流体输送与传热技术 教学课件 作者 王壮坤 主编 课件 模块三[三]项目4.ppt

《流体输送与传热技术 教学课件 作者 王壮坤 主编 课件 模块三[三]项目4.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、项目4换热面积的确定主讲教师王壮坤4.1传热基本方程一、间壁式换热器内的传热过程（1）热流体以对流传热方式将热量传递到间壁的一侧；（2）热量自间壁一侧以热传导的方式传递至另一侧；（3）以对流传热方式从壁面向冷流体传递热量。式中Q——传热速率，W；K——总传热系数，W/(m2·K)；A——传热面积，m2；Δtm——传热平均温度差，K；R——换热器的总热阻，K/W；二、传热基本方程4.2传热平均温度差传热恒温传热变温传热一侧恒温，一侧变温传热两侧变温传热恒温传热：在换热过程中两流体均只发生恒温相变，热流体温度th和冷流体温度tc始终保持不变的传热过程。特点：各传热截

2、面的传热温度差完全相同，并且流体的流动方向对传热温度差也没有影响。传热温度差计算：Δtm＝th－tc（一）恒温传热过程的平均传热温度差变温传热：间壁一侧或两侧流体的温度沿换热器管长而变化的传热过程。对于两侧流体的温度均发生变化的传热过程，传热平均温度差的大小还与两流体间的相对流动方向有关。（二）变温传热时的平均温度差1．一侧流体变温传热特点：一侧恒温、一侧变温传热，各传热截面的传热温度差不同，传热温度差大小与流向无关。冷、热流体的温度均沿着传热面发生变化，其传热温度差也是变化的，并且平均温度差的大小与两流体间的相对流动方向有关。2．两侧流体变温传热并流特点：沿传

3、热壁面两流体温差不均匀tc2永远小于th2逆流特点：沿传热壁面两流体温差均匀tc2有可能大于th23．变温传热平均温度差计算（1）一侧变温及两侧变温并、逆流时Δtm式中Δtm——对数平均温度差，K；Δt1、Δt2——换热器两端冷热两流体的温差，K。一般取换热器两端Δt中数值较大者为Δt1Δt1/Δt2≤2时，工程计算中，可取（2）两侧变温错流和折流时Δtm先按逆流计算对数平均温度差Δtm逆，再乘以一个校正系数，即Δtm＝Δtm逆式中——温度差校正系数，其大小与流体的温度变化有关，一般不宜小于0.8。温度差校正系数：可表示为两参数P和R的函数：＝f（P，R），根据

4、P和R两参数由图查取折流过程的算图错流过程的算图4．不同流向传热温度差的比较对于两侧变温传热，若热、冷流体的进出口温度相同，则：Δtm逆＞Δtm错，折＞Δtm并从温度差和载热体用量两方面分析：对于两侧变温传热，逆流优于并流并流适用场合：（1）热敏性物料的加热（2）高粘度物料的加热（3）高温换热器为避免一侧壁温过高，采用并流错、折流特点：使换热器结构紧凑合理，实际换热器中多采用错流和折流4.3热传导1．傅立叶定律傅里叶定律是导热的基本定律，表达式式中Q——导热速率，J/s或W；λ——导热系数，W/（m·K）；A——垂直于导热方向的导热面积，m2；dt/dx——温度

5、梯度，是导热方向上温度的变化率。由于导热方向为温度下降的方向，故右端加一负号。2．导热系数导热系数是表征物质导热性能的一个物性参数，λ越大，导热性能越好。导热性能的大小与物质的组成、结构、密度、温度及压力等有关。物质的导热系数通常由实验测定。各种物质的导热系数数值差别极大，一般而言，金属的导热系数最大，非金属次之，液体的较小，而气体的最小。工程上常见物质的导热系数可从有关手册中查得。（1）固体金属：最好的导热体。纯金属的导热系数一般随温度升高而降低。金属的导热系数大都随其纯度的增加而增加。非金属建筑材料或绝热材料的导热系数与温度、组成和结构的紧密程度有关，通常其

6、导热系数随密度增加而增大，也随温度升高而增大。应予指出，在导热过程中，固体壁面内的温度沿传热方向发生变化，其导热系数也应变化，但在工程计算中，为简便起见通常使用平均导热系数，即取壁面两侧温度下λ的平均值或平均温度下的λ值。（2）液体金属液体：较非金属液体的导热系数高。大多数液态金属的导热系数随温度的升高而降低。非金属液体：水的导热系数最高。除水和甘油外，绝大多数液体的导热系数均随温度升高而略有减小。一般来说溶液的导热系数低于纯液体的导热系数。当缺乏实验数据时，可按纯液体的值进行计算。（3）气体良好的保温材料。其导热系数随温度的升高而增大。在通常压力范围内，压力对

7、其导热系数的影响可忽略不计。混合气体的导热系数可用经验公式估算。（1）平壁3．傅立叶定律的工业应用对于单层平壁的稳定导热，设壁厚为δ；假定壁的材质均匀，导热系数λ不随温度变化，视为常数；平壁的温度只沿着垂直于壁面的x轴方向变化，且平壁两侧表面上的温度tw1和tw2是恒定的；平壁面积与厚度相比是很大的，故从壁的边缘处损失的热量可以忽略。则根据傅立叶定律，平壁的导热速率方程为：式中Q——导热速率，w；A——导热面积，m2；λ——导热系数，w/m.K;——导热热阻，K/W。Δt——传热推动力，K。传热速率可表示为传热推动力与传热阻力之比。传热过程的推动力即为温度差，非

8、常直观；传热过程的热阻却