“十三五”普通高等教育本科规划教材 换热器原理与计算

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张利,李友荣 著
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  • 换热器
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出版社: 中国电力出版社
ISBN:9787519808624
版次:1
商品编码:12166651
包装:平装
开本:16开
出版时间:2017-08-01
用纸:胶版纸
页数:256
字数:389000
正文语种:中文

具体描述

编辑推荐

本书采用zui新标准。主要介绍换热器的热力计算方法,各种换热器的基本结构、工作原理、主要特性和设计计算方法,力求深入浅出,注重理论联系实际,强调培养学生分析和解决实际换热问题的能力。

内容简介

《“十三五”普通高等教育本科规划教材 换热器原理与计算》为普通高等教育“十三五”规划教材。本书是为满足高等学校工科大类课程改革而编写的教材,力求既能满足高等学校工科类专业教学的需求,又能适应相关工程领域技术人员参考的需要。全书共8章,前两章主要介绍换热器的分类及热力计算方法;第3~7章主要介绍各种换热器的基本结构、主要特性及热力计算方法,包括管壳式换热器、板式换热器、蓄热式换热器、翅片管式换热器和热管换热器;第8章简要介绍了几种新型换热器,包括直接接触式换热器、流化床换热器、喷流式换热器和微型换热器等。

目录

目录
前言 1
主要符号表 2
第一章绪论 1
1.1换热器的重要性 1
1.2 换热器的分类 3
1.3换热器技术发展概况 8
第二章换热器热力计算基础 11
2.1传热过程分析 11
2.2传热系数 13
2.3平均传热温差 19
2.4加权平均温差 40
2.5 传热有效度 45
2.6 热力计算方法比较 64
第三章管壳式换热器 69
3.1 基本结构及工作特性 69
3.2 热力设计的流程与原则 76
3.3 结构设计 82
3.4 对流传热计算 102
3.5 流动阻力计算 110
3.6 换热器振动及其防止 119
3.7 换热器污垢及其防止 129
3.8 换热器热补偿 135
第四章板式换热器 141
4.1 螺旋板式换热器 141
4.2 板式换热器 149
4.3 板翅式换热器 166
第五章蓄热式换热器 186
5.1概述 186
5.2 回转式空气预热器 188
5.3 传热过程分析 198
5.4 热力计算 202
第六章翅片管换热器 208
6.1概述 208
6.2翅片管传热计算 214
6.3翅片管空冷器 222
6.4 翅片管省煤器 237
第七章热管换热器 242
7.1 热管工作原理 242
7.2 两相闭式热虹吸管 252
7.3 热管换热器类型与结构 257
7.4 热管换热器热力计算 261
7.5 热管换热器的应用 273
第八章 其他换热器 283
8.1直接接触式换热器 283
8.2 流化床换热器 292
8.3 喷流式换热器 299
8.4 微型换热器 304
附 录 315
附录1 双曲函数表 315
附录2 第一和第二类零阶与一阶贝塞尔函数值 316
附录3 误差函数表 318
附录4 金属材料的密度、比热容和导热系数 320
附录5 标准大气压下干空气的热物理性质 323
附录6标准大气压下烟气的热物理性质 324
附录7标准大气压下过热水蒸汽的热物理性质 325
附录8 饱和水的热物理性质 326
附录9 干饱和水蒸汽的热物理性质 328
附录10 管壳式换热器传热系数估计值 330
附录11 水的污垢热阻 332
附录12 其他流体污垢热阻 333
参考文献 334

前言/序言

换热器作为一种通用设备,在能源动力、石油化工、暖通空调、航空航天及冶金机械等很多工业领域都得到了非常广泛的应用。由于使用条件和目的不同,换热器的型式很多,而且仍处于不断发展中,各种新型换热器不断涌现。特别是在可再生能源的开发和各种余热回收领域中,更是对换热器提出了非常苛刻要求。
为了满足高等学校工科大类课程改革的需求,扩大工科学生的专业知识面,反映换热器的zui新发展动态,在分析了现有换热器教材、并总结了近三十年来换热器教学工作的基础上编写了本书,力求既能满足高等学校工科类专业教学的需求,又能适应相关工程领域技术人员参考的需要。全书共分8章,主要介绍换热器的热力计算方法,各种换热器的基本结构、工作原理、主要特性和设计计算方法。全书力求深入浅出,注重理论联系实际,强调培养学生分析和解决实际换热问题的能力。
《换热器原理与计算》 本书内容聚焦于现代工业生产和能源利用中至关重要的热量传递设备——换热器。在“十三五”普通高等教育本科规划教材的体系下,本书力求为相关专业的本科生提供一套系统、深入、实用的学习材料。 核心内容概览: 本书的编写旨在帮助读者建立坚实的换热器理论基础,掌握核心的计算方法,并了解实际应用中的关键技术。全书围绕换热器的基本原理、分类、设计计算、性能优化及最新发展趋势展开。 第一部分:换热器基础理论 流体流动与传热基本定律: 本部分将系统梳理流体力学和传热学中的基本概念和定律,包括流体的物理性质(密度、粘度、热导率、比热容等)、流动状态(层流、湍流)、努塞尔数、普朗特数、雷诺数等无量纲准则数的作用。重点阐述导热、对流传热和辐射传热的机理,以及它们在换热器中的耦合作用。 传热热阻分析: 深入剖析换热器中影响传热效率的各种热阻,包括固体壁面的导热热阻、流体与壁面之间的对流换热热阻,以及可能存在的污垢热阻。理解各热阻的构成及影响因素,是进行准确传热计算的基础。 整体传热系数(U值)的计算: 详细讲解如何根据不同换热器结构和流体工况,计算整体传热系数U。涵盖单层壁面、多层壁面以及考虑污垢影响的U值计算公式和方法。 第二部分:换热器分类与结构 换热器的工作原理与分类: 介绍换热器按照传热方式(如间壁式、混合式)、流体流动方式(如逆流、并流、错流)、结构形式(如管壳式、板式、空气冷却器、回转式等)等不同分类方法。 常用换热器结构详述: 重点介绍工业生产中最常见、应用最广泛的几种换热器类型,例如: 管壳式换热器: 详细解析其基本结构(管箱、管束、壳体、折流板等),不同类型的管壳式换热器(如固定管板式、浮头式、U型管式)的特点、优缺点及适用范围。 板式换热器: 介绍板片式换热器(PHE)的结构原理,包括板型设计、密封结构、流道组织等,重点阐述其高传热效率、紧凑结构等优势,以及在化工、食品、制药等行业的广泛应用。 空气冷却器: 讲解空气冷却器的工作原理,重点介绍翅片管空气冷却器,包括翅片种类、翅片管传热系数的计算等。 其他类型换热器: 简要介绍螺旋板换热器、回转式空气预热器等特殊结构换热器的基本原理和应用场景。 第三部分:换热器设计与计算 传热计算: 平均温差(LMTD)法: 详细介绍和推导对数平均温差(LMTD)的计算方法,以及考虑逆流、并流、多程等复杂流动情况下的校正系数(F因子)的确定。 ε-NTU法: 介绍更通用的ε-NTU(效用-传热单元数)法,适用于流体流量和温差不易确定的情况,并推导其计算公式。 数值模拟方法简介: 简要介绍利用CFD(计算流体动力学)等数值方法进行换热器传热传质分析的原理和应用。 压降计算: 流体侧压降: 分别计算壳程和管程流体的压降,包括摩擦压降、局部阻力压降等。 板式换热器压降: 讲解板式换热器中流体通过狭窄通道时的压降计算特点。 换热器设计流程: 结合实际工程需求,介绍换热器的设计步骤,包括工艺参数确定、传热量和压降的初步估算、结构选型、详细设计计算、材料选择、制造工艺等。 第四部分:换热器性能优化与应用 提高传热效率的措施: 探讨各种提高换热器传热效率的方法,如增加换热面积(采用翅片、波纹板等)、强化对流换热(优化流道设计、引入增强体)、减少热阻(选择高导热材料、防止污垢生成)等。 节能降耗技术: 分析如何通过换热器设计和运行优化,实现能源的有效回收和利用,降低运行成本。 换热器腐蚀与污垢: 介绍换热器在运行过程中常见的腐蚀机理、污垢类型及其对传热和压降的影响,并提出相应的防护和处理措施。 换热器的选型原则与实例分析: 结合实际工业应用场景,提供换热器选型的指导原则,并通过典型案例展示换热器在化工、石油、电力、冶金、环保等领域的具体应用。 第五部分:换热器前沿技术与发展趋势 微尺度换热器: 介绍微通道换热器、浸没式冷却器等在电子设备散热、新能源领域的新兴应用。 智能化与模块化换热器: 探讨换热器在物联网、大数据时代的智能化发展方向,以及模块化设计带来的灵活性和可维护性提升。 新型传热材料与结构: 介绍相变材料、智能材料等在换热器中的应用潜力,以及新型高效结构的设计。 学习目标: 通过对本书的学习,读者将能够: 1. 深刻理解换热器的工作原理和传热、流阻的基本规律。 2. 掌握不同类型换热器的结构特点、优缺点及适用范围。 3. 熟练运用传热计算和压降计算方法,完成换热器的初步设计。 4. 能够分析换热器的性能影响因素,并提出有效的优化方案。 5. 了解换热器在实际工业生产中的应用,并具备初步的换热器选型能力。 6. 对换热器领域的前沿技术和发展趋势有所了解。 本书内容丰富,理论与实践相结合,旨在培养学生扎实的专业基础和解决实际工程问题的能力,为从事热工程、化工工艺、能源动力等相关领域的学习和工作奠定坚实的基础。

用户评价

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作为一名对工业过程中的能量转换非常感兴趣的学生,我对“换热器原理与计算”这门学科一直抱有很高的热情。当我看到这本书是“十三五”普通高等教育本科规划教材,并且封面设计也比较朴实,我以为它会是一本非常“学院派”的书籍,充斥着各种复杂的数学模型和理论推导。然而,当我开始阅读这本书后,我发现我的预设是错误的。这本书并没有让我感到被大量的抽象概念和公式所淹没,而是以一种非常“温和”的方式,向我展示了换热器这个领域。它在开头部分,花了很大的篇幅去介绍换热器在不同工业领域中的实际应用,比如在化工、电力、制冷、食品加工等行业,换热器扮演着如何关键的角色。这些应用案例让我对换热器有了更直观的认识,也激发了我深入学习的动力。而且,书中对于一些基础概念的解释,也做得非常到位。它不会上来就抛出公式,而是从物理现象出发,循序渐进地引导你理解。比如,它在解释传热机理时,会用很多生动的比喻,让你更容易理解热量是如何在物体之间传递的。这本书更像是一位经验丰富的工程师,在和你分享他的知识和经验,而不是一位理论教授,只盯着书本上的条条框框。它让我觉得,学习换热器,并不是一件枯燥乏味的事情,而是能够与实际工程紧密联系的实用技能。

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这本书的内容,给我的感觉更像是在“打开一扇窗”,让我得以窥见换热器这个庞大而精密的工程世界。我原本以为,作为一本“十三五”规划教材,它会是一本极其厚重、充斥着晦涩难懂的公式和理论的书籍。然而,当我拿到书后,我发现它的内容更加侧重于“原理”和“应用”,而并非一上来就进行高深的“计算”。它花了很多篇幅去介绍换热器在各个工业领域中的重要性,比如在化工生产中如何实现节能降耗,在制冷空调中如何提供舒适的环境,甚至在新能源领域中如何进行能量的有效转化。这些介绍让我对换热器有了更宏观的认识,也让我明白了它的价值所在。书中对于一些核心概念的讲解,也做得相当到位。它并没有直接给你一个抽象的公式,而是通过一些贴近生活的例子,来帮助你理解。比如,当它讲到对流传热时,会将其比作“移动的‘热量搬运工’”,这种形象的比喻,让我很容易记住。它似乎在告诉我,学习换热器,更重要的是理解“为什么”它会这样工作,以及“它能做什么”,而不是仅仅记住“如何”计算。它就像一位耐心的向导,在引领你一步步地走进换热器的世界,让你在不知不觉中,就掌握了许多重要的知识。

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我个人认为,对于换热器这个领域,理论的深度固然重要,但如何将这些理论应用到实际工程中,才是关键。这本书作为“十三五”规划教材,在这方面做得相当不错。它并没有一味地强调理论的严谨性,而是更侧重于培养读者的工程思维。在书中,我看到大量关于换热器在各个行业中的实际应用的章节,比如在化工生产中的热量回收、在制冷系统中的能量交换、甚至在航空航天中的温度控制。这些案例让我对换热器有了更直观的认识,也激发了我学习的兴趣。它在讲解一些基础概念的时候,也尽量用形象的比喻来帮助理解。比如,在解释传热系数时,它会将其比作“通道的宽度”,宽度越宽,热量就越容易通过。这种“可视化”的讲解方式,对于我这样不太擅长抽象思维的人来说,非常有帮助。这本书的重点似乎不在于让你记住一大堆公式,而是让你理解“为什么”要用换热器,以及“如何”根据实际需求选择合适的换热器。它在介绍不同类型换热器的优劣势时,也考虑到了成本、维护、效率等多个方面,这让我觉得这本书是非常实用的。它就像一位循循善诱的老师,在引导你一步步地认识和理解换热器这个庞大的工程领域,而不是直接把你扔进公式的海洋。

评分

这本书我早就听说了,毕竟是“十三五”规划教材,而且又是换热器原理与计算这么一个基础又重要的领域,可想而知其地位。不过,当我翻开它的时候,却发现我预想中的那种“硬核”的理论推导和密集的公式并没有占据全部篇幅,这一点让我颇感意外,但也因此对它产生了更浓厚的兴趣。它似乎更倾向于在宏观上勾勒出换热器的发展脉络和应用场景,比如在化工、制冷、能源等领域,它会用一些案例来阐述换热器在实际生产中的重要性,而不是上来就给你一堆复杂的数学模型。我特别喜欢它在介绍一些基本概念时,会结合生活中的例子,比如我们家庭使用的热水器,或者汽车的散热系统,虽然这些可能和工业级的换热器在设计上有所不同,但原理是相通的,这大大降低了初学者的畏难情绪。而且,它在讲解一些关键的传热机理时,也并非生硬地罗列公式,而是尝试用更直观的方式去解释,比如对流传热的描述,会用流体的流动性和温度梯度来比拟,让我更容易理解能量是如何在流体和固体壁面之间传递的。我个人觉得,对于刚刚接触换热器这个领域的学生来说,这种“润物细无声”的引导方式比直接灌输公式要有效得多,它能激发起我对这个学科的好奇心,让我愿意继续深入下去。这本书并没有直接告诉我如何去“计算”,而是先让我理解“为什么”需要计算,以及换热器“能做什么”。它更像是一位经验丰富的工程师,在向你娓娓道来他多年的工作经验,分享他对换热器的理解和感悟,而不是一位严苛的老师,只盯着书本上的条条框框。这种“先入为主”的铺垫,让我觉得非常舒心,也为我后续的学习打下了良好的基础。

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这本书的封面设计,说实话,并没有给我留下太深刻的印象。一本教材嘛,通常都会以朴实为主。但是,当我翻开书页,我立刻被它所展现的“换热器世界”所吸引。我本来以为会看到一堆密密麻麻的公式和理论推导,但这本书却给我的感觉是,它更像是在“讲故事”。它会从一个宏观的视角出发,先介绍换热器在各个领域的广泛应用,比如在空调制冷中如何保证舒适的室内环境,在石油化工中如何实现高效的能量回收,甚至在发电厂中如何将热能转化为电能。然后,它会慢慢地深入到换热器的基本原理,但即便是讲到传热机理,也用非常生动形象的比喻来解释。比如,当它讲到导热的时候,会想象成热量在微观粒子间的“接力赛”,当讲到对流的时候,则会把它比作“搬运工”在忙碌地传递热量。这种“故事化”的讲解方式,让我觉得非常有趣,而且也更容易理解。它并没有直接抛出复杂的数学公式,而是先让你对“热量是如何传递的”有一个直观的认识。这本书的章节编排也很有条理,从总论到分类,再到应用,一步步引导读者进入换热器的世界。它让我觉得,学习换热器并不是一件“高不可攀”的事情,而是可以通过理解基本原理,掌握基本概念,然后逐步深入的。它似乎在告诉我,换热器并非仅仅是冰冷的机械设备,而是承载着无数能量转换和工艺流程的关键角色。

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坦白讲,我一开始对这本书的期望值并不高,毕竟“十三五”规划教材的头衔,总会让人觉得它会是一本非常“学院派”的书籍,充满了枯燥的理论和繁复的公式。然而,当我真正拿起它,并开始阅读时,我发现我之前的担忧是多余的。这本书并没有让我感到被大量的抽象概念和数学模型所淹没,相反,它以一种非常“友善”的方式,向我展示了换热器这个领域。它在开头部分,并没有直接进入核心的计算内容,而是花了很多篇幅去介绍换热器在不同行业中的实际应用,比如它在化工生产中的能量回收,在食品加工中的热处理,甚至在环境保护中的废水处理。通过这些贴近实际的例子,我能够直观地感受到换热器在现代工业中的重要性。而且,书中对于一些基础概念的解释,也非常到位。它不会上来就给你一个抽象的公式,而是会从物理现象出发,循序渐进地引导你理解。比如,它在解释传热的几种基本方式时,会用很多生动的比喻,让你更容易理解热量是如何在物体之间传递的。这本书更像是一位经验丰富的工程师,在和你分享他的知识和经验,而不是一位理论教授,只盯着公式和定理。它让我觉得,学习换热器,其实可以是一件很有趣,也很有成就感的事情。它似乎在告诉我,掌握换热器的原理,就是掌握了优化工业流程,提高能源利用效率的关键。

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当初选择这本书,确实是被它的“十三五”规划教材的帽子所吸引,想着这样一本教材,内容肯定是非常权威和系统的。拿到手后,我翻看了目录,发现它确实涵盖了很多换热器领域的经典内容。然而,真正让我感到惊喜的是,这本书在讲解原理的时候,并没有像我预想的那样,一开始就抛出大量的抽象公式和复杂的数学推导。相反,它更多地是从实际应用出发,通过大量的工程实例来引入概念。比如,它会先介绍在某个工业过程中,为什么需要用到换热器,换热器在其中扮演着什么样的角色,然后才慢慢地引出相关的原理。我特别欣赏它对不同类型换热器(如列管式、板式、螺旋板式等)的结构特点和适用性的分析。它不仅仅是描述结构,还会分析每种结构在换热效率、压力损失、维护成本等方面的优劣势,这对于我理解不同换热器的选择依据非常有帮助。书中还穿插了一些工程问题分析,让我对换热器在实际运行中可能遇到的问题有一个初步的认识。它并没有直接告诉你“如何计算”,而是先让你理解“为什么需要计算”,以及“计算的目的是什么”。这种“先理解,后计算”的思路,对于我这样初次接触换热器的学生来说,无疑是一种非常友好的方式。它让我想起了那些经验丰富的老工程师,在和你分享他们的实践经验,而不是一位照本宣科的老师。

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老实说,我当初选择这本书,很大程度上是被它的“十三五”规划教材的标签所吸引。我认为,作为国家层面的规划教材,它在内容的深度和广度上应该是有保障的,而且也更符合当前行业的发展趋势和教学需求。然而,拿到书后,我却发现它并没有那种“高高在上”的学术感,反而更像是一本面向实践的工程手册。它在开篇就强调了换热器在现代工业中的不可或缺性,并且用大量的篇幅介绍了不同类型换热器的结构特点和适用范围。我尤其对它对板式换热器、列管式换热器以及空气冷却器等常见换热器的详细介绍印象深刻。它不仅仅是简单地描述结构,还会分析每种换热器在设计上的优劣势,比如板式换热器的高效率和易于清洗,以及列管式换热器的结构稳定性和耐压性。更重要的是,它在介绍这些结构时,并没有回避相关的工程问题,比如材料的选择、密封的设计、以及运行中的维护等。这让我觉得这本书非常接地气,它没有脱离实际的应用场景,而是将理论知识与工程实践紧密结合。我看到书中还会穿插一些实际工程案例的分析,虽然可能不够深入,但足以让我对书中的理论知识有一个更直观的理解。它并没有一股脑地抛出复杂的计算公式,而是先让你了解“什么”是换热器,“为什么”要用它,以及“它长什么样”。这种循序渐进的学习方式,对于我这种非专业出身但对换热器感兴趣的读者来说,无疑是一大福音。它让我觉得,学习换热器并非枯燥乏味的理论堆砌,而是能够与实际工程紧密联系的实用技能。

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我一直觉得,理论的学习最终是要服务于实践的。这本书,作为“十三五”规划教材,在这方面给我留下了深刻的印象。它并没有一味地强调抽象的理论推导,而是更多地从工程应用的实际需求出发。在书中,我看到了大量关于换热器在各个行业中应用的章节,从化工生产到能源利用,再到环境保护,换热器的身影无处不在。这些生动的案例,让我对换热器的重要性有了更深的认识,也让我明白了学习换热器原理的意义所在。更让我惊喜的是,书中对于一些基本概念的讲解,也做得非常深入浅出。它并不是直接抛出复杂的数学公式,而是先从物理现象出发,用形象的比喻来帮助读者理解。比如,在解释传热系数时,它会将其比作“管道的通畅程度”,越通畅,热量就越容易通过。这种“可视化”的讲解方式,对于我这样不太擅长抽象思维的人来说,非常有帮助。这本书更像是一位经验丰富的导师,在引导你一步步地认识和理解换热器这个复杂的领域,而不是一位严厉的老师,只盯着书本上的公式。它让我觉得,学习换热器,其实可以是一件很有趣,也很有成就感的事情。它似乎在告诉我,掌握换热器的原理,就是掌握了优化工业流程,提高能源利用效率的关键。

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我一直对能量的转化和利用非常感兴趣,而换热器正是实现这一目标的关键设备。当我看到这本书是“十三五”普通高等教育本科规划教材时,我便对它充满了期待。拿到书后,我并没有立刻去翻看那些复杂的计算公式,而是被它开篇对换热器在工业生产中的宏观描述所吸引。它详细介绍了换热器在化工、冶金、电力、制冷等各个领域是如何发挥作用的,并且用大量的图示来展示不同类型的换热器的结构特点。我尤其喜欢它对板式换热器和管壳式换热器在设计原理和应用场景的讲解。它并没有生硬地罗列公式,而是从实际需求出发,解释为什么需要设计出这样类型的换热器。它让我觉得,换热器的设计和应用,是基于解决实际工程问题的需要。而且,书中在介绍一些基本概念时,也用了很多形象的比喻。比如,当它解释传热阻力时,会将其比作“路障”,阻碍热量的顺畅通过。这种讲解方式,让我更容易理解抽象的物理概念。这本书并没有急于让你进行复杂的计算,而是先让你对换热器的“是什么”、“为什么”、“用在哪里”有一个清晰的认识。它更像是在为你构建一个换热器的“思维导图”,让你能够从全局把握这个学科。这种“打基础”的方式,让我觉得非常踏实,也为我后续的学习提供了坚实的基础。

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