传热过程分析和换热器计算

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1、第九章传热过程分析与换热器的热计算本章要求掌握的内容：定量：传热过程的计算；对数平均温差的计算；间壁式换热器的设计计算及校核计算。定性：掌握传热过程的热阻分析法；传热过程强化与削弱措施。9-1传热过程的分析和计算传热过程：热量由壁面一侧的流体通过壁面传到另一侧流体中去的过程称传热过程。传热过程分析求解的基本关系为传热方程式式中K为传热系数（在容易与对流换热表面传热系数想混淆时，称总传热系数）。说明：(1)由于平壁的两侧的面积是相等的，因此传热系数的数值不论对哪一侧来说都是一样的。（2）h1和h2的计算；（3）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

2、)9.1.1通过平壁的传热单层多层9.1.2通过圆管的传热内部对流：圆柱面导热：外部对流：hiho对外侧面积而言得传热系数的定义式由下式表示：从热阻的角度来看上面三式相加9.1.3通过肋壁的传热肋壁面积：稳态下换热情况：肋面总效率以肋侧表面积为基准的肋壁传热系数定义肋化系数：则传热系数工程上一般都以未加肋时的表面积为基准计算肋壁传热系数所以，只要就可以起到强化换热的效果。由于β值常常远大于1，而使η0β的值总是远大于1，这就使肋化侧的热阻显著减小，从而增大传热系数的值。9.1.4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；另一方面，降低了对流

3、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的值可见，确实是有一个极值存在，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临界热绝缘直径Bi是管道外表面的毕渥数解：每米电线在不同的绝缘层外径｛do｝=0.0051+2｛δ｝m的散热量为：【例】外径为5.1mm的铝线，外包=0.15W/(m·K)的绝缘层。tfo=40ºC，twi≤70ºC。绝缘层表面与环境间的复合传热系数ho=10W/(m2·K)。求：绝缘层厚度δ不同时每米电线的散热量。

4、(P465)取do＝10~70mm，计算结果用图线表示于图中。散热量先增后减，有最大值。一般的动力保温管道很少有必要考虑临界热绝缘直径。增加电线的绝缘层厚度，可增强电流的通过能力。9.2换热器的型式及平均温差换热器：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。9.2.1换热器的分类按照操作过程间壁式换热器：是指冷热流体被壁面隔开进行换热的热交换器。如暖风机、燃气加热器、冷凝器、蒸发器；间壁式挨热器种类很多，从构造上主要可分为：管壳式、肋片管式、板式、板翅式、螺旋板式等，其中以前两种用得最为广泛。另外，按流体流动方向可有顺流、逆流、交叉流之分。蓄热式换热器

5、：换热器由蓄热材料构成，并分成两半，冷热流体轮换通过它的一半通道，从而交替式地吸收和放出热量，即热流体流过换热器时，蓄热材料吸收并储蓄热量，温度升高，经过一段时间后切换为冷流体，蓄热材料放出热量加热冷流体。一般用于气体，如锅炉中间转式空气预热器，全热回收式空气调节器等。蓄热式换热器混和式换热器混合式换热器：冷热流体直接接触，彼此混合进行换热，在热交换同时存在质交换，如空调工程中喷淋冷却塔，蒸汽喷射泵等；按表面紧凑程度区分紧凑程度可用水力直径dh来区别，或用每立方米中的传热面积即传热面积密度β来衡量。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9.2.2间壁式换

6、热器主要型式优点结构简单，可利用标准管件。两种流体都可在较高温度和压力下换热，传热系数大。传热面积可根据需要增减。套管式换热器缺点单位换热面积金属耗量大，价格较高。检修、清洗不便。2、壳管式换热器间壁式换热器的一种主要形式，又称管壳式换热器。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。1-2型换热器增加管程2-4型换热器进一步增加管程和壳程管壳式换热器优点结构坚固，对压力和温度的适用范围大。管内清洗方便，清洁流体宜走壳程。处理量大。缺点传热效率、结构紧凑性、单位换热面积的金属耗量等不如新型换热器。间壁式换热器的又一种主要型式。

7、其主要特点是冷热流体呈交叉状流动。根据换热表面结构的不同又可分为管束式、管翅式及管带式、板翅式等。管束式3、交叉流换热器管翅式板翅式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。板式换热器优点结构紧凑、体积小、重量轻。流体湍动程度大，强化传热效果好。便于清洗和维修。板式换热器缺点密封周边长，易泄漏。承压能力低（P<2MPa）。流动阻力大，处理量小。5、螺旋板式换热器：换热表面由两块金属板卷制而成，优点结构紧凑，单位体积传热面积大。两种流体都