第10章-传热过程分析和换热器计算.ppt

第十章 传热过程分析与换热器的热计算;本章要求掌握的内容：;10-1 传热过程的分析和计算 传热过程：热量由壁面一侧的流体通过壁面传到另一侧流体中去的过程称传热过程。;说明： (1)由于平壁的两侧的面积是相等的，因此传热系数的数值不论对哪一侧来说都是一样的。 （2） h1和h2的计算；（3）如果计及辐射时对流换热系数应该采用等效换热系数(总表面传热系数);10.1.2 通过圆管的传热;对外侧面积而言;10.1.3 通过肋壁的传热;以肋侧表面积为基准的肋壁传热系数;工程上一般都以未加肋时的表面积为基准计算肋壁传热系数;10.1.4 临界热绝缘直径;可见，确实是有一个极值存在，从热量的基本传递规律可知，应该是极大值。也就是说，do2在do1- dcr之间，?是增加的，当do2大于dcr时，?降低。一般保温动力管道外径均大于临界值，所以很少考虑临界热绝缘直径的问题。; 解：每米电线在不同的绝缘层外径｛do｝=0.0051+2｛δ｝m的散热量为：;散热量先增后减，有最大值。;10.2 换热器的型式及平均温差;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；;;蓄热式换热器;混和式换热器;按表面紧凑程度区分;适用于传热量不大或流体流量不大的情形。 ;优点;2、壳管式换热器 ;第10章-传热过程分析和换热器计算;2-4型换热器;管壳式换热器;间壁式换热器的又一种主要型式。其主要特点是冷热流体呈交叉状流动。根据换热表面结构的不同又可分为管束式、板翅式、管翅式等。;板翅式热交换器基本结构;板翅式换热器结构组成 由基本换热元件组成，在两块平隔板中夹着一块波纹形导热翅片，两端用侧条密封，形成一层基本换热元件，许多这样的元件交错叠合（使相邻两流道流动方向交错）焊接起来构成板式换热器。;第10章-传热过程分析和换热器计算;逆流板束;板翅式换热器由于两侧都有翅片，做气－气换热，传热系数对空气可达350 W/(m2·℃)。板翅换热器结构非常紧凑，轻巧，每立方米体积中容纳的传热面积可高达4300 m2，承压可达100bar。 缺点：容易堵塞，清洗困难，不易检修。 适用于清洁和无腐蚀的流体换热。 ;;是一种带翅的管式热交换器，可以有壳也可以没壳 在动力、化工、制冷等工业中有广泛应用 工业缺水及工业用水的环境污染问题日益突出，空气冷却器引起人们的重视 许多化工厂中有90%以上冷却负荷由空冷器负担;1、构造和工作原理;基管有圆管、扁平管和椭圆管 翅片类型多样，可以各自加在每根单管上，也可以同时与数根管子相连;空冷器是一种常见的翅片管热交换器，以空气为冷却介质。组成部分包括管束、风机和构架等。;第10章-传热过程分析和换热器计算;特点： 传热面积增加(比光管可增大2-10倍) 可以促进流体湍流，传热系数比光管提高1-2倍 结构紧凑并使金属消耗量降低 翅片材料可与基管不同，材料的选择与利用更为合理 维护费用只有水冷系统的20-30%;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。;为了满足传热和压力降的要求，对于板式;? 流体的流动可以是串联、并联（这时形;第10章-传热过程分析和换热器计算;流程组合;第10章-传热过程分析和换热器计算;第10章-传热过程分析和换热器计算;第10章-传热过程分析和换热器计算;板式换热器;优点;5、螺旋板式换热器：换热表面由两块金属板卷制而成，;第10章-传热过程分析和换热器计算;优点;10.3.1 简单顺流及逆流换热器的对数平均温差;以顺流情况为例，作如下假设： （1）冷热流体的质量流量qm2、qm1以及比热容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。;在假设的基础上，并已知冷热流体的进出口温度，现在来看图中微元换热面dA一段的传热。温差为：;可见，当地温差随换热面呈指数变化，则沿整个换热面的平均温差为：;(1);不论顺流逆流，对数平均温差可统一用下式表示：;3 算术平均与对数平均 平均温差的另一种更为简单的形式是算术平均温差，即; 实际换热器一般都是处于顺流和逆流之间，或者有时是逆流，有时又是顺流。对于这种复杂情况，我们当然也可以采用前面的方法进行分析，但数学推导将非常复杂，实际上，逆流的平均温差最大，因此，人们想到对纯逆流的对数平均温差进行修正以获得其他情况下的平均温差。;;;;;关于?的注意事项 （1）? 值取决于无量纲参数 P和 R;10.3.3 各种流动形式的比较;(3) 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，