工程热力学与传热学第13章传热与换热器

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1、Chapter13HeatTransferandHeatExchangers1第13章传热和换热器主要内容：13-1传热过程的分析和计算13-2换热器的种类及平均温差13-3换热器的热计算原理13-4传热的强化和保温技术21、通过平壁的传热K的计算公式？13-1传热过程的分析和计算δtw1tw2tf2tf1α2α13例题：已知墙厚240mm，室内空气温度为20℃，室外气温为-10℃，砖墙的导热系数为λ=0.95W/（m·℃），室内空气对墙面的对流换热系数α1=8W/（m2·℃），室外空气对墙面的对流换热系数α2=22W/（m2·℃），试求此时室内

2、、外空气的传热量和砖墙内侧的温度。42、通过圆筒壁的传热K的计算公式？13-1传热过程的分析和计算5例题：内、外直径分别为180mm和220mm的矿井冷媒输送管道，管外包一层厚120mm的保温层。冷媒管道的导热系数λ1=40W/（m·℃），保温层的导热系数λ2=0.1W/（m·℃），管内冷媒tf1=-15℃，周围空气的温度tf2=25℃，两侧的对流换热系数α1=100W/（m2·℃），α2=8.5W/（m2·℃）。试求单位管长的传热量和保温层外表面的温度。613-2换热器的种类及平均温差1、换热器的定义：能将热流体的热量传给冷流体的设备。2、换热

3、器的分类：三种类型换热器7换热器的应用广泛，日常生活中取暖用的暖气散热片、汽轮机装置中的凝汽器和航天火箭上的油冷却器等，都是换热器。它还广泛应用于化工、石油、动力和原子能等工业部门。它的主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。　换热器既可是一种单独的设备，如加热器、冷却器和凝汽器等；也可是某一工艺设备的组成部分，如氨合成塔内的热交换器。83、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13-2换热器的种类及平均温差9

4、3、间壁式换热器的主要型式——壳管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13-2换热器的种类及平均温差10增加管程进一步增加管程和壳程3、间壁式换热器的主要型式——壳管式换热器13-2换热器的种类及平均温差11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。(b)板翅式交叉流换热器——紧凑式换热器(a)管束式交叉流换热器3、间壁式换热器的主要型式——交叉流换热器13-2换热器的种类及平均温差12由一组几何结

5、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的流体。3、间壁式换热器的主要型式——板式换热器13-2换热器的种类及平均温差13换热表面由两块金属板卷制而成，优点：换热效果好；缺点：密封比较困难。3、间壁式换热器的主要型式——螺旋板式换热器13-2换热器的种类及平均温差14混合式（接触式）换热器火力发电厂，化工场的洗涤塔等13-2换热器的种类及平均温差回热式换热器1516174、简单顺流及逆流换热器的对数平均温差为什么需要对数平均温差以下面的顺流套管式换热器为例给出推导过程主要假设：（1）冷

6、热流体的质量流量、比热容ch,cc以及传热系数都是常数；（2）换热器无散热损失；（3）换热面沿流动方向的导热量忽略不计。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13-2换热器的种类及平均温差18在前面假设的基础上，并已知冷热流体的进出口温度，现在来看下图中微元换热面dA一段的传热。AAAxdAO热流体：冷流体：传热量：当地温差：13-2换热器的种类及平均温差19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：13-2换热器的种类及平均温差20(1)(2)(3)(2),(3

7、)代入(1)对数平均温差13-2换热器的种类及平均温差21顺流：逆流：二者完全一样AAAxdAO13-2换热器的种类及平均温差22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统一形式(顺流和逆流都适用)13-2换热器的种类及平均温差235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％。13-2换热器的种类及平均温差2413-3换热器的热计算: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

8、换热面积(2)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。换热器热计算的基本方程式是传热