成U形管無法穿,我們采用下述工藝。

  2.2.3.1 使用專用鉆模, 保證孔間距公差。

  2.2.3.2 折流板與中間隔板接觸部位采用機加工.由于上述措施及U形管良好的成型尺寸,使后序穿管很順利。

  2.2.4 管箱及管板

  管箱的制造是本設備制造過程中的又一關鍵。其內部采用雙層不銹鋼堆焊,堆焊后需機加工內表面, 內件多, 裝配尺寸要求嚴格,管箱上兩個安放式大接管焊接在制造上均有一定難度, 工藝還需考慮合理裝配順序,為此我們制定了以下制造工藝: 2.2.4.1管箱殼體單獨堆焊,單獨加工。

  2.2.4.2 管板鉆孔, 采用進口的數控鉆床鉆孔,保證孔的垂直度和光潔度要求。

  2.2.4.3 為保證堆焊層厚度, 工藝安排邊加工邊測量。

  2.2.4.4 管箱內件均焊后加工, 這樣保證了內件的順利裝配及可能因內件焊后變形造成管、殼程分隔不好, 使之串漏。

  2.2.4.5 兩大安放式接管, 采用單面焊, 背面機加工清根辦法。

  2.2.5 管束組裝

  2.2.5.1 換熱管與管板焊接采用焊兩遍, 保證焊腳高度。

  2.2.5.2 換熱管與管板貼脹, 采用新開發出的液壓漲管技術。

  2.3 不銹鋼大密封盤加工密封板是本設備關鍵另件之一, 其質量好壞, 直接影響到產品密封可靠性及產品使用安全性.其具有直徑大、壁薄、加工時變形不易控制、尺寸精度要求高、不易裝卡等難點.針對上述問題, 我們根據以往加工經驗, 設計了專用裝卡工裝, 加工出合格另件。

  2.4 大螺紋的加工

  大螺紋加工是本設備制造非常重要的一環, 在技術準備時,認真分析圖紙, 研究各部位尺寸,設計了專用測量工具及樣板, 編制了專用加工工藝和檢查方法, 采用大型落地數控鏜銑中心加工, 殼體與管箱整體熱處理后*終一次性加工出合格螺紋。2.5 產品*終裝配及水壓試驗

  由于前期嚴把各工序質量, 各另、部件制造均符合圖紙要求,這就為產品*終組裝奠定了良好的基礎。

  2.5.1 殼體水試, 此次水試, 重點檢驗管板與管頭的焊接質量。2.5.2 安裝管箱內件, 采用新設計旋螺紋工裝, 旋入大螺紋, 旋螺紋仔細測量尺寸, 以確保螺紋環旋到位。

  2.5.3 管程水試, 按圖紙要求, 管、殼程同時升壓, 管程升壓到保壓1小時, 水試一次合格通過.根據工藝方案,利用從ESAB等購置的窄間隙焊接裝置和帶板堆焊裝置等, 可完成管箱、殼體和大接管內壁的帶極埋弧堆焊(或帶極電渣堆焊)和TIG自動堆焊, 厚板窄間隙埋弧自動焊和換熱管頭的TIG焊.----儲備有“γ射線機”和直線加速器,探傷厚度達250毫米。可對管箱安放式接管的馬鞍型焊縫作100%的RT.串列式等UT設備齊全, 可按設計院提出的UT技術條件或按國標及美國的有關標準作堆焊層的UT.----根據原設計要求, 自制了“烘干處理裝置”。堆焊設備備完工后內部充N2保證了設備運輸和放置期間的質量要求.----此外, 還設計、制造和配備有全套工裝.如U形管單根高壓試壓裝置,管束起吊工具;穿裝管束裝置(變滑動為滾動),裝拆大螺紋鎖緊環的工裝等,保證了產品質量, 提高了工作效率。

  3.焊接

  3.1 管箱堆焊

  3.1.1 管箱的堆焊, 堆焊加工后, 都能滿足圖紙要求, 我們采取的工藝措施是: 3.1.1.1 堆焊過渡層時, 對管箱進行均勻加熱達到堆焊予熱溫要求,3.1.1.2 堆焊時采用進口鋼帶, 較小焊接規范,3.2 管箱、殼體間的環縫焊接

  采取的焊接方法為內手工單面焊雙面成型, 埋弧自動焊,這樣就可以解決由于管箱內部清根操作困難,焊后環縫徑向內縮量大的問題, 在產品實際施焊時, 我們將選派水平較高且具有相應焊工資格的焊工進行焊接, 均能保證100%UT、100%RT、100%MT一次合格,3.3 接管與管箱的焊接

  接管與管箱的焊接, 由于管箱壁較厚, 為了減少由于焊接填充量大引起焊接應力增大而造成的焊接變形, 以保證管箱橢圓度的要求,選擇了*佳坡口, 焊接采用手工電弧焊,國內已完全掌握了這種焊接技術, 可保證接管與管箱焊縫100%UT、100%RT、100%MT一次合格、熱處理

  4.1 管箱、筒體

  管箱采用2.25Cr-1Mo及1.25Cr-0.5MoSi鋼鍛件制造管箱,內壁堆焊防腐不銹鋼層,管箱壁厚不均勻, 形狀不規則, 在焊后消除應力過程中, 我們采取了較慢的升降速度, 并根據技術條件要求在管箱環縫上布置了熱電偶, 準確的測量并控制了工件的退火溫度。

  換熱器對筒體的直線度和橢園度有很高的要求, 直線度不大于±1mm, 橢園度不大于2.5mm。因此, 我們采用冷卷成型, 縱縫組焊后經過消除應力熱處理, 再進行冷校, 這樣就保證了筒體加工前的尺寸精度.在焊后熱處理中,在筒體外壁加支撐圈固定,并合理擺放了熱處理支座的位置, 保證筒體在熱處理過程中無較大變形.根據技術條件要求, 在焊后熱處理過程中, 在筒體縱縫和環縫上布置熱電偶, 測控工件本身溫度。4.3 U型管固溶化處理

  U型管為無縫鋼管,材質符合SA213標準.為了避免管子彎曲部分在使用過程中引起腐蝕, 我們采用意大利進口設備對 U型管的變曲部分進行固溶處理, 固溶處理范圍包括U 型管煨彎的部分及相連至少300mm長的直管段,處理前將這部分管子用丙酮擦試干凈, 整個固溶處理過程中采用光學高溫計來測定、校對處理溫度, 管子固溶化處理完畢后, 對其逐根進行試壓。U型管固溶處理工藝為:1050±20℃:10秒保溫后,管內充氣冷卻, 3分鐘內降到300℃以下,經實際認真檢測,多項指標均可符合圖紙要求, 工藝是合理可行的。

  5.2 在投料前對每個關鍵部位的工藝方案進行論證, 所有工藝評定要為生產留有足夠的裕量。

  5.3 在制造過程中執行質控負責人制。要對產品質量進行全過程監控, 實行技術準備、材料采辦、工藝措施、工序檢驗、設備保障分工負責制, 以確保各部門工作質量.產品質量必須在受控狀態下運行。5.4 為保證產品按期交貨, 煉化設備廠**班子個人交納風險抵押金, 按期完成獎勵, 否則扣罰。

  5.5 與駐廠勞動監檢部門和代表用戶的第三方檢驗人員建立密切合作關系, 配合他們完成監檢大綱的編制和對產品的監造工作。5.6 加強與原設計單位聯系, 主要技術問題的處理須得到原設計的確認。

  5.7 產品交貨后, 按產品“三包”規定, 積極做好售后服務工作。

  三、螺紋鎖緊環式換熱器簡明工藝流程圖

  ┌────┐

  材檢

  超探

  下料

  沖壓成形

  正火+回火熱處理

  探傷

  二次下料

  加工坡口

  │封

  頭├----○------○------○--------○--------------○------------○---------○-----------○----------→

  A

  └────┘

  ┌────┐

  材檢

  初加工

  超傷

  精加工

  堆焊過渡層

  退火熱處理

  著色探傷

  加工堆焊層

  堆焊表層

  探傷

  加工開孔

  │管箱筒體├---○-----○-----○-----○--------○----------○---------○---------○---------○------○------○-------─┐

  └│

  加工螺紋

  探傷

  退火熱處理

  組焊接管

  │

  B ←-------○-----------○----------○------------○-----┘

  ─

  ─

  ─

  ─

  ┘

  ┌────┐

  材檢

  初加工

  探傷

  精加工

  ↑

  │殼程筒體├---○------○------○------○-----→

  C

  D

  └────┘

  ┌────┐

  材檢

  初加工

  探傷

  精加工

  堆焊過渡層

  退火熱處理

  堆焊表層

  加工堆焊面

  探傷

  加工成形

  │接

  管├---○------○------○------○---------○-----------○----------○----------○--------○------○-----→

  D

  └────┘

  ┌────┐

  組裝管束骨架

  穿U形管

  管頭焊接

  著色探傷

  管頭脹接

  │管

  束├-------○------------○--------○---------○---------○-----→

  E

  └────┘

  A ─┐

  ┌────┐

  │殼體與封頭組焊

  探傷

  退火熱處理

  探傷

  組焊管箱筒體

  探傷

  退火熱處理

  探傷

  裝管束

  裝內件

  │總

  裝│

  │-----○----------○--------○-------○--------○--------○-------○-------○-----○------○-─┐

  └───

  ─

  ┘

  │

  ↑

  │

  B

  ─

  ┘

  B

  │

  │

  發運

  包裝

  油漆

  表面清理

  管、殼程同時水壓試驗

  安裝鎖緊環

  管頭水壓試驗

  │

  ←----○--------○-------○-------○----------------○----------------○------------○------┘

  換熱器原理與設計期末復習題重點

  **章

  1.填空:

  1.按傳遞熱量的方式,換熱器可以分為間壁式,混合式,蓄熱式

  2.對于沉浸式換熱器,傳熱系數低,體積大,金屬耗量大。

  3.相比較沉浸式換熱器和噴淋式換熱器,沉浸式換熱器傳熱系數較低,噴淋式換熱器冷卻水過少時,冷卻器下部不能被潤濕.4.在沉浸式換熱器、噴淋式換熱器和套管式換熱器中,套管式換熱器中適用于高溫高壓流體的傳熱。

  5.換熱器設計計算內容主要包括熱計算、結構計算

  流動阻力計算和強度計算

  6.按溫度狀況來分,穩定工況的和

  非穩定工況的換熱器

  7.對于套管式換熱器和管殼式換熱器來說,套管式換熱器金屬耗量多,體積大,占地面積大,多用于傳熱面積不大的換熱器。

  2.簡答:

  1.說出以下任意五個換熱器,并說明換熱器兩側的工質及換熱方式

  答:如上圖,熱力發電廠各設備名稱如下:

  1.鍋爐(蒸發器)

  *;

  2.過熱器*;

  3.省煤器*

  4.空氣預熱器*;

  5.引風機;

  6.煙囪;

  7.送風機;

  8.油箱

  9.油泵

  0.油加熱器*;

  11.氣輪機;

  12.冷凝器*;

  13.循環水冷卻培*

  14.循環水泵;

  15.凝結水泵;16.低壓加熱器*;

  17.除氧(加熱)器*;18.給水泵

  19.高壓加熱器·

  柱!凡有·者均為換熱器

  2.比較沉浸式換熱器、噴淋式換熱器、套管式換熱器和管殼式換熱器的優缺點

  答:⑴沉浸式換熱器

  缺點:自然對流,傳熱系數低,體積大,金屬耗量大。

  優點:

  結構簡單,制作、修理方便,容易清洗,可用于有腐蝕性流體

  ⑵噴淋式換熱器:

  優

  點:結構簡單,易于制造和檢修。換熱系數和傳熱系數比沉浸式換熱器要大,可以用來冷卻腐蝕性流體

  缺點:冷卻水過少時,冷卻器下部不能被潤濕,金屬耗量大,但比沉浸式要小

  ⑶套管式換熱器:

  優點:結構簡單,適用于高溫高壓流體的傳熱。特別是小流量流體的傳熱,改變套管的根數,可以方便增減熱負荷。方便清除污垢,適用于易生污垢的流體。

  缺點:流動阻力大,金屬耗量多,體積大,占地面積大,多用于傳熱面積不大的換熱器。

  ⑷管殼式換熱器:

  優點:結構簡單,造價較低,選材范圍廣,處理能力大,還可以適應高溫高壓的流體。可靠性程度高

  缺點:與新型高效換熱器相比,其傳熱系數低,殼程由于橫向沖刷,振動和噪音大

  3.舉例說明5種換熱器,并說明兩種流體的傳熱方式?說明兩種流體的傳熱機理?

  1)蒸發器:間壁式,蒸發相變—導熱—對流

  2)冷凝器:間壁式,冷凝相變—導熱—對流

  3)鍋爐:間壁式,輻射—導熱—對流

  4)涼水塔:混合式,接觸傳熱傳質

  5)空氣預熱器:蓄熱式,對流—蓄熱,蓄熱—對流

  **章

  1.填空:

  1.傳熱的三種基本方式是_導熱__、____對流__、和

  輻射_。

  2.兩種流體熱交換的基本方式是___直接接觸式___、_間壁式_、和___蓄熱式_。

  3.采用短管換熱,由于有入口效應,邊界層變薄,換熱得到強化。

  4.采用螺旋管或者彎管。由于拐彎處截面上二次環流的產生,邊界層遭到破壞,因而換熱得到強化,需要引入大于1修正系數。

  5.通常對于氣體來說,溫度升高,其黏度增大,對于液體來說,溫度升高,其黏度減小

  6.熱計算的兩種基本方程式是_傳熱方程式__和熱平衡式_。

  7.對于傳熱溫差,采用順流和逆流傳熱方式中,順流

  傳熱平均溫差小,逆流時傳熱平均溫差大。

  8.當流體比熱變化較大時,平均溫差常常要進行分段計算。

  9.在采用先逆流后順流型熱效方式熱交換器時,要特別注意溫度交叉問題,避免的方法是增加管外程數和兩臺單殼程換熱器串聯工作。

  10.冷凝傳熱的原理,層流時,相對于橫管和豎管,橫管傳熱系數較高。

  11.對于單相流體間傳熱溫差,算術平均溫差值大于對數平均溫差

  12.管內流體的換熱所遵守的基本準則為努賽爾準則數,其大小與雷諾數、普蘭特數和格拉肖夫數有關

  13.設計計算時,通常對傳熱面積進行判定,校核計算時,通常對傳熱量進行判定

  2.簡答(或名詞解釋):

  1.什么是效能數?什么是單元數?(要用公式表示)

  答:實際情況的傳熱量q總是小于可能的*大傳熱量qmax,我們將q/qmax定義為換熱器的效能,并用

  e

  表示,即

  換熱器效能公式中的KA依賴于換熱器的設計,Wmin

  則依賴于換熱器的運行條件,因此,KA/Wmin在一定程度上表征了換熱器綜合技術經濟性能,習慣上將這個比值(無量綱數)定義為傳熱單元數NTU

  2.熱交換器計算方法的優缺點比較?

  對于設計性熱計算,采用平均溫差法可以通過Ψ的大小判定所擬定的流動方式與逆流之間的差距,有利于流動方式的選擇。

  而在校核性傳熱計算時,兩種方法都要試算。在某些情況下,K是已知數值或可套用經驗數據時,采用傳熱單元書法更加方便

  假設的出口溫度對傳熱量Q的影響不是直接的,而是通過定性溫度,影響總傳熱系數,從而影響NTU,并*終影響

  Q值。而平均溫差法的假設溫度直接用于計算Q值,顯然e-NTU法對假設溫度沒有平均溫差法敏感,這是該方法的優勢。

  3、傳熱的基本方式有哪幾種?

  答:分為三種,熱傳導,熱對流和輻射

  熱傳導

  熱量從物體內部溫度較高的部分傳遞到溫度較低的部分或者傳遞到與之相接觸的溫度較低的另一物體的過程稱為熱傳導,簡稱導熱。

  熱對流

  流體中質點發生相對位移而引起的熱量傳遞,稱為熱對流,對流只能發生在流體中。

  熱輻射

  輻射是一種通過電磁波傳遞能量的過程。物體由于熱的原因而發出輻射能的過程,稱為熱輻射。

  4、流體換熱的基本方式有哪些?

  答:主要分為三種:直接接觸式傳熱,蓄熱式換熱和間壁式換熱。

  直接接觸式傳熱

  直接接觸式傳熱的特點是冷、熱兩流體在換熱器中以直接混合的方式進行熱量交換,也稱混合式換熱。

  蓄熱式換熱

  蓄熱式換熱器是由熱容量較大的蓄熱室構成。室中充填耐火磚作為填料,當冷、熱流體交替的通過同一室時,就可以通過蓄熱室的填料將熱流體的熱量傳遞給冷流體,達到兩流體換熱的目的。

  間壁式換熱

  間壁式換熱的特點是冷、熱流體被一固體隔開,分別在壁的兩側流動,不相混合,通過固體壁進行熱量傳遞。

  5、流體傳熱的基本準則方程式為努賽爾準則,與哪些無因次方程有關?

  答:根據量綱分析

  努賽爾準則數與雷諾數、普蘭特數和格拉肖夫數有關

  6.當換熱管分別為短管時和螺旋管時,換熱系數增加還是減少,為什么?

  答:對于短管。入口效應,邊界層變薄,換熱得到強化。換熱系數增加。

  對于螺旋管或者彎管。由于拐彎處截面上二次環流的產生,邊界層遭到破壞,因而換熱得到強化,需要引入修正系數,換熱系數增加。

  7、當出現大溫差加熱流體時,分別對于氣體和液體,換熱系數增加還是減少,為什么?

  答:當流體與壁面之間的溫差出現大溫差時,一般對氣體超過50℃,對水超過30

  ℃,對油超過10

  ℃

  超過上述溫差時,氣體被加熱粘度增大,換熱能力減小;液體加熱時,液體粘度減小,換熱能力增大。

  8、什么是對數平均溫差,算術平均溫差和積分平均溫差,它們之間的聯系和區別是什么?

  答:

  由于計算結果表達式中包含了對數項,我們稱之為對數平均溫差,例如我們將順流和逆流情況下對數平均溫差寫成如下統一形式

  平均溫差的另一種更為簡單的形式是算術平均溫差,即

  積分平均溫差的形式。

  按比熱不同分段

  按溫度等分段可得

  算術平均溫差相當于溫度呈直線變化的情況,因此,總是大于相同進出口溫度下的對數平均溫差,當

  時,兩者的差別小于4%;當

  時,兩者的差別小于2.3%。

  當流體的比熱隨溫度變化不大時,采用對數平均溫差。

  當流體的比熱隨溫度變化較大時(大于2-3倍時),采用對數平均溫差計算,誤差較大,這時應該采用積分平均溫差。

  9、采用平均溫差法進行設計計算的步驟?

  平均溫差法用作設計計算時步驟如下:

  (1)假定傳熱系數,求得初始傳熱面積

  (2)初步布置換熱面(實際傳熱面積),計算出相應的傳熱系數。

  (3)根據給定條件,由熱平衡式求出進、出口溫度中的那個待定的溫度。(約束)

  (4)由冷、熱流體的4個進、出口溫度確定平均溫差?tm,計算時要注意保持修正系數Ψ具有合適的數值。

  (5)由傳熱方程求出所需要的換熱面積A(與原傳熱面積比較),并核算換熱面兩側有流體的流動阻力。

  (6)如流動阻力過大,改變方案重新設計。

  10.采用效能單元數法進行設計計算的步驟?

  (1)

  先假定一個流體的出口溫度,按熱平衡式計算另一個出口溫度

  (2)

  根據4個進出口溫度求得平均溫差?tm

  (3)

  根據換熱器的結構,算出相應工作條件下的總傳熱系數k(或已知)

  (4)

  已知kA,按傳熱方程式計算在假設出口溫度下的?tm,得到Q

  (5)

  根據4個進出口溫度,用熱平衡式計算另一個Q,這個值和上面的Q,都是在假設出口溫度下得到的,因此,都不是真實的換熱量

  (6)

  比較兩個

  Q

  值,滿足精度要求,則結束,否則,重新假定出口溫度,重復(1)-(6),直至滿足精度要求。

  11.對于冷凝換熱,臥式和立式換熱器選型選型及原因說明

  膜狀冷凝

  垂直管

  水平管

  一般來說,由于管子的長度遠大于管子的直徑,即L>>d,因而,水平管的凝結換熱系數大于垂直管的凝結換熱系數。

  12.采用積分平均溫差適用的條件?

  當流體的比熱隨溫度變化較大時(大于2-3倍時),采用對數平均溫差計算,誤差較大,這時應該采用積分平均溫差。

  積分平均溫差的出發點:

  雖然流體的比熱在整個溫度變化范圍內是個變量,但是若把溫度范圍分成若干個小段,每個小段內的溫度變化小,就可將流體的比熱當作常數來處理。

  3.計算題

  1.有一蒸汽加熱空氣的熱交換器,它將流量為5kg/s的空氣從10℃加熱到60℃,空氣與蒸汽逆流,其比熱為1.02KJ/(kg℃),加熱蒸汽系壓力為P=0.3Mpa,溫度為150℃的過熱蒸汽,在熱交換器中被冷卻為該壓力下90℃的過冷水,試求其平均溫差。(附:飽和壓力為0.3MP,飽和蒸汽焓為2725.5KJ/kg,飽和水焓為561.4KJ/kg.150℃時,水的飽和溫度為133℃,過熱蒸汽焓為2768

  KJ/kg,90時,過冷水的焓為377

  KJ/kg)

  解:由于蒸汽的冷卻存在著相變,因此在整個換熱過程中,蒸汽的比熱不同,在整個換熱過程中的平均溫差應該分段計算再求其平均值。

  將整個換熱過程分為三段:

  過熱蒸汽冷卻為飽和蒸汽所放出的熱量Q1,相變過程的換熱量Q2,從飽和水冷卻到過冷水所放出的熱量Q3

  Q=M2C2(t-t)=5×1.02×50=255KJ/s;

  根據熱平衡蒸汽耗量M1=Q/(i-i)=255/(2768-377)

  =0.1066kg/s

  因為在熱交換器換熱過程中存在著兩個冷卻過程和一個冷凝過程,因而將之分為三段計算。

  Q1=

  M1(i-i’)=0.1066×(2768-2725.5)=4.531

  KJ/s

  Q2=

  M1(i’-i”)=0.1066×(2725.5-561.4)=230.693

  KJ/s

  Q3=

  M1(i”-i)=0.1066×(561.4-377)=19.657

  KJ/s

  因為Q3=M2C2(tb-t),可得tb=19.567/(5×1.02)+10=13.837℃

  因為Q2+

  Q3=M2C2(ta-t),可得ta=250.47/(5×1.02)+10=59℃

  △t1=[(150-60)-(133-59)]/ln[(150-60)/(133-59)]=81.7℃

  △t2=[(133-13.837)-(133-59)]

  /ln[(133-13.837)/(133-59)]

  =94.725℃

  △

  t3=[(90-10)-(133-13.837)]/

  ln[(90-10)/

  (133-13.837)]

  =98.212

  ℃

  總的平均溫差為:△tm=Q/(Q1/△t1+

  Q2/△t2+

  Q3/△t3)

  =255/(4.531/81.7+230.693/94.725+19.657/98.212)

  ℃

  =94.8℃

  沿換熱器流程溫度示意圖如下:

  2.在一傳熱面積為15.8m2,逆流套管式換熱器中,用油加熱冷水,油的流量為2.85kg/s,進口溫度為110℃,水的流量為0.667kg/s,進口溫度為35℃,油和水的平均比熱分別為1.9KJ/kg?℃和4.18KJ/kg

  ?℃,換熱器的總傳熱系數為320W/m2?℃,求水的出口溫度?

  解:W1=2.85X1900=5415W/

  ℃

  W2=0.667X4180=2788W/

  ℃

  因此冷水為*小熱容值流體

  單元數為

  效能數為

  所以:

  3、一換熱器用100℃的水蒸汽將一定流量的油從20℃加熱到80℃。現將油的流量增大一倍,其它條件不變,問油的出口溫度變為多少?

  注:

  解:根據題意,相比較水蒸氣換熱為相變換熱的流體,油為熱容值小的流體

  因此根據效能數和單元數的關系

  可得:

  現將油的流量增大一倍,其它條件不變,單元數減小為原來的0.5倍,因此

  可得

  解得。

  4.某換熱器用100℃的飽和水蒸汽加熱冷水。單臺使用時,冷水的進口溫度為10℃,出口溫度為30℃。若保持水流量不變,將此種換熱器五臺串聯使用,水的出口溫度變為多少?總換熱量提高多少倍?

  解:根據題意,將換熱器增加為5臺串聯使用,將使得傳熱面積增大為原來的5倍,相比較水蒸氣換熱為相變換熱的流體,水為熱容值小的流體,因此

  因此根據效能數和單元數的關系

  可得:

  現將傳熱面積增大為原來的5倍,單元數增大為原來的5倍,由于

  效能數為

  水的出口溫度為

  根據熱平衡式,對于冷水,熱容值不變,溫差增大的倍數為換熱量增加的倍數:

  5.一用13℃水冷卻從分餾器得到的80℃的飽和苯蒸氣。水流量為5kg/s,苯汽化潛熱為395

  kJ/kg,比熱為1.758

  kJ/kg?℃,傳熱系數為1140

  W/m2?℃。試求使1

  kg/s苯蒸氣凝結并過冷卻到47℃所需的傳熱面積(1)順流;(2)逆流。

  解:根據題意

  (1)

  順流時

  由于有相變傳熱,因此比熱不同,需要分段計算平均傳熱溫差。

  1)在苯相變冷凝段:

  根據熱平衡式,苯的放熱量:

  在相變段,水吸收熱為Qln

  可得

  :

  平均溫差為

  2)在苯冷卻段

  在苯冷卻段,水吸收熱為Qlq

  可得:

  平均溫差為

  總的平均溫差為

  根據傳熱方程式:

  可得

  沿換熱器流程溫度示意圖如下:

  (2)

  逆流時

  由于有相變傳熱,因此比熱不同,需要分段計算平均傳熱溫差。

  1)在苯冷卻段

  在苯冷卻段,水吸收熱為Qlq

  可得:

  平均溫差為

  2)在苯相變冷凝段:

  根據熱平衡式,苯的放熱量:

  在相變段,水吸收熱為Qln

  可得:

  平均溫差為

  總的平均溫差為

  根據傳熱方程式:

  可得

  沿換熱器流程溫度示意圖如下:

  第二章

  1.填空:

  1.根據管殼式換熱器類型和標準按其結構的不同一般可分為:固定管板式換熱器、U型管式換熱器、浮頭式換熱器、和填料函式換熱器等。

  2.對于固定管板式換熱器和U型管式換熱器,固定管板式換熱器適于管程走易于結垢的流體

  3相對于各種類型的管殼式換熱器固定管板式換熱器不適于管程和殼程流體溫差較大的場合。

  4.相對于各種類型的管殼式換熱器,填料函式換熱器不適用于易揮發、易燃、易爆、有毒及貴重介質,使用溫度受填料的物性限制。

  5.管子在管板的固定,通常采用脹管法和焊接法

  6.在管殼式換熱器中,管子的排列方式常有等邊三角形排列(正六角形排列)法、同心圓排列法和正方形排列法排列法。

  7.如果需要增強換熱常采用等邊三角形排列(正六角形排列)法、為了便于清洗污垢,多采用正方形排列。同心圓排列法使得管板的劃線、制造和裝配比較困難。

  8.為了增加單位體積的換熱面積,常采用小管徑的換熱管

  9.為了提高殼程流體的流速和湍流強度,強化流體的傳熱,在管外空間常裝設縱向隔板和折流板。

  10.折流板的安裝和固定通過拉桿和定距管

  11.殼程換熱公式Jo=jHjcjljbjsjr,其中jb表示管束旁通影響的校正因子,jl表示折流板泄漏影響的校正因子。jc表示折流板缺口的校正因子

  12.管殼式換熱器理想殼程管束阻力包括理想錯流段阻力?Pbk和理想缺口段阻力?Pwk。

  13.管殼式換熱器的實際阻力要考慮考慮折流板泄漏造成的影響Rl,旁路所造成的影響Rb,和進出口段折流板間距不同對阻力影響Rs

  14.在廷克流動模型中ABCDE5股流體中,真正橫向流過管束的流路為B股流體,D股流體折流板與殼體內壁存在間隙而形成的漏流,設置旁路擋板可以改善C流路對傳熱的不利影響

  15.若兩流體溫差較大,宜使傳熱系數大的流體走殼程,使管壁和殼壁溫差減小。

  16.在流程的選擇上,不潔凈和易結垢的流體宜走管程,因管內清洗方便。被冷卻的流體宜走殼程,便于散熱,腐蝕性流體宜走管程,流量小或粘度大的流體宜走殼程,因折流檔板的作用可使在低雷諾數(Re>100)下即可達到湍流。

  17.采用小管徑換熱器,單位體積傳熱面積增大、結構緊湊、金屬耗量減少、傳熱系數提高

  18.流體誘發振動的原因是渦流脫落,湍流抖振和流體彈性旋轉

  19.減小管子的支撐跨距能增加管子固有頻率,在弓形折流板缺口處不排管,將減小管子的支撐跨距

  20.蒸發器的三種溫降分別為物理化學溫降

  ?′,靜壓溫降?″和流動阻力溫降?“’

  21.管殼式換熱器的設計標準應遵循GB151標準和GB150標準

  22.為了提高換熱效果,對于輻射式換熱器,應增大流通截面積,對于對流式換熱器,應減小流通截面積。

  2.名詞解釋:

  (1).卡路里溫度

  對于油類或其他高粘度流體,對于加熱或冷卻過程中粘度發生很大變化,若采用流體進出口溫度的算術平均溫度作為定性溫度,往往會使換熱系數的數值有很大誤差,雖然可以分段計算,但是工作量較大,工業上常采用卡路里溫度作為定性溫度。

  熱流體的平均溫度

  冷流體的平均溫度

  殼側流體被管側的水冷卻時

  Fc=0.3

  殼側流體被管程的水蒸氣加熱時

  Fc=0.55

  殼側和管側均為油時

  Fc=0.45

  粘度在10-3Pa?s以下的低粘性液體

  Fc=0.5

  (2).布管限定圓

  熱交換器的管束外緣受殼體內徑的限制,因此在設計時要將管束外緣置于布管限定圓之內,布管限定圓直徑Dl大小為

  浮頭式:

  固定板或U型管式

  3.簡答:

  (1).試分析廷克流動模型各個流路及其意義

  答:

  (1)

  流路A,由于管子與折流板上的管孔間存在間隙,而折流板前后又存在壓差所造成的泄漏,它隨著外管壁的結垢而減少。

  (2)

  流路B,這是真正橫向流過管束的流路,它是對傳熱和阻力影響*大的一項。

  (3)

  流路C,管束*外層管子與殼體間存在間隙而產生的旁路,此旁路流量可達相當大的數值。設置旁路擋板,可改善此流路對傳熱的不利影響。

  (4)

  流路D,由于折流板和殼體內壁間存在一定間隙所形成的漏流,它不但對傳熱不利,而且會使溫度發生相當大的畸變,特別在層流流動時,此流路可達相當大的數值。

  (5)

  流路E,對于多管程,因為安置分程隔板,而使殼程形成了不為管子所占據的通道,若用來形成多管程的隔板設置在主橫向流的方向上,他將會造成一股(或多股)旁路。此時,若在旁通走廊中設置一定量的擋管,可以得到一定的改善。

  (2).說明下列換熱器的型號

  1)

  BEM600-2.0/1.5-250-5/19-4Ⅰ

  固定管板式換熱器:前端管箱為封頭管箱,殼體型式為單殼程,后端管箱為封頭管箱,公稱直徑600mm,管程壓力為2.0Mpa,殼程壓力為1.5Mpa,公稱換熱面積250m2,管長為5m,管外徑為19mm,4管程,Ⅰ級管束,較高級冷拔鋼管。

  2)

  固定管板式換熱器:前端管箱為封頭管箱,殼體型式為單殼程,后端管箱為封頭管箱,公稱直徑800mm,管程壓力為2.0Mpa,殼程壓力為1.0Mpa,公稱換熱面積254m2,管長為6m,管外徑為19mm,4管程,銅管。

  3)

  BIU500-4.0/1.6-75-6/19-2Ⅰ

  U型管式換熱器:前端管箱為封頭管箱,中間殼體為U型管式,后端為U型管束。公稱直徑500mm,管程壓力為4.0Mpa,殼程壓力為1.6Mpa,公稱換熱面積75m2,管長為6m,管外徑為19mm,2管程Ⅰ級管束,較高級冷拔鋼管。

  4)

  平蓋管箱,公稱直徑500mm,管程和殼程的設計壓力均為1.6MPa,公稱換熱面積為54m2,碳素鋼較高級冷拔換熱管外徑25mm,管長6m,4管程,單殼程的浮頭式熱交換器。Ⅰ級管束,較高級冷拔鋼管。

  (3).找出下列圖中,換熱器的名稱及各零部件名稱和及作用

  1)

  固定管板式換熱器

  1.折流板---使殼程流體折返流動,提高傳熱系數。支撐管束,防止彎曲

  2.膨脹節---補償管殼式式換熱器的溫差應力

  3.放氣嘴---釋放不凝結氣體

  2)浮頭式換熱器

  1.管程隔板---增大管程流體的流速

  2.縱向隔板---提高殼程流體的流速和湍流強度,強化流體的傳熱,在管外空間常裝設縱向隔板

  3.浮頭---補償管殼式式換熱器的溫差應力

  3)U形管式換熱器

  1.U形管---使流體通過及換熱

  2.縱向隔板---提高殼程流體的流速和湍流強度,強化流體的傳熱,在管外空間常裝設縱向隔板

  3.管程隔板---增大管程流體的流速

  4)

  請說出序號2、6、7、8、18各代表什么零件,起什么作用?

  2----管程接管法蘭,與換熱器管程外流路官路連接;

  6---拉桿,安裝與固定折流板;

  7---膨脹節,補償管子與殼體熱應力不同;

  8---殼體,用來封裝殼程流體,并承受殼程流體壓力,18---折流板-使殼程流體折返流動,提高傳熱系數。支撐管束,防止彎曲

  第三章

  **節:

  1.填空:

  1.熱交換器單位體積中所含的傳熱面積的大小大于等于700m2/m3,為緊湊式換熱器

  2.通常采用二次表面來增加傳熱表面積,或把管狀的換熱器改為板狀表面,3.螺旋板式熱交換器的構造包括螺旋型傳熱板、隔板、頭蓋和連接管

  4.螺旋板式換熱器的螺旋板一側表面上有定距柱,它的作用主要是保持流道的間距、加強湍流、和增加螺旋板剛度。

  5.在Ⅲ型螺旋板式熱交換器中:一側流體螺旋流動,流體由周邊轉到中心,然后再轉到另一周邊流出。另一側流體只作(),適用于有相變流體換熱

  2.簡答

  1)

  說明下列換熱器的型號

  換熱面積為80m2,碳鋼不可拆螺旋板式換熱器,其兩螺旋通道的舉例分別為14mm和18mm,螺旋板的板的板寬為1000mm,公稱壓力為1.6MPa,公稱直徑為1600mm.貫通型

  3.計算:

  (1).設螺旋板的板厚為4mm,兩通道寬b1和b2為10mm和20mm,內側有效圈數為3,d1為100mm,以d1為基準半圓直徑繞出的螺旋板作為內側板時,d2為基準半圓直徑繞出的螺旋板作為外側板時試作圖繪制螺旋體,并計算中心隔板寬B,基準半圓直徑d2,內側螺旋板總長度Li,外側螺旋辦總長度

  Lo,螺旋板*大外徑D等參數

  解:(1)B=d1-b1+δ=100-10+4=94mm

  因為B=d1-b1+δ=

  d2-b2+δ,可推導d2=

  d1-b1+

  b2=110mm,c=

  b1+

  b2+2δ=10+20+8=38

  t1=10+4=14,t2=20+4=24

  因為n=n=3,以d1為基準半圓直徑繞出的,所以

  Li=/2{n(d1+2b1+4δ+d2)+2(n-n)c}

  =/2{3(100+20+16+110)+2(9-3)38}

  =/

  =1876mm

  Lo=/2{n(d1+2b2+4δ+d2)+(d2+δ)+2nc}

  =/2{3(100+40+16+110)+(110+4)+2938}

  =/

  =2507mm

  D=

  d2+2nc+2δ=110+2338+24=346mm

  分別以t1/2,t2/2,為內側螺旋板和外側螺旋板的圓心,畫出螺旋板換熱器示意圖如下圖所示

  第二節

  1.填空:

  1.板式換熱器按構造可以劃分為可拆卸、全焊式和串焊式

  2.可拆卸板式換熱器結構由傳熱板片,密封墊片,壓緊裝置和定位裝置組成2.簡答:

  1).說明下列換熱器的型號

  人字形波紋板式損熱器,單片公稱換熱面積0.05m2,設備總的公稱換熱面積2m2,設計壓力8×105Pa,設計溫度120

  ℃組裝形式

  2).BR0.3-1.6-20-F-?

  板式熱交換器:人字形波紋,單板公稱換熱面積為0.3m2,設計壓力為1.6MPa,換熱面積為20m2,氟橡膠墊片密封的雙支撐框架結構的板式熱交換器。

  3)BPl.0–1.0–1002–E–Ⅱ

  波紋形式為水平平直波紋,單板公稱換熱面積為l.0

  m2,設計壓力為1.0

  MPa,換熱面積為100

  m2。用三元乙丙墊片密封的帶中間隔板雙支撐框架結構的板式換熱器,4).板式換熱器的流程和通道配合為,其中甲流體為熱流體,乙流體為冷流體

  甲流體進

  乙流體出

  甲流體出

  乙流體進

  3名詞解釋:

  1)熱混合:

  為了使換熱器更好地滿足傳熱和壓力降的要求,傳熱流體流經混合板流道就相當于其單獨流過這兩種傾角的板片各自組成的流道后再混合,所以此種組合而成的板式熱交換器在性能上體現了一種“熱混合”

  采用方法:

  ⑴每兩種波紋傾角不同的人字形板片相疊組裝成一臺板式熱交換器

  ⑵各自分段采用波紋傾角不同的人字形板片組裝成一臺板式熱交換器

  ⑶將流道數分段組裝,進一步實現熱混合第三節

  1.填空:

  1.板翅式換熱器由隔板、翅片、封條基本單元和導流片和封頭組成簡答:

  1.對于板翅式熱交換器,兩個熱通道之間相隔三個冷通道A、B、C,冷熱通道的翅高均為H,求每個冷通道的定性尺寸及翅片效率。

  2.簡答:

  1)說明定性尺寸及翅片效率

  定型尺寸為b,翅片效率為η=tan(mb)/(mb)

  對于冷通道A,定性尺寸為H,翅片效率為ηA=tan(mH)/(mH),對于冷通道B,定性尺寸為1.5H,翅片效率為ηA=tan(1.5mH)/(1.5mH),對于冷通道C,定性尺寸為H,翅片效率為ηC=tan(mH)/(mH),單相強化換熱方面:

  1.根據場協同理論,當溫度場和速度場夾角為,換熱器傳熱系數*大。

  2.相對于螺旋槽管和光管,的換熱系數高,的防結垢性能好。

  3.對于螺旋槽管和橫紋槽管,其傳熱面積沒有得到有效提高

  4.按照強化傳熱的方法可分為主動強化傳熱方法和被動強化傳熱方法

  5.對螺旋管起強化傳熱的流動主要為螺旋流和二次流

  6.相同壁厚,管徑的螺旋槽管的結構強度大于同等條件的光管。

  7.低肋管和內肋管的傳熱面積得到有效提高

  8.當雷諾數較高時,管內插入螺旋線的傳熱強化效果明顯。

  9.一般而言,靜態混合器的阻力損失大

  10.螺旋扁管換熱器不需要安裝折流板。

  11.百葉窗翅片的傳熱機理與交叉翅片的傳熱機理類似。

  12.C管和花瓣形翅片為三維翅片管。

  相變強化換熱方向:

  1.一般而言,粗糙表面的沸騰傳熱系數大于光滑表面的沸騰傳熱系數,過熱度小于光滑表面

  2.對于冷凝換熱,翅片頂部應該有較小的曲率半徑,翅片底部有較大的排液空間。

  3.對于花瓣形管,由于齒底被完全切割開,因而其傳熱系數稍大于同等條件下得C管

  4.