传热第10章1(免费阅读).ppt

第十章 传热过程分析与换热器的热计算 按照换热器的工作原理分类 间壁式 混合式（直接接触式） 回热式（蓄热式） * 主讲：魏高升 School of Energy and Power Engineering － NCEPU NCEPUBJ Department of Power Engineering, North China Electric Power University (Beijing 102206) 主讲：杜小泽 知识产权与使用权归华北电力大学（北京）动力工程系所有 NCEPUBJ Department of Power Engineering, North China Electric Power University (Beijing 102206) 主要内容： 1. 传热过程的分析计算方法; 2. 换热器的主要型式、结构； 3. 换热器的热计算方法。 10-1 传热过程的分析和计算方法 基本关系式 通过光滑平壁传热系数 ? tw2 tw1 ? 0 x t ? h1 tf1 h2 tf2 ? ? 通过光滑圆筒壁传热系数 通过肋壁的传热系数 10-2 换热器的类型 换热器：换热器也称热交换器，是把热量从一种介质传给另一种介质的设备 换热器广泛应用于广泛应用于化工、能源、机械、交通、制冷空调、航空航天以及日常生活等各个领域。 换热器不仅是保证某些工艺流程和条件而广泛采用的设备，也是开发利用工业二次能源，实现余热回收和节能利用的主要设备。 混合式（直接接触式） ：换热器内冷、热流体直接接触、互相混合来实现热量交换。 典型应用： 电厂中的水冷塔 海勒式间接空冷凝汽器 蓄热式：冷、热两种流体依次交替地流过换热器的同一换热面（蓄热体）实现非稳态的热量交换。 优点：结构紧凑，以单位传热面积计算，价格比较便宜。不存在永久性的流动停止区域，因此表面具有自清扫功能；缺点：主要是泄漏和携带，还存在密封困难等问题。 间壁式(表面式换热器)：其中冷热流体被一个固体壁面隔开，热量通过固体壁面传递。这种换热器要发生热流体与壁面间的对流换热、壁的导热、壁面与冷流体间的对流换热三个环节组成的传热过程。 在以上三种类型的换热器中间壁式换热器的用量最大，是占主导地位的换热器型式。 套管式换热器示意图 1. 间壁式换热器的主要型式： （1） 套管式换热器 由内外管套在一起构成，结构简单、牢固可靠、可串并联使用，传热面积有限，传热量小。 （2） 管壳式换热器 由管子和外壳构成。 2壳程、4管程换热器 管壳式换热器结构牢固可靠、耐高温高压。 （3） 肋片管式换热器 由带肋片的管束构成的换热装置。 肋片管式换热器适用于管内液体和管外气体之间的换热，且两侧表面传热系数相差较大的场合。 （4） 板翅式换热器 由金属板和波纹板形翅片层叠、交错焊接而成。 板翅式换热器结构紧凑、传热系数高。 （5） 板式换热器 由若干片压制成型的波纹状金属板叠加而成。 板式换热器传热系数高、阻力相对较小、结构紧凑。 （6） 螺旋板式换热器 由两块金属板卷制而成。 螺旋板式换热器传热性能较好、制造工艺简单，但承压、密封性能较差 。 空气 烟气 热管式空气预热器示意图 （7）热管式换热器 由多根热管构成。 热管式换热器具有较高的传热性能，但热管的制造工艺较复杂，热管的密封性、寿命问题需重点考虑。 间壁式换热器中冷、热流体的相对流动方向 在冷、热流体进口温度相同、流量相同、换热面面积相同的情况下，流动型式影响冷、热流体的出口温度、换热温差、换热量以及换热器内的温度分布。 10.3换热器中传热过程平均温差的计算 换热器的传热计算公式： ?tm 为换热器的传热平均温差。 如何确定?tm是换热器热计算的首要任务。 （1） 两侧流体的质量流量qm1、 qm2与比热容c1、c2沿换热面保持常数； （2） 传热系数沿换热面为常数； （3） 换热器没有散热损失； （4） 忽略换热器壁面沿流动方向的轴向导热；