第7章-传热过程的分析和计算概要.ppt

§7-2 传热过程的分析和计算 一、通过平壁的传热 二、通过圆筒壁的传热 以外表面面积为基准的传热系数为：（工程用） 三、通过肋壁的传热 四、临界热绝缘半径 § 7-4 换热器的分类及平均传热温差 间壁式换热器：是指冷热流体被壁面隔开进行换热的热交换器。如暖风机、燃气加热器、冷凝器、蒸发器； 间壁式挨热器种类很多，从构造上主要可分为：管壳式、肋片管式、板式、板翅式、螺旋板式等，其中以前两种用得最为广泛。另外，按流体流动方向可有顺流、逆流、交叉流之分。 混合式换热器：冷热流体直接接触，彼此混合进行换热，在热交换同时存在质交换，如空调工程中喷淋冷却塔、蒸汽喷射泵、电厂冷水塔等； 回热式换热器：换热器由蓄热材料构成，并分成两半，冷热流体轮换通过它的一半通道，从而交替式地吸收和放出热量，即热流体流过换热器时，蓄热材料吸收并储蓄热量，温度升高，经过一段时间后切换为冷流体，蓄热材料放出热量加热冷流体。一般用于气体，如锅炉中间转式空气预热器，全热回收式空气调节器等。 平均传热温差： 顺流时： 逆流式： 或 在相同的进出口温度条件下， 逆流也有缺点，即热流体和冷流体的最高温度 集中在换热器的同一端 不论顺流还是逆流，对数平均温差可统一用以下计算式表示，Δtmax、 Δtmin指的是同一端的温度差： 复杂流时换热器平均传热温差 对于其它的叉流式换热器，其传热公式中的平均温度的计算关系式较为复杂，工程上常常采用修正图表来完成其对数平均温差的计算： 由换热器冷热流体的进出口温度，按照逆流方式计算出相应的对数平均温差； 从修正图表由两个无量纲数查出修正系数； 最后得出叉流方式的对数平均温差 四、平均温差法计算 分为设计计算和校核计算。 换热器热计算的基本公式为 1、换热器计算的平均温差法 平均温差法用作设计计算时步骤： 对于校核计算具体计算步骤： 先假设一个流体的出口温度，按热平衡式计算另一个出口温度 根据4个进出口温度求得平均温差Δtm 根据换热器的结构，算出相应工作条件下的总传热系数k 已知k、A和Φ，按传热方程式计算在假设出口温度下的Δtm 根据4个进出口温度，用热平衡式计算另一个 Φ，这个值和上面的 Φ，都是在假设出口温度下得到的，因此，不是真实的换热量 比较两个 ? 值，满足精度要求，则结束，否则，重新假定出口温度，重复(1)~(6)，直至满足精度要求。 强化传热的目的 缩小设备尺寸； 提高热效率； 保证设备安全。 削弱传热的目的 减少热量损失 削弱传热的目的 减少热损失 保证流体温度，满足工业要求 保证设备的正常运行 减少环境热污染，保证可靠的工作环境 保证工作人员的安全 绝热技术（隔热保温技术）对于减少热力设备的热损失、节约能源具有显著经济效益。 在新技术领域，绝热技术对于实现某些过程具有特别重大的意义。例如，各种高速飞行器（如航天飞机等）在通过大气层时会产生强烈的气动加热，若无适当的绝热措施，将导致飞行器烧毁。 隔热保温技术涉及到电力、冶金、化工、石油、低温、建筑及航空航天等许多工业部门的过程实施、节约能源、提高经济效益等问题，目前已发展成为传热学应用技术中的一个重要分支。 7-3 注汽井井筒内的传热计算 井筒内的传热特点 非稳态过程 由多个环节构成 井筒传热的各项热阻（单位长度） —管内对流换热热阻 —套管导热热阻 环空通常按导热处理，引入环空的当量导热系数λe，环空当量导热热阻 环空内的辐射 折算成导热 计算上的困难 传热过程为非稳态导热 传热量的计算 水泥环外缘温度 （5）由ql计算tto、tci （6）根据计算得到的tto、tci，计算λe ，进而求出新的kt ； （7）比较kt和kt0。若二者相差很小，停止迭代计算；否则以kt作为假设值，返回到（3）中重复计算。 为了减少管道的散热损失，采用在管道外侧覆盖隔热保温层或称热绝缘层的办法，但是覆盖保温层并不是在任何情况下都能减少热损失。 在管道外侧覆盖保温层时，如果管道外径d2小于临界热绝缘直径dc时，管道的传热量反而比没有保温层时更大，直到保温层直径大于dc时，才开始起到保温层减少热损失的作用。可以看出，临界热绝缘直径dc与保温层材料的导热系数λins有关，故可以选用不同的保温层材料以改变dc的数值。 在供热通风工程中，一般说来需要覆盖保温层的管道直径大多数是大于dc，只有在管道直径较小，而保温材料的导热系数较大时，才要注意临界热绝缘直径的问题。 在传热表面加上保温层能够起到减少传热的作用。但是在圆筒壁面上增加保温层却有可能导致传热量的增大。其中的原因可以通过分析圆筒壁传热