2025年传热学2Chap-5课件

重庆大学动力工程学院本科生专业基础课程

传热学Ⅱ李友荣E-mail:liyourong@;Tel:65112284主要内容传热过程及其控制通过管壁（圆筒壁）的传热过程通过肋壁的传热传热过程的控制换热器中的传热过程换热器的分类换热器的热计算第五章传热过程及换热器

5.1传热过程及其控制工程中的传热过程由几种基本传热方式构成常见：导热+对流（+辐射）传热过程定义：高温流体通过固体壁把热量传给低温流体的过程称为传热过程

传热方程传热系数平均传热温差？？tf1tf21.通过管壁（圆筒壁）的传热过程

管内：管壁：管外：5.1传热过程及其控制基于圆筒外壁面积：

基于圆筒壁内壁面：

5.1传热过程及其控制临界热绝缘直径传热热阻

5.1传热过程及其控制临界热绝缘直径：

h=9W/(m2·K)l=0.1W/(m·K)dc=22mm动力保温管道：外径大于临界热绝缘直径，保温层使散热量减小电气工程：外径小于临界热绝缘直径，保温层使散热量增大5.1传热过程及其控制2.通过肋壁的传热

5.1传热过程及其控制通过肋壁传热方程

基于A1的传热系数基于A2的传热系数肋化系数：β=A2/A1工程上基于总面积A2

1/(h2bh0)<1/h2，即加肋总会使热阻减小加肋的基本原则是1/(h2bh0)~1/h1

b取决于肋片高度及肋片间距，必须合理选择

肋化侧表面传热系数由实验确定5.1传热过程及其控制3.传热过程的控制

（1）传热过程的强化扩展传热面积A加大平均传热温差Dtm提高传热系数K

扩展传热面积A采用小直径管采用肋化表面采用异形表面F使换热设备更加紧凑5.1传热过程及其控制加大平均传热温差Dtm

提高热流体的温度，例如，提高炉内燃烧温度等降低冷流体的温度，例如，降低凝汽器进口水温等

改变流型工艺要求或设备条件系统不可逆性增加限制

提高传热系数K积极而有效的强化传热措施K<h2K<h15.1传热过程及其控制增大哪一侧表面传热系数更有效？热水空气强化传热应从表面传热系数最小、或热阻最大的环节入手肋片应加在表面传热系数较小的一侧，方能有效地强化传热过程5.1传热过程及其控制（2）传热过程的削弱主动削弱：保温隔热技术保温材料被动削弱：污垢热阻的存在由于传热表面上的覆盖物增加的热阻实验方法测定平壁：

管壁：

肋壁：

5.1传热过程及其控制5.2换热器中的传热过程1.换热器的分类

（1）按工作原理分类

间壁式换热器：存在一间壁将冷、热流体分隔开，热量的传递通过间壁进行，是应用最为广泛的一类换热器。

混合式换热器：冷、热两种流体直接接触彼此混合传热。

蓄热式换热器：借助于固态蓄热体传热（2）间壁式换热器

套管式换热器

由两根同心圆管组成，一种流体在内管内流动，一种流体在内、外管间环形通道中流动。

5.2换热器中的传热过程（2）间壁式换热器

管壳式换热器

基本结构：换热管，壳体，管板，封头，管板，折流板，进出口接管等5.2换热器中的传热过程（2）间壁式换热器

翅片管式换热器

管外加装翅片，强化气体传热

5.2换热器中的传热过程（2）间壁式换热器

板翅式换热器

由隔板、翅片和封条等组成，传热系数大，紧凑度高

5.2换热器中的传热过程（2）间壁式换热器

板式换热器

由传热板片、密封结构和压紧装置等组成

5.2换热器中的传热过程（2）间壁式换热器

螺旋板式换热器

由两张平行的金属薄板卷制成的两个螺旋通道、上下盖板及连接管构成，冷、热两种流体分别在两个螺旋通道中流动。

5.2换热器中的传热过程（3）流动型式

5.2换热器中的传热过程2.换热器的热计算

（1）基本方程式热平衡方程

进口

出口

热流体冷流体热流体热容量W/K冷流体热容量W/K传热方程

关键是计算平均传热温差Dtm

5.2换热器中的传热过程（2）平均传热温差Dtm计算顺流基本假定：换热器无散热损失，只有冷、热流体通过固体壁面的传热流体流量及比热容都为常量沿换热面传热系数不变换热面沿流动方向导热不计在换热器中，任一种流体都不能既有相变又有单相介质换热5.2换热器中的传热过程平均传热温差Dtm定义

局部传热温差变化规律对于微元换热面dAx

m5.2换热器中的传热过程平均传热温差5.2换热器中的传热过程逆流统一表达形式5.2换热器中的传热过程几点说明算术平均温差两者相差≤2.3%两者相差≤4%对逆流

一流体发生相变：逆流和顺流平均传热温差相同

5.2换热器中的传热过程

一种流体同时具有单相和相变换热时，应分段计算

其他流型温差修正系数

y反映了复杂流型的传热性能接近逆流的程度，y<1

5.2换热器中的传热过程温差修正系数线算图

5.2换热器中的传热过程温差修正系数线算图

5.2换热器中的传热过程顺流和逆流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；逆流时传热面热负荷较均匀，顺流时相反；逆流时，冷热流体的最高温度集中在换热器的同一侧，使得该处的壁温特别高。顺流时，而逆流时，则可能大于；5.2换热器中的传热过程（3）换热器热计算过程设计计算：根据给定换热条件和要求，设计新的换热器。要求确定换热器的型式，计算换热面积，布置换热器结构

主要步骤

根据已知条件，确定进、出口温度，计算传热量；确定换热器的流型，计算平均传热温差；假定传热系数，计算换热面积，布置结构；计算传热系数和换热器两侧的流动阻力；如果流动阻力过大或者计算传热系数与假定值相差过大，则调整参数或结构，重新计算。5.2换热器中的传热过程校核计算：对已有换热器进行核算，看能否满足换热要求。一般需要计算流体的出口温度、换热量或流动阻力等。

计算步骤

首先假定一个流体的出口温度，计算出另一个出口温度；由冷热流体的进、出口温度及流型计算平均传热温差；根据换热器的结