西安交大热工基础课件.ppt

热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 1 第五章热工基础的应用 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 2 第一节换热器及其热计算 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 3 解决工程实际问题的思路 分析实际问题中哪些热量传递方式在起作用用什么方法计算传热量或温度分布传热的强化或削弱应从什么环节入手 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 4 1 1传热过程的分析和计算 传热过程 传热方程式 热量从壁面一侧的流体通过壁面传到另一侧流体中去的过程 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 5 1 分析 该传热过程包含着的三个串连环节 1 高温流体侧的对流换热 2 通过壁面的导热 3 低温流体侧的对流换热 在稳态情况下 由上面三个式子计算的热流量应是相等的 1 光滑壁面的总传热系数 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 6 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 7 与传热方程式相对应 可以得到在该传热过程中传热系数的计算式 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 8 说明 1 h1和h2为复合换热表面传热系数 2 两侧面积相等 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 9 热阻的概念 通过平壁导热的热阻 1 定义 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 10 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 11 2通过圆筒壁的传热 管内 管壁 管外 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 12 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 13 以管外侧表面为换热基准面时 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 14 以管内侧表面为换热基准面时 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 15 二通过肋壁的传热 肋侧总面积 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 16 定义肋化系数 则传热系数为 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 17 三换热表面的温度工况及强化传热的突破口 1温度工况 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 18 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 19 2强化传热的突破口 在一定的温差下 强化传热应从热阻最大的环节入手 有一台采暖用的散热器 用管内的热水来加热管外的空气 为了提高散热器的散热效果 有人提出采用管外加装肋片 并将原来的钢管换成铜管 试从传热角度来评价这个方案 例9 2 P316 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 20 四临界热绝缘直径 外加肋片能强化换热 增加了外表面积增加了导热热阻 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 21 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 22 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 23 圆管外敷保温层后 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 24 如果外径小于临界绝缘直径增加保温层厚度可以使散热量增大 电气工程 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 25 1 2换热器的型式及平均温差 2换热器的分类 一换热器的型式 1换热器的定义 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 工作方式 间壁式混合式蓄热式 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 26 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 27 套管式换热器 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 28 管壳式换热器 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 29 管壳式换热器 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 30 管壳式换热器 1 2型 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 31 管壳式换热器 2 4型 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 32 管壳式换热器 螺旋折流板 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 33 板式换热器 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 34 螺旋板式换热器 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 35 交叉流换热器 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 36 传热方程的一般形式 二简单顺流与逆流的平均温差计算 注意 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 37 以顺流情况为例 1简化模型 假设 冷热流体的质量流量qm2 qm1以及比热容c2 c1是常数 传热系数是常数 换热器无散热损失 换热面沿流动方向的导热量可以忽略不计 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 38 2分析方法 取x处一微元来分析 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 39 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 40 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 41 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 42 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 43 对数平均温差LMTD 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 44 逆流时 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 45 顺流 逆流 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 46 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 47 3算术平均温差 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 48 温差场与局部温度变化一致 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 49 顺流 逆流 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 50 4温度曲线 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 51 三其它复杂流动布置的平均温差的计算 是给定的冷热流体的进出口温度布置成逆流时的LMTD 是小于1的修正系数图9 15 9 18分别给出了管壳式换热器和交叉流换热器的 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 52 1 值取决于无量纲参数P和R 3R的物理意义 2P的物理意义 流体2的实际温升与理论上所能达到的最大温升之比 所以只能小于1 两种流体的热容量之比 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 53 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 54 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 55 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 56 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 57 4对于管壳式换热器 对于壳侧流体而言 程数 为流体流经的壳体个数对于管侧流体而言 程数 为流体流动的方向改变次数 1 5对于交叉流换热器 应注意混合与否 热工基础FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer 58 四各种流动形式的比较 顺流和逆流是两种极端情况 在相同的进出口温度下 逆流的平均温差最大 顺流的平均温差最小 顺流时 而逆流时 则可能大