《传热和换热器》PPT课件

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1、第十章传热和换热器§9-1通过肋壁的传热传热过程？基本计算式(传热方程式)？式中：K是传热系数(总传热系数)。对于不同的传热过程，K的计算公式也不同。肋壁面积：稳态下换热情况：A1A2Ai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。§10-2有复合换热时的传热计算对流与辐射并存的换热称为复合换热对流换热密度辐射换热热流密度当引入温差，用对流换热冷却公式的形式来计算辐射热流密度时，可把上式写成称为辐射换热表面传热系数§10-3传热的增强和削弱1.增强传热的方法1）扩展传热面2）改变流动状况3）使用

2、添加剂改变流体物性4）改变表面状况5）改变换热面的形状和大小6）改变能量传递方式7）靠外力产生振荡，强化传热2.削弱传热的方法1）覆盖热绝缘材料泡沫热绝缘材料超细粉末热绝缘材料真空热绝缘层2）改变表面状况改变表面的辐射特性附加抑制对流元件§10-4换热器的型式及基本构造换热器的定义：用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定的工艺要求的装置2换热器的分类：三种类型换热器简介3间壁式换热器的主要型式套管式换热器：最简单的一种间壁式换热器，流体有顺流和逆流两种，适用于传热量不大或流体流量不大的情形顺流逆流(2)管壳式换热器：最

3、主要的一种间壁式换热器，传热面由管束组成，管子两端固定在管板上，管束与管板再封装在外壳内。两种流体分管程和壳程。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(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。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

4、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。(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。传热方程的一般形式：这个过程对于传热过程是通用的，但是当温差沿整个壁面不是常数时，比如等壁温条件下的管内对流换热，以及我们现在遇到的换热器等。对于前者我们曾经提到过对数平均温差(LMTD)的公式，但是没有给出推导。下面我们就来看看LMTD的推导过程dt1dt2t1t2§10-5平均温度差以顺流情况为例，并作如下假设：（1）冷热流体的质量流量M2、M1以及比热容c2,c1是

5、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。要想计算沿整个换热面的平均温差，首先需要知道当地温差随换热面积的变化，即，然后再沿整个换热面积进行平均在前面假设的基础上，并已知冷热流体的进出口温度，现在来看图10-13中微元换热面dA一段的传热。温差为：在固体微元面dA内，两种流体的换热量为:对于热流体和冷流体: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)(2)(3)(1)+(2)+(3)对数平均温差顺流：逆流时：过程和公式与顺流是完全一样，因此，最终

6、仍然可以得到：顺流和逆流的区别在于：顺流：逆流：或者我们也可以将对数平均温差写成如下统一形式(顺流和逆流都适用)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，即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％。§9-6换热器的热计算换热器热计算分两种情况：设计计算和校核计算(1)设计计算：设计一个新的换热器，以确定所需的换热面积校核计算：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，核算他能否胜任规定的新任务。换

7、热器热计算的基本方程式是传热方程式及热平衡式式中，不是独立变量，因为它取决于以及换热器的布置。另外，根据公式，一旦和以及中的三个已知的话，我们就可以计算出另外一个温度。因此，上面的两个方程中共有8个未知数，即需要给定其中的5个变量，才可以计算另外三个变量。对于设计计算而言，给定的是，以及进出口温度中的三个，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，待求的是换热器的热计算有两种方法：平均温差法效能-传热单元数(-NTU)法平均温差法：就是直接应用传热方程和热平衡方程进行热计算，其具体步骤如下：对于设计计算（已

8、知，及进出口温度中的三个，求）初步布置换热面，并计算出相应的总传热系数k根据给定条件，由热平衡式求出进、出口温度中的那个待定的温度由冷热流体的4个进出口温度确定平均温差由传热方程式计算所需的换热面积A，并核算换热面流体的流动阻力如果流动阻力过大，则需要改变方案重新设计。对于校核计算（已知，及两个进口温度