传热学-第九章.ppt改.ppt

1、第1、9章传热过程分析和换热器传热计算，第2章，本章学习目的分析实际传热问题的能力，综合应用3种基本传热方法和相关公式的能力，了解换热器的基本知识和设计过程，分析和计算9-1传热过程，首先分析-传热过程？重新确定-基本计算(传热方程式)？样式：k是传热系数(总传热系数)。k的计算公式取决于传热过程。通过3，1平整壁传热，k的计算公式？说明：(1) h1和H2计算；(2)辐射时的对流换热系数为等效传热系数(表面总传热系数)；单相对流：膜状态沸腾：(8-24)；(6-22)；通过4，2圆形管的传热；内部对流；壁面上的热扩散：肋表面整体效率，t f I hi，t f o，6，定义：肋系数具有传热系数

2、，因此可以增强传热。基础上，管传热临界热绝缘直径为7，4孵化器，管外保温层后：绝热层减弱传热，增加热阻；相反，通过减少对流传热的热阻来强化传热，是提高还是减弱综合效果呢？这取决于d/d(do2)和d2/d(do2)2的值、平整壁、筋、圆柱壁、8、的值。可以说是存在极值，那么是最大值还是最小值？通过计算或实验验证为最大值。也就是说，do2位于do1dc r之间，如果do2大于dc r，则降低。or，9，9-2换热器的类型和平均温差，换热器的定义：设备2换热器的分类，用于将热从热流体输送到冷流体以满足指定的工艺要求：介绍3种类型的换热器，10，3种壁换热器的主类型套管换热器：作为最简单的壁换热器之

3、一，既有流动又有回流，适用于传热少或流量少的情况，11，(2)管壳式换热器：由管束组成的最重要的墙式换热器，由管束组成的传热表面，管束和管板固定在外壳上。两流体分割和薄壳路径。12，增加管道路径，13，添加管道和抽壳路径，14，(3)交叉流换热器：中间壁换热器的另一主要形式。热流体和冷流体相交是主要特征。横流换热器分为管束、管脚和板脚三种。(c)板翅交叉流换热器，(a)管束交叉流换热器，(b)管脚交叉流换热器，15，(4)板式换热器：由相同几何的平行薄板叠加组成的组，每个通道中有冷热流体间隙流动和分解单位体积中包含的传热面积通常大于700m2/m3的换热器称为小型换热器，板翅换热器大部分属于小

4、型换热器，因此越来越受到重视。16，(5)螺旋板换热器：传热表面由两块金属板制成，稍：传热效果好；缺点：密封更难。17，4简单的下游和逆流换热器的对数平均温差，传热方程的一般形式：这一过程在传热过程中是通用的，但温差沿整个壁不均匀的时候，例如，在同壁温度条件下，管内对流换热，以及我们现在遇到的换热器等。关于电子，提到了代数平均温差(LMTD)的公式，但没有推导出来。让我们看一下LMTD的刘涛过程。18，要计算沿整个传热面的平均温差，首先需要知道本地温差如何随传热面变化。也就是说，沿整个传热区域平均(即流)，假设如下：(1)冷热流体的质量流qm2、qm1、比热容c2、c1为常数。(2)传热系数为

5、常数。(3)没有热损失的换热器；(4)沿流动方向的传热的传导量可以忽略。19.以前面假设的为基础，告诉了冷热流体的进出口温度。现在看图9-13中的微元件传热面d A的传热。温差如下：如果是固体微元素，则在d A中，两种流体的回流为：热流体和冷流体为：20，中所示，脂肪温差随传热面指数变化，则整个传热面的平均温差为，21，(1)，(2)，(3)，下游：逆流：或者说，我们对对数平均温差进行了以下统一形式(急流和逆流都适用)，对25，5算术平均温差进行平均温差的更简单形式是算术平均温差，即算术平均温差，即算术平均温差等于温度直线变化的情况，因此总是在相同的进出口温度下大于对数平均温差，两者的差异小于

6、4。两者的差异小于2.3。26，6在其他复杂的布局中，换热器的平均温差计算，上述对数平均温差(LMTD)用于纯和纯逆流情况，这种情况出现得比较少。实际的热交换器通常在下游和逆流之间，或者有时在逆流和下游之间。对于这种复杂的情况，当然也可以用前面的方法进行分析，但是数学推导很复杂，实际上回流的平均温差最大，所以人们在考虑校正纯回流的对数平均温差，以获得不同情况下的平均温差。如果给定的高低温流体的进出口温度作为回流放置，则LMTD是小于1的修正系数。图9-15 9-18取决于壳体和管换热器和交叉流动换热器的，27，相关注意事项(1)的值，无尺寸参数p和r，样式。下标1，2分别表示两个流体，顶角表示

7、入口，图形表示p作为水平坐标，r作为参数。(3)R的物理意义：两种流体的热容量比率，(2)P的物理意义：流体2的实际温度上升与理论上可实现的最高温度上升的比率，因此必须小于1，(4)对于管壳式换热器，需要注意流动的“路径”数，28，7流动形式的比较沿流流动时逆流可能会大于逆流，逆流放置时传热最强。29，(3)那么，所有的换热器都设计成逆流形式吗？不，因为一台换热器的设计不仅要考虑传热的强弱，还要考虑各种因素。例如，在逆流时，冷热流体的最大温度出现在换热器的同一侧，因此壁温特别高，可能对换热器造成损坏，因此，对于高温换热器，有意具有相变的换热器(例如下游(4)蒸发器或冷凝器)，具有相变的流体温度

8、不会发生变化，因此没有下游或回流问题。冷凝，蒸发，30，9-3换热器的热力计算换热器热力计算，设计计算和计算检查(1)设计计算：新换热器设计，以确定所需的传热面积(2)校核计算：对于已存在传热面积或选定的换热器，计算在非计算条件下他是否可以执行规定的新任务。热交换器热计算的基本方程不是独立变量，因为它依赖于传热方程和热平衡、31、表达式和热交换器的放置。此外，根据热平衡，在和的三个已知情况下，可以计算不同的温度。因此，上述两个方程式共用八个变数，您必须指定其中五个变数，才能计算剩馀的三个变数。对于设计计算，指定了进口和出口温度中的三种，最终要求是检验计算，通常有两种进口温度和32种，换热器的热

9、量计算。平均温差性能-传热设备数(-NTU)方法的平均温差方法：直接应用传热方程和热平衡方程进行热计算。对于设计计算(已知、进出口温度中的三个)，应初步放置热交换面，并计算相应的总传热系数k，根据给定条件以热平衡方式流入，出口温度的大气温度由冷热流体的四个进口和出口温度决定，平均温差由传热方程式计算所需的传热面积a，如果热表面流体的流动阻力太大，则应重新调整设计。33，对于检查计算(已知和两个进口温度，球体)，首先假定一个流体的出口温度，以热平衡形式计算另一个出口温度，基于四个进口和出口温度得出平均温差，根据换热器结构，根据该操作条件下的总传热系数k按已知kA和传热方程式计算出的假设出口温度，

10、以热平衡形式计算另一个，此值和上面的为了满足准确度要求，如果不是实际热交换比较，则退出，否则再次假定出口温度，直到满足准确度要求，然后重复(1)(6)。34，注意：使用平均温差法进行检查计算时假定的出口温度大小对热平衡列和热传导是否一致有很大影响。出口温度的设定不仅影响以热平衡形式计算的传热，还影响传热系数k的值，即由传热方程式计算的传热。，35，2性能-传热设备数方法(1)传热设备的性能和传热设备数换热器的性能定义如下。热交换器无限长时，以及逆流热交换器的情况下，a、b、b、时间，但是在实际情况下，传热q总是小于可能的最大传热q max。如果您已将Q/q max定义为热交换器的性能，并且知道

11、现有热交换器的性能和冷水流体的进口温度差异，则可以轻松获得实际热，如何计算？和那些因素有关吗？例如，以下游换热器为例，将热平衡、表达式、相加：热容量比、37、格式替代表达式：38、以上两个公式相结合，将得到以下结果：父系导出程序如下：下游：39，取决于换热器性能公式中的换热器设计。此比率(无单位数)取决于换热器的运行条件，由传热设备数_(NTU)，(Number of Transfer Unit)定义，因此，当两种流体的热容量相等时，公式可能很简单。流：如果高低温流体中有一种产生相变，以上性能公式在使用41，(2)性能-传热设备数方法计算换热器的a设计计算中很明显，使用已知条件计算，待定k，a

12、包含在NTU中，因此设计计算中寻找NTU，解决过程类似于平均温差，不再重复b检查计算。由于k不能提前知道，因此需要假定一个出口温度。也就是说，假设一个出口温度，使用热平衡热，另一个使用4个进出口温度计算井温度，确定质量属性，组合换热器结构，使用总传热系数k，A计算NTU，(，2个进口温度，球体)，(，进出口温度中的3个，球体)其他比较使用(9-15)计算，并表明是否满足精度，或者重复上述步骤，假设出口温度对所传递列的影响不是直接的，而是通过正常温度影响整个传热系数，从而影响NTU，最终影响值。平均温差法的假设温度直接用于计算值，该方法的优点是-NTU方法对假设温度不敏感。在43，3换热器设计中

13、综合考虑换热器设计是一个综合性课题，需要考虑投资、运营费用、安全可靠性等诸多因素。4换热器的污垢和污垢热阻污垢会增加热阻，降低传热系数，从而导致这些热阻成为污垢热阻，用R f表示。其中k是带污垢的传热面的传热系数，k0是清洁传热面的传热系数。44，对于两侧均缩放的管壳式换热器，基于管外表面计算的传热系数可以表示为加强筋整体效率o=1，除非管外壁上安装了销。管壳式换热器的一些污垢热阻可在表9-1中确定。45，9-4传热强化和绝热技术传热强化目的：减小设备大小，提高热效率，确保设备安全，削弱传热：减少热损失根据实际传热过程，有时需要加强，有时需要减弱。显然，根据传热方式，强化传热和强化传热的手段必

14、须不同，本节应重点讨论加强对流传热过程、强化传热的原则和手段(1)强化传热的原则：哪一方热阻大，哪一方采取强化措施。例如：管内湍流传热的完全开发。46、(2)加强手段： a被动技术(被动技术)b主动技术(主动技术)a被动技术(被动技术):除了传热介质的功耗外，不需要额外的功率。主要手段为涂层表面的粗糙表面(图9-28)延伸表面(图9-29)扰流元件(图9-30a)涡流发生器(图9-30b)螺旋管(图9-30c)添加剂喷射冲击传热，440振动传热表面。振动传热流体。电磁场作用于流体，促进传热表面附近的流体混合。向传热介质喷射异种或同种液体，或在传热表面抽吸流体。48、对换热器而言，随着强化措施的改进，污垢热阻可能成为传热过程的主要热阻，因此，需要在换热器的设计中提供关于耦合污垢热阻的数据。也就是说，如果需要实验测量，但整个表面传热系数是实验测量的，那么如何将整个传热系数除以各侧的热阻呢？威尔逊图形方法提供了确定传热过程热阻的有效方法2。威尔逊图形方法使用数据收集系统测量壁和流体的温度，得到平均温差，使用热平衡方程求热流，传热面积根据设计情况得到，因此通过传热方程计算整个表面传热系数。这是威尔逊图形方法的基础。这里以管壳式换热器为例，说明了如何应用威尔逊图形方法来获得各热阻。总表面传热