换热器热计算基础课件.ppt

《换热器热计算基础课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、热交换器热计算基础传热计算解决的问题解决3个问题：①热量衡算，传热速率。②温度沿传热面变化。③twTw不好测。2－1间壁式换热器的传热分析1、传热系数K2、对流换热系数a1、a23、导热系数λ4、平均温压热平衡方程无相变时的热平衡方程有相变的热平衡方程2－2传热系数一、平壁的传热系数对于一个无内热源、热导率为常数、厚度为的单层无限大平壁、两侧流体温度分别为tf1与tf2、表面传热系数分别为与的稳态的传热过程，通过平壁的热流量可由下式计算：或写成二、管壁的传热系数光滑管的传热系数一单层圆管，内、外半径分别为r1、r2，长度为l，热导率为常数，无内热源，圆管内、外两侧的流体温

2、度分别为tf1、tf2,且tf1>tf2，两侧的表面传热系数分别为h1、h2。这是一个由圆管内侧的对流换热、圆管壁的导热及圆管外侧的对流换热三个热量传递环节组成的传热过程，在稳态情况下，运用热阻的概念，很容易求出通过圆管的热流量。根据牛顿冷却公式以及圆管壁的稳态导热计算公式，通过圆管的热流量可以分别表示为分别为圆管内侧的对流换热热阻、管壁的导热热阻和圆管外侧的对流换热热阻。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。三、翅化壁(肋化壁)三、翅化壁(肋化壁)翅化平壁翅片管如图所示,未加肋的左侧面积为

3、，加肋侧肋基面积为，肋基温度为，肋片面积为，肋片平均温度为，肋侧总面积。假设肋壁材料的热导率为常数，肋侧表面传热系数也为常数。在稳态情况下，可以分别对于传热过程的三个环节写出下面三个热流量的计算公式：对于左侧对流换热对于壁的导热对于肋侧对流换热根据肋片效率的定义式联立三式，可得通过肋壁的传热热流量计算公式为上式还可以改写成式中称为以光壁表面积为基准的传热系数，其表达式为式中，称为肋化系数。从上式可见，加肋后，肋侧的对流换热热阻是，而未加肋时为，加肋后热阻减小的程度与有关。从肋化系数的定义可知，，其大小取决于肋高与肋间距。增加肋高可以加大，但增加肋高会使肋片效率降低，从而使肋面总

4、效率降低。减小肋间距，即使肋片加密也可以加大，但肋间距过小会增大流体的流动阻力，使肋间流体的温度升高，降低传热温差，不利于传热。一般肋间距应大于两倍边界层最大厚度。应该合理地选择肋高和肋间距，使及传热系数具有最佳值。在工程上，当时，一般选择较小的低肋；当时，一般选择较大的高肋。为了有效的强化传热，肋片应该加在表面传热系数较小的一侧。肋片管2－3平均温压换热器中流体的常见流型：逆流、顺流、折流、交叉流、各式混合流，见图推导平均温压的条件设定P10流动型式示意图流体平行流动时的温度分布一、逆流平均温压对逆流平均温压的分析所得逆流平均温压的公式注意问题逆流平均温压逆流平均温压对数平均

5、温差对微元面积dA，传热方程为对数平均温差对逆流换热过程tA对数平均温差tAt”t’平壁、圆管壁及肋壁的传热过程时都假设为定值。换热器内的传热过程就不同了，冷、热流体沿换热面不断换热，它们的温度沿流向不断变化，冷、热流体间的传热温差沿程也发生变化，如图所示。因此，对于换热器的传热计算，上式中的传热温差应该是整个换热器传热面的平均温差（或称为平均温压）。于是，换热器传热方程式的形式应为换热器中流体温度沿程变化示意图分析表明，计算换热器的平均温差公式：因为上式中出现对数运算，所以由上式计算的温差称为对数平均温差在工程上，当时，可以采用算术平均温差在相同进、出口温度相同情况下，算

6、术平均温差的数值略大于对数平均温差，偏差小于4%二、顺流平均温压结果与逆流平均温压的形式相同叉流和混合流逆流时的对数平均温差蒸发器或冷凝器温度变化在蒸发器或冷凝器中，冷流体或热流体发生相变，如果忽略相变流体压力的变化，则相变流体在整个换热面上保持其饱和温度。在此情况下，由于一侧流体温度恒定不变，所以无论顺流还是逆流，换热器的平均传热温差都相同，如图所示有相变时换热器内流体的温度变化示意图三、折流平均温压错流：两流体的流向相互垂直，称为错流两种流体在列管式换热器中流动并非是简单的并流和逆流，而是比较复杂的多程流动，既有折流又有错流。错流是指两流体在间壁两侧彼此的流动方向垂直；一种

7、流体作折流流动，另一种流体不折流，或仅沿一个方向流动。若两种流体都作折流流动或既有错流又有折流，称为复杂折流。复杂折流错流简单折流折流ψ称为温差修正系数，表示为P和R两参数的函数式中式表示的温差修正曲线绘于图7-5(a)、(b)和(c)中。错流或折流时的平均温差，通常是先按逆流求算，然后再根据流动型式加以修正折流折流：一流体沿一个方向流动，另一流体反复改变方向称为简单折流。若两流体均作折流，既有折流，又有错流，称为复杂折流。简单折流<1－2>型先逆后顺折流的平均温压<1－2>型先逆后顺折流的