第十章 传 热 与 换 热 器.ppt

第十章 传 热 与 换 热 器 第一节 通过肋壁的传热 第二节 有复合换热时的传热计算 第三节 传热的增强与削弱 第四节 换热器的型式和基本构造 第五节 平均温差 第六节 换热器计算 第七节 换热器性能评价简述 作业 第一节 通过肋壁的传热 已知：稳态，未加肋侧的参数为：A1、tw1、h1、tf1；肋壁厚?、导热系数?；加肋侧的参数为：肋基温度tw2、h2、tf2、总表面积A2=A2/+A2//，其中：A2/：未肋化部分的面积，A2//：肋片的全表面积。 第一节 通过肋壁的传热 于是有： ?=h2A2?（tw2-tf2） 另肋壁的导热传热量为： ? =λA1（tw1-tw2）/δ 未加肋侧的换热量为：? =h1A1（tf1-tw1） 联立上式，消去tw1、tw2即有： 第一节 通过肋壁的传热 K1称为以A1面为基准为传热系数。 ?=A2/A1，称为肋化系数，显然?1，且有??1。 第一节 通过肋壁的传热 若以A2作为传热基准面，k2为以A2面为基准为传热系数，则有： 第一节 通过肋壁的传热 肋壁总效率?以肋化系数?的影响因素较多，下面看看肋片间距与肋高的影响，进而对传热系数k的影响： 1.肋片间距s： ① s↓→单位长度内肋片的数量↑→A2↑→?↑→热阻R2↓→k1↑ ②s↓→增强肋片间流体的扰动→h2↑→k1↑ ③s的下降是有限的，s必须大于最厚热边界层厚度的2倍。 2.肋片高度l： l↑→?f↓→?↓，但当l↑→肋片面积A2//↑→A2↑→?↑，必存在某一高l，使??有极大值，从而使热阻R2有极小值，k1最有利。 另外，肋片应加在对流换热系数较小的一侧，且不必过分追求高?等使此侧热阻变得很小，只要使两侧热阻大小相当即可。 工程上有时将肋片加在对流换热系数大的一侧，其主要目的就再不是为了强化传热。若h大的一侧为温度低的流体，其目的可能是为有效地降低壁温，如锅炉中的水冷壁等。 第二节 有复合换热时的传热计算 实际的传热过程多由二种或三种方式组成的复合换热，如室内辐射采暖板的表面与室内既有对流换热，又有辐射换热： 对流换热量：qc=hc（tw-tf） W/m2 第二节 有复合换热时的传热计算 于是总换热量： q=qc+qr=（hc+hr）（tw-tf）=h（tw-tf） 上式在工程计算时被大量采用。它有时使计算大大简化，且h在暖通计算中常可由手册查得。一般对室内表面换热：hr/h≈50～60%，而室外因风速影响：hr/h≈10～15%左右。 另外，当twtf且twtam，或当twtf且twtam时，使用上式时较方便，若对流换热的热流方向与辐射换热的热流方向相反时，注意用热平衡法确定壁面的相关参数和相应的热流密度。 总之，在复合换热计算中，要具体问题具体分析，抓住主要矛盾，同时兼顾次要矛盾的影响。 具体计算可参阅例题。 第三节 传热的增强与削弱 1.扩展传热面积：如采用肋片等。 2.提高传热温差：如用逆流方式等。 3.提高传热系数：主要要设法提高热阻较大侧的对流换热系数。 设h1h2，且有：h1=nh2，通过推导可得：?k/?h2=n2·?k/?h1 上式说明k随h2的变化率要比k随h1的变化率大n2倍，说明设法提高h2比提高h1使k值的增加要好得多。 二、增强传热的方法 1.改变流体的流动状态： 1.增大流速：h∝u0.8，但u变大，能耗随u3增加。 2.加扰动物：破坏边界层，使流场形成环流或紊流。 第三节 传热的增强与削弱 二、增强传热的方法 2.改变流体的物性 1.气流中加少量固体细粒：使气流的?、c↑； 2.蒸汽或气体中喷入液滴：促使换热向珠状凝结转化； 3.液体中加少量挥发性强物质：促使向泡态沸腾换热转化。 3.改变换热表面状况 1.增加粗糙度： 2.改变截面形状和大小： 3.表面涂层： 第三节 传热的增强与削弱 三、削弱传热的方法 1.热绝缘 1.真空热绝缘：如保温瓶胆； 2.多层热绝缘： 3.外包热绝缘材料： 2.改变表面状况 1.表面涂层：如用选择性材料作太阳集热器的涂层； 2.附加抑制对流的元件： 3.在保温材料的表面或内部加憎水剂： 第四节 换热器的型式和基本构造 按工作原理可将换热器分成三类 1.间壁式换热器：冷热流体被一壁面隔开；最常见。 2.混合式换热器：冷热流体直接混合换热； 3.回热式换热器：冷热流体交替流过换热器。 间壁式换热器从构造上又分管壳式、肋片管式、板式、板翅式、螺旋板式等。 管壳式按流体在管程和管壳的流动方式又可分为顺流式、逆流式、横流（交叉流）式、混和流式等。 管壳式结构坚固、易制造、适应性强，应用历