第二章传热操作技术分解.ppt

1.间壁式换热器 2.混合式换热器 可表示为两参数P和R的函数： ，具体取值根据P和R两参数的值由图查取。 温度差校正系数 折流过程温度差校正系数图 错流过程温度差校正系数图 设圆筒壁的内、外半径分别为r1和r2，长度为l，圆筒壁的传热面积随半径而变。若圆筒壁内、外表面温度分别为tw1和tw2，且tw1＞tw2。在圆筒壁半径r处沿半径方向取微元厚度dr的薄层圆筒，其传热面积可视为常量，等于2πrl；同时通过该薄层的温度变化为dt 傅立叶定律的工业应用 圆筒壁中的导热问题 分离变量积分并整理得单层圆筒壁的导热速率公式 : 圆筒壁中的导热问题 根据傅立叶定律通过该薄层的导热速率可表示为 则圆筒壁的导热热阻R为 导热速率可表示为传热推动力与传热阻力之比: 圆筒壁中的导热问题 整理可得 式中 δ——圆筒壁的厚度，m； R——单层圆筒壁导热热阻，K/W。 令圆筒壁平均面积 圆筒壁中的导热问题 圆筒壁的对数平均半径 对流 对流，又称给热，指利用流体质点在传热方向上的相对运动来 实现热量传递的过程。 强制对流：相对运动由外力作用引起 自然对流：相对运动由流体内部密度差异引起 流体在发生强制对流时，往往伴随着自然对流，但一般强制对流的强度比自然 对流的强度大得多。 对流传热的分析 对流传热热阻主要集中在层流内层中，因此，减薄层流内层的厚度是强化对流传热的重要途径。 对流传热的分析 湍流主体:流体质点湍动剧烈，传热温度差极小，各处的温度基本相同，传热方式主要为对流，其热阻很小，传热速度极快。 层流底层:在传热方向上没有质点位移，传热方式主要为热传导，传 热温度差大，热阻大。 过渡层：传热方式既有对流又有热传导，有一定的温度差及热阻 牛顿冷却定律 式中 Q ——对流传热速率，W； ——对流传热膜系数，W／(m2·K); A——对流传热面积，m2； t——流体与壁面间温度差的平均值，K; R——对流传热热阻，K/W； 对流传热基本方程 对流传热膜系数的大小反映了对流传热的强弱，取值越大，说明对流强度越大，对流传热热阻越小。 对流传热膜系数 (1)对流的形成原因 影响对流传热膜系数的因素 (2)流体的性质 (3)相变情况 (4)流体的运动状态 (5)传热壁面的形状、位置及长短等 流体无相变传热时的对流传热膜系数 的关联式为 无相变时流体传热膜系数关联式 ①应用范围 ②特征尺寸 ③定性温度 使用关联式时应注意以下几个方面: （1）低粘度流体（小于2倍常温水的粘度） 或 式中n的取值方法是：当流体被加热时，n＝0.4；当流体被冷却时，n＝0.3。 无相变流体在圆直管内作强制湍流时的关联式 取流体进、出口温度的算术平均值。 无相变低粘度流体在圆直管内作强制湍流时的关联式 应用范围： Re10000，0.7＜Pr＜120；管长与管径之比l/di≥60 特征尺寸： 取管内径di。 定性温度： （2）高粘度流体 应用范围、特征尺寸及定性温度与低粘度流体关联式相同 无相变流体在圆直管内作强制湍流时的关联式 为粘度校正系数，加热时， ＝1.05；冷却时， ＝0.95。 发生在饱和蒸汽和低温壁面之间的传热 膜状冷凝:冷凝液能够润湿壁面，在壁面上形成一层液膜； 1.蒸汽的冷凝 有相变时流体的对流传热 滴状冷凝:冷凝液不能润湿壁面，在壁面上形成许多小液滴。 膜状冷凝壁面被液膜所覆盖，冷凝液膜是膜状冷凝的主要热阻 工程上要保持滴状冷凝很困难。即使在开始阶段为滴状冷凝，但经过一段时间后，由于液珠的聚集，大部分都要变成膜状冷凝。为保持滴状冷凝，可采用各种不同的壁面涂层和蒸汽添加剂。在进行冷凝计算时，为安全起见一般按膜状冷凝来处理。 膜状冷凝和滴状冷凝的比较 滴状冷凝壁面的大部分直接暴露在蒸汽中，对流传热膜系数很大 发生在沸腾液体与固体壁面之间的传热称为沸腾传热。 管内沸腾：液体在管内流动时受热沸腾。 2.液体的沸腾 有相变时流体的对流传热 池内沸腾：将加热壁面浸没在液体中，液体在壁面处受热沸腾； 第二章 传热操作技术 第三节 列管式换热器的计算与选型 第一节 换热器的分类及结构型式 第二节 换热器基础知识 第四节 换热器的操作 第一节 换热器的分类及结构型式 式中 Q——传热速率，W； K——总传热系数，W/ (m2·K)； A——传热面积，m2； Δtm——传热平均温度差，K