化学工程传热学课件任务三(二).ppt

列管式换热器的型号与规格 1．基本参数 列管换热器的基本参数主要有： ①公称换热面积SN；②公称直径DN；③公称压力pN；④换热管规格；⑤换热管长度L；⑥管子数量n；⑦管程数Np；等等。 2．型号表示方法 列管换热器的型号由五部分组成。 ? ???? ? —?? —??? 1 2 3 4 5 1——换热器代号； 2——公称直径DN，mm； 3——管程数Np，Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ； 4——公称压力pN，MPa； 5——公称换热面积SN，m2。 七 对流传热 1. 对流传热分析 当流体沿壁面作湍流流动时，在靠近壁 面处总有一层流底层存在。在层流底层 和湍流主体之间有一过渡层。 在湍流主体内，流体质点剧烈混合并形成漩涡, 在传热方向上， 流体的温度差极小，各处的温度 基本相同，热量传递主要依靠对 流进行，传导所起作用很小。 在过渡层内，流体的温度发生缓慢变化，传导和对流同时起作用。 层流底层：流体仅沿壁面平行流动,在传热方向上无质点的混合,所以热量传递主要依靠传导进行,由于流体的热导率很小,使层流底层内的传热热阻很大,所以该层内流体的温度差较大. 因此，对流传热的热阻主要集中在层流底层，减薄其厚度是强化传热过程的关键。 2 对流传热基本方程和对流传热系数 （1）牛顿冷却定律 式中 Q ——对流传热速率，W； ——对流传热系数，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＝1/( )——对流传热热阻，K/W； （2）对流传热系数 定义式： 物理意义：对流传热系数是表示在单位温差下，单位传热面积的对流传热速率；其值反映了对流传热的效果。α↑，对流传热越快。 代价：动力消耗↑。 3. 影响对流传热系数的因素 ② 流体流动原因 强制对流：外部机械作功， 一般流速较大， α也较大。 自然对流：由流体密度差造成的循环过程, 一般流速较小，α也较小。 ①流体流动状态 ③流体的物理性质 ④流体的种类和相变化情况 α气体α液体 α有相变α无相变 ⑤传热面的形状、位置和大小 壁面的形状，尺寸，位置、管排列方式等， 造成边界层分离，增加湍动，使α增大。 几种常用的准数名称 准数名称 符号 准数式 意义 努塞尔特准数（给热准数） Nu 表示对流传热系数的准数 雷诺准数（流型准数） Re 确定流动状态的准数 普兰特准数 （物性准数） Pr 表示物性影响的准数 格拉斯霍夫准数 （升力准数） Gr 表示自然对流影响的准数 3. 对流传热系数准数关联式 4.流体无相变时的对流传热系数 对在圆形直管内作强制湍流且无相变，其粘度小于2倍常温水的粘度的流体，可用下式求取给热系数。 Nu=0.023Re0.8Prn 式中n值随热流方向而异，当流体被加热时，n＝0.4；当流体被冷却时，n＝0.3。 应用范围：Re10000， 0.7 Pr 120 l/d ＞60 。若L/d 60，需将上式算得的α乘以[1+(d/l)0.7]加以修正。  特征尺寸：Nu、Pr准数中的l取为管内径d。 定性温度：取为流体进、出口温度的算术平均值。 在流体温度一定的情况下，流体的物性均为定值，此时，对流传热系数式可以写成 α与流体的流速u0.8成正比，与管子的管径d0.2成反比。即增大流速和减小管径都能增大对流传热系数，但以增大流速更为有效。这一规律对流体无相变时的其它情况也基本适用。此外，不断改变流体的流动方向，也能使α得到提高。 自学： 圆形直管内高粘度流体的强制湍流 圆形直管内的强制层流 圆形直管内的过渡状态 弯管内的强制对流 非圆形直管内的强制对流 自然对流 管外强制对流----流体横向流过管束 5. 管外强制对流-------流体在带折流挡板的列管换热器管间流动 圆缺形折流挡板，弓形高度取25%D，?的计算式： 适用范围：Re=2×103～106。 定性温度：进、出口温度平均值；tw→μw。 特征尺寸：（1）当量直径de 正方形排列： 正三角形排列： （2）流速u根据流体流过的最大截面积Smax计算