换热设备的换热过程
现以间壁式换热器为例说明其换热过程。在间壁式换热设备中，主要是传导和对流两种传热方式。如图31所示，温度不同的两种流体被器壁隔开，温度为t1的热流体以对流的方式将热量传给器壁的一侧，器壁以传导方式将热量从一侧传向另一侧，最后器壁的另一侧又以对流方式将热量传给温度为t2的冷流体。即对流导热对流的传热过程。经理论分析，在此传热过程中，热流体传给冷流体的传热速率与传热面积、热流体的温度差及传热系数成冷正比。因此增大传热面积、提高传热系数、增大冷热流体的温度差都可提高传热速率，但在实际应用中温度差是不能随意改变的，增大传热面积又会使设备的结构庞大，制造成本加大，而传热系数又与诸多因素有关，所以在工程实际中应全面考虑各种因素，综合分析，设计出既能满足工艺要求，又结构紧凑，且成本低廉、效率高的换热设备。一般应从如下几方面考虑。1增加流体的流速，以增加流体的湍流程度来提高流体的传热系数，但增大流速会增加流体流过换热元件时的压力降，使泵、压缩机的负荷加大，能耗增加，故应将传热系数和压力降综合考虑，选择适宜的流速。就流体本身而言，粘度越小则传热系数越大，液体的传热系数远大于气体的传热系数。另外，在冷凝或汽化时传热系数比无相变换热过程要高得多，这些都是设计、使用换热器时应注意的。2尽量采用导热性能好的材料作为换热元件，如钢、铜、铝等金属材料，并且在强度和结构允许的情况下尽量使器壁薄一些；在使用过程中，器壁面上往往会沉淀结垢，如水垢、油垢、结焦等，这些污垢的传热系数很低，会大大降低设备的传热系数，所以换热设备要定期清扫除垢。3流体的温度是由工艺条件确定的，所以两种流体的温度差是不可随意增大的，但若使两种流体在设备中按逆流方式流动，则可使其平均温差大于顺流时的平均温差，有利于热量的传递。4可通过在管式换热器中采用翅片管、波纹管和小直径的换热管等方式来增大传热面积，在板片式换热器中由于传热表面是薄板，更易压制成各种形状r