十传热过程分析与换热器计算ppt课件.ppt

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1、章传热过程分析与换热器的热计算在详细讨论了导热、对流、辐射三种热量传递方式的特点和计算方法以后，本章将综合应用这些知识来分析一些典型工程传热问题。本章将从四个方面展开讨论：1.首先分析与计算通过几种不同几何形状固体壁面的传热过程。2.然后针对一种典型的实现两种流体热量交换的设备—间壁式换热器。3.本书以前一些章节中曾陆续介绍过一些强化或削弱热量传递过程的方法，本章第四节将对其进一步归纳与总结。4.本章最后将对几个复杂的热量传递过程的例子进行综合分析。本章要点：1.着重掌握传热过程的分析和计算（肋

2、壁的传热）2.着重掌握临界热绝缘直径的概念和分析计算3.着重掌握顺流及逆流的对数平均温差的分析计算4.掌握换热器的型式和分类以及换热器的热设计5.了解传热的强化和隔热保温技术及有关问题分析本章难点：临界热绝缘直径、对数平均温差的概念和分析计算本章主要内容：第一节传热过程的分析和计算第二节换热器的类型第三节换热器中传热过程平均温差的计算第四节间壁式换热器的热设计第五节热量传递过程的控制(强化与削弱)第一节传热过程的分析与计算传热过程：一侧的热流体通过固体壁面把热量传给另一侧冷流体的过程。传热过程分

3、析求解的基本关系为传热方程式，即式中k为传热系数。1.通过平壁的传热过程计算2.通过圆筒壁的传热过程计算每米管长的传热量：对于多层圆管每米管长的传热量：3、通过肋壁的传热在表面传热系数较小的一侧采用肋壁是强化传热的一种行之有效的方法。下面以平壁的一侧为肋壁的较简单的情况，作为分析肋壁传热的对象。加肋侧的面积Ao＝肋片表面积A2＋两肋片之间壁的表面积A1式中，为肋面总效率。定义肋化系数：则传热系数为所以，只要就可以起到强化换热的效果。对于蒸汽加热的暖气包，由于蒸汽凝结换热系数hi远远大于暖气包对室

4、内空气自然对流时的ho，使这一传热过程中的总热阻完全决定于ho一侧的换热热阻。因此在ho一侧加导热热阻较小的肋片是最有效的改进措施。在表面传热系数较小的一侧采用肋壁是强化传热的一种行之有效的方法。4、临界热绝缘直径为了减少管道的散热损失，采用在管道外侧覆盖热绝缘层或称隔热保温层的办法。热流体通过管道壁和绝缘层传热给冷流体传热过程的热阻为管道的散热量为根据，可解得这个成为临界热绝缘直径记为1.当裸管的外径>dcr时，保温层越厚，保温效果越好2.当裸管的外径

5、作用。3.要考虑较小的λ的保温材料，使dcr用热绝缘层的目的1.节约燃料。2.满足工程技术条件的要求。3.改善劳动条件。对热绝缘材料的要求凡导热性低的材料都可以被用作热绝缘层。不过，通常将导热系数λ值小于0.14W/（m·K）的材料称为隔热材料。热绝缘材料具有下述性能：（1）导热性。（2）机械性能，如抗压和抗拉强度等。（3）不吸水性和耐高热的能力。在设计时进行合理的优化设计使其在满足工艺要求的条件下投资费用最小；在操作中进行最优化操作，对节省传热设备投资，节省能源有着重要的意义。第二节换热器的类

6、型一、换热器的分类1.换热器：把热量从热流体传递给冷流体的热力设备。2.按换热器操作过程分为：间壁式、混合式及蓄热式(或称回热式)三大类。1）间壁式：冷、热流体被壁面间隔开，通过壁面换热。2）混合式：冷、热流体通过直接接触换热。3）回热式：冷、热流体周期性地流过固体壁面换热。在三类换热器中以间壁式换热器应用最广，本节将对其结构型式及换热器中冷、热流体间的平均温差的计算方法作比较详细的介绍。二、间壁式换热器的主要型式适用于传热量不大或流体流量不大的情形。（1）套管式换热器冷溶液进冷溶液出热溶液进套

7、管式换热器：最简单的一种间壁式换热器，流体流动方式有顺流和逆流两种顺流逆流（2）壳管式换热器这是间壁式换热器的一种主要形式，又称管壳式换热器。列管换热器录像管程(TubePass)：由管子组成的通道壳程(ShellPass)：管外壳内通道管程数：流体在管内流动方向数壳程数：流体在壳内流动方向数壳管式换热器的命名壳程数-管程数1-2型：壳程为1，管程为2；2-4型：壳程为2，管程为4。按流动方向，间壁式换热器可分为：顺流(ParallelFlow)换热器；逆流(CounterFlow)换热器；交叉

8、流(CrossFlow)换热器。一般交叉四次以上即可认为是顺流后逆流。1-2型换热器A、固定管板式优点：结构简单,成本低；缺点：壳程不易机械清洗,可能产生较大的热应力；B、浮头式换热器结构较为复杂,成本高,消除了温差应力，应用广泛。C、U型管换热器特点：管内清洗困难(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(4)板式换热器(Plateheatexchanger)板式换热器结构1．固定压紧