热传递 原理.ppt

优点： 总传热系数高，污垢热阻亦较小； 结构紧凑，单位体积设备提供的传热面积大； 操作灵活性大，可以根据需要调节板片数目以增减传热面积或以调节流道的办法，适应冷、热流体流量和温度变化的要求； 加工制造容易、检修清洗方便、热损失小。 缺点： 允许操作压力较低，最高不超过1961kPa，否则容易渗漏； 操作温度不能太高，因受垫片耐热性能的限制； 处理量不大，因板间距小，流道截面较小，流速亦不能过大。 (2) 螺旋板式换热器 由两张平行的薄钢卷制而成，两板之间焊有定距柱以保持两板间距和增加螺旋板的刚度。 优点：结构紧凑，单位体积提供的传热面积大，总传热系数较大，传热效率高，不易堵塞。 缺点：操作压力和温度不能太高，流体阻力大，不易检修。 夹套要装在容器外部，在夹套和器壁间形成密闭的空间，成为一种流体的通道。 使用注意事项： 该换热器结构简单，主要用于反应器的加热或冷却。适于传热量不大的场合，为提高传热性能，可在容器内安装搅拌器，使器内液体作强制对流。 当用蒸汽进行加热时，蒸汽由上部接管进入夹套，冷凝水由下部接管中排出。 用于冷却时，则冷却水由下部进入，由上部流出。 由于夹套内部清洗困难，故一般用不易产生垢层的水蒸汽、冷却水等作为载热体。 （3） 夹套式换热器 由刮板在靠近传热面处连续不断地运动，使料液成薄膜状流动。换热器由内面磨光的中空圆筒和带有刮板的内转筒以及外圆筒所构成。内转筒与中间圆筒内面之间狭窄的环形空间即为被处理料液的通道。 刮板的作用： 提高换热器的传热系数； 形成乳化、混合和增塑作用。 优点：传热系数高，拆装清洗方便。 缺点：功率消耗大。 （4） 旋转刮板式换热器 混合式换热器常用于蒸汽的冷凝或气体的冷却器，有时兼作除尘器以及增湿或减湿之用。 1、喷射式冷凝器 用逐渐收缩的锥形喷嘴将水或其他液体冷却剂喷射，致使产生一定的真空度，使得水蒸气吸入，经导向板进入混和室，使其冷却。适用于真空系统中水蒸气的排除。 2、填料式冷却器 冷水从上部喷淋，与上升的蒸汽在填料层内接触，从而发生传热和传质。 3、孔板式冷凝器 3.6.3混合式换热器 此方程难以得到分析解，通常只能求数值解。 当物体为平壁圆柱和圆球等简单几何体，初始温度 to为均匀且投入介质的温度tf 恒定时，则导热微分方程可化为一维形式： 3.7 几种特殊情况下的传热3.7.1 不稳定导热（1） 不稳定导热微分方程（无内热源的静止介质） Q = f(τ) Q t t T= f(τ) Tf T Tw T0 ( center ) ( surface ) 不稳定传热 T~τ和Q ~τ的变化关系图 （2） 不稳定导热微分方程解 ——无因次数准数关联式 即： 其中： 称作量纲为一温度。 称作毕渥特(Biot)数，表示固体导热热阻与外侧流体对流热阻之比。 称作傅里叶（Fourier)准数，即量纲为一时间。 称作量纲为一距离，表示相对位置。 以球体为例介绍图算过程。食品中, 汤团、碗豆、黄豆等在速冻产品生产过程涉及的导热属于球体的不稳定导热。 边界条件: 当 r = R 时 其导热微分方程为 r R 初始条件：t = 0, T/ = 1 则方程解的形式为 将其作成 T/—（ F0，Bi, L0 ) 图，见下页。其中 （3） 简单几何形体的不稳定导热图算法 1。0 0。1 。01 。001 1。0 2。0 3。0 4。0 R r F0=at/R2 当欲求球心位置参数时，即r = 0 ,则 当 注意：应用此图算法时，须将长度和时间的单位分别统一为厘米和分钟。 食品生产中需要在搅拌槽中对物料进行间歇式加热或冷却，槽內料液的温度是随时间而变化的。 假设： K=C； 槽內容量一定，且比热不变； 槽内料液各处温度因有搅拌而一致； 无散热损失。 3.7.2 流体的间歇式换热 式中 Th —加热剂温度； G —物料质量（kg)； to—料液的初温； t—加热时间τ 后料液的温度； Cp—料液比热； A —传热面积； K—总传热系数； 单位时间传热量为： （1） 恒温加热剂（或冷却剂）对液体间壁加热（或冷却） 上式适用于以饱和水蒸汽为加热剂在夹套放热的情形。冷却时，只须将Tc代替Th即可，但前提是冷却剂为蒸发吸热的相