第10章 传热和换热器教学课件.ppt

10-1、传热过程与传热系数 热流体通过固体壁把热量传递给冷流体的综合过程，称为传热过程。 一、通过圆筒壁的传热 在绪论中讨论了通过平壁的传热过程，即为第二章中介绍的，第三类边界条件下，通过平壁的导热过程。 热流量： 在第二章稳态导热中讨论了通过圆筒壁的导热过程 2、传热系数： 通过 单位管长的热流量： 单位管长的传热系数： 10-2、传热的增强和削弱 传热的基本公式：?＝k( tf1—tf2 ) A 增强或削弱传热的三条基本途径： 改变k (R)、A、?t 增强传热：(1) 增大传热系数k(或减小传热热阻R)。 (2) 扩展传热面A。 (3) 加大传热温差?t。 削弱传热：(1) 减小传热系数k (或增大传热热阻R) (2) 缩小传热面A。 (3) 减小传热温差?t。 有许多具体措施，参看书上P.261～265 10－3、换热器简介 在工业生产中所遇到的换热器是很多的，例如：汽车、拖拉机的散热器 — 水箱，用于把气缸中的热散发出来；冲天炉的热风炉胆，把空气预热后再送进炉内；电厂锅炉中的受热面、省煤器、空气预热器、凝气器等都是换热器。 换热器是实现二种或二种以上温度不同的流体相互换热的设备。在换热器中，热量由热流体传向冷流体。 一、换热器的种类 在换热器中，以间壁式换热器使用最广泛、最普遍。间壁式换热器的种类很多，本节介绍间壁式换热器的各种类型。 二、间壁式换热器的工作原理 冷热两种流体不直接接触，互不相混进行换热。 在间壁式换热器中，冷、热两种流体被金属壁隔开，分别在壁的两侧流过。例如：油冷却器 —水冷却油；省煤器—高温烟气加热给水；汽车水箱—空气冷却气缸缸套中的热水。 三、间壁式换热器的型式和基本构造 1、管壳式换热器： 壳体内有许多管子，管内流一种流体，管外壳体中流另一种流体。 按流体在换热器中的流动方式，可分为：顺流、逆流、交叉流、混合流几种。 管壳式换热器 优点：（1）易加工：管道+壳体，结构可靠。 （2）易清洗。 （3）适应性强、用途广泛：用于高压、有真空度、有压差的情况。 例如：锅炉中，管内是高压的水、水蒸气，管外是烟气（1个大气压）。凝气器中，管内是一个气压的冷却水，管外（壳内）是高真空度的蒸汽。 缺点：结构不够紧凑，体积较大。 管壳式换热器在工业上应用最广泛，历史最悠久。 2、肋片管式换热器： 管外流气体，在管子外壁加装肋片，大大增加了气侧的换热面积，强化了传热。用于换热面两侧冷热流体表面传热系数相差较大的情况。 优点：结构紧凑 缺点：肋片侧流动阻力大。 3、板式换热器： 冷热两流体的流道彼此相间隔，冷热流体相间地流过奇、偶数流道。 板式换热器 优点： 传热系数高：最佳可达7000 w/m2.K（水-水）； 阻力较小（相对于高传热系数）。 结构紧凑：250~1000 m2/m3； 拆装、清洗方便等。 目前广泛应用于供暖采暖、食品、医药、化工等部门。 4、板翅式换热器： 在二块平隔板之间夹一块波纹形导热翅片，焊死，不能有缝隙。 波纹板可做成多种形式，其目的是增加流体的扰动，诱导湍流，以增强传热。 板翅式换热器 优点： (1) 结构非常紧凑：可高达4300 m2/m3 (2) 承压能力强：可达100 bar（10 MPa） (3) 传热系数有明显改善：由于两侧都有翅片，用于气-气换热时，可达350 w/m2.K。 缺点： (1) 容易堵塞，清洗困难。 (2) 检修不易。 可用于清洁和无腐蚀的流体间换热。 5、螺旋板式换热器： 螺旋通道有一定厚度，冷热两种流体分别在两个螺旋通道中流动，象两盘蚊香重叠在一起。 按流体在流道中流动情况的不同，可分为：顺流式、逆流式两种方式 螺旋板式换热器 优点：(1) 结构比较紧凑（单位体积的传热面积约为管壳式的20倍），流动阻力较小。 (2) 有“自洁”作用：当流道壁面形成污垢以后，通道截面缩小，流速增加，起到冲刷作用。污垢的形成速度是管壳式的1/10。 缺点：(1) 不易拆洗：污垢形成速度慢，但一旦形成，清洗较困难。 (2) 拆修困难。 (3) 承压能力低：由于密封不好，故承压能力低。一般用于p ? 10bar（1MPa）情况。 10-5、平均温度差 在工业生产中遇到的换热器是很多的。如汽车、拖拉机的散热器—水箱；用于把气缸中的热散发出来；冲天炉的热风炉胆：把空气预热后再送进炉内；电厂锅炉中的受热面、省煤器、空气预热器、凝汽器等等，都是换热器。换热器是实现二种(或二种以