换热器逆流并流的优缺点.docx

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1、;.换热时,换热器内介质有逆流,有并流,对相同的换热器,采用逆流换热面积大还是并流换热面积大?比较下逆流 并流的优缺点?以及逆流 并流分别用于哪些场合?对相同的换热器,采用并流 所需换热面积大,顺流布置的过热器和再热器,传热温差较小,所需受热面较多, 蒸汽出口处烟温较低, 受热面金属壁温也较低。 这种布置方式工作较安全,但经济性较差,一般使用于蒸汽温度最高的末级(高温段)过热器或再热器。逆流布置时,具有较大的传热温差,可节省金属耗量,但蒸汽出口恰好处于较高的区域,金属壁温高,对安全不利。这种布置方式一般用于过热器或再热器的低温段(进口级),以获取较大的传热温差,又不使壁温过高。混合布置是上述两

2、种布置方式的折中方案,在一定程度上保留了它们的优点,克服了它们的缺点。逆流换热的原理及优点:通过总传热方程,变温传热原理得出以下结论;变温传热,间壁两侧流体的温度随传热面位置而变,这种情况称变温传热,变温传热时, 两流体的温度差也是沿传热壁面不断变化的。在换热中, 两流体若以相反的方向流动称为逆流。若以相同的方向流动称为 并流。因两流体相互的流向不同,则对温度的影响也不相同。一侧流体变温时,并流和逆流的对数平均温度差是相等的,二侧流体都变温时,由于流体的流动方向不同,两端的温度差也不相同,因此 并流 和逆流时的平均温度差是不相等的。例如: 在换热器中,冷热流体进行热交换,热流体温度都是90冷却

3、到70, 冷流体温度都是由20加热到60, 试比较 并流与逆流的传热平均温度差。热流体温度t 冷流体温度t 两流体温度差tm传热平均温度逆流传热时并流 传热时T9070T9070t6020t2060;. .;.t3050t7010计算结果表明:在 并流 和逆流时,虽然两流体的进、出口温度不变,但逆流时的传热平均温度差比 并流 要大 28%度,故工业生产中多采用逆流换热。优点是:换热效率高、节省传热面积,节省加热介质或冷却介质。1从平均温差考虑假定两个流体的进、出口温度一定, 在同样的传热量时,由于逆流的平均温度差大于 并流 ,从传热方程式t并流时为小。Q=KA可知,逆流时需要的传热面积比2从载

4、热体的用量考虑载热体的用量(不计热损失),可由热量衡算式计算,即Q=qmT cpT( T1 T2)=qmt cpt (t2 t1 )加热时,热流体的用量为冷却时,冷流体的用量为由此可知,逆流时载热体的用量有可能比并流 时少。因此在换热器中,若传热面两侧流体温度均有变化,一般都选择逆流操作。当工艺上要求某被加热流体的最终温度不得高于某一定值时(或被浍的流体最终温度不能低于某一定值时),利用 并流 较易控制。对粘稠的泠流体,可采用 并流 ,使其在进入换热器后有可能迅速提高温度,降低粘度,有利于提高传热效果。化工原理上有!同样热负荷顺流需要的换热面积当然比逆流大了!;. .;.逆流的平均传热温压比

5、并流 的大,所以所需要的传热面积就小,一般情况下都是逆流最好,但是实际的换热器不可能是纯逆流所以还有一个校正系数, 对于多管程单壳程的换热器尽量采取先顺流后逆流的方式, 以避免反传热现象的发生逆流与 并流 的优缺点:1 在进出口温度相同的条件下, 逆流的平均温差最大, 并流 的平均温差最小, 因为在 Q 等时, F 逆较小, F 等, Q 逆较大;2 逆流时, t2 撇撇 t1 撇撇,戴尔塔 t 逆较大,从而有可能减少流体消耗但戴尔塔t 逆过大时,会使传热面积增加;3 逆流时,流体的最高温度在换热器一端,且其在整个长度方向上温差大,壁面温度不够均匀,特别是当冷流体在最后加热阶段遇到高温要化学反

6、应时,只能 并流,并流整个方向温度小而均匀;4当一种流体相变时,无并逆之差。应用场合:1当物料是热敏性的,须采用并流 ;2对于粘性大的物料,须采用并流 。1.通常在条件允许条件下,尽可能采用逆流方式换热,主要是逆流时传热推动力,即平均温差比顺流时大或相等(一侧温度不变时),根据傅里叶导热定律,相同热负荷时传热面积相对小一些,更经济;2. 但对多管程或多壳程的管壳式换热器,经常是逆流、顺流是混合方式,还要考虑冷热流体物性影响对换热的影响,当冷热流体逼近度较大时,会考虑增加流程来提高冷流体热焓值, 对粘稠流体会考虑温度对流态影响 (如楼上所述) ,还有对震动频率的考虑;3. 应用时采用逆流较多,优

7、点:相同换热器,传热推动力(温差)相对大些,设计时节省换热面积,经济些;一般热流体都是被冷却的,随着温度的降低哪么它的密度会增大,应该是相邻介质温差越小,传热效果越明显,换热过程中平均温差越大换热量越多,逆流平均温差是最大的,所以一般情况下选择逆流, 可以根据公式计算验证, 冷流加热汽化, 上进下出会有可能产生气阻, 所以选择热流上进下出, 冷流下进上出,降低沿程阻力。 并流和逆流还要考虑换热器对数平均温差, 逆流换热有以下几个优点: 强化传热, 同样热负荷条件, 可以节省传热面积;逆流时热负荷的分布相对较为均匀, 对换热器长周期使用有好处; 逆流时冷流体的终温可以超过热流体终温, 并流是不可能做到这一点的。逆流保证对数平均温差比顺流高,可以减少换热面积,可以实现温度交叉顺流可以起到避免管壁温度过高保护材料,在容易出现物料冰点发生冰冻的情况也可以起到避免冰点的目的。;. .;.;. .

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