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重庆大学热质交换原理与设备(总复习)课件
肋化系数 表冷器的传热系数(湿工况) 对肋管式换热器,其传热系数(干工况)表示如下: 干工况 肋化系数(肋壁总面积/光管面积) 肋壁总效率 肋化侧 肋化侧换热系数 光管侧换热系数 光管侧 因为 所以 因为 外表面换热系数 干工况 湿工况 干工况 肋化侧 ??? 所以可以认为湿工况下,空气侧换热系数比干工况高 倍 湿工况下表冷器传热系数可以改写为: 增大的倍数 其他条件不变 表冷器的热工计算(湿工况) (1)表冷器的热交换效率(效能) 定义 t1、t2空气处理前后的温度,tw1水初温 空气热容(干、湿工况下有差异) 空气温度下降dt放出的总热量(湿工况下) 热容比: 传热单元数: 析湿系数 Ks湿工况 按dt前的整体考虑 视为逆流,所以表冷器热交换效率可写为: 与设备相关的量 t (2)表冷器的接触系数 接触系数的定义式为: t3理想情况下(时间无限)空气饱和温度 空气状态 5 4 6 7 平行线等比例定理 也可写为: 234与135相似 264与175相似 表冷器能量分析 在dA上空气放热(空气) 表冷器吸热(表冷器) 所以 = 表冷器液膜表层空气焓近似不变 因为 所以 与设备和风速相关的量 = (2)表冷器设备的 等于空气处理的 表冷器计算的原则 (1) 表冷器设备的 等于空气处理的 (3)表冷器设备吸收能量等于空气释放的能量 分析思路: 空气初终状态已知, 值可求(空气), 初选设备 调整迎面风速、迎风面积,使符合设备选型,选型后的设备的 要符合空气的 (细化参数,进一步确定) 求设备的Ks,补充水的流速(0.8-2m/s)。 求NTU(KsA) 水初温 水出口温度(能量平衡) 水阻力,空气阻力(风速,水侧流速)。 对于平壁,考虑其两侧的污垢热阻后, 由于两侧面积相同,可以串连成一个热阻 类似的将管子污垢热阻包括进去之后 内表面单位面积的污垢热阻 单位长度 外表面单位面积的污垢热阻 单位长度 与 类比理解 单位长度:相当于考虑面积后的情况 类似的将管子污垢热阻包括进去之后 外表面 5.2.3 换热器热工计算的基本原理 1 传热方程式 (2)热平衡方程式(能量平衡原理) 由于温差不断变化,所以采用平均温差 讨论?? 5.2 对数平均温差法 换热器中流体温度沿程变化示意图 同一位置上对应的温差 顺流时平均温差的推导 作如下假设: (1)冷热流体的质量流量G2、G1以及比热容c2,c1是常数; (2)传热系数是常数; (3)换热器无散热损失; (4)换热面沿流动方向的导热量可以忽略不计。 要计算沿整个换热面的平均温差,首先需要知道局部温差随换热面积的变化,即 ,然后再沿整个换热面积进行平均 在前面假设的基础上,并已知冷热流体的进出口温度,分析微元换热面dA的传热。温差为: 在传热微元面dA内,两种流体的换热量为: 对于热流体 1和冷流体 2: 讨论??? 可见,当地温差随换热面(Ax)呈指数变化,则沿整个换热面的平均温差为: 讨论??? (1) (2) (3) (2)(3) 带入(1) 入口温差 出口温差 顺流: 逆流时采用类似的方法求解(P168 图6-6,参考图例) ( ) ( ) 两端同一位置温差 由于顺流: 顺流时采用类似的表示方法 顺流、逆流统一写成如下形式: 当 可以采用算数平均温差 P169-170应用示例 壳管式换热器的温差? -将冷热流体进出温度考虑成逆流对数平均温差 -修正系数 通过下列P、R参数在图中查到 例:壳侧1程,管侧2程,求温差? 1-壳侧,2-管侧, -入口和出口 5.2.3效能-传热单元数法 三个无因次的定义 (1)热工计算涉及的8个量 (2)采用无因次方程,组合各个变量,减少求解 方程。 5.2.3效能-传热单元数法 三个无因次的定义 (1)热容比 (2)传热单元数 无量纲参数2 无量纲参数1 (3)传热效能 温升较大者的实际温差与换热器中可能存在的最大温差比值 无量纲参数3 效能改写为 或 ?? 对于顺流 如果 (1) (2) (1)+(2) (3) (3) 因为 因为: 上节的结论 变形为: 合并 当 用相同的方法推导如下结论 与前式的差异? 结合前面无量纲定义理解 令 逆流 与设备自身相关的量 顺流 小结: 传热效能 表示实际传热量与可能最大换热量的比值,已整理成相应的图表,供查询。 当求得 后,可以根据它的定义求得传热量 P173 示例: 求顺流换热量Q
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