第10章 传热过程和换热器热计算基础.ppt

二、换热的削弱 折流板：弓形，盘环形，螺旋形等 多管程管壳式换器端部的折流结构 (6) 热管换热器 (7) 微型换热器 增加管程 进一步增加管程和壳程 (3) 交叉流换热器：间壁式换热器的又一种主要形式。其主要特点是冷热流体呈交叉状流动。交叉流换热器又分管束式、管翅式和板翅式三种。 (c) 板翅式交叉流换热器 空调器中的 翅片管组 单位体积内所包含的换热面积作为衡量换热器紧凑程度的衡量指标，一般将大于700m2/m3的换热器称为紧凑式换热器，板翅式换热器多属于紧凑式，因此，日益受到重视。 (4) 板式换热器：由一组几何结构相同的平行薄平板叠加所组成，冷热流体间隔地在每个通道中流动，其特点是拆卸清洗方便，故适用于含有易结垢物的流体。 板片组装式 PHE (5) 螺旋板式换热器：换热表面由两块金属板卷制而成，有点：换热效果好；缺点：密封比较困难。 交错堆叠平板式微型换热器 通道尺寸为400 μm x 1000 μm的 一种微型热交换器 1、简单顺流及逆流的对数平均温差 传热方程的一般形式： 顺流和逆流，假设： （1）冷热流体的质量流量qm2、qm1及 比热容c2,c1是常数； (2) 传热系数是常数； （3）换热器无散热损失； （4）换热面沿流动方向的导热量可以忽略不计。 二、对数平均温差 对数平均温差 2、算术平均温差 平均温差的另一种更为简单的形式是算术平均温差， 算术平均温差相当于温度呈直线变化的情况，因此，总是大于相同进出口温度下的对数平均温差，当 时，两者的差别小于4％；当 时，两者的差别小于2.3％。 3、复杂布置时换热器平均温差的计算 对于复杂流动形式的换热器，其对数平均温差可如下求取：先以冷热流体进、出口温度计算出逆流布置条件下的对数平均温差，然后乘以温差修正系数ψ， 间壁式换热器中冷、热流体的相对流动方向 ? 值取决于无量纲参数 P和 R =热流体冷却温降/冷流体加热温升 =两种流体的热容量之比 =冷流体加热温升/两流体进口温差 =流体2的实际温升与理论上所能达 到的最大温升之比 对数温差修正系数图 例10-5 例10-5 某换热器，壳侧热流体的进、出口温度分别为300℃ 和150℃，管侧冷流体的进出、口温度分别为35℃和85℃。求该 换热器分别布置为顺流、逆流及叉流（一次壳程两次管程）时的 平均温差。 解： 逆流布置 顺流布置 叉流布置 = (85-35)/(300-35) = 0.19 = (300-150)/(85-35) =3 从图查得修正系数ψ = 0.97， = 0.97×159.8 = 155 逆流布置的对数温差最大，即若换热量相同、传热系数 相同时，逆流式换热器所需的换热面积最小。 = (85-35)/(300-35) = 0.19 归纳： (1) 各种流动形式的比较 ★顺流和逆流是两种极端情况，在相同的进出口温度下，逆流的 最大，顺流则最小； ★顺流时 ，而逆流时， 则可能大于 ，可见，逆流布置时的换热最强。 * * 第十章 传热过程与换热器 热计算基础 10.1 传热过程 传热过程——两流体间通过固体壁面进行的换热 一、 传热方程 传热方程 传热系数[W/(m2?K)] ——表征传热过程强烈 程度的标尺，单位温差单位时间内通过单位 面积转递的热量，与涉及物体的物性、流体 流速等与过程相关因素有关。 面积m2 关键——k及Δt 传热过程包含的传热方式： 导热、对流、热辐射 二、 复合传热 辐射换热 对流换热 热传导 复合换热过程中，较多的场合是对流换热起主要作用，可用 适当加大表面传热系数的办法来考虑辐射换热的影响。 辐射换热 表面传热系数 复合表面传热系数 对流换热表面传热系数 辐射换热量 壁面和流体温度 总换热量 稳态时，组成复合换热过 程的各基本过程互不影响， 复合换热的结果是基本换 热过程单独作用的总和。 三、通过平壁和圆筒壁的一维稳态传热过程计算 忽略热辐射换热，则 左侧对流换热热阻 固体的导热热阻 右侧对流换热热阻 过程的热流密度 传热过程总热阻 平壁 圆筒壁 平壁传热系数 对于多层平壁 单位长度圆筒壁传热系数和热阻 单位管长的热流量 例10-1 例10-2 例10-1 已知墙厚200mm；室内的空气温度为20℃，室外空气温 度为-10℃；砖墙导热系数λ = 0.95W/(m·℃)，室内空气对墙面的 对流表面传热系数h1 = 8W/(m2?K)，室外空气的对流表面传系数 h2 = 22W/(m2?K)。（1）试求室内外空气通过单位面积砖