传热学——传热过程与换热器计算.ppt

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1、第八章传热过程分析与换热器热计算8-1传热过程的分析和计算传热过程基本计算式(传热方程式)传热过程分析求解的基本关系为传热方程式式中为传热系数（在容易与对流换热表面传热系数想混淆时，称总传热系数）。1、通过平壁的传热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通过圆管的传热在稳态条件下，通过各环节的热流量是不变的。圆柱面导热：外部对流：内部对流：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3、通过肋壁的传热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

2、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。式中，为肋面总效率。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。4、临界热绝缘直径为了减少管道的散热损失，采用在管道外侧覆盖热绝缘层或称隔热保温层的办法。热流体通过管道壁和绝缘层传热给冷流体传热过程的热阻为管道的散热量为根据，可解得这个成为临界热绝缘直径记为8-2换热器的型式及平均温差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统称换热器。分为间壁式、混合式及蓄热式（或称回热式）三大类。1、间壁式换热器的主要型式适用于传热量

3、不大或流体流量不大的情形。（1）套管式换热器（2）壳管式换热器这是间壁式换热器的一种主要形式，又称管壳式换热器。1-2型换热器2-4型换热器（3）交叉流换热器它是间壁式换热器的又一种主要型式。根据换热表面结构的不同又可有管束式、管翅式及板翅式等的区别。（4）板式换热器板式换热器拆卸清洗方便，故适合于含有易污染物的流体的换热。（5）螺旋板式换热器这种换热器换热效果较好，缺点是换热器的密封比较困难。2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，下面推导简单顺流及逆流换热器的平均温差计算式。顺流

4、时平均温差的推导以顺流情况为例，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。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，两种流体的换热量为:对于热流体:对于冷流体: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)相加对数平均温差不论顺流还是逆流，对数平均温差可统一用以下计算式表

5、示：平均温差的另一种更为简单的形式是算术平均温差，即3、复杂布置时换热器平均温差的计算套管式换热器及螺旋板式换热器的平均温差可以方便的按逆流或顺流布置的公式来计算。但对于壳管式换热器及交叉流式换热器的平均温差一般采用以下公式来计算：4、各种流动型式的比较在相同的进、出口温度条件下：①逆流的平均温差最大；②顺流的平均温差最小；③交叉流适中。因此，换热器应当尽量布置成逆流，而尽可能避免作顺流布置。但逆流也有缺点，即热流体和冷流体的最高温度集中在换热器的同一端。8-3换热器的热计算分为设计计算和校核计算。换热器热计算的基本公式为传热方

6、程式:热平衡方程式：1、换热器计算的平均温差法平均温差法用作设计计算时步骤如下：（1）初步布置换热面，计算出相应的传热系数。（2）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。（3）由冷、热流体的4个进、出口温度确定平均温差，计算时要注意保持修正系数具有合适的数值。（4）由传热方程求出所需要的换热面积，并核算换热面两侧有流体的流动阻力。（5）如流动阻力过大，改变方案重新设计。对于校核计算具体计算步骤：（1）先假设一个流体的出口温度，按热平衡式计算另一个出口温度（2）根据4个进出口温度求得平均温差（3）根据换热器的结

7、构，算出相应工作条件下的总传热系数k（4）已知k、A和，按传热方程式计算在假设出口温度下的（5）根据4个进出口温度，用热平衡式计算另一个，这个值和上面的，都是在假设出口温度下得到的，因此，都不是真实的换热量（6）比较两个值，满足精度要求，则结束，否则，重新假定出口温度，重复(1)~(6)，直至满足精度要求。2效能-传热单元数法(1)传热单元数和换热器的效能换热器的效能按下式定义：换热器交换的热流量：①下面揭示换热器的效能与哪些变量有关。以顺流换热器为例，并假设则有根据热平衡式得：②于是式①，②相加：整理：由上一节知道③带入③式

8、得把上一节中带入上式得④⑤当时，类似推导可得⑥将⑤⑥合并写成⑦令⑦可写成类似的推导可得逆流换热器的效能为称为传热单元数当冷热流体之一发生相变时，即趋于无穷大时，于是上面效能公式可简化为当两种流体的热容相等时，公式可以简化为顺流：逆流：根据及的定义及换热器两类热