传热过程分析与换热器热计算

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1、第九章传热过程分析与换热器热计算本章的学习目的分析实际传热问题的能力综合应用三种基本传热方式及其相关公式的能力了解换热器的基本知识和设计过程第9章传热过程分析与换热器热计算7/25/2021-1-§9-1传热过程的分析和计算式中：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。传热过程？基本计算式(传热方程式)？第9章传热过程分析与换热器热计算——§9-17/25/2021-2-1通过平壁的传热K的计算公式？说明：(1)h1和h2的计算；（2）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)单相对流：膜态沸腾：(8-24)(

2、6-23)第9章传热过程分析与换热器热计算——§9-17/25/2021-3-2通过圆管的传热hiho内部对流：圆柱面导热：外部对流：其中：第9章传热过程分析与换热器热计算——§9-17/25/2021-4-3通过肋壁的传热肋壁面积：稳态下换热情况：A1A2Ai肋面总效率第9章传热过程分析与换热器热计算——§9-17/25/2021-5-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。第9章传热过程分析与换热器热计算——§9-17/25/2021-6-4带保温层的圆管传热——临界热绝缘直径圆管外敷保温层后：可见，保温层使得导热热阻增加，换热削弱；

3、另一方面，降低了对流换热热阻，使得换热赠强，那么，综合效果到底是增强还是削弱呢？这要看d/ddo2和d2/ddo22的值第9章传热过程分析与换热器热计算——§9-17/25/2021-7-可见，确实是有一个极值存在，那么，到底是极大值，还是极小值呢？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。or第9章传热过程分析与换热器热计算——§9-17/25/2021-8-§9-2换热器的型式及平均温差换热器的定义：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

4、种类型换热器简介第9章传热过程分析与换热器热计算——§9-27/25/2021-9-3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第9章传热过程分析与换热器热计算——§9-27/25/2021-10-(2)管壳式换热器：最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。第9章传热过程分析与换热器热计算——§9-27/25/2021-11-增加管程第9章传热过程分析与换热器热计算——§9-27/25/2021-12-

5、进一步增加管程和壳程第9章传热过程分析与换热器热计算——§9-27/25/2021-13-(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第9章传热过程分析与换热器热计算——§9-27/25/2021-14-(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的换热器称为紧凑式换热器，

6、板翅式换热器多属于紧凑式，因此，日益受到重视。第9章传热过程分析与换热器热计算——§9-27/25/2021-15-(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。第9章传热过程分析与换热器热计算——§9-27/25/2021-16-4简单顺流及逆流换热器的对数平均温差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dth

7、dtcthtc第9章传热过程分析与换热器热计算——§9-27/25/2021-17-以顺流情况为例，并作如下假设：（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。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第9章传热过程分析与换热器热计算——§9-27/25/2021-18-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9-13中微元换热面dA一段的传热。温差为：在固体微元面dA内，两

8、种流体的换热量为:对于热流体和冷流体: