第十七章传热与换热器详解.ppt

第十七章 传热与换热器;17-1 传热过程的分析计算;传热系数K的物理意义：当冷热流体的温差为1 ℃时通过单位面积传递的热量。 表明：传热过程的强弱。 表达式的其他形式：;一、通过平壁的稳定传热;整理： 单位面积： 热阻的表达式： 传热系数的表达式：;同理，通过多层平壁的稳定传热： 传热量：;单层圆筒壁稳定传热分析：;圆筒壁稳定传热热阻： 单层： 多层： 圆筒壁稳定传热计算： ;练习：圆管道的内径d=10mm，壁厚2mm，导热系数λ1=55W/ （m· ℃) ，在管道外加厚3mm， λ2=0.2W/ （m· ℃)的保温材料。已知内外表面的传热系数为h1= 50W/ （m2· ℃) ， h2= 20W/ （m2· ℃)。求该管道加保温材料前后的热阻及传热系数。;三、临界热绝缘直径 —保温材料及其厚度的选择;传热量和热阻随外径的变化曲线： 传热量q的变化 热阻的RtL变化 临界热绝缘直径dc:;上次习题;分析: 1)管道外径d2＜dC; 2)管道外径d2dC： 结论：只有当外径大于临界热绝缘时，覆盖绝缘层才能有效的起到减少热损失的作用。 临界热绝缘直径的影响因素： 保温材料的导热系数;例题：假设管道外径为15mm，已知石棉制品的导热系数λ=0. 12W/ （m· ℃) ，绝缘层外表面与空气的表面传热系数h= 12W/ （m2· ℃) ，问石棉做保温材料是否合适？如不合适，应采取何措施？;圆筒壁传热的简化计算： ※当圆筒壁很薄或者计算精度要不高时，将圆筒壁作为平壁计算。 δ—管壁厚度 d—计算直径，取表面传热系数小侧的直径 ※根据具体情况，将较小的热阻忽略;§17-2 传热过程的增强与削弱;一、强化传热的途径和方法;2、加大平均传热温差： Δt增大会引起流体的附加自然对流，增强换热。 方法有二： 1）尽量采取逆流形式 2）提高热流体温度或者降低冷流体温度。;3、采取高效能的传热面。 高效传热面：包括传热面积的扩大和传热面上流体流动性能的改善。 主要措施： 1）合理布置传热面 2）采用粗糙表面和带肋面 3）采用板式换热器 4）采用多孔表面和表面涂层 5）采用小直径的管子;;二、削弱传热的方法 —附加保温材料;热绝缘的措施： 1）绝缘材料本身的重量、耐潮性、吸水性、机械强度、耐高温性、安装方便等 2）采用多层反射率高的遮热板削弱辐射换热 3）采用抑制对流的如蜂窝状等结构;§17-3 换热器及其计算;一、换热器的基本结构与工作原理; ★蓄热式（回热式）：冷热流体交替流过同一空间，尽可能不发生物理混合。 蓄热体在某一时间吸收冷热流体的能量并储存，在另一时间，热冷流体通过时释放. 重点分析间壁式换热器的的平均换热温差以及热量计算。;二、间壁式换热器的主要型式;翅片管式换热器 ;套管式换热器;板式换热器;螺旋管式换热器 ;三、换热器的计算公式;四、换热器的对数平均温差;某一侧的流体发生相变：;2、平均温差计算： 算术平均温差： 进口处温差： 出口处温差： 算术平均温差： 简单但计算误差大;对数平均温差：;逆流时：;例题：已知热流体的温度由280℃降到150 ℃ ，冷流体温度由60 ℃升高到110 ℃ 。分析顺流和逆流时的对数传热温差。;解：顺流时： 逆流时：