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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

目录 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

11.1.7缓冲板 19

11.1.8管根数和壳内径的关系 19

11.1.6旁通挡板 19

11.1.5折流板固定杆和衬垫 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hc 126

11.5.4垂直管内分凝器中的液阻现象 127

11.5.6设计题例 128

11.5.5混合蒸气侧压力损失 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

11.8.3沸腾侧传热系数 193

11.8.2釜式再沸器的结构 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 199

△t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

11.12.1卧式管内冷凝器的冷凝界膜导热系数 250

11.12卧式管内冷凝器的设计法 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

12.7设计题例 278

12.6螺旋的最大直径 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

13.8设计题例 299

13.7价格 299

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

13.9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

14.3.9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

154传热系数 357

15.4.1环形侧界膜导热系数 357

15.5压力损失 361

15.5.1环形侧压力损失 361

15.4.2内管侧界膜导热系数 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

1.8.4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

18.7设计题例 465

18.6损失水量 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

19.3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

212种类及其构造 517

21.3.1立式降膜式 523

21.3液体滞留量 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

22.2.1流体蒸发时的界膜导热系数 544

22.2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

24.1容器侧界膜导热系数 595

第24章 槽－夹套式热交换器的设计法 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

25.2.5塔板层数 620

25.2.4塔板间距 620

25.3液膜式冷凝器 622

253.1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F？ 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

30.2.1种类和作用 808

30.2阀门切换型蓄热式热交换器的设计法 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

31.1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

313.1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造动 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

34.2.1计算上的假定 921

34.2基本传热公式 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

35.2.1管内侧界膜导热系数 959

35.2卧式外部加热蒸发器的设计法 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（以压力为准） 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