第二章传热试卷.ppt

换热器的分类 根据传热原理和 实现热交换的方法 间壁式 混合式 蓄热式 换热面的型式 管式 板式 翅片式 1、夹套式换热器 2、蛇管式换热器 3、螺旋板式换热器 4、板式换热器 5、热管 4－5.2 其它热交换器 作业：P72-73：思考题3，习题 2，4，5，9，10 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * 它分三个阶段: （1）热量自热流体传到固体壁面的一侧（2）从壁面的一侧传到另一侧；（3）从壁面的一侧传到冷流体。 该层中温差较大，即 温度梯度较大。通过实验测定：δb内的温度变化占一侧流体温度变化的90%以上。所以对传热速率具有决定性的影响。 在层流内层以外的过渡区，流体质点的运动开始出现混合，但仍有温度梯度存在，是热传导和热对流共同作用的结果。 在湍流主体内，流体质点剧烈混合，可认为无传热阻力，温度梯度已消失。 由上所述，对流传热是层流内层的传导传热和层流内层以外的对流传热的总称。 在靠近壁面有一厚度为δb的层流内层，层内相邻层间没有流体的宏观运动。在垂直于流动方向上不存在热对流，该方向上的热传递仅为流 体的热传导。 对流传热是一个复杂的过程,为了便于处理，把对流传热看作相当于通过厚度为δ的传热边界层的热传导过程（将温度梯度有显著变化的区域称为传热边界层）,这一传热边界层称为有效膜。有效膜中包括了真实的层流内层的厚度δb和与层流内层外的与其热阻相当的虚拟厚度δf 。 δ=δb＋δf 即把层流内层之外的热阻折合成的厚度δf 。 必须指出：δf是不存在的，它完全是为了处理问题的方便而假设的。即：有效膜是虚拟的，而层流内层是真实存在的。 2－3.2牛顿冷却定律 把流体对流传热过程看作是通过传热边界层（即有效膜）的传导传热，可以把复杂的对流传热用理论上较为成熟的热传导原理来处理。 ——对流传热基本方程，也称牛顿冷却定律 当壁面向冷流体给热时 实际上传热边界层的厚度δ不能测定，因为δ包括虚拟的厚度δf 。令α=λ/δ为传热膜系数，则 当热流体对壁面传热时 α的物理意义：单位时间内，单位传热面积上，温差为1k时，所能传递的热量。所以α是对流给热强度的标志。α↑，传热效果好。 ①流体的状态：气、液、蒸气、相变化等； ②流体的物理性质：密度、比热、导热系数、粘度等； ③流体的流动形态：层流或湍流； ④流体的对流状况：自然对流、强制对流； ⑤传热表面的形状、位置及大小：如管、板、管束、排列方式、垂直或水平放置等。 1、影响因素 2－3.3 对流传热膜系数α 牛顿冷却定律似乎简单，实际上并未减少计算上的困难，而是将难以测定的传热边界层厚度δ等所有复杂因素概括在传热膜系数α中了。 实验证明：影响α的因素很多，概括起来可用下列未定方程来表示。 2、传热过程的特征数 对流给热系数的因素如此之多，要建立一个普遍适用的α计算式是十分困难的。工程上采用因次分析和实验的方法确定不同影响因素之间的具体关系，所有这些关系式统称为对流给热系数的经验关联式。 准数名称 符 号 意 义 努塞尔特准数（Nusselt） Nu=αd/λ 表示对流传热系数的准数 雷诺准数 （Reynolds） Re=duρ/μ 确定流动状态的准数 普兰特准数 （Prandtl） Pr=cpμ/λ 表示物性影响的准数 格拉斯霍夫准数（Grashof） Gr=βgΔtdi3ρ2/μ2 表示自然对流影响的准数 § 2－4 热交换计算 化工生产中最常用的传热操作是热流体经管壁（或器壁）向冷流体传热的过程，该过程称为热交换或换热。 2－4.1 总传热速率方程 热量的传递属于：对流→导热→对流类型 即, 热流体的热量 管外壁 管内壁 冷流体 热流体向外壁对流传热： 管壁热传导： 内壁向冷流体对流传热： 对于稳定传热： 1．当传热面为平壁时，A=A1=A2=Am，则： ——换热器的传热总系数 K——换热器的传热总系数，单位：w·m-2·K-1。物理意义：在数值上等于单位传热面积、单位温度差下的传热速率。K值越大，则单位传热面积所传递的热量就越多。 当间壁为复合壁时 2．当传热面为圆筒壁时，两侧的传热面积不等，则： ——对数平均面积 ——对数平均半径，当r2/r1≤2时 ——算术平均