传热的基本概念.ppt

例 一列管式换热器，由?25×2.5mm的钢管组成。管内为CO2，流量为6000kg/h，由55℃冷却到30℃。管外为冷却水，流量为2700kg/h，进口温度为20℃。CO2与冷却水呈逆流流动。已知水侧的对流传热系数为3000W/m2·K，CO2 侧的对流传热系数为40 W/m2·K 。试求总传热系数K，分别用内表面积A1，外表面积A2表示。 解：查钢的导热系数λ=45W/m·K 取CO2侧污垢热阻Ra1=0.53×10-3m2·K/W 取水侧污垢热阻Ra2=0.21×10-3m2·K/W 以内、外表面计时，内、外表面分别用下标1、2表示。 两种流体进行热交换时，在沿传热壁面的不同位置上，在任何时间两种流体的温度皆不变化，这种传热称为稳定的恒温传热。如蒸发器中，饱和蒸汽和沸腾液体间的传热。 ΔTm=Th-Tc 式中 Th——热流体的温度℃； Tc——冷流体的温度℃。 3.5.4传热平均温度差的计算 按照参与热交换的两种流体在沿着换热器壁面流动时各点温度变化的情况，可将传热分为恒温传热与变温传热两类。  （1） 恒温传热 在传热过程中，间壁一侧或两侧的流体沿着传热壁面，在不同位置时温度不同，但各点的温度皆不随时间而变化，即为稳定的变温传热过程。该过程又可分为下列两种情况： 1) 间壁一侧流体恒温另一侧流体变温，如用蒸汽加热另一流体以及用热流体来加热另一种在较低温度下进行沸腾的液体 。 2) 间壁两侧流体皆发生温度变化，这时参与换热的两种流体沿着传热两侧流动，其流动方式不同，平均温度差亦不同。即平均温度差与两种流体的流向有关。生产上换热器内流体流动方向大致可分为下列四种情况。 （2） 变温传热 并流 参与换热的两种流体在传热面的两侧分别以相同的方向流动。 生产上换热器内流体流动方向大致可分为下列四种情况： 逆流 参与换热的两种流体在传热面的两侧分别以相对的方向流动。 错流 参与换热的两种流体在传热面的两侧彼此呈垂直方向流动。 ? 折流 简单折流：一侧流体只沿一个方向流动，而另一侧的流体作折流，使两侧流体间有并流与逆流的交替存在。 复杂折流：参与热交换的双方流体均作折流。 T2 T1 t1 t2 T1 T2 t1 t2 图 两侧流体变温时的温度变化 并流 逆流 错流 折流 1 2 1 2 1 2 1 2 图 换热器中流体流向示意图 换热器内装有圆缺形挡板（缺口面积为25%的壳体内截面积）时，壳方流体的对流传热系数的关联式为： 1）多诺呼法 Nu=0.23Re0.6Pr1/3（μ/μw）0.14 应用范围: Re=(2~3)×104 特性尺寸: 取管外径，流速取每排管子中最狭窄通道处的流速。 定性温度: 除μw取壁温外，均为流体进、出口温度的算 术平均值。 （3） 流体在换热器的管间流动 2）凯恩法 Nu=0.36Re0.55Pr1/3（μ/μw）0.14 注：若换热器的管间无挡板，管外流体沿管束平行流动，则仍用管内强制对流的公式计算，只须将公式中的管内径改为管间的当量直径。 应用范围: Re=2×103~1 ×105 特性尺寸: 取当量直径，管子排列不同，计算公式也不同。 定性温度: 除μw取壁温外，均为流体进、出口温度的算 术平均值。 1/3 0.10 109~1012 1/4 0.59 104~109 高度L 垂直管或板 1/3 0.13 109~1012 1/4 0.53 104~109 外径d0 水平 圆管 n c GrPr 范围 特征尺寸 加热表面形状 Nu=c（GrPr）n 定性温度: 取膜的平均温度，即壁面温度和流体平均温度的算 术平均值。 式中的c、n值见表 3.3.5 自然对流 蒸汽冷凝有膜状冷凝和滴状冷凝两种方式。 膜状冷凝：由于冷凝液能润湿壁面，因而能形成一层完整的膜。在整个冷凝过程中，冷凝液膜是其主要热阻。 滴状冷凝：若冷凝液不能润湿避免，由于表面张力的作用，冷凝液在壁面上形成许多液滴，并沿壁面落下，此中冷凝称为滴状冷凝。在实际生产过程中，多为膜状冷凝过程。 蒸汽冷凝时的传热推动力是蒸汽的饱和温度与壁面温度之差。 3.3.6 流体有相变时的对流传热系数 （1） 蒸汽冷凝时的对流传热系数 1）