第九章传热过程分析与换热器热计算.ppt

设计：徐志明 第九章 传热过程分析与换热器热计算 Heat Exchangers § 9-1 传热过程的分析和计算 一、 通过平壁的传热 三、 通过肋壁的传热 四、 临界热绝缘直径(Critical Insulation Diameter) § 9-2 换热器的形式及平均温差 2. 间壁式换热器有以下几种形式 二、 对数平均温差 §9-3 换热器的热计算 §9-4 传热的强化和隔热保温技术 二、隔热保温技术(Thermal Insulation and Insulating) §9-5 传热问题的综合分析 完 例题9-2 压缩空气在中间冷却器的管外横掠流过，ho=90W /(m2.K)。冷却水在管内流过，hi=6000W/(m2.K)。冷却管是外径为16mm厚1.5mm的黄铜管。求：(a)此时的传热系数；(b)如管外的对流换热系数增加一倍，传热系数有何变化？(c) 如管内的对流传热系数增加一倍，传热系数又作如何变化？ 解： (a) 黄铜的导热系数为111W/(m.K) (b) 略去管壁热阻，传热系数为 (c) 略去管壁热阻，传热系数为 管外的对流换热系数增加一倍，传热系数增加96% 管内的对流传热系数增加一倍，传热系数增加不足1% 强化换热的原则： 在热阻最大的环节上下功夫 一般说来管壁热阻较小，常常要强化对流热阻 强化对流换热的原则： (1). 无相变的对流换热：减薄边界层，加强流体混合； (2). 核态沸腾：增加汽化核心 (3). 膜状凝结：减薄液膜及加速凝结液膜的排泄 (4). 减小污垢热阻：工质的预处理，定期清洗 强化换热的手段： 1. 无源技术：除输送传热介质所需的功率外，不需附加动力 涂层表面 粗糙表面 扩展表面 扰流元件 涡流发生器 螺旋管 添加物 冲击射流 2. 有源技术 除输送传热介质所需的功率外，需外加动力 对介质进行机械搅拌 受热面振动 流体振动 电磁场 介质种加入异物或介质 3. 强化换热的方式的综合评价 应当综合考虑传热效果、流动阻力、成本和运行费用； 隔热保温技术是强换传热的反过程，是传热学的一个 重要分支。 保温效率(Insulation Efficiency) 是一个判断热力管道保温优劣的技术指标，它以下式定义： 式中：?0--每单位长度裸管的散热量，W/m； ? x--每单位长度包有厚xmm保温材料的 管子的散热量， W/m。 一. 一个测定热流密度的简单方法 二. 肋片的另一个作用------改变换热壁面的温度工况 三. 轿车后窗玻璃的热分析 一、 换热器热计算的基本公式 1. 传热方程 2. 热流体放热 3. 冷流体放热 4. 传热系数的计算公式（视具体情况而定） 换热器计算：强度、阻力、成本、经济性、热计算 二、 污垢的影响 污垢(Fouling)------沉积在换热面上的固态物质。 Fouling一般是热的不良导体，导热系数较小。它的存在要产生附加热阻，这个热阻称为污垢热阻或污垢系数(Fouling Resistance or Fouling Factor)。一般用Rf来表示。 式中：k --污垢后的传热系数； k0---洁净时的传热系数。 圆管外表面 如 Rf 不影响?i 和 ?o ，则上述两个定义是一样的；否则不一样 诱导期induction period 线性 降率 渐进 渐进污垢热阻 asymptotic fouling resistance 实例：凝汽器水侧 Rf=0.00035m2K/W 管外对流28 . 3% 管壁3 .3% 污垢34 .2% 管内对流34 .2%。 由污垢热阻引起传热面积增加一倍的实例常见 设计时，不得已时查表P340（数据陈旧）此表来自TEMA标准 Tubular Exchanger Manufactures Association 三、 换热器热计算的分类 1. 按计算目的分类 (1). 设计计算(Design Calculation)，目的为确定换热器所需的换热面积。 已知：t1’、t2’、t1”、 t2”中任意三个量， qm1c1 , qm2c2 。 求：F。 实际相当于已知换热量，求换热面积。 (2). 校核计算(Checking Calculation)，即对已有的或已选定了的换热面积的换热器，在非设计工况条件下核算它能否胜任规定的换热任务。 已知：t1’、t2’、 q