第十章传热过程分析及换热器热计算-2012-4-8.pptVIP

第十章 传热过程分析及换热器热计算 §10-1 传热过程分析和计算 §10-2 换热器类型及平均温差 §10-3 换热器的热计算 简答： P23 . 1,3,5,6 P88. 1,3,4 P151. 1,2,6 P185. 1,2,6 P224. 1,2,5 P286. 1,4,9 P338. 1,5,8 P387. 1,3,4,6,7,8 P445. 1,4,5,7,8,9 * 机械工程与材料能源学部 能源与动力工程学院 * 传 热 学 1. 通过平壁的传热 δ x t h1,t∞1 h2,t∞2 tw1 tw2 q1 = q2 =q3= q 传热系数 传热方程 Φ h1和h2的计算 若一侧，如左侧介质为H2O+CO2等具有辐射、吸收特性的气体，且温度很高，需要考虑辐射特性。 传热方程： δ x t h1,t1 h2,t∞2 t2 tw2 Φ 2. 通过圆管的传热 h0,tf0 hi,tfi twi tw0 r r0 ri 0 t l λ Φ Φ1 = Φ2 =Φ3= Φ 对外侧而言： h0,tf0 hi,tfi twi tw0 r r0 ri 0 t l λ Φ 对外侧而言： 习惯上，工程计算都以管外侧面积为基准，因此k未加角码“0”。 从总热阻角度： 不考虑结垢 3. 通过肋壁的传热 hi tfi h0 tf0 twi Ai A1 A2 A0= A1+ A2 Φ δ λ tw0 理想散热量 肋效率 hi tfi h0 tf0 twi Ai A1 A2 A0= A1+ A2 Φ δ λ tw0 肋面总效率 以肋侧表面积A0为基准的肋壁传热系数： 为了与未加肋平壁传热相比较，可以写出以光侧表面积Ai为基准的肋壁传热系数： 肋化系数： 工程计算中，为表征一种强化表面相对光滑表面的优越性，一般都以未加肋时的表面积（或扎制肋片前胚管面积）做计算总传热系数及传热量的面积。 对比各种肋片表面传热性能时，必须对计算面积有清楚的了解 由 外侧热阻： 4. 临界热绝缘直径 反比 h0,tf0 hi,tfi twi tw0 r r0 ri 0 t l λ Φ h0,tf0 绝缘层 tw tw0 r r0 ri 0 t l λ 通过绝缘层的换热量： 临界热绝缘直径，记为dcr 由 通过圆管的换热量： 例1：蒸汽管道，管道外侧包有水泥珍珠岩保温层，管的热损失。 保温材料导热系数：λ=0.1W/(mK) 外界对流换热系数：h0=9W/(㎡K) 临界热绝缘直径dcr : 例2：铝线外径绝缘层厚度δ不同时每米电线的散热量。 绝缘材料导热系数：λ=0.15W/(mK) 外界对流换热系数：h0=10W/(㎡K) 临界热绝缘直径dcr : di dcr d Φ di 若didcr，则d0 ↑，Φ ↑ ，强化传热；d0=dcr，Φ= Φmax 若didcr，则d0 ↑，Φ ↓ ，消弱传热；d0dcr， Φ ↓ di dcr Rλ Rc R d 讨论 1. 强化传热 2. 圆筒壁削弱传热 b）在h极小一侧加肋片 a） 一般δ小、λ大 δ/ λ极小，可以忽略 则h1↑或h2↑ di dcr d Φ di di dcr Rλ Rc R d 例2：铝线外径绝缘层厚度δ不同时每米电线的散热量。 计算换热量： 分析： 计算： 蓄热式： 炼铁高炉、炼钢平炉用来预冷或预热空气 火力发电厂冷却塔、化工厂 混合式： 间壁式： 应用最广，冷、热两流体由壁面间隔开来而分别位于壁面两侧 1）套管式换热器 2）壳管式换热器 1. 间壁式换热器的主要型式 3）交叉流换热器 4）板式换热器 5）螺旋板式换热器 (hot) (cold) 2. 简单顺流及逆流换热器的对数平均温差 (hot) (cold) 由图可见： 热流体沿程放热，温度不断下降； 冷流体沿程吸热，温度不断上升； 冷热流体间的温差沿程不断变化 传热量： 整个传热面积上的平均温差 顺流：热流体下标“1” 冷流体下标“2” 1）冷热流体的质量流量分别为qm1、qm2。比热容C1、C2，且C1=Const、C2=Const； 2）传热系数在整个换热表面上不变； 3） 换热器无散热损失； 4） 换热表面中沿管子轴向的导热量可以忽略不计。 hot cold 假设： 热流体： 冷流体： 通过dA的温差： 通过dA的热量： ；并利用 ； 将： 微分 分离 变量 积分 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： 对数平均温差 同样适用于逆流换热，只是 统一表达形式： 3. 其它复杂布置时换热器平均温差计算 适用于套管式、螺旋板