热工基础与应用 第4版.ppt

③Δtm一定，A一定，k增加，则Φ增加热工基础与应用2.削弱，热绝缘目的：①减少热量或冷量损失，节约能源中国2004年11月25日出台首部《节能中长期专项规划书》：节能和科学用能②保障物体内部温度恒定，减少波动制药过程中，要求恒温③提高低温状态下设备表面温度，防止结霜④防止温度不均匀，减小热应力(人造卫星要求温度恒定，利用热管技术)⑤保证正常工作环境(锅炉司炉工加煤，遮热罩)热工基础与应用二、传热强化原则1.从传热方程式看:k增加A增加(加翅片，受空间及工艺条件限制)Δtm增加(受冷热流体温度的限制，热流体出口温度不能降低到环境温度以下；温度太高，又要受材料强度限制)2.从改变k角度热工基础与应用三、强化传热途径要强化，集中在对流，对于导热，一般来说，δ及λ余度不大要削弱，主要集中在导热、辐射部分1.从影响对流换热因素角度①改变流体流动状况(层流变湍流；自然变强制)②改变表面状况及几何尺寸(短管，小直径管，粗糙管，涂层)③改变流体物性参数(风冷变水冷，流体添加剂，沸腾水中加盐)热工基础与应用湍流或层流？热工基础与应用2.从对流换热实验规律来分析①无相变对流换热，以管内湍流D-B关联式为例②有相变换热热工基础与应用3.从过程物理机制角度①单相对流换热②沸腾减薄边界层增加流体扰动增加换热壁面上的速度梯度③凝结热工基础与应用4.方法归类①有源技术，主动(active)：需要采用外加动力以破坏边界层换热表面振动电磁场作用于流体换热流体振动对换热介质作搅拌将异种或同种流体喷入换热介质或将流体从换热表面抽吸走热工基础与应用②无源技术，被动(passive)：除输送传热介质的功率消耗外，不再需要附加动力涂层粗糙表面扩展表面扰流子涡流发生器添加物热工基础与应用5.从减小导热与辐射换热热阻角度①降低δ/λ冬天穿湿袜子②降低污垢热阻热工基础与应用四、强化传热的经济性分析综合考虑传热效果与流动阻力（成本与运行费用；厂家与用户)提高流速：增强换热，节省初投资成本压损增加，运行费用上升流速还受到两个因素制约：流速不能过低，保证换热面上不快速结垢流速不能过高，避免引起水蚀或振动热工基础与应用五、隔热保温技术低温液化气体的储存和运输航天器返回建筑节能1.工业应用热力设备、工程管路热工基础与应用热工基础与应用高于环境温度的热力设备保温：防止热量散失材料：无机的绝热材料2.分类一般性的绝热材料材料抽真空至10Pa的粉末颗粒热材料多层真空绝热材料低于环境温度的工质和容器隔热：防止热量传入热工基础与应用2）顺流时，而逆流时，则可能大于，可见，逆流布置时的换热最强。思考：选择什么布置方式？热工基础与应用3）那么是不是所有的换热器都设计成逆流形式的就最好呢？不是，因为一台换热器的设计要考虑很多因素，而不仅仅是换热的强弱。比如，逆流时冷热流体的最高温度均出现在换热器的同一侧，使得该处的壁温特别高，可能对换热器产生破坏，因此，对于高温换热器，有是需要故意设计成顺流（混合式布置）热工基础与应用4）工程上两种流体交叉布置，但其中一种流体交叉次数大于4时，按总流向作顺流或逆流计算热工基础与应用二、换热器的热计算1.换热器热设计的目的，所依据的基本方程式及方法1）目的②校核计算：对已有或已选定了换热面积的换热器，在非设计工况条件下，核算能否胜任规定的新任务。热量确定(performancecalculation)①设计计算：设计一个新的换热器，以确定所需的换热面积(designcalculation)热工基础与应用2）基本方程式传热方程式热平衡式设计计算需要确定A以及k校核计算需要确定Φ热工基础与应用式中，不是独立变量，因为它取决于以及换热器的布置。根据热平衡公式可知，一旦和以及4个温度中的3个已知，即可以计算出另外一个温度。因此，上面的两个方程中共有8个变量，即需要给定其中的5个变量，才可以计算另外3个变量热工基础与应用对于设计计算而言，给定的是，以及进出口温度中的3个，最终求对于校核计算而言，给定的一般是，以及2个进口温度，待求的是热工基础与应用3）两类方法①平均温差法(LMTD’smethod)②效能-传热单元法(NTUappro