套管式换热器中顺流或逆流布置下ε—NTU关系不同,下述说法错误的是()。
A 、cmin/cmax>0,相同NTU下,ε顺<ε逆
B 、cmin/cmax=0,NTU→∞,ε顺→1,ε逆→1
C 、cmin/cmax=1,NTU→∞,ε顺→0.5,ε逆→1
D 、cmin/cmax>0,NTU增大,ε顺和ε逆都趋于同一个定值
【正确答案:D】
A、B、C选项的描述都是正确的。而根据C选项的结果可以判定D选项是错误的。
从顺、逆流布置的特点上加以论述。冷、热流体平行流动且方向相同称为顺流,换热器顺流布置具有平均温差较小、所以换热面积大、具有较低的壁温、冷流体出口温度低于热流体出口温度的特点。冷、热流体平行流动但方向相反称为逆流,换热器逆流布置具有平均温差大,所需换热面积小、具有较高壁温、冷流体出口温度可以高于热流体的出口温度的特点。(广州力和海得)设计中,一般较多选用逆流布置,使换热器更为经济。有效、单同时也要考虑冷、热流体流道布置上的可行性,如果希望得到较高的壁面温度,则可选用逆流布置,反之,如果不希望换热器壁面温度太高,则可以选择顺流布置,或者顺、逆流布置方式
套管换热器的工作原理是管子一般被固定在支架上。两种不同介质可在管内逆向流动(或同向)以达到换热的目的。
结构:两种不同直径的管子套在一起组成同心套管,每一段套管称为“一程“,程的内管(传热管)借U形肘管,而外管用短管依次连接成排,固定于支架上。热量通过内管管壁由一种流体传递给另一种流体。通常,热流体(A流体)由上部引入,而冷流体(B流体)则由下部引入。套管中外管的两端与内管用焊接或法兰连接。
固定管板式换热器这类换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜,但管外不能机械清洗。此种换热器管束连接在管板上,管板分别焊在外壳两端,并在其上连接有顶盖,顶盖和壳体装有流体进出口接管。通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。
同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的,而管内管外是两种不同温度的流体。因此,当管壁与壳壁温差较大时,由于两者的热膨胀不同,产生了很大的温差应力,以至管子扭弯或使管子从管板上松脱,甚至毁坏换热器。
扩展资料
这种换热器具有若干突出的优点,所以被广泛用于石油化工等工业部门。
①结构简单,传热面积增减自如。因为它由标准构件组合而成,安装时无需另外加工。
②传热效能高。它是一种纯逆流型换热器,同时还可以选取合适的截面尺寸,以提高流体速度,增大两侧流体的传热系数,因此它的传热效果好。液-液换热时,传热系数为 870~1750W/(m2·℃)。
这一点特别适合于高压、小流量、低传热系数流体的换热。套管式换热器的缺点是占地面积大;单位传热面积金属耗量多,约为管壳式换热器的5倍;管接头多,易泄漏;流阻大。
③结构简单,工作适应范围大,传热面积增减方便,两侧流体均可提高流速,使传热面的两侧都可以有较高的传热系数,是单位传热面的金属消耗量大,为增大传热面积、提高传热效果。
可在内管外壁加设各种形式的翅片,并在内管中加设刮膜扰动装置,以适应高粘度流体的换热。
④可以根据安装位置任意改变形态,利于安装。
参考资料来源:百度百科-套管换热器
其他复杂布置时换热器平均温差的计算 式中 是给定的冷、热流体的进、出口温度布置成逆流时的对数平均温差,?是小于1的修正系数。图9-15 ~ 9-18分别给出了管壳式换热器和交叉流式换热器的 ? 。 套管式换热器及螺旋式换热器的平均温差可以方便地按逆流或顺流布置的公式计算,以下着重讨论壳管式换热器及交叉流换热器的平均温差的计算方法。对各种布置的壳管式交叉流换热器,其平均温差都可以采用以下公式来计算: 关于?的注意事项 (1)? 值取决于无量纲参数 P和 R 式中:下标1、2分别表示两种流体,上角标 ` 表示进口,`` 表示出口,图表中均以P为横坐标,R为参量。
(3)R的物理意义:两种流体的热容量之比 (2)P的物理意义:流体2的实际温升与理论上所能达到 的最大温升之比,所以只能小于1 (4) 对于管壳式换热器,查图时需要注意流动的“程”数 4 各种流动形式的比较 顺流和逆流是两种极端情况,在相同的进出口温度下,逆流的 最大,顺流则最小; 顺流时 ,而逆流时, 则可能大于 ,可见,逆流布置时的换热最强。 In Out In Out 那么是不是所有的换热器都设计成逆流形式的就最好呢?不是,因为一台换热器的设计要考虑很多因素,而不仅仅是换热的强弱。比如,逆流时冷热流体的最高温度均出现在换热器的同一侧,使得该处的壁温特别高,可能对换热器产生破坏,因此,对于高温换热器,又是需要故意设计成顺流 (2) 对于有相变的换热器,如蒸发器和冷凝器,发生相变的流体温度不变,所以不存在顺流还是逆流的问题。 x T In Out x T In Out 冷凝 蒸发 (3)工程中对流经蛇行管束的传热,只要管束的曲折次数超过四次,就可作为纯顺流和纯逆流处理(见图9-21)。
(4)其它流动形式都可以看作介于顺流、逆流之间的情况。 值总是小于1的。 值实际上表示特定流动形式在给定工况下接近逆流的程度。在设计中(除非出于必须降低壁温的目的),否则总是要求 >0.9,至于不小于0.8。如果达不到要求,则应改为其它的流动形式。 § 10-4 换热器的热计算 换热器热计算分两种情况:设计计算和校核计算 (1)设计计算:设计一个新的换热器,以确定所需的换热面积 校核计算:对已有或已选定了换热面积的换热器,在非设 计工况条件下,核算他能否胜任规定的新任务。 换热器热计算的基本方程式是传热方程式及热平衡式 式中, 不是独立变量,因为它取决于 以及换热器的布置。另外,根据公式(9-15)可是,一旦 和 以及 中的三个已知的话,我 们就可以计算出另外一个温度。因此,上面的两个方程 中共有8个未知数,即 需要给定其中的5个变量,才可以计算另外三个变量。 对于设计计算而言,给定的是 ,以及进出口 温度中的三个,最终求 对于校核计算而言,给定的一般是 , 以及2个进口温度,待求的是 换热器的热计算有两种方法:平均温差法 效能-传热单元数(?-NTU)法 平均温差法:就是直接应用传热方程和热平衡方程进行热 计算,其具体步骤如下: 对于设计计算(已知 ,及进出口温度中的三个,求 ) 初步布置换热面,并计算出相应的总传热系数k 根据给定条件,由热平衡式求出进、出口温度中的那个待定的温度 由冷热流体的4个进出口温度确定平均温差 计算时要保持修正系数具有合适的数值。 由传热方程式计算所需的换热面积A,并核算换热面两侧流体的流动阻力 如果流动阻力过大,则需要改变方案重新设计。 对于校核计算(已知 ,及两个进口温度,求 ) 先假设一个流体的出口温度,按热平衡式计算另一个出口温度 根据4个进出口温度求得平均温差 根据换热器的结构,算出相应工作条件下的总传热系数k 已知kA和 ,按传热方程式计算在假设出口温度下的 根据4个进出口温度,用热平衡式计算另一个 ,这个值和上面的 ,都是在假设出口温度下得到的,因此,都不是真实的换热量 比较两个 ? 值,满足精度要求,则结束,否则,重新假定出口温度,重复(1)~(6),直至满足精度要求。 2 效能-传热单元数法 (1) 换热器的效能和传热单元数 换热其效能的定义是基于如下思想:当换热器无限长,对于一个逆流换热器来讲,则会发生如下情况 a 当 时, ,则 b 当 时, ,则 于是,我们可以得到 然而,实际情况的传热量q总是小于可能的最大传热量qmax,我们将q/qmax定义为换热器的效能,并用 ? 表示,即 对于一个已存在的换热器,如果已知了效能 ? 和冷热流体的进口温差,则实际传热量可很方便地求出 那么在未知传热量,之前, ? 又如何计算?和那些因素有关? 以顺流换热器为例,并假设 ,则有 根据热平衡式得: 于是 式①, ②相加: 热容比 ① ② 式①代入下式得: + + 当 时,同样的推导过程可得: 上面的推导过程得到如下结果,对于顺流: 当 时