換熱器設計技術

《換熱器設計技術 》是2010年由機械工業出版社出版的圖書，作者是Ramesh K.Shah。

基本介紹

• 書名：換熱器設計技術
• 作者：Ramesh K.Shah
• ISBN：9787111288817
• 頁數：853頁
• 出版社：機械工業出版社
• 出版時間：2010-4-1
• 裝幀：精裝
• 開本：16開
• 叢書名：國際機械工程先進技術譯叢
• 版次：1

內容簡介

本書詳細介紹和套用傳熱學、流體力學、熱力學和微積分學基礎課程的基本概念，以拓展換熱器理論基礎。

換熱器廣泛套用於機械、動力、運輸、空調、製冷、低溫、熱量回收、替代燃料和製造領域中，其性能的每一點提高都意味巨大的經濟與社會效益。換熱器設計是一個複雜而艱辛的過程，它不僅僅是確定一個或者多個可行的解決方案，還要求確定最可能的或接近最優的設計方案。介紹和套用換熱器設計技術，以解決工業實踐中遇到的換熱器實際問題。本書可作為熱工基礎理論知識與工業熱工設計實踐之間的紐帶，適用於在職工程師和在校大學生研究生學習及工程套用。

Fundamentals of Heat Exchanger Design/Ramesh K?Shah,Du?an P?Sekuli.p?cm.

ISBN:0?471?32171?0

Copyright ?2003 by John Wiley & Sons,Inc.All rights reserved.

China Machine Press is authorized to Publish and distribute exclusively the Chinese(Simplified Characters)language edition.

本書封面貼有John Wiley & Sons公司防偽標籤，無標籤者不得銷售。

圖書目錄

譯叢序言

前言

符號說明第1章換熱器分類

1.1引言1

1.2根據傳熱過程分類4

1.2.1間接接觸式換熱器4

1.2.2直接接觸式換熱器7

1.3根據介質數分類7

1.4根據表面緊湊度分類8

1.4.1氣—液換熱器10

1.4.2液—液及相變換熱器11

1.5根據結構特徵分類11

1.5.1管式換熱器12

1.5.2板式換熱器20

1.5.3擴展面換熱器33

1.5.4再生器42

1.6按照流動方式分類49

1.6.1單流程換熱器51

1.6.2多流程換熱器58

1.7按照傳熱機理分類66

綜述66

參考文獻66

習題68第2章換熱器設計方法概述

2.1換熱器設計方法71

2.1.1流程以及設計說明73

2.1.2熱力及水力設計75

2.1.3機械設計79

2.1.4製造考慮因素以及費用估算82

2.1.5權衡因素84

2.1.6最佳化設計85

2.1.7其他的要求85

2.2各種設計要求之間的相互關係85

XXVI目錄換熱器設計技術綜述86

參考文獻86

習題86

問答題87第3章間壁式換熱器熱力設計基本理論

3.1熱學和電學的形式類似89

3.2換熱器變數和熱力迴路90

3.2.1傳熱分析的假設91

3.2.2問題陳述92

3.2.3基本定義95

3.2.4熱力迴路和UA97

3.3ε—NTU法103

3.3.1換熱器有效度ε104

3.3.2熱容量比C*107

3.3.3傳熱單元數NTU108

3.4有效度和傳熱單元數的關係110

3.4.1逆流換熱器111

3.4.2其他流動布置的換熱器117

3.4.3ε—NTU結果的解釋120

3.4.4流對稱122

3.5P—NTU法127

3.5.1溫度效率P139

3.5.2傳熱單元數NTU139

3.5.3熱容量比R140

3.5.4總P—NTU函式關係140

3.6P—NTU關係式141

3.6.1平行逆流換熱器、殼側流體混合、1.2 TEMA E型殼體141

3.6.2多流程換熱器147

3.7平均溫差法168

3.7.1對數平均溫差168

3.7.2對數平均溫差修正係數169

3.8不同流動布置方式的係數172

3.8.1逆流換熱器172

3.8.2順流換熱器173

3.8.3其他基本流動布置方式173

3.8.4換熱器陣列和多流程182

3.9ε—NTU、P—NTU和平均溫差方法的比較187

3.9.1尺寸和校核問題的求解187

XXVII3.9.2ε—NTU方法188

3.9.3P—NTU方法189

3.9.4平均溫差方法189

3.10ψ—P和P1—P2法190

3.10.1ψ—P法190

3.10.2P1—P2法190

3.11確定換熱器有效度的求解方法192

3.11.1精確分析方法193

3.11.2近似方法193

3.11.3數值方法193

3.11.4矩陣法193

3.11.5鏈式規則方法學193

3.11.6流動反向對稱194

3.11.7一種流體混合的換熱器有效度求解規則195

3.12換熱器設計問題196

綜述199

參考文獻199

習題200

問答題205第4章間壁式換熱器熱設計的附加考慮因素

4.1傳熱表面軸向熱傳導效應209

4.1.1C.=0的換熱器212

4.1.2單程逆流式換熱器213

4.1.3單程順流式換熱器215

4.1.4單流道非混合交叉流式換熱器215

4.1.5其他的單程換熱器216

4.1.6多程換熱器216

4.2總的傳熱係數不一致的情況220

4.2.1溫度效應224

4.2.2長度效應225

4.2.3綜合效應226

4.3擴展表面換熱器的附加考慮因素233

4.3.1薄壁翅片的分析234

4.3.2翅片效率245

4.3.3翅片效能260

XXVIII4.3.4擴展表面效率261

4.4管殼式換熱器的附加考慮問題263

4.4.1殼側流體的旁通和泄漏264

4.4.2個別換熱器流道中不等傳熱面積268

4.4.3有限數量的折流板269

綜述270

參考文獻270

習題271

問答題273第5章蓄熱式換熱器的熱設計理論

5.1熱傳遞分析278

5.1.1蓄熱式換熱器傳熱分析的假設278

5.1.2重要參數的定義和描述280

5.1.3控制方程282

5.2ε—NTU0法285

5.2.1量綱為一組285

5.2.2內部旋轉和閥門切換頻率的影響289

5.2.3對流傳導率（hA）*290

5.2.4逆流蓄熱式換熱器中的ε—NTU0290

5.2.5順流蓄熱式換熱器中的ε—NTU0法293

5.3Λ—Π法305

5.3.1ε—NTU0法和Λ—Π法的比較309

5.3.2逆流蓄熱式換熱器的解312

5.3.3順流蓄熱式換熱器的解313

5.4縱向壁熱傳導的影響316

5.5橫向熱傳導的影響323

5.6壓力和夾帶泄漏的影響327

5.7蓄熱板的材料、尺寸和布置的影響334

綜述339

參考文獻340

習題340

問答題343第6章換熱器壓降分析

6.1引言345

6.1.1壓降的重要性345

XXIX6.1.2流體輸送裝置346

6.1.3換熱器壓降的主要組成347

6.1.4壓降分析的假設348

6.2擴展面換熱器壓降348

6.2.1板翅式換熱器348

6.2.2管翅式換熱器357

6.3蓄熱器的壓降358

6.4管殼式換熱器壓降358

6.4.1管束358

6.4.2管殼式換熱器358

6.5板式換熱器壓降361

6.6流體分布元件產生的壓降363

6.6.1管損失363

6.6.2突然膨脹與收縮損失364

6.6.3彎管損失367

6.7壓降表達式375

6.7.1壓降數據的量綱為一表達式375

6.7.2壓降數據的有量綱表達式376

6.8幾何形狀和流體性能產生的壓降380

綜述381

參考文獻381

習題382

問答題383第7章表面基本傳熱和流動特性

7.1基本概念387

7.1.1邊界層387

7.1.2流動類型389

7.1.3自由對流和強制對流398

7.1.4基本定義398

7.2量綱為一組400

7.2.1流體流動402

7.2.2傳熱404

7.2.3量綱為一表面特性函式407

7.3表面特性實驗方法408

7.3.1Kays和London的穩態法409

XXX7.3.2威爾遜繪圖法417

7.3.3瞬態測試方法422

7.3.4摩擦因子的確定427

7.4簡單幾何形狀下傳熱與摩擦因子分析解和半經驗關聯式429

7.4.1完全發展流430

7.4.2水力發展流452

7.4.3熱力發展流454

7.4.4同時發展流459

7.4.5擴展的雷諾比擬461

7.4.6j—Re繪圖的局限性463

7.5複雜幾何形狀下傳熱和摩擦因子的試驗關聯式463

7.5.1管束464

7.5.2板式換熱器表面466

7.5.3板翅式擴展表面467

7.5.4管翅式擴展表面470

7.5.5回熱器表面474

7.6流體參數隨溫度變化的影響480

7.7疊加自然對流的影響482

7.7.1水平圓管483

7.7.2豎直圓管485

7.8疊加輻射的影響487

7.8.1液體作為參與介質487

7.8.2氣體作為參與介質488

綜述493

參考文獻494

習題498

問答題502第8章換熱面的幾何特徵

8.1管式換熱器510

8.1.1順排布置510

8.1.2錯排布置512

8.2管翅式換熱器515

8.2.1圓管圓形翅片516

8.2.2圓管平直翅片518

8.2.3管翅式換熱器的一般幾何關係519

XXXI8.3板翅式換熱器520

8.3.1錯位條式翅片換熱器520

8.3.2波狀百葉窗式翅片換熱器525

8.3.3板翅表面的一般幾何關係528

8.4連續柱狀通道的回熱器529

8.5弓形折流板管殼式換熱器532

8.5.1管數計算532

8.5.2缺口和交叉流截面幾何結構533

8.5.3旁流以及漏流面積536

8.6密封板式換熱器540

綜述541

參考文獻541

習題542第9章換熱器設計程式

9.1流體的平均溫度544

9.1.1滿足C*≈0的換熱器545

9.1.2逆流和交叉流換熱器546

9.1.3多通道換熱器547

9.2板翅式換熱器548

9.2.1校核問題548

9.2.2尺寸設計問題558

9.3管翅式換熱器570

9.3.1傳熱面幾何特徵570

9.3.2傳熱計算570

9.3.3壓降計算570

9.3.4芯體質量流速方程571

9.4板式換熱器571

9.4.1設計的極限情況571

9.4.2PHE校核和尺寸設計的唯一性574

9.4.3校核一台PHE576

9.4.4一台PHE的尺寸設計583

9.5管殼式換熱器583

9.5.1傳熱和壓降計算584

9.5.2校核流程587

9.5.3近似設計方法594

9.5.4更嚴格的熱力設計方法597

XXXII9.6換熱器的最佳化602

綜述605

參考文獻605

習題606

問答題607第10章換熱器及其組件的選擇

10.1基於運行參數的選擇標準611

10.1.1工作壓力和溫度612

10.1.2成本612

10.1.3結垢與清潔616

10.1.4流體泄漏與污染616

10.1.5流體與材料的兼容性616

10.1.6流體類型618

10.2主要換熱器類型的一般選擇指南618

10.2.1管殼式換熱器618

10.2.2板式換熱器631

10.2.3擴展面換熱器632

10.2.4回熱器表面637

10.3一些定量分析637

10.3.1篩選法638

10.3.2性能評價標準650

10.3.3以熱力學第二定律為基礎的評價標準659

10.3.4基於成本評價的選擇標準659

綜述661

參考文獻662

習題663

問答題667第11章熱力模型及分析

11.1引言670

11.1.1作為系統一部分的換熱器672

11.1.2換熱器作為一個部件672

11.2基於熱力學第一定律的換熱器建模673

11.2.1逆流和順流換熱器的溫度分布673

11.2.2換熱器有效度的真實含義678

XXXIII11.2.3順流和逆流換熱器的溫差分布681

11.2.4交叉流換熱器的溫度分布682

11.3換熱器內的不可逆性687

11.3.1有限溫差引起的熵產689

11.3.2和流體摻混有關的熵產691

11.3.3流動阻力引起的熵產694

11.4熱力不可逆性和溫度交叉現象695

11.4.1最大熵產695

11.4.2外部溫度交叉和流體摻混的類比697

11.4.3對1.2 TEMA J型管殼式換熱器的熱力分析699

11.5評估換熱器的效率的探索性方法703

11.6換熱器分析和最佳化中的能、.和成本平衡706

11.6.1溫度—焓率變化表707

11.6.2基於能量平衡的分析709

11.6.3基於能量或焓和成本率平衡的分析713

11.6.4基於.率平衡的分析715

11.6.5評價換熱器性能的熱力學性能係數717

11.6.6核算換熱器的.損失的成本720

11.7基於熱力學第二定律的性能評價標準724

綜述728

參考文獻729

習題731

問答題732第12章流動分布不均和管箱的設計

12.1由換熱器幾何形狀導致的流動分布不均736

12.1.1總體流動分布不均737

12.1.2流道間的流動分布不均748

12.1.3集箱誘導的流體分布不均759

12.2運行條件引起的流動分布不均762

12.2.1流動不穩定的液體冷卻器763

12.2.2穩定流動條件下的流動分布不均768

12.3減輕流動分布不均的辦法769

12.4管箱和集箱的設計770

12.4.1傾斜式管箱772

12.4.2正交管箱776

XXXIV12.4.3集箱776

XIX綜述777

參考文獻778

習題780

問答題783第13章污垢和腐蝕

13.1污垢及其對換熱器傳熱和壓降的影響787

13.2污垢的現象學思考790

13.2.1污垢生成機理790

13.2.2單相液側污垢794

13.2.3單相氣側污垢794

13.2.4緊湊式換熱器中的污垢795

13.2.5污垢中的連續過程795

13.2.6污垢過程建模797

13.3污垢熱阻的設計方法803

13.3.1污垢熱阻和總體傳熱係數的計算803

13.3.2污垢對於換熱器傳熱性能的影響804

13.3.3污垢熱阻的經驗數據808

13.4污垢的阻止和緩釋812

13.4.1液側污垢的阻止與控制812

13.4.2氣側污垢的阻止與減弱813

13.4.3清潔措施814

13.5換熱器的腐蝕815

13.5.1腐蝕的類型816

13.5.2換熱器中的腐蝕區域817

13.5.3腐蝕的控制818

綜述819

參考文獻820

習題820

問答題823附錄

附錄A熱物性826

附錄B液體耦合式換熱器中ε—NTU的關係式831

附錄B所參考的文獻832

附錄C兩相中的傳熱和壓降關係式833

C.1相變時壓降關聯式833

C.2冷凝時的傳熱關聯式836

C.3沸騰時的傳熱關聯式836

附錄C所參考的文獻838

附錄D多種換熱器中的U值和CUA值839

換熱器或與換熱器有關的參考文獻847