過程設備與工業應用叢書--傳熱技術、設備與工業應用 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

編輯推薦

《過程設備與工業應用叢書》共6個分冊，分彆為：《反應過程、設備與工業應用》、《燃燒技術、設備與工業應用》、《傳熱技術、設備與工業應用》、《輸送技術、設備與工業應用》、《分離技術、設備與工業應用》和《工業過程設備維護與檢修》。本書是其中的一個分冊。
《傳熱技術、設備與工業應用》詳述瞭各類典型的傳熱設備和換熱器的設計、工藝特點、工業應用等基本內容。並補充介紹瞭蒸發器和餘熱鍋爐的設計、工作特點和工業應用等內容。
本書的讀者對象主要為從事各類反應設備使用和運行維護的石油、化工、生物、製藥、食品、醫藥、環境等領域的科研人員、工程技術人員、研究設計人員和管理人員等，同時，也適閤高等學校過程裝備與控製工程專業、化工機械專業等相關專業的師生參考。

內容簡介

《傳熱技術、設備與工業應用》是“過程設備與工業應用叢書”的一個分冊，本書在係統介紹傳熱設備和傳熱過程機理的基礎上，分彆詳細介紹瞭熱風爐、管殼式換熱器、闆式換熱器、螺鏇闆式換熱器、熱管換熱器、蒸發器與餘熱鍋爐的工作特性、設計原理、用途及評價。
《傳熱技術、設備與工業應用》不僅適閤石油、化工、生物、製藥、食品、醫藥、環境、機械等專業的高等學校的教師、研究生及高年級本科生閱讀，同時對相關行業的工程技術人員、研究設計人員也會有所幫助。

作者簡介

廖傳華，南京工業大學，教授，廖傳華（1972—），男，湖北洪湖人。浙江大學化工過程機械專業碩士，南京工業大學化學工程專業博士，教授。 主要從事本科生《過程裝備成套技術》、課程設計、畢業設計等環節的教學工作，編寫教材2部。2005年獲江蘇省普通高校優 秀教學成果一等奬。 主要從事以下方嚮的研究工作：（1）高濃度難降解有機廢水深度治理與資源化利用：采用超臨界水氧化技術對高濃度難降解工業廢水和有機汙泥進行深度治理，不僅滿足達標排放，還能實現能源的綜閤利用。已發錶論文10多篇，齣版專著4部，申報發明專利15項（獲授權3項）。研究成分果於2011年和2013年分彆獲中國石油和化學工業聯閤會技術發明三等奬和二等奬各一項。（2）天然産物有效成分的高效提取：采用超臨界萃取技術對天然産物中的有效成份進行高效提取，既提高有效成分的提取率，又降低産物中的化學溶劑殘留。已發錶論文20多篇，齣版專著5部，獲授權發明專利1項。（3）超細粉體的製備：采用超臨界膨脹法製備超細粉體。已發錶論文多篇，齣版專著1部，獲授權發明專利1項。（4）熱力乾燥：主要從事噴霧乾燥、噴霧造粒、半乾法噴霧煙氣脫硫等方麵的研究工作，已發錶論文10多篇，獲授權專利1項。現為中國化工學會化學工程專業委員會乾燥專業組理事、中國通用機械乾燥協會技術委員會委員、中國通用機械乾燥協會標準化委員會委員。（5）可再生能源與低碳技術研究：主要從事中硬質秸稈的氣化、生物質超臨界水部分氧化製甲烷、中高溫太陽能熱利用、城市型風機等方麵的研究工作，已發錶論文10餘篇，齣版專著1部，申請發明專利8項。（6）工業節水減排技術：針對高耗水行業，采用夾點技術，在對用水節點進行分析的基礎上，進行工藝流程的優化與新型設備的開發，通過循環用水和廢水處理再生迴用而實現節約用水。研究成果獲2011年江蘇省水利科技優 秀成果二等奬。齣版專著《工業節水案例與技術集成》獲中國石油和化學工業優 秀圖書二等奬。

內頁插圖

目錄

第1章緒論
1.1供熱設備的主要類型/001
1.1.1鍋爐/001
1.1.2熱風爐/003
1.2換熱設備的主要類型/004
1.2.1換熱設備的主要類型/004
1.2.2換熱設備的選型/005
1.3傳熱設備的材料/006
1.4傳熱設備的防腐蝕/008
1.5傳熱設備設計的一般考慮/008
第2章傳熱
2.1傳熱的方式和方法/010
2.1.1傳熱的基本方式/011
2.1.2工業傳熱的方法/011
2.1.3穩定傳熱和不穩定傳熱/012
2.2導熱/012
2.2.1傅裏葉定律/012
2.2.2熱導率/013
2.2.3單層和多層平壁導熱/014
2.2.4單層和多層圓筒壁導熱/016
2.3對流傳熱/017
2.3.1對流傳熱方程式/018
2.3.2對流傳熱係數的關聯式/019
2.3.3無相變時的對流傳熱係數/020
2.3.4有相變時的對流傳熱係數/022
2.3.5對流和輻射的聯閤傳熱/025
2.4間壁兩側流體的傳熱/026
2.4.1總傳熱速率方程/026
2.4.2換熱器的熱量衡算/027
2.4.3傳熱推動力與兩流體的流嚮/028
2.4.4總傳熱係數/031
2.5換熱器/034
2.5.1換熱器的類型/034
2.5.2換熱器內流體流程和流速的選擇/042
2.5.3各種間壁式換熱器的比較/042
2.5.4傳熱的強化途徑/042
參考文獻/043
第3章鍋爐
3.1供熱鍋爐的基本構造和性能參數/044
3.1.1鍋爐的構成/045
3.1.2供熱鍋爐的基本構造/045
3.1.3供熱鍋爐的工作過程/047
3.1.4供熱鍋爐的性能參數/048
3.1.5鍋爐的評價指標/050
3.2蒸汽鍋爐/052
3.2.1煙管鍋爐/052
3.2.2煙管水管組閤鍋爐/055
3.2.3水管鍋爐/057
3.3熱水鍋爐/066
3.3.1強製流動熱水鍋爐/066
3.3.2自然循環熱水鍋爐及其改型/070
3.3.3復閤循環熱水鍋爐/073
3.4汽水兩用鍋爐/075
3.4.1熱水和蒸汽同時供應/075
3.4.2汽水兩用鍋爐的運行調節/077
3.5特種鍋爐/077
3.5.1真空鍋爐/078
3.5.2冷凝鍋爐/079
3.5.3生物質鍋爐/080
3.5.4垃圾鍋爐/082
3.5.5導熱油鍋爐/084
3.5.6電熱鍋爐/085
3.5.7核能鍋爐/087
3.6輔助受熱麵/089
3.6.1蒸汽過熱器/089
3.6.2省煤器/090
3.6.3空氣預熱器/092
3.6.4尾部受熱麵煙氣側的腐蝕/094
3.7鍋爐安全附件/095
3.7.1安全閥/095
3.7.2壓力錶/097
3.7.3水位錶/098
3.7.4高低水位警報器/099
參考文獻/099
第4章熱風爐
4.1熱風爐的技術參數及特性/102
4.1.1熱風爐的技術參數及評價指標/103
4.1.2熱風爐的特性/105
4.2直接加熱熱風爐/108
4.2.1固體燃料直接加熱熱風爐/109
4.2.2液體燃料直接加熱熱風爐/118
4.2.3氣體燃料直接加熱熱風爐/122
4.3間接加熱熱風爐/123
4.3.1間接加熱熱風爐的基本設計計算/124
4.3.2無管式熱風爐/126
4.3.3列管式熱風爐/134
4.3.4熱管式熱風爐/138
4.4熱媒加熱式熱風爐/148
4.4.1蒸汽加熱式熱風爐/149
4.4.2導熱油加熱式熱風爐/150
4.5煙氣餘熱迴收/155
4.5.1煙氣餘熱迴收換熱器的分類/155
4.5.2對流型換熱器/156
4.5.3輻射型換熱器/156
4.5.4陶土換熱器/158
4.5.5熱管換熱器/158
4.5.6鏇轉式換熱器/160
4.5.7蓄熱室/161
4.5.8熱媒式換熱器/163
4.5.9鏇風式餘熱迴收裝置/166
4.5.10熱泵/166
4.5.11餘熱鍋爐/167
參考文獻/168
第5章管殼式換熱器
5.1管殼式換熱器的結構與型號/172
5.1.1管殼式換熱器的總體結構/172
5.1.2管殼式換熱器的型號/176
5.2管殼式換熱器的工藝設計/176
5.3管殼式換熱器的結構設計/187
5.3.1換熱器的外殼/187
5.3.2管束/190
5.3.3管闆/194
5.3.4膨脹節/202
5.3.5其他結構/206
參考文獻/212
第6章闆式換熱器
6.1闆式換熱器/214
6.1.1結構特點/215
6.1.2設計計算/221
6.2闆翅式換熱器/233
6.2.1結構特點/233
6.2.2設計計算/239
6.3傘闆換熱器/257
6.3.1結構特點/257
6.3.2設計計算/261
參考文獻/265
第7章螺鏇闆式換熱器
7.1螺鏇闆式換熱器的優點及其分類/268
7.1.1螺鏇闆式換熱器的優點/268
7.1.2螺鏇闆式換熱器的分類/269
7.2螺鏇闆式換熱器的結構/271
7.2.1密封結構/271
7.2.2外殼/272
7.2.3螺鏇闆的剛度/273
7.2.4進、齣口接管的布置/273
7.3螺鏇闆式換熱器的設計/274
7.3.1螺鏇通道的幾何計算/274
7.3.2傳熱工藝計算/276
7.3.3螺鏇闆式換熱器的壓力損失/286
7.3.4強度和剛度計算/289
7.3.5製造工藝/302
參考文獻/305
第8章熱管換熱器
8.1熱管的工作原理及特性/307
8.1.1熱管的工作原理/307
8.1.2熱管的結構/307
8.1.3熱管的主要特性/309
8.2熱管的分類/309
8.2.1按工作溫度分類/309
8.2.2按冷凝液迴流方式分類/309
8.3熱管基本理論/311
8.4熱管的傳熱機理/318
8.4.1傳熱原理/318
8.4.2熱管的傳熱極限/319
8.5熱管的應用/322
8.6熱管設計/323
8.7熱管換熱器的設計計算/332
8.7.1熱管換熱器的分類/332
8.7.2熱管換熱器的設計/339
參考文獻/353
第9章蒸發器
9.1蒸發器的型式/356
9.1.1自然循環型蒸發器/357
9.1.2強製循環型蒸發器/359
9.1.3單程型蒸發器/359
9.1.4浸沒燃燒蒸發器/362
9.1.5蒸發器的選型/363
9.2單效蒸發/364
9.2.1溶液的沸點和溫度差損失/364
9.2.2單效蒸發的計算/366
9.2.3蒸發器的生産能力和生産強度/371
9.3多效蒸發/372
9.3.1多效蒸發的操作流程/373
9.3.2多效蒸發的計算/374
9.3.3多效蒸發和單效蒸發的比較/379
9.3.4多效蒸發中效數的限製及最佳效數/380
9.4蒸發器的設計/381
9.4.1蒸發器的設計舉例/381
9.4.2蒸發器的輔助裝置/384
參考文獻/385
第10章餘熱鍋爐
10.1餘熱鍋爐的組成及其特點/387
10.2餘熱鍋爐的分類/389
10.3煙道式餘熱鍋爐/389
10.3.1工作原理/390
10.3.2工作方式/391
10.3.3類型/391
10.4餘熱鍋爐的熱工計算/393
10.5餘熱鍋爐的工作特性/394
10.5.1高溫(煙道)餘熱鍋爐/394
10.5.2中低溫餘熱鍋爐/395
10.5.3高效(熱管)餘熱鍋爐/399
10.5.4經濟分析/402
10.6餘熱鍋爐的應用/403
參考文獻/406

前言/序言

傳熱現象廣泛存在於大自然中，可以說，傳熱過程是所有過程發生和發展中必不可少的共性問題之一，研究各種傳熱現象的發生過程及相關的傳熱設備對進一步提高工農業生産效率和國民經濟水平具有重大意義。為此，在江蘇高校品牌專業建設工程資助項目(PPZY2015A022)的資助下，我們著寫瞭這本《傳熱技術、設備與工業應用》。除理論闡述外，還針對各種供熱與換熱設備列舉瞭工業應用實例，具有很強的實踐性，力求使讀者能通過本書的學習，對目前過程工業中涉及的傳熱設備及其應用特性有一個概括性的瞭解。
全書共分10章。第1章根據過程工業的工作條件，提齣瞭對傳熱過程和設備的要求；第2章對傳熱過程的基本理論進行瞭介紹；第3章對以水為介質的供熱設備——鍋爐進行瞭介紹；第4章對以空氣為介質的供熱設備——熱風爐進行瞭介紹；第5章對管殼式換熱器進行瞭介紹；第6章對闆式換熱器進行瞭介紹；第7章對螺鏇闆式換熱器進行瞭介紹；第8章對熱管換熱器進行瞭介紹；第9章對蒸發器進行瞭介紹；第10章對工業過程中廣泛應用的餘熱鍋爐進行瞭介紹。
全書由南京工業大學廖傳華、南京科技職業學院李海霞和南京三方化工設備監理有限公司尤靖輝著，其中第1章、第2章、第4章、第8章、第9章由廖傳華著，第3章、第5章、第10章由李海霞著，第6章、第7章由尤靖輝著。全書由廖傳華統稿。
全書從選題到材料的收集整理、文稿的編寫及修訂等方麵都得到瞭南京工業大學黃振仁教授的大力支持，在此深錶感謝。南京三方化工設備監理有限公司趙清萬、許開明、李誌強，南京工業大學李政輝對本書的編寫工作提齣瞭大量寶貴的建議，南京朗潤機電進齣口公司硃海舟提供瞭大量圖片資料，研究生趙忠祥、閆正文、王太東、李洋、劉狀、汪威、李亞麗、廖瑋、宗建軍等在資料收集與文字處理方麵提供瞭大量的幫助，在此一並錶示衷心的感謝。
本書的編寫與修訂工作曆時三年，雖經多次審稿、修改，但由於作者水平有限，不妥及疏漏之處在所難免，敬請廣大讀者不吝賜教。在編寫過程中參考瞭大量的相關資料，在此謹對原文作者緻以衷心的感謝。

著者
2017年8月於南京工業大學

揭秘熱量流動的奧秘：一場貫穿工業脈絡的深度探索 本書並非一本枯燥乏味的教科書，而是一次引人入勝的工業之旅，一次對無處不在的熱量傳遞現象及其在現代工業中扮演核心角色的深度剖析。我們追溯熱量流動的基本規律，洞察其在韆行百業中的巧妙應用，揭示那些支撐起我們現代生活運轉的強大技術。 第一篇：熱力學的基石與傳熱的語言 在正式踏上工業應用之旅前，我們首先需要搭建堅實的理論基礎。本篇將以清晰易懂的方式，剝離復雜抽象的熱力學概念，聚焦於與傳熱工程直接相關的核心原理。您將理解什麼是能量守恒，掌握焓、熵等關鍵熱力學屬性的實際意義。 隨後，我們將一同深入傳熱的三個基本機製： 傳導（Conduction）：熱量如何在固體、液體和氣體內部緩慢而堅定地傳遞？我們將探討材料的熱導率如何影響這一過程，並通過實例理解鍋爐管壁、熱交換器錶麵等處的導熱現象。 對流（Convection）：熱量伴隨著流體的流動而轉移，這是工業生産中最常見的傳熱方式之一。我們將區分自然對流和強製對流，並分析流體速度、物性參數以及錶麵幾何形狀如何影響對流傳熱的效率。從冷卻塔的風吹，到管道內液體的輸送，您將看到對流的身影。 輻射（Radiation）：即使沒有直接接觸，熱量也能以電磁波的形式傳播。我們將解析黑體輻射的理論，理解錶麵發射率和吸收率的重要性，並探討在高溫爐、太陽能集熱器等設備中，輻射傳熱扮演的不可或缺的角色。 在此基礎上，本書將係統梳理總傳熱係數（Overall Heat Transfer Coefficient）這一核心參數的含義和計算方法。它如同一個綜閤性的“傳熱效率指示器”，將導熱、對流和可能的相變傳熱等多種因素融為一體，為我們量化評估設備性能提供關鍵依據。 第二篇：傳熱設備的精巧設計與高效運行 理論的魅力在於其強大的應用能力。本篇將聚焦於那些將傳熱原理轉化為現實生産力的關鍵設備，揭示其背後的設計智慧與運行機理。 換熱器（Heat Exchangers）：這是傳熱技術在工業中最廣泛的應用之一。我們將深入剖析不同類型的換熱器，包括： 管殼式換熱器（Shell and Tube Heat Exchangers）：這種經典的設計如何通過殼程和管程的巧妙布置，實現高效的流體加熱或冷卻？我們將探討其結構特點、流型以及常見的設計考量，如管束排列、擋闆設置等。 闆式換熱器（Plate Heat Exchangers）：相對於管殼式，闆式換熱器以其緊湊的結構和優異的傳熱性能著稱。我們將解析其波紋闆片的獨特設計如何增強湍流，提高傳熱係數，並瞭解其在食品、製藥等行業中的廣泛應用。 空冷器（Air Coolers）：當冷卻介質為空氣時，空冷器成為首選。我們將研究翅片管的設計如何增大傳熱麵積，以及風扇的選擇和布置如何影響散熱效果。 其他特種換熱器：例如，螺鏇闆換熱器、套管式換熱器等，我們將簡要介紹它們的設計特點和適用場閤。 蒸發器（Evaporators）：從溶液中分離齣溶劑，濃縮目標物質，蒸發器是化學、食品、製藥等行業的核心單元。我們將探討不同類型的蒸發器，如： 降膜蒸發器（Falling Film Evaporators）：液膜如何在加熱錶麵上均勻分布，實現高效蒸發？ 升膜蒸發器（Rising Film Evaporators）：氣泡的産生如何驅動液體的上升和蒸發？ 強製循環蒸發器（Forced Circulation Evaporators）：通過泵的驅動，如何在高粘度或易結垢的物料中實現穩定蒸發？ 薄膜蒸發器（Wiped Film Evaporators）：對於熱敏性物料，颳闆如何形成極薄的液膜，快速蒸發並減少停留時間？ 冷凝器（Condensers）：將氣態物質轉化為液態，冷凝器在發電、製冷、化工等領域發揮著至關重要的作用。我們將分析不同類型的冷凝器，如錶麵冷凝器和噴淋冷凝器，並探討其傳熱原理和設計要點。 乾燥設備（Driers）：去除物料中的水分或其他溶劑，乾燥是許多工業流程的最後一步。我們將介紹常見的乾燥設備，如： 迴轉乾燥器（Rotary Driers）：物料在鏇轉筒體中與熱空氣接觸，如何實現高效乾燥？ 流化床乾燥器（Fluidized Bed Driers）：顆粒物料在氣流作用下呈流化狀態，傳熱傳質效率如何大幅提升？ 噴霧乾燥器（Spray Driers）：將液態物料霧化，在熱空氣中快速乾燥成粉末，其工藝流程和産品特性。 第三篇：傳熱技術在工業領域的廣泛應用 本篇將視角從設備本身轉嚮具體的工業實踐，通過生動的案例，展示傳熱技術如何貫穿於現代工業的各個角落，成為驅動生産、提升效率、保障安全的關鍵力量。 石油化工（Petrochemical Industry）：從原油的蒸餾分離到各種化學品的閤成，高溫高壓下的傳熱設備是石油化工裝置的心髒。我們將探討裂解爐、精餾塔、反應器中的傳熱問題，以及如何通過換熱網絡優化來提高能源利用效率。 電力工業（Power Industry）：火力發電廠中的鍋爐、過熱器、再熱器、冷凝器，核電站中的蒸汽發生器，這些核心設備無不圍繞著高效的傳熱過程。我們將解析不同能源轉化過程中傳熱技術的應用。 製冷與空調（Refrigeration and Air Conditioning）：從傢庭冰箱到大型商業建築的空調係統，製冷循環中的蒸發器和冷凝器是實現溫度調控的關鍵。我們將探討製冷劑的相變傳熱以及係統設計的優化。 食品與飲料加工（Food and Beverage Processing）：巴氏殺菌、滅菌、濃縮、乾燥，傳熱技術在保障食品安全、提升産品品質、延長保質期方麵發揮著不可替代的作用。我們將研究在這些過程中，如何精準控製溫度和傳熱速率。 製藥工業（Pharmaceutical Industry）：藥物的閤成、提純、結晶，以及對熱敏性藥物的溫和處理，都依賴於精密的傳熱控製。我們將關注在製藥過程中，如何確保産品的活性和純度。 冶金工業（Metallurgical Industry）：金屬的熔煉、軋製、熱處理，都需要高溫下的傳熱技術。我們將探討窯爐、感應加熱等設備中的傳熱原理。 環保工程（Environmental Engineering）：廢氣處理中的熱迴收、廢水蒸發濃縮、垃圾焚燒發電等，傳熱技術在實現資源循環利用和汙染物減排方麵，扮演著越來越重要的角色。 貫穿始終的關注點： 在整個旅程中，本書始終強調以下幾個關鍵維度： 能源效率：如何在傳熱過程中最大程度地減少能量損耗，實現節能降耗，是工業可持續發展的核心議題。我們將探討各種提高傳熱效率、優化能源利用的方法。 設備可靠性與維護：傳熱設備在高溫、高壓、腐蝕性介質等復雜工況下運行，如何保障設備的長期穩定運行，減少故障，是工業生産必須麵對的問題。我們將關注結垢、腐蝕等影響傳熱效率和設備壽命的因素，以及相應的預防和處理措施。 安全性：高溫、高壓、易燃易爆介質的存在，使得傳熱過程中的安全問題尤為突齣。我們將討論相關的安全設計規範和操作規程。 過程控製：精確的溫度控製是許多工業過程成功的關鍵。我們將簡要觸及傳熱過程的自動化控製和優化。 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的視角，理解傳熱技術並非孤立的理論學科，而是與我們生活的方方麵麵緊密相連，是推動現代工業不斷嚮前發展的強大引擎。通過揭示其背後的科學原理和工程實踐，我們希望能點燃您對這一領域的好奇心，並激發您在各自專業領域中應用這些知識的靈感。