热交换器原理与设计(普通高等教育十二五规划教材) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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战洪仁，王立鹏，李雅侠 等 著，战洪仁，王立鹏，李雅侠 等 编

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• 热交换器
• 换热原理
• 换热器设计
• 化工设备
• 机械工程
• 传热学
• 高等教育
• 教材
• 十二五规划
• 工业设备

出版社： 中国石化出版社

ISBN：9787511436566

版次：1

商品编码：11831535

包装：平装

丛书名： 普通高等教育“十二五”规划教材

开本：16开

出版时间：2015-10-01

用纸：胶版纸

页数：226

字数：370000

正文语种：中文

编辑推荐

本书是作者根据热交换器的教学、工程设计经验，结合前人长期的工程实践与我国管壳式热交换器的现行有关标准编写的。本书编写的目的首先是考虑到扩宽学生的专业知识面，及提高学生解决工程实际问题的能力的教学改革的需要，同时为广大从事管壳式热交换器设计、制造、检验的工程技术人员提供一部包括管壳式热交换器传热工艺设计、结构设计、强度设计与制造检验验收于一体的具有工程应用特色的参考书。

内容简介

　　《热交换器原理与设计》详细介绍了传热学、流体力学的基本概念，以拓展读者的热交换器理论基础。介绍了工业上应用广泛的管壳式热交换器的设计方法，主要包括其工作原理、传热计算、结构计算、流动阻力计算、强度计算、材料选择，并扼要地对强化传热途径和性能评价作了探讨。同时．书中给出了大量的公式、图表和技术参数，各部分内容都配有实际工程设计计算例题，以解决工业实践和热交换器设计中遇到的实际问题。
　　《热交换器原理与设计》可作为高等院校工程热物理、能源工程、制冷与低温技术等专业的教材，也可供化工、能源、机械、交通、冶金、动力以及航空航天等领域有关工程技术人员参考。

目录

第一章 绪论
1．1 概述
1．2 热交换器的类型及特点
1．3 热交换器发展及研究方向
1．3．1 热交换器的发展史
1．3．2 发展现状
1．3．3 发展差距
1．3．4 热交换器研究方向
1．4 热交换器的设计内容

第二章 管壳式热交换器的形式与总体结构
2．1 管壳式热交换器的形式及特点
2．2 管壳式热交换器型号的表示法
2．2．1 型号表示方法
2．2．2 型号标记示例
2．3 管壳式热交换器的选型

第三章 热交换器传热计算及流体阻力计算
3．1 传热计算
3．1．1 传热计算原理
3．1．2 传热计算基本方程式
3．2 热交换器的传热设计
3．2．1 平均温差△tm
3．2．2 传热系数K的确定
3．2．3 对流换热系数的确定
3．2．4．定性温度的计算
3．2．5 传热能效？
3．3 流体阻力计算
3．3．1 流动状态
3．3．2 流动阻力
3．4 传热计算步骤
3．5 冷凝器的结构与原理简介
3．5．1 传热计算
3．5．2 冷凝器的结构
3．5．3 冷凝器形式的确定
3．5．4 冷凝器介质流程的选择
3．3．5 冷凝器结构设计中的其他问题

第四章 管壳式热交换器的结构设计
4．1 管程结构
4．1．1 管板
4．1．2 换热管束
4．1．3 管箱
4．1．4 分程隔板
4．2 壳程结构
4．2．1 壳体
4．2．2 折流板与支持板
4．2．3 拉杆与定距管
4．2．4 防短路结构
4．2．5 壳程分程
4．2．6 防冲板和导流筒
4．2．7 滑道
4．2．8 膨胀节
4．3 其他结构
4．3．1 接管
4．3．2 法兰
4．3．3 支座

第五章 热交换器合理设计
5．1 概述
5．1．1 设计任务
5．1．2 设计的原始数据
5．1．3 设计的一般原则
5．1．4 设计的内容和一般步骤
5．2 管壳式热交换器的标准及参数
5．2．1 管壳式热交换器的基本参数和型号表示方法
5．2．2 管壳式热交换器的系列标准
5．3 操作条件的确定
5．3．1 流速的选取
5．3．2 介质压力、温度和换热终温的确定
5．3．3 平均温差的决定
5．3．4 管程和壳程介质的确定
5．3．5 管层、壳层换热系数的比较
5．3．6 管、壳程压降的比较
5．4 管壳式热交换器的部件结构尺寸计算
5．4．1 管程流通截面积的计算
5．4．2 壳体直径的确定
5．4．3 壳程流通截面积的计算
5．4．4 进出口连接管直径的计算
5．5 管壳式热交换器热应力补偿的问题
5．5．1 热交换器所受的应力计算
5．5．2 温差应力计算
5．5．3 拉脱力计算
5．5．4 热补偿的方式和措施
5．6 热交换器管束振动的机理及防范措施
5．6．1 管束振动的机理
5．6．2 管壳式热交换器防振措施
5．7 热交换器材料的技术要求
5．7．1 材料的选择
5．7．2 有效成本材料的选择
5．7．3 使用中可能的失效模式和破坏

第六章 管壳式热交换器的强度计算
6．1 概述
6．2 壳体、封头、法兰和开孔补强
6．2．1 内压圆筒的厚度设计
6．2．2 内压封头的厚度设计
6．2．3 法兰连接设计
6．2．4 开孔补强计算
6．3 管板计算
6．3．1 概述
6．3．2 管板设计计算方法分析
6．3．3 管板设计计算
6．4 膨胀节设置计算

第七章 热交换器的强化传热
7．1 强化传热的原理
7．1．1 强化传热的途径
7．1．2 对流强化换热的物理机理
7．1．3 强化传热的评价
7．2 管程强化传热
7．2．1 采用异型换热管
7．2．2 管内安装扰元件
7．3 壳程强化传热
7．3．1 改变管子外形或在管外加翅片
7．3．2 改变壳程挡板或管束支撑物形式

第八章 管壳式热交换器传热计算示例
8．1 设计方案的确定
8．2 设计计算过程

附录
附录1 常用单位制及其换算表
附录2 干空气的热物理性质
附录3 烟气的热物理性质（p=760mmHg）
附录4 气体的热物理性质
附录5 干饱和水蒸气的热物理性质
附录6 饱和水的热物理性质
附录7 几种饱和液体的热物理性质
附录8 常用固体材料的热物理性质
附录9 流体污垢热阻参考数据（源自GB 151）
附录10 管壳式热交换器的传热系数范围
附录11 壳体、管箱壳体厚度
附录12 封头厚度
附录13 平盖系数K选择表
附录14 管板计算相关查取图
参考文献

前言/序言

《热交换器原理与设计》：探究高效热能传递的奥秘 在现代工业生产和日常生活中，热能的有效利用与传递扮演着至关重要的角色。从为城市供暖的锅炉系统，到生产精密芯片的半导体设备，再到我们每天使用的冰箱和空调，热交换器无处不在，默默地扮演着能量转换与传递的“心脏”角色。《热交换器原理与设计》（普通高等教育“十二五”规划教材）正是这样一本深度剖析热交换器这一核心工程技术的著作。本书并非泛泛而谈，而是聚焦于热交换器最本质的原理，以及如何将其转化为实际应用的设计实践，为读者构建起一个系统、深入的知识体系。 本书的主旨在于揭示热交换器工作的基本物理规律，并在此基础上，引导读者掌握进行科学、经济、可靠的热交换器设计的方法与流程。它不仅仅是一本教科书，更是一本能够赋能工程师、研究人员以及相关专业学生，让他们能够理解、分析并创造出更高效、更节能、更环保的热交换设备。 核心原理的深度解析： 本书的首要任务，是为读者打下坚实的热力学与传热学理论基础。热交换器之所以能够实现热量的传递，其根本在于各种传热机理的协同作用。因此，本书会从最基础的 稳态传热 和 非稳态传热 入手，详尽阐述 热传导、热对流 和 热辐射 这三大基本传热方式。 在热传导方面，本书会深入讲解傅里叶定律，探讨不同材料的热导率对传热效率的影响，以及影响热传导的各种因素，如几何形状、边界条件等。对于热对流，则会详细介绍自然对流与强制对流的区别，以及相关的努塞尔数、雷诺数、普朗特数等无量纲准则的物理意义和应用。流体流动状态（层流与湍流）对对流传热系数的巨大影响，以及如何通过工程手段（如增加表面积、引入扰流子）来强化对流传热，都将是本书重点讲解的内容。而热辐射部分，则会从黑体辐射理论出发，引入普朗克定律、斯忒藩-玻尔兹曼定律等，并分析实际物体表面的辐射特性，如灰体、选择性辐射体等，以及辐射在高温环境下的重要性。 更进一步，本书将这些基本传热机理有机地结合起来，重点讲解 总传热系数（U值） 的概念及其计算。理解总传热系数的构成，即壁面传导、流体边界层对流以及可能存在的辐射传热，是计算热交换器性能的关键。本书会详细介绍影响总传热系数的各种因素，包括流体性质、流速、表面污垢等，并提供计算不同类型热交换器总传热系数的方法。 热交换器设计方法的系统构建： 在扎实的理论基础上，本书将视角转向 热交换器的设计。设计不仅仅是理论的简单应用，更是一门融合了工程经验、经济分析和安全考量的综合性学科。本书的独特之处在于，它将设计过程分解为一系列逻辑清晰、可操作的步骤。 首先，明确设计目标与要求 是设计的起点。这包括确定所需的传热量、介质的温度、压力、流量、流体性质、物料的腐蚀性、运行环境等一系列工艺参数。本书会详细讲解如何从工艺流程图中提取这些关键信息，并进行初步的物料衡算和能量衡算，为后续设计奠定基础。 接着，选择合适的热交换器类型 是设计的核心环节之一。目前，市面上有各种各样形式的热交换器，如管壳式、板式、翅片管式、空气冷却器、列管式等。每种类型都有其独特的结构特点、适用范围、优点与缺点。本书会系统地介绍各种主流热交换器的结构原理、传热特性、流体阻力特性、适用介质范围以及在不同工业领域的应用案例。通过对各种类型的深入剖析，读者可以学会根据具体的设计需求，权衡利弊，做出最优化的选择。 一旦确定了热交换器类型，接下来的任务就是 进行详细的单元设计。这通常包括： 传热面的设计：根据计算得到的总传热系数和所需传热量，确定所需的总传热面积。然后，根据选定的热交换器类型，计算出具体的传热面尺寸，例如管子的直径、长度、管排数，或是板片的尺寸、波纹参数等。 流体流动的优化与压降计算：除了传热，流体在热交换器内的流动状态对传热效率和能量消耗至关重要。本书会讲解如何设计流道的截面积、长度、流向，以实现对流传热的强化，同时将流体阻力（压降）控制在合理范围内。过高的压降会增加泵的能耗，降低系统整体效率。因此，压降的计算与控制是设计中的一个重要考量。 材质选择：介质的腐蚀性、温度、压力以及成本等因素，决定了热交换器制造材质的选择。本书会介绍各种常用工程材料的性能特点、耐腐蚀性以及在不同工况下的适用性，帮助读者进行科学合理的材质选型。 结构设计与强度校核：除了传热和流动，热交换器的结构强度也是安全运行的保证。本书会涉及壳体、管板、封头等关键受压元件的强度校核，以及连接、密封等细节的设计。 先进的设计方法与优化策略： 本书不仅教授传统的设计方法，还引入了 先进的设计理念与优化策略。 数值模拟与CFD技术：随着计算能力的提升，计算流体动力学（CFD）已经成为现代热交换器设计的重要工具。本书会介绍如何利用CFD技术对热交换器内部的流场、温度场进行可视化模拟，从而更精确地评估传热性能和流体阻力，发现设计中的潜在问题，并进行优化。 传热强化技术：为了在有限的空间内实现更大的传热量，提高传热效率，本书会介绍各种传热强化技术，如在传热面上设置翅片、使用增强管、引入旋流装置、添加纳米颗粒等。这些技术能够有效扰动流体边界层，增加湍流程度，从而显著提高对流传热系数。 能量回收与余热利用：在追求高效传热的同时，本书也强调了能量的节约与回收。许多工业过程中会产生大量的余热，通过合理设计热交换器，可以将这些余热回收并用于其他工艺过程，从而降低整体能耗，提高能源利用效率。本书会介绍相关的案例和设计思路。 污垢问题的分析与应对：在实际运行中，热交换器内壁的污垢积累是一个普遍存在且严重影响传热效率的问题。本书会分析污垢的形成机理、种类及其对传热性能的影响，并介绍相应的防垢、除垢措施以及在设计中考虑污垢因子（fouling factor）的方法。 实践导向与工程应用： 《热交换器原理与设计》 具有很强的 实践导向性。书中不仅包含理论推导，更穿插了大量 工程实例，涵盖了石油化工、电力、冶金、制冷、航空航天等多个领域的典型热交换器设计问题。这些实例能够帮助读者将书本知识与实际工程问题联系起来，理解设计思路的形成过程，学习解决实际工程挑战的技巧。 同时，本书也关注 标准与规范 的应用。在工程设计中，遵循相关的行业标准和设计规范是保证设计质量和安全性的前提。本书会引导读者了解并学习如何查阅和应用相关的国家标准、行业标准以及国际标准。 总结： 《热交换器原理与设计》（普通高等教育“十二五”规划教材） 是一本全面、深入、实用的著作。它从基础的传热机理出发，循序渐进地引导读者掌握热交换器的设计方法，并融入了先进的设计理念和优化策略。本书旨在培养读者独立分析和解决热交换器相关工程问题的能力，为培养高素质的工程技术人才提供坚实的基础。无论是初学者还是有一定经验的工程师，阅读此书都将极大地提升他们对热交换器原理的理解和设计技能的掌握。本书的编写，体现了对工程教育严谨求实的态度，力求为读者提供最前沿、最实用的知识与技能。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《热交换器原理与设计》时，我带着一丝忐忑和更多期待。作为一名在化工领域摸爬滚打多年的工程师，我深知热交换器在工业生产中的核心地位，也曾无数次在实际工作中被其复杂的计算和精密的选型所困扰。这本书的封面简洁明了，标题中的“普通高等教育十二五规划教材”几个字，更是增添了一份厚重感，仿佛预示着它是一本经过了时间沉淀和教学实践检验的严谨之作。翻开第一页，扑面而来的是严谨的学术风格，那些熟悉的专业术语和公式，唤醒了我大学时期的记忆，也让我对书中即将展开的热交换器世界充满了好奇。我期待它能系统地梳理热交换器的基本原理，从传热的基本理论讲起，深入剖析各种传热机制，为我提供一个坚实的理论基础。同时，我也希望它能涵盖各种主流的热交换器类型，不仅仅是那些常见的壳管式、板式，更希望能够触及一些更专业、更先进的设计，比如空气冷却器、再沸器、冷凝器等，并对它们的结构特点、优缺点进行详尽的阐述，这样我才能在面对不同的工艺需求时，做出最恰当的选择。

评分☆☆☆☆☆

作为一名初入热交换器设计领域的年轻工程师，我对这本书的期望值非常高。我希望它能够成为我职业生涯中的第一本“启蒙书”。首先，我希望能从基础概念入手，理解“传热”这个核心物理过程在不同介质和不同工况下的表现形式。书中对于传热系数的计算方法，不同类型换热器内的流体流动模式，以及相变传热的原理，我希望能有清晰、易懂的讲解。其次，在设计部分，我期待书中能够循序渐进，先从最简单的换热器模型讲解起，逐步过渡到更复杂的结构。我想知道，在实际设计过程中，工程师是如何运用这些理论知识来解决实际问题的。是否会有一些标准化的设计步骤和方法？对于那些复杂的工况，比如高粘度流体、腐蚀性介质等，书中是否有特别的设计考量和解决方案？我希望这本书能给我指明方向，让我能够更自信地面对未来的设计挑战。

评分☆☆☆☆☆

我对《热交换器原理与设计》这本书抱有相当大的期待，希望它能在理论深度和应用广度上给我带来惊喜。在原理方面，我期待它能深入探讨各种传热机理，而不仅仅是停留在表面。比如，对于湍流边界层和层流边界层下的传热过程，以及它们对整体传热系数的影响，我希望能有更详尽的论述。同时，对于换热器内的流体动力学行为，包括压降的产生原因、计算方法以及如何通过优化流道设计来降低压降，我希望书中能有深入的分析。在设计方面，我期望它能涵盖更多种类的热交换器，不仅仅是常见的壳管式和板式，更希望能够触及一些特殊应用领域的热交换器，如膜式换热器、微通道换热器等，并分析它们在特定工况下的优势和局限性。此外，对于换热器的选材、制造工艺、以及在复杂环境下的应用（如高温、高压、腐蚀性介质等），我也希望书中能提供有价值的指导和建议，帮助我解决实际工程中遇到的各种挑战。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版，无疑是对我们这些在工业一线工作的技术人员的一大福音。我一直在寻找一本能够真正解决实际问题的参考书，而不是仅仅停留在理论层面。在这本《热交换器原理与设计》中，我尤其看重它的“设计”部分。我希望它不仅仅是简单地罗列公式，而是能深入讲解设计流程，从物料衡算、能量衡算开始，到详细的传热面积计算，再到压力降的估算，以及最终的结构设计和材料选择。我希望书中能提供一些实际的设计案例，通过这些案例，让我能够理解理论知识是如何应用于实践的，并且能够学习到一些实用的工程经验和技巧，比如如何规避设计中的常见陷阱，如何优化设计以提高效率、降低成本。同时，我也期待书中能有一些关于换热器失效分析和维护保养的内容，毕竟，设备的稳定运行和长周期使用，对于工业生产的连续性和经济性至关重要。能够拥有一本这样兼具理论深度和实践指导的书籍，将是我的工作中的宝贵财富。

评分☆☆☆☆☆

我是一名从事设备管理工作的技术人员，对于热交换器的运行和维护有着切身的体会。这本书的出现，让我看到了提升工作效率和解决疑难问题的希望。我希望书中能够详细介绍不同类型热交换器的结构特点，以及它们在运行过程中可能出现的各种问题，例如结垢、腐蚀、堵塞等。更重要的是，我期待它能提供一些关于如何预防和处理这些问题的实用方法。例如，在结垢方面，书中是否会介绍不同介质的结垢机理，以及有效的清洗方法和周期？对于腐蚀问题，是否会提供材料选择的建议，以及防腐蚀的措施？此外，我也希望书中能够涵盖一些关于热交换器性能评估和优化运行的章节，比如如何通过监测关键参数来判断设备的运行状态，以及如何调整运行参数来提高换热效率，降低能耗。一本能够指导我们更好地维护和优化设备运行的书籍，对于保障生产线的稳定运行具有不可估量的价值。