搜索
传热过程传热过程及传热方程式•传热过程：热量从壁面一侧的流体通过壁面传导另一侧流体中去的全过程。•1：传热过程至少包含三个串联的环节，其中两个环节有流体参与换热；•2：传热过程至少包含了两种以上的换热方式KRtKttKAQqtKAQ1通过平壁的传热通过平壁的传热：通过圆管的传热：・・胴（シェル）側：低温流体壳管式换热器示意图・管程.・壳程热传输热传输强迫对流传热热传导强迫对流传热强迫对流传热热传导强迫对流传热热热热热t热量依次通过强迫对流、热传导和强迫对流从高温流体传到低温流体传热过程HotWaterWallColdWaterHeatTransferQuantity(H.T.Q)ItcanbeobtainedH.T.Qbymeasuringstandardtemp.ofbothfluid(T1,t1)evenbothtemp.ofbothsurfacesofwall(T2,t2).NewtonCoolingLawNewtonCoolingLawFourierCoolingLawImpossibletomeasurebothsideTemp.ofWall,T2,t2.H.T.QIt’sabletogetQbycalculatinganyoneamongofQ1,Q2orQ3.H.T.QH.T.QH.T.Q《HotTemp.Side》《LowTemp.Side》T1:StandardTemp.t1:StandardTemp.T2:WallFaceTemp.T2:WallFacetemp.Thus,itcanbeeliminatedT2,t2asthefollowing.传热系数和热阻•平板•圆管壁10212121)1ln21(1ln21)(11111)(oiooioiioiooioifofitffhdddddhKhdddddhttAhhKRhhttA分析•由于固体壁面两侧的温度常常是未知的，传热过程的计算公式恰好回避了未知的温度，从而方便了计算，求出热流量之后，在利用环节公式自然能够算出未知的壁面温度。•传热的若干环节中必然有一个环节热阻最大，强化这个环节的换热，减少其热阻，将使传热系数的提高最为显著。传热的强化和削弱•传热的强化：–提高传热系数（抓主要矛盾）–增大传热面积–增大传热温差•传热的削弱–附加的热绝缘层–厚度不是越大越好换热器及其类型•换热器是实现两种流体热交换的装置•换热器的类型：–混合式：两种流体相互混合–回热式：储热式，冷热两种流体交替流过换热面，换热面从热流体吸热，经过短暂的储存后再释放给与换热面接触的冷流体–间壁式：表面式，流体间的热量交换必须穿过固体壁面；又分为管壳式、管翅式、板式、板翅式、螺旋板式等类型QH=W1×Cp1×（T1－T2）QC=W2×Cp2×（t1－t2）t1t2T2T1W1W1热平衡计算热交换器Temp.ChangeTemp.ChangePressureChangePressureChangeVolumeVelocityMassVelocityWhenindicatesflowwithmassflow・・・Whenindicatesflowwithvolumeflow・・・NoChangeChange质量流速=体积流速×密度※密度(kg/m3):取进出口平均温度..HeatTransferQuantityQ=QH=QCHighTemp.Fluid’sLostheatquantity=(HighTemp.Fluid)MassFlow×SpecificHeat×DifferenceTemp.LowTemp.Fluid’sLostheatquantity=(LowTemp.Fluid)MassFlow×SpecificHeat×DifferenceTemp.不可使用体积流速(kcal/h)※SIDimension(kJ/s)Q=KFΔtmHighTemp.FluidLowTemp.Fluid传热过程分析AssumingthatthisisProportionalCoe.UH.T.QisproportionaltoH.T.Aandtemp.difference.FormulaofFourier传热系数U（W/m2・K）(SIDimensionSystem)(T1)(t1)(T2)(t2)高温流体顺流顺流和逆流逆流低温流体高温流体低温流体顺流时流体温度沿程变化示意图逆流时流体温度沿程变化示意图顺流n低温侧流体温度不可能超过高温侧流体温度.逆流n低温侧流体温度可能超过高温侧流体温度.高温侧流体高温侧流体低温侧流体低温侧流体t出口温差冷端出口处温度传热面积的计算(H.T.A)Acertainportion传热方程式Q=U・A・(T1-t1)ThisequationisnotadequateforcalculatingwholeH.T.QoftheHXbecauseit’sonlycalculatesitatacertainportioninHX.NeedoptimizationofFourierFormulaH.T.A(A)CrossSectionofHeatPipeCircumference×LengthH.T.Aisobtainedbymeansofoutersurfaceofheatpipe.《HeatTransferArea(HTA)》Ao=CircumferenceofPipe(m)×LengthofPipe×NumbersofPipeouterSurface(Ao)FourierFormulaOptimizedHTA(A)ExperimentalDeviceHeatExchanger(HX)OuterdiameterActualH.T.AU(T1-t1)LogarithmMeantemp.Difference（LMTD）◆热端(ΔT1)=T1－t2◆冷端(ΔT2)=T2－t1LMTD=ΔT1－ΔT2ℓnΔT1ΔT2＝ΔT1－ΔT2ΔT1ΔT22.3ℓog对数平均温差（LMTD)Temp.DistributionQ=U・A・(T1-t1)(传热方程式)HighTemp.FluidStandardTemp.(T1)LowTemp.FluidStandardTemp.(t1)高温流体和低温流体的温度实际上是不可测的，那么怎样出这个温差呢？OppositeFlowTemp.DistributionHotSideTemp.DifferenceColdSideTemp.DifferenceHighTemp.FluidTemp.DistributionLowTemp.FluidTemp.DistributionThelogarithmmeanfortemp.differencebetweeninletandoutletofbothfluidsissupposedtotemp.differenceofbothfluids.（ΔT1）（ΔT2）LMTD的校正(1/3)T1:HighSideInletTemp.t2:LowSideOutletTemp.t1:LowSideInletTemp.T2:HighSideOutletTemp.ManyTubeTypeHXTemp.DistributionHotFluidColdFluidComplicatedTemp.DistributionCompensationofLMTDDoubleTubeTypeHXManyTubeTypeHXHotFluidColdFluidHotFluid×修正系数(Ft)各种流型Temp.DropRatio:R=T1－T2t2－t1Temp.Efficiency:P=T1－t1t2－t1Temp.CompensationFactor(Ft)Temp.EfficiencyPTemp.CompensationFactor(Ft)DropUpHotFluidColdFluidTemp.Distribution➣Considertemp.dropathotfluid➣Considertemp.riseatcoldfluidR=T1－T2t2－t1=（86－48）（44－30）=2.71P=T1－t1t2－t1=（44－30）（86－30）=0.25《SampleCalculation》0.87isobtainedasFtfromthefigure.LMTD的校正(2/3)LMTD的校正(3/3)0.8＜Ft＜1.0Generally,temp.compensationfactorFtis:RealTemp.Difference＜LMTDExperimentalDeviceHeatExchangerFundamentalFourierFormulaApplyTemp.CompensationFactor(Ft)Temp.CompensationFactor(Ft)Temp.EfficiencyP实际的温差U蒸汽发生器的传热过程分析•热平衡方程•传热方程1111121111)()(stfSGSGSGfdgsptthkhUUFQHHWttCW蒸汽发生器一、二次侧工质的Q-T图Tf1,outtwsTTf1,inTf2,outTf2,in汽轮机主要辅助设备的传热分析•汽轮机主要辅助设备指凝汽器、加热器和冷油器等，传热特点如下：–传热系数大–平均温差小–辐射换热的作用可忽略污垢热阻•换热器运行一段时间后，流体工质携带的杂质在换热面上沉积为污垢，如水垢、油垢、金属表面的锈蚀层等，从而增加传热过程的附加热阻，使传热系数下降。•实际计算由于确定垢层厚度较为困难，无法真正计算垢层导热热阻，而是在计算传热系数时附加一项污垢热阻的经验值，即：fRKK011K0:无垢时的传热系数K:同样工况下结垢后的传热系数Rf:污垢造成的附加热阻