传热学2Chap_5幻灯片.pptVIP

* * 重庆大学动力工程学院 本科生专业基础课程 传 热 学 Ⅱ 李 友 荣 E-mail: liyourong@cqu.edu.cn; Tel主要内容 传热过程及其控制 通过管壁（圆筒壁）的传热过程 通过肋壁的传热 传热过程的控制 换热器中的传热过程 换热器的分类 换热器的热计算 第五章 传热过程及换热器 5.1 传热过程及其控制 工程中的传热过程 由几种基本传热方式构成 常见：导热+对流（+辐射） 传热过程 定义：高温流体通过固体壁把热量传给低温流体的过程称为传热过程 传热方程 传热系数 平均传热温差 ？ ？ tf1 tf2 1. 通过管壁（圆筒壁）的传热过程 管内： 管壁： 管外： 5.1 传热过程及其控制 基于圆筒外壁面积： 基于圆筒壁内壁面： 5.1 传热过程及其控制 临界热绝缘直径 传热热阻 5.1 传热过程及其控制 临界热绝缘直径： h=9 W/(m2·K) l=0.1 W/(m·K) dc=22mm 动力保温管道：外径大于临界热绝缘直径，保温层使散热量减小 电气工程：外径小于临界热绝缘直径，保温层使散热量增大 5.1 传热过程及其控制 2. 通过肋壁的传热 5.1 传热过程及其控制 通过肋壁传热方程 基于A1的传热系数 基于A2的传热系数 肋化系数：β=A2/A1 工程上基于总面积A2 1/(h2bh0)1/h2，即加肋总会使热阻减小 加肋的基本原则是1/(h2bh0)~1/h1 b取决于肋片高度及肋片间距，必须合理选择 肋化侧表面传热系数由实验确定 5.1 传热过程及其控制 3. 传热过程的控制 （1）传热过程的强化 扩展传热面积A 加大平均传热温差Dtm 提高传热系数K 扩展传热面积A 采用小直径管 采用肋化表面 采用异形表面 F 使换热设备更加紧凑 5.1 传热过程及其控制 加大平均传热温差Dtm 提高热流体的温度，例如，提高炉内燃烧温度等 降低冷流体的温度 ，例如，降低凝汽器进口水温等 改变流型 工艺要求或设备条件 系统不可逆性增加 限 制 提高传热系数K 积极而有效的强化传热措施 Kh2 Kh1 5.1 传热过程及其控制 增大哪一侧表面传热系数更有效？ 热水 空气 强化传热应从表面传热系数最小、 或热阻最大的环节入手 肋片应加在表面传热系数较小的一侧，方能有效地强化 传热过程 5.1 传热过程及其控制 （2）传热过程的削弱 主动削弱：保温隔热技术 保温材料 被动削弱：污垢热阻的存在 由于传热表面上的覆盖物增加的热阻 实验方法测定 平壁： 管壁： 肋壁： 5.1 传热过程及其控制 5.2 换热器中的传热过程 1. 换热器的分类 （1）按工作原理分类 间壁式换热器：存在一间壁将冷、热流体分隔开，热量的传递通过间壁进行，是应用最为广泛的一类换热器。 混合式换热器：冷、热两种流体直接接触彼此混合传热。 蓄热式换热器：借助于固态蓄热体传热 （2）间壁式换热器 套管式换热器 由两根同心圆管组成，一种流体在内管内流动，一种流体在内、外管间环形通道中流动。 5.2 换热器中的传热过程 （2）间壁式换热器 管壳式换热器 基本结构：换热管，壳体，管板，封头， 管板，折流板，进出口接管等 5.2 换热器中的传热过程 （2）间壁式换热器 翅片管式换热器 管外加装翅片，强化气体传热 5.2 换热器中的传热过程 （2）间壁式换热器 板翅式换热器 由隔板、翅片和封条等组成，传热系数大，紧凑度高 5.2 换热器中的传热过程 （2）间壁式换热器 板式换热器 由传热板片、密封结构和压紧装置等组成 5.2 换热器中的传热过程 （2）间壁式换热器 螺旋板式换热器 由两张平行的金属薄板卷制成的两个螺旋通道、上下盖板及连接管构成，冷、热两种流体分别在两个螺旋通道中流动。 5.2 换热器中的传热过程 （3）流动型式 5.2 换热器中的传热过程 2. 换热器的热计算 （1）基本方程式 热平衡方程 进口 出口 热流体 冷流体 热流体热容量W/K 冷流体热容量W/K 传热方程 关键是计算平均传热温差Dtm 5.2 换热器中的传热过程 （2）平均传热温差Dtm计算 顺 流 基本假定： 换热器无散热损失，只有冷、热流体通过固体壁面的传热 流体流量及比热容都为常量 沿换热面传热系数不变 换热面沿流动方向导热不计 在换热器中，任一种流体都不能既有相变又有单相介质换热 5.2 换热器中的传热过程 平均传热温差Dtm定义 局部传热温差变化规律 对于微元换热面