第10章传热过程和换热器计算资料.ppt

第十章 传热过程分析与换热器的热计算; 主 要 内 容; 基 本 要 求;本章要求掌握的内容：;10-1 传热过程的分析和计算 传热过程：热量由壁面一侧的流体通过壁面传到另一侧流体中去的过程称传热过程。;说明： (1)由于平壁的两侧的面积是相等的，因此传热系数的数值不论对哪一侧来说都是一样的。 （2） h1和h2的计算；（3）如果计及辐射时对流换热系数应该采用等效换热系数(总表面传热系数);;10.1.2 通过圆管的传热;定义：(1) 以圆管外侧面积为基准的传热系数 k;等效电路图(共三个环节串联):;总传热热阻 = 管内热阻 + 管壁热阻 + 管外热阻;10.1.3 通过肋壁的传热;(1)肋壁总效率η0;以肋侧表面积为基准的肋壁传热系数;肋壁的传热系数：;工程上一般都以未加肋时的表面积为基准计算肋壁传热系数;注意：;10.1.4 临界热绝缘直径;10.1.4 临界热绝缘直径;可见，确实是有一个极值存在，从热量的基本传递规律可知，应该是极大值。也就是说，do2在do1- dcr之间，?是增加的，当do2大于dcr时，?降低。;临界热绝缘直径:;2、圆筒壁：; 解：每米电线在不同的绝缘层外径｛do｝=0.0051+2｛δ｝m的散热量为：;散热量先增后减，有最大值。;10.2 换热器的型式及平均温差;间壁式换热器： 是指冷热流体被壁面隔开进行换热的热交换器。如暖风机、燃气加热器、冷凝器、蒸发器；;;蓄热式换热器;混和式换热器;按表面紧凑程度区分;适用于传热量不大或流体流量不大的情形。 ;优点;;2、壳管式换热器 ;列管式冷凝器实例 ;1-2型换热器;2-4型换热器;;管壳式换热器;间壁式换热器的又一种主要型式。其主要特点是冷热流体呈交叉状流动。根据换热表面结构的不同又可分为管束式、管翅式及管带式、板翅式等。;管翅式;;;4 板式换热器：由一组几何结构相同的平行薄平板叠加所组成，冷热流体间隔地在每个通道中流动，其特点是拆卸清洗方便，故适用于含有易结垢物的流体。;特点：结构紧凑 ,占用空间小；传热系数高 ； 端部温差小(可达1℃); 热损失小 ，热效率高(≥98%); 适应性好，易调整 ; 不易结垢;优点;5、螺旋板式换热器：换热表面由两块金属板卷制而成，;螺旋板换热器的特点: 传热效率高(总传热系数最高可达3300Kcal/m2.h.， 传热效率为列管式换热器的1～3倍。 )，节能效果好， 体积小、价格便宜，使用可靠等。适用气－气、液－ 液、气－液对流传热，以及用于蒸气冷凝和液体蒸发 传热。但密封较困难. ;优点;6. 管束式换热器;;;;10.3.1 简单顺流及逆流换热器的对数平均温差;以顺流情况为例，作如下假设： （1）冷热流体的质量流量qm2、qm1以及比热容C2,C1是常数； （2）传热系数是常数； （3）换热器无散热损失； （4）换热面沿流动方向的导热量可以忽略不计。;在假设的基础上，并已知冷热流体的进出口温度，现在来看图中微元换热面dA一段的传热。温差为：;可见，当地温差随换热面呈指数变化，则沿整个换热面的平均温差为：;(1);2.逆流换热器;不论顺流逆流，对数平均温差可统一用下式表示：;3 算术平均与对数平均 平均温差的另一种更为简单的形式是算术平均温差，即; 实际换热器一般都是处于顺流和逆流之间，或者有时是逆流，有时又是顺流。对于这种复杂情况，我们当然也可以采用前面的方法进行分析，但数学推导将非常复杂，实际上，逆流的平均温差最大，因此，人们想到对纯逆流的对数平均温差进行修正以获得其他情况下的平均温差。;;;;;关于?的注意事项 （1）? 值取决于无量纲参数 P和 R;10.3.3 各种流动形式的比较;(3) 一台换热器的设计要考虑很多因素，而不仅仅是换热的强弱。比如，逆流时冷热流体的最高温度均出现在换热器的同一端，使得该处的壁温特别高，可能对换热器产生破坏，因此，对于高温换热器，又是需要故意设计成顺流。;(5) 蛇形管束当 曲折次数超 过四次时,可 作纯顺流或 纯逆流处理; 10.4 间壁式换热器的热设计;(1)设计计算：设计一个新的换热器，以确定所需的换热面积 校核计算：对已有或已选定了换热面积的换热器，在非设 计工况条件下，核算他能否胜任规定的新任务。;对于设计计算而言，给定的是 ，以及进出口 温度中的三个，最终求;2. 换热器的两种热计算方法;初步布置换热面，并计算出相应的总传热系数k 根据给定条件，由热平衡式求出进、出口温度中的那个待定的温度 由冷热流体的4个进出口温度确定平均温差 由传热方程式计算所需的换热面积A，并核