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出版社： 机械工业出版社　作者： （美）Ramesh K.Shah

丛书名： 国际机械工程先进技术译丛

出版日期：2010-4-1

页数：853

版次：1-1

ISBN：9787111288817

装帧：精装

开本：16

内容简介

换热器广泛应用于机械、动力、运输、空调、制冷、低温、热量回收、替代燃料和制造领域中，其性能的每一点提高都意味巨大的经济与社会效益。换热器设计是一个复杂而艰辛的过程，它不仅仅是确定一个或者多个可行的解决方案，还要求确定最可能的或接近最优的设计方案。本书详细介绍和应用传热学、流体力学、热力学和微积分学基础课程的基本概念，以拓展换热器理论基础。介绍和应用换热器设计技术，以解决工业实践中遇到的换热器实际问题。本书可作为热工基础理论知识与工业热工设计实践之间的纽带，适用于在职工程师和在校大学生研究生学习及工程应用。

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.

本书封面贴有John Wiley & Sons公司防伪标签，无标签者不得销售。

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译丛序言

前言

符号说明第1章换热器分类

1.1引言1

1.2根据传热过程分类4

1.2.1间接接触式换热器4

1.2.2直接接触式换热器7

1.3根据介质数分类7

1.4根据表面紧凑度分类8

1.4.1气—液换热器10

1.4.2液—液及相变换热器11

1.5根据结构特征分类11

1.5.1管式换热器12

1.5.2板式换热器20

1.5.3扩展面换热器33

1.5.4再生器42

1.6按照流动方式分类49

1.6.1单流程换热器51

1.6.2多流程换热器58

1.7按照传热机理分类66

综述66

参考文献66

习题68第2章换热器设计方法概述

2.1换热器设计方法71

2.1.1流程以及设计说明73

2.1.2热力及水力设计75

2.1.3机械设计79

2.1.4制造考虑因素以及费用估算82

2.1.5权衡因素84

2.1.6优化设计85

2.1.7其他的要求85

2.2各种设计要求之间的相互关系85

XXVI目录换热器设计技术综述86

参考文献86

习题86

问答题87第3章间壁式换热器热力设计基本理论

3.1热学和电学的形式类似89

3.2换热器变量和热力回路90

3.2.1传热分析的假设91

3.2.2问题陈述92

3.2.3基本定义95

3.2.4热力回路和UA97

3.3ε—NTU法103

3.3.1换热器有效度ε104

3.3.2热容量比C*107

3.3.3传热单元数NTU108

3.4有效度和传热单元数的关系110

3.4.1逆流换热器111

3.4.2其他流动布置的换热器117

3.4.3ε—NTU结果的解释120

3.4.4流对称122

3.5P—NTU法127

3.5.1温度效率P139

3.5.2传热单元数NTU139

3.5.3热容量比R140

3.5.4总P—NTU函数关系140

3.6P—NTU关系式141

3.6.1平行逆流换热器、壳侧流体混合、1.2 TEMA E型壳体141

3.6.2多流程换热器147

3.7平均温差法168

3.7.1对数平均温差168

3.7.2对数平均温差修正系数169

3.8不同流动布置方式的系数172

3.8.1逆流换热器172

3.8.2顺流换热器173

3.8.3其他基本流动布置方式173

3.8.4换热器阵列和多流程182

3.9ε—NTU、P—NTU和平均温差方法的比较187

3.9.1尺寸和校核问题的求解187

XXVII3.9.2ε—NTU方法188

3.9.3P—NTU方法189

3.9.4平均温差方法189

3.10ψ—P和P1—P2法190

3.10.1ψ—P法190

3.10.2P1—P2法190

3.11确定换热器有效度的求解方法192

3.11.1精确分析方法193

3.11.2近似方法193

3.11.3数值方法193

3.11.4矩阵法193

3.11.5链式规则方法学193

3.11.6流动反向对称194

3.11.7一种流体混合的换热器有效度求解规则195

3.12换热器设计问题196

综述199

参考文献199

习题200

问答题205第4章间壁式换热器热设计的附加考虑因素

4.1传热表面轴向热传导效应209

4.1.1C.=0的换热器212

4.1.2单程逆流式换热器213

4.1.3单程顺流式换热器215

4.1.4单流道非混合交叉流式换热器215

4.1.5其他的单程换热器216

4.1.6多程换热器216

4.2总的传热系数不一致的情况220

4.2.1温度效应224

4.2.2长度效应225

4.2.3综合效应226

4.3扩展表面换热器的附加考虑因素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扩展表面效率261

4.4管壳式换热器的附加考虑问题263

4.4.1壳侧流体的旁通和泄漏264

4.4.2个别换热器流道中不等传热面积268

4.4.3有限数量的折流板269

综述270

参考文献270

习题271

问答题273第5章蓄热式换热器的热设计理论

5.1热传递分析278

5.1.1蓄热式换热器传热分析的假设278

5.1.2重要参数的定义和描述280

5.1.3控制方程282

5.2ε—NTU0法285

5.2.1量纲为一组285

5.2.2内部旋转和阀门切换频率的影响289

5.2.3对流传导率（hA）*290

5.2.4逆流蓄热式换热器中的ε—NTU0290

5.2.5顺流蓄热式换热器中的ε—NTU0法293

5.3Λ—Π法305

5.3.1ε—NTU0法和Λ—Π法的比较309

5.3.2逆流蓄热式换热器的解312

5.3.3顺流蓄热式换热器的解313

5.4纵向壁热传导的影响316

5.5横向热传导的影响323

5.6压力和夹带泄漏的影响327

5.7蓄热板的材料、尺寸和布置的影响334

综述339

参考文献340

习题340

问答题343第6章换热器压降分析

6.1引言345

6.1.1压降的重要性345

XXIX6.1.2流体输送装置346

6.1.3换热器压降的主要组成347

6.1.4压降分析的假设348

6.2扩展面换热器压降348

6.2.1板翅式换热器348

6.2.2管翅式换热器357

6.3蓄热器的压降358

6.4管壳式换热器压降358

6.4.1管束358

6.4.2管壳式换热器358

6.5板式换热器压降361

6.6流体分布元件产生的压降363

6.6.1管损失363

6.6.2突然膨胀与收缩损失364

6.6.3弯管损失367

6.7压降表达式375

6.7.1压降数据的量纲为一表达式375

6.7.2压降数据的有量纲表达式376

6.8几何形状和流体性能产生的压降380

综述381

参考文献381

习题382

问答题383第7章表面基本传热和流动特性

7.1基本概念387

7.1.1边界层387

7.1.2流动类型389

7.1.3自由对流和强制对流398

7.1.4基本定义398

7.2量纲为一组400

7.2.1流体流动402

7.2.2传热404

7.2.3量纲为一表面特性函数407

7.3表面特性实验方法408

7.3.1Kays和London的稳态法409

XXX7.3.2威尔逊绘图法417

7.3.3瞬态测试方法422

7.3.4摩擦因子的确定427

7.4简单几何形状下传热与摩擦因子分析解和半经验关联式429

7.4.1完全发展流430

7.4.2水力发展流452

7.4.3热力发展流454

7.4.4同时发展流459

7.4.5扩展的雷诺比拟461

7.4.6j—Re绘图的局限性463

7.5复杂几何形状下传热和摩擦因子的试验关联式463

7.5.1管束464

7.5.2板式换热器表面466

7.5.3板翅式扩展表面467

7.5.4管翅式扩展表面470

7.5.5回热器表面474

7.6流体参数随温度变化的影响480

7.7叠加自然对流的影响482

7.7.1水平圆管483

7.7.2竖直圆管485

7.8叠加辐射的影响487

7.8.1液体作为参与介质487

7.8.2气体作为参与介质488

综述493

参考文献494

习题498

问答题502第8章换热面的几何特征

8.1管式换热器510

8.1.1顺排布置510

8.1.2错排布置512

8.2管翅式换热器515

8.2.1圆管圆形翅片516

8.2.2圆管平直翅片518

8.2.3管翅式换热器的一般几何关系519

XXXI8.3板翅式换热器520

8.3.1错位条式翅片换热器520

8.3.2波状百叶窗式翅片换热器525

8.3.3板翅表面的一般几何关系528

8.4连续柱状通道的回热器529

8.5弓形折流板管壳式换热器532

8.5.1管数计算532

8.5.2缺口和交叉流截面几何结构533

8.5.3旁流以及漏流面积536

8.6密封板式换热器540

综述541

参考文献541

习题542第9章换热器设计程序

9.1流体的平均温度544

9.1.1满足C*≈0的换热器545

9.1.2逆流和交叉流换热器546

9.1.3多通道换热器547

9.2板翅式换热器548

9.2.1校核问题548

9.2.2尺寸设计问题558

9.3管翅式换热器570

9.3.1传热面几何特征570

9.3.2传热计算570

9.3.3压降计算570

9.3.4芯体质量流速方程571

9.4板式换热器571

9.4.1设计的极限情况571

9.4.2PHE校核和尺寸设计的唯一性574

9.4.3校核一台PHE576

9.4.4一台PHE的尺寸设计583

9.5管壳式换热器583

9.5.1传热和压降计算584

9.5.2校核流程587

9.5.3近似设计方法594

9.5.4更严格的热力设计方法597

XXXII9.6换热器的优化602

综述605

参考文献605

习题606

问答题607第10章换热器及其组件的选择

10.1基于运行参数的选择标准611

10.1.1工作压力和温度612

10.1.2成本612

10.1.3结垢与清洁616

10.1.4流体泄漏与污染616

10.1.5流体与材料的兼容性616

10.1.6流体类型618

10.2主要换热器类型的一般选择指南618

10.2.1管壳式换热器618

10.2.2板式换热器631

10.2.3扩展面换热器632

10.2.4回热器表面637

10.3一些定量分析637

10.3.1筛选法638

10.3.2性能评价标准650

10.3.3以热力学第二定律为基础的评价标准659

10.3.4基于成本评价的选择标准659

综述661

参考文献662

习题663

问答题667第11章热力模型及分析

11.1引言670

11.1.1作为系统一部分的换热器672

11.1.2换热器作为一个部件672

11.2基于热力学第一定律的换热器建模673

11.2.1逆流和顺流换热器的温度分布673

11.2.2换热器有效度的真实含义678

XXXIII11.2.3顺流和逆流换热器的温差分布681

11.2.4交叉流换热器的温度分布682

11.3换热器内的不可逆性687

11.3.1有限温差引起的熵产689

11.3.2和流体掺混有关的熵产691

11.3.3流动阻力引起的熵产694

11.4热力不可逆性和温度交叉现象695

11.4.1最大熵产695

11.4.2外部温度交叉和流体掺混的类比697

11.4.3对1.2 TEMA J型管壳式换热器的热力分析699

11.5评估换热器的效率的探索性方法703

11.6换热器分析和优化中的能、.和成本平衡706

11.6.1温度—焓率变化表707

11.6.2基于能量平衡的分析709

11.6.3基于能量或焓和成本率平衡的分析713

11.6.4基于.率平衡的分析715

11.6.5评价换热器性能的热力学性能系数717

11.6.6核算换热器的.损失的成本720

11.7基于热力学第二定律的性能评价标准724

综述728

参考文献729

习题731

问答题732第12章流动分布不均和管箱的设计

12.1由换热器几何形状导致的流动分布不均736

12.1.1总体流动分布不均737

12.1.2流道间的流动分布不均748

12.1.3集箱诱导的流体分布不均759

12.2运行条件引起的流动分布不均762

12.2.1流动不稳定的液体冷却器763

12.2.2稳定流动条件下的流动分布不均768

12.3减轻流动分布不均的办法769

12.4管箱和集箱的设计770

12.4.1倾斜式管箱772

12.4.2正交管箱776

XXXIV12.4.3集箱776

XIX综述777

参考文献778

习题780

问答题783第13章污垢和腐蚀

13.1污垢及其对换热器传热和压降的影响787

13.2污垢的现象学思考790

13.2.1污垢生成机理790

13.2.2单相液侧污垢794

13.2.3单相气侧污垢794

13.2.4紧凑式换热器中的污垢795

13.2.5污垢中的连续过程795

13.2.6污垢过程建模797

13.3污垢热阻的设计方法803

13.3.1污垢热阻和总体传热系数的计算803

13.3.2污垢对于换热器传热性能的影响804

13.3.3污垢热阻的经验数据808

13.4污垢的阻止和缓释812

13.4.1液侧污垢的阻止与控制812

13.4.2气侧污垢的阻止与减弱813

13.4.3清洁措施814

13.5换热器的腐蚀815

13.5.1腐蚀的类型816

13.5.2换热器中的腐蚀区域817

13.5.3腐蚀的控制818

综述819

参考文献820

习题820

问答题823附录

附录A热物性826

附录B液体耦合式换热器中ε—NTU的关系式831

附录B所参考的文献832

附录C两相中的传热和压降关系式833

C.1相变时压降关联式833

C.2冷凝时的传热关联式836

C.3沸腾时的传热关联式836

附录C所参考的文献838

附录D多种换热器中的U值和CUA值839

换热器或与换热器有关的参考文献847