热工学基础 作者 刘春泽新建文件夹 传热学-第14章.ppt

第十四章（增加章名及各节的链接节名） 对于校核计算（已知 ，及两个进口温度，求 ） 先假设一个流体的出口温度，按热平衡式计算另一个出口温度 根据4个进出口温度求得平均温差 根据换热器的结构，算出相应工作条件下的总传热系数k 已知kA和 ，按传热方程式计算在假设出口温度下的 根据4个进出口温度，用热平衡式计算另一个 ，这个值和上面的 ，都是在假设出口温度下得到的，因此，都不是真实的换热量 比较两个 ? 值，满足精度要求，则结束，否则，重新假定出口温度，重复(1)~(6)，直至满足精度要求。 2 效能-传热单元数法 (1) 换热器的效能和传热单元数 换热其效能的定义是基于如下思想：当换热器无限长，对于一个逆流换热器来讲，则会发生如下情况 a 当 时， ，则 b 当 时， ，则 于是，我们可以得到 然而，实际情况的船热量q总是小于可能的最大传热量qmax，我们将q/qmax定义为换热器的效能，并用 ? 表示，即 对于一个已存在的换热器，如果已知了效能 ? 和冷热流体的进口温差，则实际传热量可很方便地求出 那么在未知传热量，之前， ? 又如何计算？和那些因素有关？ 以顺流换热器为例，并假设 ，则有 根据热平衡式得： 于是 式①， ②相加： 热容比 ① ② 式①代入下式得： + + 当 时，同样的推导过程可得： 上面的推导过程得到如下结果，对于顺流： 当 时 上面两个公式合并，可得： 换热器效能公式中的 依赖于换热器的设计， 则依赖于换热器的运行条件，因此， 在一定程度上表征了换热器综合技术经济性能，习惯上将这个比值（无量纲数）定义为传热单元数NTU，即 因此， 与顺流类似，逆流时： 当冷热流体之一发生相变时，相当于 ，即 ，于是上面效能公式可简化为 当两种流体的热容相等时，即 ? 公式可以简化为 顺流： 逆流： （ ，及两个进口温度，求 ） (2) 用效能-传热单元数法计算换热器的步骤 a 设计计算 显然，利用已知条件可以计算出 ? ，而带求的k，A则包含在NTU内，因此，对于设计计算是已知? ，求NTU，求解过程与平均温差法相似，不再重复 b 校核计算 由于k事先不知，所以仍然需要假设一个出口温度，具体如下： ① 假设一个出口温度 ，利用热平衡式计算另一个 ② 利用四个进出口温度计算定性温度，确定物性，并结合换热器结构，计算总传热系数k ③ 利用k, A计算NTU （ ，及进出口温度中的三个，求 ） ④ 利用NTU计算 ? ⑤ 利用(9-17)计算?，利用(9-14)计算另一个? ⑥ 比较两个?，是否满足精度，否则重复以上步骤 从上面步骤可以看出，假设的出口温度对传热量?的影响不是直接的，而是通过定性温度，影响总传热系数，从而影响NTU，并最终影响 ? 值。而平均温差法的假设温度直接用于计算? 值，显然?-NTU法对假设温度没有平均温差法敏感，这是该方法的优势。 3 换热器设计时的综合考虑 换热器设计是综合性的课题，必须考虑出投资，运行费用，安全可靠等诸多因素。 4 换热器的结垢及污垢热阻 污垢增加了热阻，使传热系数减小，这种热阻成为污垢热阻，用Rf表示， 式中：k为有污垢后的换热面的传热系数，k0为洁净换热面 的传热系数。 对于两侧均已结构的管壳式换热器，以管子外表面为计算依据的传热系数可以表示成： 如果管子外壁没有肋化，则肋面总效率?o = 1。 管壳式换热器的部分污垢热阻可以在表9-1种查得。 * 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 在线教务辅导网： 教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网 QQ:349134187 或者直接输入下面地址： 1 通过平壁的传热 说明： (1) h1和h2的计算；（2）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) 单相对流： 14.1 通过平壁及圆筒壁的传热 2 通过圆管的传热 hi ho 内部对流： 圆柱面导热： 外部对流： 其中： 肋壁面积： 稳态下换热情况： A1 A2 Ai 肋面总效率 14.2 通过平壁及圆筒壁的传热 定义肋化系数： 则传热系数为