第十一篇 传热过程.ppt

11 传热---SCH 本章主要内容 基本概念 通过平壁、圆筒壁的传热 传热的增强与削弱 基 本 概 念 一、复合换热 概念:同一表面上同时存在着对流换热和辐射换热的综合热传递现象. 电厂中热力设备和管道的散热大都是复合散热。 二、传热过程 传热过程：指高温（热）流体通过固体壁面将热量传给低温（冷）流体的过程。 电厂中，大多数换热设备都是表面式换热器，其换热就是传热过程；如过热器的传热，水冷壁的传热；冷油器中的换热，凝汽器中的换热等。 特点： 传热过程有时存在三种基本传热方式； 一个传热过程至少由三个环节组成； 传热过程中，放热和吸热同时进行。 过热器传热过程 电厂中换热设备传热过程 锅炉炉墙的散热过程 包有保温材料的蒸汽管道的散热过程 三、传热方程式 式中:Φ---为传热量；A----为传热面积； ?t---为热流体与冷流体间的平均温差； K----为传热系数，W/( oC)。 传热系数和传热热阻 传热系数：在数值上，传热系数K等于冷、热流体间温差为1 oC、传热面积为1 m2时的热流量值，是一个表征传热过程强烈程度的物理量。传热过程越强，传热系数越大，反之则越弱。 传热热阻： 整个面积的传热热阻： 单位传热面积热阻： 不同的传热过程，其传热系数和传热热阻的具体表达式不同 导热和对流换热热阻 热流量与热流密度 传热系数的大致数值范围 11-2 平壁和圆筒壁的传热 一、通过平壁的传热 （1）传热量及总热阻计算 （2）壁温计算 其计算与多层平壁导热时界面温度的计算方法相同： 2、多层平壁的传热 多层平壁传热的热路图 二、通过圆筒壁的传热 电厂中，大都数换热设备采用管式换热器，传热通过管壁来实现的。 1、单层圆筒壁传热的特点和计算 由串联热阻叠加原理得单层圆筒壁传热过程的总热阻 2、圆筒壁传热的简化计算 当管壁较薄（d2/d1≤2)或计算要求不高时，常将圆筒壁简化为平壁来计算。 3、多层圆筒壁传热 以双层为例： 11-3 传热的增强与削弱 一、增强传热 （一）提高传热系数（即减小传热热阻） 1、减小导热热阻 采用导热性能好的薄金属壁； 减小各种污垢（水垢、油垢、灰垢等）热阻。 如：定期急时清洗换热管壁面，冲灰，担高水质等。 2、减小对流换热热阻 增大流速；但要考虑流速增加带来的其它问题。 增加扰动（采用内螺纹管、波纹管、增装扰流子，超声波、机械振动等），但要防腐、防堵； 相变换热时急时排出不凝结气体和疏水。 3、减小辐射换热热阻 增加系统黑度、增加相互间角系数、提高辐射源温度等。 （二）扩展传热表面积 通常在热阻大(换热系数小)（气体侧）的一侧加装肋片. （二）扩展传热表面积 火电厂中很多设备就是用加肋片的方法强化传热。如锅炉中的膜式水冷壁和肋片式省煤器就是在管外加肋。 肋片式省煤器与光管省煤器相比，可节省材料30%，节省省煤器高度尺寸约30%，总金属消耗量可节省10%，而且改变了管外烟气流动状况，减小了磨损。 换热面表面加肋除能增强传外，还能有效地调节壁温，在传传低温侧加肋，既能增加传热，又能降低壁温，增加受热面工作的安全性。 通过肋片传热分析* 加肋侧的面积A2＝肋片表面积A2’＋两肋片之间壁的表面积A” （三）加大传热温差 提高热源温度,但受工作条件限制； 降低冷源温度，但受环境限制； 通过合理布置流体的流动方式(常采用逆流)来实现加大温差。 二、削弱传热 1、保温隔热的目的 （1）减小热损失； （2）保证流体温度，保证工业要求； （3）保证设备正常运行； （4）减小环境污染； （5）保证工作人员安全 2、对保温材料的要求 （1）热导率小； （2）温度稳定性好； （3）有一定机械强度； （4）吸水吸湿性好。 3、最佳厚度 的确定 三、传热实例分析 1、锅炉水冷壁传热分析 传热特点： 烟气与灰垢层外表面的复合换热热阻较大（主要热阻），而管壁导热热阻及管内沸腾换热热很小。 火焰温度高，而管壁温度不高，它只比管内水温高10～20 0C. 三、传热实例分析 2、汽缸壁传热分析 主要热阻在保温层； 缸壁本身导热热阻和缸内壁与蒸汽的换热热阻很小，温差小，不必担心热变形。 但保温层损坏或脱落时，会产生热变形和热损失。 三、传热实例分析 3、省煤器传热分析 最大热阻在管外的灰垢层导热热阻 三、传热实例分析 4、凝汽器传热分析 凝汽器传热总热阻 增强凝汽器传热的措施： 减小铜管内侧冷却水对流换热热阻1/α1；如提高流速等。 减小污垢热阻Rf；如定期清洗等。 减小铜管外侧蒸汽凝结换热热阻；如 合理布置管束； 加强密封，减小漏气； 装置凝结水挡板，使凝结水直接进入热水井； 采用高效冷凝管，但造价高； 凝结区局部热负荷尽量分布均匀。 冷却塔传热分析 本章小结 复合换热； 传热方程，传热系数和传