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1、传热技术,项目化教学: 就是以项目为载体，以工作任务为驱动，将理论与实践结合起来，使学生在完成任务的过程中掌握知识和技能。学生在做中学、做中练，教师在做中教，在做的过程中强化学生的动手能力。变学生课堂中灌输被动接受，变为自觉的主动接受。给学生布置一个一个任务（项目）后，让学生在完成任务（项目）的过程中，掌握理论知识和实践技能。,项目化教学,传统教学 项目化教学 知识本位课程 能力本位课程 载体语言、文字、图形、公式 载体主要是项目和任务 知识是可以传授的 能力不能传授，能力只能靠训练 “先学后做” “在做中学”、“边做边学”,传统教学与项目化教学的区别,项目化教学实施步骤,分析：分析完成工作任
2、务所需的理论知识。 决策： 计划: 学生制定任务工作计划，确定工作步骤和程序，并最终得到教师的认可。（确保每个人都有任务） 实施：学生确定各自在小组的分工以及小组成员合作的形式，之后按照已确立的工作步骤和程序工作。 检查与评估：自评与教师评价。,十大任务,任务一 认识化工传热过程 任务二 认识综合传热实训装置 任务三 列管换热器的初步选型 任务四 列管换热器的选型优化 任务五 列管换热器仿真操作 任务六 列管换热器操作实训 任务七 其它类型换热器操作实训 任务八 锅炉单元仿真操作一 任务九 锅炉单元仿真操作二 任务十 管式加热炉仿真操作,考核方法,考核体系由两块组成：一是过程考核，二是终结性考
3、核。,过程考核的任务是对学生日常学习过程中的态度、表现、操作结果、提问与回答问题情况、任务的完成质量等进行考核。,过程考核任务分值表,任务一完成情况考核评分表 项目号_ 班组号_ 姓名_,任务一 认识化工传热过程,任务1-1 了解传热在化工生产中的应用,任务1-2 认识工业上常见的换热方式,任务1-3 认识各类型化工设备的结构及其优、缺点,布置任务： 自己选择某一化工产品，通过查阅资料得出此产品生产工艺流程，要求流程中包括一种或多种换热器，并指出换热器在此流程中的作用及其换热方式，并做成PPT形式进行汇报。,理论知识准备,一.查阅资料的方法 二.传热的基本概念 三.传热在化工生产中的应用 四.
4、工业上常见的换热方式 五. 热量传递的基本方式 六.传热设备的分类 七.各间壁式传热设备的结构及其优、缺点,一. 查阅资料的方法,二. 传热的基本概念,传热就是指热量传递,又称热传递。由热力学第二定律可知：凡是存在温度差的地方就有热量传递。,三. 传热在化工生产中的应用,化工生产对传热过程的要求：强化传热和消弱传热 稳定传热和不稳定传热,四. 工业上常见的换热方式,五. 热量传递的基本方式,1.热传导 机理：又称导热，由于物质的分子、原子或自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递。热传导的条件是系统内存在温度差。 特点：热传导过程中，没有物质的宏观位移。热传导不能在真空中进行。典型的热传导发
5、生在固体中。,2.热对流 机理：又称给热，是指流体内部质点发生相对位移而引起的热量传递 特点：只发生在流体中。对流中伴随着热传导。,分类：根据引起流体质点相对运动的原因不同，又可分为强制对流和自然对流。 流体在发生强制对流时，往往伴随着自然对流。,3、辐射 机理：因热的原因发出辐射能并在周围空间传播而引起的传热。以电磁波的方式传递热能。 特点：不需任何媒介。在真空中也可以传播。不仅是能量的转移，而且还伴随着能量的转换。 说明：只有高温下物体之间的温度差很大时，辐射才成为只要的传热方式。,六. 传热设备的分类,七. 各间壁式传热设备的结构及其优、缺点,套管式换热器,基本传热元： 由传热管和同心的
6、外壳套管所组成。 U形肘管,套管式换热器特点：,（1）结构简单，加工方便。,（2）适当地选择内、外管径，可使两种流体都达到较高的流速， 从而提高传热系数。,（3）内外管直径都较小，可用于高温、高压场合。,（4）两种流体可以做严格的逆流流动，平均温差也为最大。,（5）接头较多，容易发生泄漏，单位长度传热面积较较小，金属 消耗量大；结构不紧凑，占地较大。,蛇管换热器,套管式换热器,管程 壳程 多管程 多壳程,固定管板式换热器,优点是结构简单、紧凑、管内便于清洗； 缺点是壳程检修和清洗困难，且当壳体与换热管的温差较大（大于50）时产生的温差应力（又叫热应力）具有破坏性，需在壳体上设置膨胀节，因而壳程
7、压力受膨胀节强度限制不能太高。,适用于壳程流体清洁且不结垢，两流体温差不大或温差较大但壳程压力不高的场合。,浮头式换热器,其结构特点是一端管板不与壳体固定连接，可以在壳体内自由沿管长方向浮动，该端称为浮头。,应用十分广泛，适用于壳体与管束温差较大或壳程流体容易结垢的场合,U形管式换热器,其结构特点是只有一个管板，管子成U形，管子两端固定在同一管板的两侧，用隔板将风头分成两室。管束可以自由伸缩，解决了热补偿问题。,优点是每根管子可以自由伸缩，不会产生热应力；结构简单，运行可靠，造价低；管间清洗较方便，适用于高温高压场合。 缺点是U形管内清洗较困难；管板利用率低。,适用于管、壳程温差较大或壳程介质
8、易结垢而管程介质不易结垢的场合,结构特点是管板只有一端与壳体固定，另一端浮动管板与壳体之间采用填料函密封。 优点:管束可自由伸缩，无温差应力，具有浮头式的优点且结构简单，造价低；管束可以从壳体内抽出，管、壳程均能进行清洗，维修方便。 缺点是填料函耐压不高，一般小于4.0MPa；壳程介质可能通过填料函外漏。,填料函式换热器,适用于管壳程温差较大或介质易结垢需要经常清洗且壳程压力不高的场合。,釜式换热器,其结构特点是在壳体上部设置蒸发空间。管束可以为固定管板式、浮头式或U形管式。清洗方便，并能承受高温、高压。适用于液-气式换热（其中液体沸腾汽化），可作为简单的废热锅炉。,翅片管换热器,其结构特点是
9、在换热管的外表面或内表面或内外表面同时装有许多翅片。可增大传热面积，又可增强湍流程度，提高传热效率。重要的应用场合是空气冷却器。,由一个装在容器外部的夹套构成，在夹套和器壁间的空间加载热体，容器内的物料与夹套内的介质通过器壁进行换热。缺点是传热面积受容器壁面限制而较小，器内流体处于自然对流状态，传热效率低，夹套内部清洗困难。主要应用于反应过程的加热和冷却。,套管式换热器,夹套式换热器,平板式换热器,它是由若干块长方形薄金属板叠加排列，夹紧组装于支架上构成。两相邻板的边缘衬有垫片，压紧后板间形成流体通道。板片是板式换热器的核心部件，常将板面冲压成各种凹凸的波纹状,优点是结构紧凑，单位体积传热面积
10、大；组装灵活方便；有较高的传热效率，可随时增减板数，有利于清洗和维修。 缺点是处理量小；受垫片材料性能的限制，操作压力和温度不能过高。 适用于需要经常清洗、工作环境要求十分紧凑，操作压力在2.5MPa以下，温度在35200的场合。,螺旋板式换热器,由焊在中心隔板上的两块金属薄板卷制而成，两薄板之间形成螺旋形通道，两端分别焊有盖板或风头。两流体分别在两通道内流动，通过螺旋板进行换热。,优点是结构紧凑；单位体积传热面积大；流体在换热器内作严格的逆流流动，可在较小的温差下操作，能充分利用低温能源；由于流向不断改变，且允许选用较高流速，故传热效果好；又由于流速较高，同时有惯性离心力的作用，污垢不易沉积
11、。 缺点是制造和检修都比较困难；流动阻力较大；操作压力和温度不能太高，一般压力在2MPa以下，温度则不超过400。,板翅式换热器,基本单元体由翅片、隔板及封条组成。翅片上下放置隔板，两侧边缘由封条密封，即组成一个单元体。将一定数量的单元体组合起来，并进行适当排列，然后焊在带有进出口的集流箱上，一般用铝合金制造。,是一种轻巧、紧凑、高效的换热装置，优点是单位体积传热面积大，传热效果好；操作温度范围较广，适用于低温或超低温场合；允许操作压力较高，可达5MPa。 缺点是易堵塞，流动阻力大；清洗检修困难，故要求介质洁净。 应用领域已从航空、航天、电子等少数部门逐渐发展到石油化工、天然气液化、气体分离等更多的工业部门。,热板式换热器,它由两层或多层金属板点焊或滚焊成各种图形，并将边缘焊接密封成一体。热板式换热器具有流动阻力小，传热效率高，根据需要可做成各种形状等优点，可用于加热、保温、干燥、冷凝等多种场合。,蓄热式,合成氨,2、换热器性能对比及选择,
