第三组换热器课件.pptVIP

第三组 组员：林子琪，麦栋钊，刘一飞， 罗伟江，林 涛 2.3管壳式热交换器的传热计算 传热计算的目的： 在于使所设计的热交换器能在传热系数、传热面积、平均温差等方面的综合结果满足传热方程式的要求。 2.3.1传热系数的确定 主要三种方法： （1）选用经验数据：根据经验或参考书籍 （附表A） （2）实验测定：比较可靠，且可了解设备性能，进一步改善优化。但只能在与使用条件相同的情况下使用。（有一定的局限性） （3）通过计算：在缺乏经验值的情况下。但与实际有出入，源于换热系数的计算公式及污垢热阻不易准确估计。 以对光滑圆管传热问题，传热系数的计算为例子。 若以外壁面积为准时： （1） 若以内壁面积为准时： （2） 其中下标j表示第j层，o表示管外，i表示管内， 为换热系数，d为管径， 为导热系数。 一般情况下由于管壁较薄，故可用以下近似公式： 以外壁面积为准时： 以内壁面积为准时： rs,i—管内壁污垢热阻，m2℃/W； rs,o—管外壁污垢热阻，M2℃/W； —管壁厚度，m； —管材的导热系数W / m2℃ dm —管的平均直径，m 当忽略污垢热阻以及当管壁很薄do≈di 时，可以用： 来估计传热系数，但它不能做为准确计算的依据。特别是非金属材料制成，以及在高强度的热交换器中。 2.3.2热交换系数的计算 1）管内外换热系数：（虽有资料参考，但 不如计算） 流体流过各种形式的壁面的换热系数，主要在实验的基础上与Nu， Jh ，Re之间的关系曲线图。其中纽赛尔数：Nu 雷诺数Re 科恩传热因子Jh 柯本传热因子JH 各种流动方式时的Nu或（或）与Re的关系式再传热学书籍中有专门的叙述，表2.8中摘录了一些管内传热时的准则式，图2.26示出管内传热时科恩传热因子与雷诺数的关系，对于的管内层流、过渡流与湍流时的强制对流换热，均可从此图查取值后，算出换热系数。 （1）无折流板 一般按纵向流过管束考虑，求得当量直径后再按管内流动公式计算。 ? （2）盘环折流板，时式中 ——平均质量速度，，计算所用的基准面为由式（2.19）所示的。 廷克在1947年提出壳侧流体流动模型。它将壳侧流体分为错流、漏流及旁流等几种流路，每个流路各有自己的特点，如图所示，其中： 廷克的流动模型成为日后一些先进计算方法的物理基础 流路A:在环形间隙内有非常高的换热系数，但却减低了主流 速度，故对传热不利。 流路B：这是真正横向流过管束的流路，它是对传热和阻力影响最大的一项。 流路C：此旁路流量可达到相当大的值。设置旁路挡板，可改善对传热。 流路D：形成的漏流，它不但对传热不利，而且会 使温度发生相当大的畸变，特别在层流流动时，此流路可 达 相当大的数值。 流路E：对于多管程，在主横向流的方向上造成一 股（或多股）旁路。在旁通走廊中设置一定量的档管，可以得到改善。 贝尔法的中心内容是首先假定全部壳程流体 都以错流形式通过理想管束，求的理想管束的传热因子，然后根据热交换器结构参数及操作条件的不同，引入各项校正因子。 介绍贝尔法之前，除2.2.3所述的结构参数外，还须解决其他一些结构参数的计算。（1）总管数nt 从图纸上读出 （2）错流区管排数Nc 最好从图纸上读出，否则按下式估算： （3）错流区内管子数占总管数的百分比Fc （4）每一缺口内的有效错流管排数Ncw 错流面积中旁流面积所占分数Fbp 若有E流路存在时，则 （6）一块折流板上管子和管孔之间的泄漏面积Atb （7）折流板外缘与壳体内壁之间的泄漏面积Asb 2）定性温度 准则数中的物性都随流体温度的变化而变化，因而所有准则方程式中都 明了以哪个温度为准的物性参数，用此温度以确定物性，此即定性温度。 定性温度的取法大致有：（a）取流体的平均温度为定性温度； （b）取壁面温度为定性温度；