热质交换原理与设备(chapter5 new)ppt课件.ppt

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1、本章重点：1间壁式换热器设备的构造及热工计算5.1热质交换设备的分类(演示)《换热器原理与设计》－余建祖《热交换器原理与设计》－史美中第5章热质交换设备热工计算1按照工作原理(认识实习、生产实习)1）间壁式（表面式）：相互不接触，表冷器、省煤器、冷凝器、蒸发器等。2）直接接触式（混合式）：喷淋室、冷却塔等。动画演示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(2)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。管程？增加管程进一步增加管程和壳程壳程？(3

2、)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(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。(5)螺旋板式换热器：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。1出2出3按照用途分类:表冷器、加热器、过热器等4按照制造材料分类金属材料、非金属材料及稀有金属材料等类型。论文提交时间：第15周作业讲解时间：第14周作业名单5.2间壁式热质交换器的热工计算5.2.1间壁式两侧流体传热

3、过程分析（讨论）模型介绍平均与主体温度的大小关系？为什么引入平均?5.2.2传热系数与总传热热阻单位面积热阻考虑面积时的总热阻差异？单位面积热阻和总热阻的关系？总热阻（单位长度的管道）由于管道内外表面积不同则，管道内外表面传热系数表达式不同？A－单位长度上的面积如果根据讨论？外表面内表面面积面积已知：对于平壁，考虑其两侧的污垢热阻后，由于两侧面积相同，可以串连成一个热阻类似的将管子污垢热阻包括进去之后内表面单位面积的污垢热阻单位长度外表面单位面积的污垢热阻单位长度与类比理解单位长度：相当于考虑面积后的情况类似的将管子污垢热阻包括进去之后外表面5.2.3换热器热工计算的基本原理1传热方程式（2）

4、热平衡方程式（能量平衡原理）由于温差不断变化，所以采用平均温差讨论？？5.2对数平均温差法换热器中流体温度沿程变化示意图同一位置上对应的温差顺流时平均温差的推导作如下假设：(1)冷热流体的质量流量G2、G1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。要计算沿整个换热面的平均温差，首先需要知道局部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在前面假设的基础上，并已知冷热流体的进出口温度，分析微元换热面dA的传热。温差为：在传热微元面dA内，两种流体的换热量为:对于热流体1和冷流体2:讨论？？？对等可见，当地温差随

5、换热面(Ax)呈指数变化，则沿整个换热面的平均温差为：讨论？？？(1)(2)(3)(2)(3)带入(1)入口温差出口温差顺流：逆流时采用类似的方法求解()()两端同一位置温差由于顺流：顺流时采用类似的表示方法顺流、逆流统一写成如下形式：当可以采用算数平均温差P169－170应用示例壳管式换热器的温差？－将冷热流体进出温度考虑成逆流对数平均温差－修正系数通过下列P、R参数在图中查到例：壳侧1程，管侧2程，求温差？1－壳侧，2－管侧，－入口和出口热媒2实际温差与其可能的最大理论温差的比值5.2.3效能-传热单元数法三个无因次的定义（1）热工计算涉及的8个量（2）采用无因次方程，组合各个变量，减少求

6、解方程。5.2.3效能-传热单元数法三个无因次的定义（1）热容比（2）传热单元数无量纲参数2无量纲参数1在最后的推导结果中出现，当热媒确定的情况下，可以视为对KA的度量（3）传热效能温升较大者的实际温差与换热器中可能存在的最大温差比值无量纲参数3效能改写为或？？对于顺流如果（1）（2）（1）＋（2）（3）(3）因为因为：上节的结论变形为：合并当用相同的方法推导如下结论与前式的差异？根据结论返回去理解无量纲的定义令逆流与设备自身相关的量顺流小结：传热效能表示实际传热量与可能最大换热量的比值，已整理成相应的图表，供查询。当求得后，可以根据它的定义求得传热量P173示例:求顺流换热量Q，图6-11求

7、逆流换热量Q，图6-12P173应用示例论文写作方法介绍重点突出论文思想的新颖性和原创性5.2.4表面式冷却器的热工计算表冷器处理空气时发生热质交换的特点总热交换量为温差引起的显热交换量刘伊斯关系换热扩大系数显热传递潜热传热量以下针对整个表冷器设备的分析：空气在设备中的平均温度水膜表面温度空气在设备中的平均含湿量水膜表面空气含湿量水蒸气平均焓值水膜上水的焓值？？？析湿系数可以表示如下形式：表冷器的