第5节 传热4.ppt

5.6.2 传热操作型计算 操作型计算问题主要可分为两大类。 第一类操作型问题： 计算条件：换热器的主要结构尺寸A、n、d等，工艺流体（可以是冷流体也可以是热流体）和换热介质（可以是加热介质或冷却介质）的流量和进口温度； 计算目的：求换热介质与工艺流体的出口温度； 第二类操作型问题： 计算条件：换热器主要结构尺寸A、n、d等，工艺流体的流量、进出口温度、换热介质的进口温度； 计算目的：求换热介质的流量与出口温度。 5.6.2 传热操作型计算 计算方法：联立热量衡算方程与传热速率方程 逆流 5.6.2 传热操作型计算 并流 （1）对第一类问题可以将以上两方程整理成线性方程；而后求二元线性方程组； （2）对第二类问题无法整理成线性方程，需迭代计算；但是若对数平均温差可以用算术平均温度差代替，则不用试差 （3）若一侧有相变则不用试差，可直接求解。 练习：课后习题7下周课程预习：5月12日 周一 辐射传热 章节复习5月14日 周三 蒸发概述 蒸发设备 几种传热过程对流给热系数的比较： α相变 α无相变，α强制 α自然， α湍流 α层流，α水平 α垂直， α错排 α直排，α滴状 α膜状， α核状 α膜状 由 可知主要从以下几方面来强化传热过程： 5. 5 传热过程的强化 5.5.1 增大传热面积 传热面增大，传热量增大，设备体积增大，投资费用增大，这种方法是一种简单的强化传热方法，即换一台同样型式但传热面面积大的换热器。 另一种方法是增大单位体积换热器的传热面积，如在管外增加螺旋翅片，以增加传热面积。 5. 5 传热过程的强化 5. 5 传热过程的强化 螺旋形翅片管 5.5.2 增大传热推动力 逆流的推动力大于并流，可以将并流换热器改为逆流换热器。教材p225 例5-6 5.5.3 减小传热阻力，增大传热系数 管外污垢热阻 管内污垢热阻 管内流体对流给热阻力 管外流体对流给热阻力 总传热阻力 间壁导热阻力 （1）减小污垢热阻的方法有： ① 停车除垢； ② 在流体中加入阻垢剂。 5.5.3 减小传热阻力，增大传热系数 （2）增大对流给热系数的方法主要有： ① 增大流体的流速 流速增大，流体的湍动程度提高，层流底层厚度减小，对流传热阻力减小，对流给热系数增大，如圆形直管管内湍流时：单管程改为双管程，流速加倍或流量增加一倍。 5.5.3 减小传热阻力，增大传热系数 ② 增强流体的湍动、扰动程度 流体在管内的流速不变，但增加管内壁粗糙度或在管内增加麻花铁、金属卷片等添加物，增强管内流体的扰动，减小层流底层厚度，从而增大对流给热系数； 在管外壁装翅片或管外即壳程安装挡板增强管外流体的扰动，增大管外流体的对流给热系数。 5.5.3 减小传热阻力，增大传热系数 ③ 在流体中添加固体颗粒 一方面，固体颗粒的扰动与搅拌作用，增加流体的对流给热系数，另一方面，固体颗粒不断撞击管壁降低了污垢层的形成和增长。 ④ 在气体中喷入液滴 气体传热能力低，当液滴落于管壁上时，气相传热转变为液膜传热，而液膜传热强度高促使传热过程得到强化。 5.5.3 减小传热阻力，增大传热系数 讨论： 以上措施孤立起来看是可以强化传热过程的，但实际应用中应具体问题具体分析： （1）若污垢结垢严重，Rs1、Rs2很大时，强化传热首先应进行除垢； 5.5.3 减小传热阻力，增大传热系数 （2）若结垢不严重，污垢热阻可以忽略时，如新设备 间壁的导热热阻较小，与流体的对流热阻相比可忽略时 若α1α2，如用蒸汽冷凝加热管内流体，则： 5.5.3 减小传热阻力，增大传热系数 此时增大传热系数的措施应设法提高α2，而不应去提高α1 ；反之亦然； 若α1≈α2 ，要强化传热，必须同时增大α1和α2 ，否则只增加一侧流体的对流给热系数，强化效果均不明显。 5.5.3 减小传热阻力，增大传热系数 （3）对相变一侧的流体对流给热系数很大，再提高其对流给热系数对强化传热已没有多大作用； 结论：间壁两侧流体传热，由对流、导热五个步骤串联而成，因此传热过程速率受五个步骤中传热速率最慢的所控制，即受热阻最大的步骤所控制；要强化传热过程，必须减小热阻最大的传热过程的传热阻力，增大给热系数。 5.5.4 沸腾给热过程的强化 （1）沸腾给热中，汽泡产生与运动情况影响极大；粗糙的加热面能提供更多的汽化核