换热器教学课件

1、2021-11-22换热器教学PPT课件第四章第四章 传热传热换热器热计算的基本原理1 换热器设计计算的内容2021-11-22换热器教学PPT课件1 换热器设计计算的内容 在设计一个热交换器时，从收集在设计一个热交换器时，从收集原始资料开始，到正式绘画图纸为止，原始资料开始，到正式绘画图纸为止，需要进行一系列的设计计算工作，这需要进行一系列的设计计算工作，这种计算一般包括下列几个方面的内容种计算一般包括下列几个方面的内容: :2021-11-22换热器教学PPT课件2021-11-22换热器教学PPT课件2021-11-22换热器教学PPT课件2021-11-22换热器教学PPT课件2021

2、-11-22换热器教学PPT课件2021-11-22换热器教学PPT课件2021-11-22换热器教学PPT课件传热计算 设计计算 校核计算 根据生产任务的要求，确定换热器的传热面积及换热器的其它有关尺寸，以便设计或选用换热器。 判断一个换热器能否满足生产任务的要求或预测生产过程中某些参数的变化对换热器传热能力的影响。 2021-11-22换热器教学PPT课件换热器热计算的基本公式为传热方程式：传热方程式：热平衡方程式：热平衡方程式：1 1112222QM()M()c ttc tt2021-11-22换热器教学PPT课件1 1221122Q,K,F,M,M,cctttt以及 ， ， ， 中的三

3、个对于对于设计计算设计计算而言，给定的是而言，给定的是 ，以及进出口，以及进出口温度中的三个，最终求温度中的三个，最终求1 122M,Mcc1122F,M,Mcc独立变量：独立变量：需要给定其中的需要给定其中的5 5个变量，才可以计算另外三个变量。个变量，才可以计算另外三个变量。12tt，对于对于校核计算校核计算而言，给定的一般是而言，给定的一般是 ，F F，以及，以及2 2个个进口温度，待求的是进口温度，待求的是K1 1112222QM()M()c ttc tt2021-11-22换热器教学PPT课件1.1.1 1.1.1 传热方程式传热方程式的普遍形式为2021-11-22换热器教学PPT

4、课件在工程计算中采用如下简化的传热方程式2021-11-22换热器教学PPT课件 如果不考虑散至周围环境的热损失，则冷流体所吸收的热量就应该等于热流体所放出的热量。这时热平衡方程式可写为：2021-11-22换热器教学PPT课件当流体无相变时，热负荷也可用下式表示（1.4）在工程中一般都采取平均比热 （1.5）2021-11-22换热器教学PPT课件 式(1. 5)中的乘积Mc称为热容量，它的数字代表流体的温度每改变1时所需的热量，用W表示。因而式(1. 5)可写成 （1.6）（1.7） 两种流体在热交换器内的温度变化(温降或温升)与它们的热容量成反比。 1122Q=W tWt21111222

5、Wt t =Wt t tt或2021-11-22换热器教学PPT课件 以上讨论的是没有散热损失的情况，实际上任何热交换器都有散向周围环境的热损失（QL)，这时热平衡方程式就可写成（1.8b）（1.8a）2021-11-22换热器教学PPT课件1.2 平均温差2021-11-22换热器教学PPT课件1.2.1流体的温度分布 流体在热交换器内流动，其温度变化过程以平行流动最为简单。图中所示的为流体平行流动时温度变化的示意图。图中的纵坐标表示温度，横坐标表示传热面积。2021-11-22换热器教学PPT课件图（a）是一侧蒸汽冷凝而另一侧为液体沸腾，两种流体都有相变的传热。因为冷凝和沸腾都在等温下进行

6、，故其传热温差为，且在各处保持相同的数值。 2021-11-22换热器教学PPT课件图（b)表示的是热流体在等温下冷凝而将其热量传给温度沿着传热面不断提高的冷流体，其传热温差从进口端的 变化到出口端。2021-11-22换热器教学PPT课件图(c)是冷流体在等温下沸腾，而热流体的温度沿传热面不断降低，其传热温差从进口端的变化到出口端的2021-11-22换热器教学PPT课件若两种流体都没有发生相变，这里又有两种不同情形：顺流和逆流。图（d)顺流，两种流体向着同一方向平行流动，热流体的温度沿传热面不断降低，冷流体的温度沿传热面不断提高。两者的温差从进口端的变化到出口端的2021-11-22换热器

7、教学PPT课件图（e)逆流，两种流体以相反的方向平行流动，传热温差从一端的变化到另一端的2021-11-22换热器教学PPT课件图(f)所示的冷凝器内的温度变化过程要比图(b)所示的更加普遍一些。在这里，蒸汽在高于饱和温度的状态下进在等温冷凝，在凝结液离开热交换器之前还产生液体的过冷。冷流体可以是顺流方向或逆流方向通过。传热温差的变化要比前面各种情形复杂。2021-11-22换热器教学PPT课件图（g)所表示的是冷流体在液态情况下进入设备吸热，沸腾，然后过热。2021-11-22换热器教学PPT课件1.2. 2 顺流和逆流情况下的平均温差平均温差平均温差： 整个热交换器各处温差的平均值。但是应

8、用不同的平均方法，就有不同的名称，例如算术平均温差、对数平均温差、积分平均温差等等。2021-11-22换热器教学PPT课件恒温差传热：变温差传热： 传热温度差不随位置而变的传热 传热温度差随位置而改变的传热 传热流动形式 顺流 ：逆流 ：错流 ：折流 ：两流体平行而同向的流动 两流体平行而反向的流动 两流体垂直交叉的流动 一流体只沿一个方向流动，而另一流体反复折流 2021-11-22换热器教学PPT课件在对顺、逆流热交换器的传热温差作过分析前假定:（1）两种流体的质量流量和比热在整个传热面上保持定值;（2）传热系数在整个传热面上不变;（3）热交换器没有热损失;（4）沿管子的轴向导热可以忽略

9、;（4）同一种流体从进口到出口的流动过程中，不能既有相变又有单相对流换热。2021-11-22换热器教学PPT课件经分析，传热温差沿传热面是按下面所示的指数规律变化的此处“十”号用于顺流，“一”号用于逆流。 （1.9）2021-11-22换热器教学PPT课件在顺流时，不论W1、W2值的大小如何，总有0，因而在热流体从进口到出口的方向上，两流体间的温差t总是不断降低 2021-11-22换热器教学PPT课件 逆流，沿着热流体进口到出口的方向上，当W1 W2时，0，t不断升高。2021-11-22换热器教学PPT课件 按照式(1. 9)所示的温差变化关系，在传热学中已推导出对于顺流、逆流热交换器均

10、可适用的平均温差计算公式为:（1.10） 由于其中包含了对数项，常称这种平均温差为对数平均温差，以或LMTD表示。 mlnttttt 2021-11-22换热器教学PPT课件顺流和逆流的区别在于：顺流和逆流的区别在于：顺流：顺流：逆流：逆流：1212tttttt 1212tttttt 2021-11-22换热器教学PPT课件如不分传热面的始端和终端，而用代表中之大者，以代表两者中之小者，则对数平均温差可统一写成（1.11）2021-11-22换热器教学PPT课件如果流体的温度沿传热面变化不太大（ ）可用算术平均的方法计算平均温差，称算术平均温差，即（1.12）例：在一单壳单管程无折流挡板的列管式换热器中，用冷却水将热流体由100冷却至40，冷却水进口温度15，出口温度30，试求在这种温度条件下，逆流和并流的平均温度差。2021-11-22换热器教学PPT课件解解 ： 逆流时： 热流体：