内程星理材件 長沙照工大 2" 保温大师 内博成理厚变《：) 透 腾餐 出 图2管道保温系统设计计算界面 n华nt, 分界医平n度（心） 温 大 超 工程计非意数输入 光野不臀 光骨想餐 出 图3管道保温系统设计计算结果 图1为管道保温工程示例，钢管外敷设保温材料减少钢管内流体与外部环境 热量交换，从而减少热量损失。应用多层圆管壁导热与流体横掠单管对流换热的 计算方程，通过编程方法管道保温系统设计计算软件，其程序界面如图2。管道 保温计算软件可以计算在不同保温材料及不同管道长度时单双层保温情况下管 道出口温度、管道散热损失。通过在管道保温设计计算软件输入相关工程参数， 可以方便计算出管道热量损失及管道出口温度等工艺参数，用来指导管道保温工 程设计
4 图 2 管道保温系统设计计算界面 图 3 管道保温系统设计计算结果 图 1 为管道保温工程示例，钢管外敷设保温材料减少钢管内流体与外部环境 热量交换，从而减少热量损失。应用多层圆管壁导热与流体横掠单管对流换热的 计算方程，通过编程方法管道保温系统设计计算软件，其程序界面如图 2。管道 保温计算软件可以计算在不同保温材料及不同管道长度时单双层保温情况下管 道出口温度、管道散热损失。通过在管道保温设计计算软件输入相关工程参数， 可以方便计算出管道热量损失及管道出口温度等工艺参数，用来指导管道保温工 程设计
4分析与讨论 (1)不同保温材料对管道保温性能的影响？ (2)管道置于室内与室外对管道散热量有何影响？ (3)管道内径对管道散热量有何影响？ (④)不同保温层厚度情况下管道保温性能如何变化？
5 4 分析与讨论 (1)不同保温材料对管道保温性能的影响？ (2)管道置于室内与室外对管道散热量有何影响？ (3)管道内径对管道散热量有何影响？ (4)不同保温层厚度情况下管道保温性能如何变化？
案例三管壳式换热器设计 1案例背景 管壳式换热器作为一种传统的标准换热设备，在化工、炼油、石油化工、动 力、核能和其他工业装置中得到普遍采用，特别是在高温高压和大型换热器中的 应用占据绝对优势。 管壳式换热器由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成 (见图1与图2)。壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上。 进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体：另一种在管外流动， 称为壳程流体。为提高管外流体的传热分系数，通常在壳体内安装若干挡板。挡 板可提高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流 程度。换热管在管板上可按等边三角形或正方形排列。为提高管内流体速度，可 在两端管箱内设置隔板，将全部管子均分成若干组。这样流体每次只通过部分管 子，因而在管束中往返多次，这称为多管程。同样，为提高管外流速，也可在壳 体内安装纵向挡板，迫使流体多次通过壳体空间，称为多壳程。多管程与多壳程 可配合应用。 图1管式换热器二维图
6 案例三 管壳式换热器设计 1案例背景 管壳式换热器作为一种传统的标准换热设备，在化工、炼油、石油化工、动 力、核能和其他工业装置中得到普遍采用，特别是在高温高压和大型换热器中的 应用占据绝对优势。 管壳式换热器由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成 （见图 1 与图 2）。壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上。 进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种在管外流动， 称为壳程流体。为提高管外流体的传热分系数，通常在壳体内安装若干挡板。挡 板可提高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流 程度。换热管在管板上可按等边三角形或正方形排列。为提高管内流体速度,可 在两端管箱内设置隔板，将全部管子均分成若干组。这样流体每次只通过部分管 子，因而在管束中往返多次，这称为多管程。同样，为提高管外流速，也可在壳 体内安装纵向挡板，迫使流体多次通过壳体空间，称为多壳程。多管程与多壳程 可配合应用。 图 1 管式换热器二维图
图2管式换热器三维图 2工程计算实例 欲设计一台管壳式空气冷却器，空气在壳侧流动，空气进口温度为=110℃， 出口温度为1=40℃，进口处空气体积流量4.68m/s,平均定压比热 C=1009J/(Kg.K)。冷却水在管内流动，进口水温，=30℃，出口水温为1=38℃。 为强化传热，采用铜质环肋的肋片管，其基管外径d。=26mm,壁厚8=1mm,肋化 系数（加肋后肋片侧总表面积与该侧未加肋时的表面积之比）9.6，肋面总效率 =0.91,材料导热系数=398w/(血.K)。该冷却器的总管数108根，水侧流程数 为4，空气侧流程数为1。空气与冷却水的流动方向相反。已知空气侧表面传热 系数h=206W/(m.K)。 试求(1)试求冷却水质量流量： (②)计算该管壳式空气冷却器的传热面积。 3知识点 (1)换热器形式： (2)换热器设计计算： (3)对数平均温差： (4)能量守恒定律： 4案例实施 (1)实施步骤
7 图 2 管式换热器三维图 2 工程计算实例 欲设计一台管壳式空气冷却器，空气在壳侧流动，空气进口温度为 =110℃， 出 口 温度为 =40℃ ， 进 口 处 空气体 积 流 量 4.68m3 /s ， 平均定压 比 热 C1=1009J/(Kg.K)。冷却水在管内流动，进口水温 =30℃，出口水温为 =38℃。 为强化传热，采用铜质环肋的肋片管，其基管外径 do=26mm，壁厚 δ=1mm，肋化 系数(加肋后肋片侧总表面积与该侧未加肋时的表面积之比)β=9.6，肋面总效率 η0=0.91，材料导热系数 λ=398W/(m.K)。该冷却器的总管数 108 根，水侧流程数 为 4，空气侧流程数为 1。空气与冷却水的流动方向相反。已知空气侧表面传热 系数 h0=206W/(m.K)。 试求(1)试求冷却水质量流量； (2)计算该管壳式空气冷却器的传热面积。 3 知识点 (1)换热器形式； (2)换热器设计计算； (3)对数平均温差； (4)能量守恒定律； 4 案例实施 (1)实施步骤 ' 1t '' 1t ' 2t '' 2t