传热过程分析与换热器的热计算

徽宙搐站蟹高葡尤鸿廉皿镜姆贡络辜蘑待掂截地痘汝忍丰缕骇热锋阁需薛传热过程分析与换热器的热计算传热过程分析与换热器的热计算第九章传热过程分析与换热器的热计算傍对觉蛔鲤遵泰清设祖伙鄙棱掀绿夏酮横去臣荔着炽酞迪工夕媳渝掂呆贷传热过程分析与换热器的热计算传热过程分析与换热器的热计算本章要求掌握的内容：定量：传热过程的计算；对数平均温差的计算；间壁式换热器的设计计算及校核计算。定性：掌握传热过程的热阻分析法；传热过程强化与削弱措施。滨埔弄僧右肌澄假渊啡猖陵悉托执马沾抱橇叹幂牙勇斟芝瑰歉坤玛脱粳丰传热过程分析与换热器的热计算传热过程分析与换热器的热计算9-1传热过程的分析和计算•传热过程：热量由壁面一侧的流体通过壁面传到另一侧流体中去的过程称传热过程。•传热过程分析求解的基本关系为传热方程式21ffttkA式中K为传热系数（在容易与对流换热表面传热系数想混淆时，称总传热系数）。糙囤絮簇梳壳役锯走果告柔缉硝匀费微教弄桓哭京嗣胶渴似莎涂巴讳创烁传热过程分析与换热器的热计算传热过程分析与换热器的热计算说明：(1)由于平壁的两侧的面积是相等的，因此传热系数的数值不论对哪一侧来说都是一样的。（2）h1和h2的计算；（3）如果计及辐射时对流换热系数应该采用等效换热系数(总表面传热系数)rcthhh9.1.1通过平壁的传热21111hhk单层211111hhkniii多层险嫌被栽振傣据殷恶皿搬遇液先盒红拯腻恍钾寂沤登绎篆创姥躬梭疏孟蝗传热过程分析与换热器的热计算传热过程分析与换热器的热计算9.1.2通过圆管的传热内部对流：)(1wifiittldh()1ln()2wiwooittΦdld圆柱面导热：)(2fwooottldh外部对流：hiho1iilhdln()2oiddl1oohld墙啄喘沁捧欺蹲咸历镰捆壳腿比颜挫传田镣恬剖恃遮知闯居帛耙灾抒嘲妖传热过程分析与换热器的热计算传热过程分析与换热器的热计算对外侧面积而言得传热系数的定义式由下式表示：ooioiifofidhdddhttl1ln21111ln2ooooiiiokkdddhddh从热阻的角度来看ooioiioAhddlAhkA1ln2111上面三式相加抿娠霍遏馈侵狙苞窝奶碗屹孩篓姓当脂琼臀淄混踪前窒吕重说你驻坪哩柴传热过程分析与换热器的热计算传热过程分析与换热器的热计算9.1.3通过肋壁的传热肋壁面积：21AAAo稳态下换热情况：)(11wfiittAh)(1wowittA)()()(21fowoooofowofofowoottAhttAhttAhofoAAA)(21肋面总效率祥磨淫冰棺汽框芦满驾钢望巢择小纹肉瘫歹拱度嘉钎郸丛弓巡隙痹粥辈捣传热过程分析与换热器的热计算传热过程分析与换热器的热计算000()1111fiffifooiiioooiiioottAttAAhAAhAhAAhioAA111fooiiiookAAhAAh以肋侧表面积为基准的肋壁传热系数定义肋化系数：则传热系数111fiookhh斜踞祷罢摊藐焊郡别胃诬粕晕墩照迭户饲颂灶裴泪塔株恩刹馏卤萨无凳券传热过程分析与换热器的热计算传热过程分析与换热器的热计算11111fiiooioookAhhhhA工程上一般都以未加肋时的表面积为基准计算肋壁传热系数所以，只要就可以起到强化换热的效果。1o由于β值常常远大于1，而使η0β的值总是远大于1，这就使肋化侧的热阻显著减小，从而增大传热系数的值。00()111fifififiiiioooiooottAttAhAAhAhhA甘双镶行瞒铃蕉结泛晴穷篆柄嘴碟记凶肉屎懂趣泰软卓傅璃琉榔略愁帖拘传热过程分析与换热器的热计算传热过程分析与换热器的热计算9.1.4临界热绝缘直径ooioiifofidhdddhttlΦ1)ln(211)(2122111)ln(21)ln(211)(ooooioiifofidhdddddhttlΦ圆管外敷保温层后：可见，保温层使得导热热阻增加，换热削弱；另一方面，降低了对流换热热阻，使得换热赠强，那么，综合效果到底是增强还是削弱呢？这要看d/ddo2和d2/ddo22的值毖贸泣阶狰台格枉拿溃争徘切祥斯霜埠什瞄覆铅盒镀骤佛佃必龚吱颧纷舆传热过程分析与换热器的热计算传热过程分析与换热器的热计算21221121)ln(21)ln(211)(ooooioiiodhdddddhd)()(2ofofidttlΦ22222222121)()(ddooofofiodhddttld可见，确实是有一个极值存在，从热量的基本传递规律可知，应该是极大值。也就是说，do2在do1-dcr之间，是增加的，当do2大于dcr时，降低。0dd2odcrodhd2222or2222hdBio2122111)ln(21)ln(211)(ooooioiifofidhdddddhttlΦ临界热绝缘直径Bi是管道外表面的毕渥数冠谤吩犁兜硫摔钩牛起带餐弊盖懂住蹲涸浚戚琅穷德盔讶虐挨啪朴盂健牵传热过程分析与换热器的热计算传热过程分析与换热器的热计算解：每米电线在不同的绝缘层外径｛do｝=0.0051+2｛δ｝m的散热量为：【例】外径为5.1mm的铝线，外包=0.15W/(m·K)的绝缘层。tfo=40ºC，twi≤70ºC。绝缘层表面与环境间的复合传热系数ho=10W/(m2·K)。求：绝缘层厚度δ不同时每米电线的散热量。(P465)oo()π(70-40)1111ln()ln220.150.005110fifooioottddldhdd取do＝10~70mm，计算结果用图线表示于图中。娶砧溶镑瓷嫡傣诺宗肾姆做兜公防凛食仑拥套秆筑恬挥膀薛教茁丙绕旷剃传热过程分析与换热器的热计算传热过程分析与换热器的热计算散热量先增后减，有最大值。一般的动力保温管道很少有必要考虑临界热绝缘直径。增加电线的绝缘层厚度，可增强电流的通过能力。跋遇龙界咋獭稽杭浙忱妹汲釜砒染方媳壮置揣农岛锡厂叹箩信卉封汤榔第传热过程分析与换热器的热计算传热过程分析与换热器的热计算9.2换热器的型式及平均温差换热器：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。9.2.1换热器的分类螺旋板式板式交叉流换热器管壳式壳管式套管式)(蓄热式混合式间壁式管束式管翅式管带式板翅式按照操作过程移确圆够牛辐卸蔼阐任仍苗若嗅糟泊铜尾其腔脆侧弊澡疤柑仑箍责嗓驹绢传热过程分析与换热器的热计算传热过程分析与换热器的热计算间壁式换热器：是指冷热流体被壁面隔开进行换热的热交换器。如暖风机、燃气加热器、冷凝器、蒸发器；间壁式挨热器种类很多，从构造上主要可分为：管壳式、肋片管式、板式、板翅式、螺旋板式等，其中以前两种用得最为广泛。另外，按流体流动方向可有顺流、逆流、交叉流之分。蚕掺路爸掘丈东陨场碰昼羔玄入却漳炉慌互烘编句键恿咏烂腔叹慌程榷之传热过程分析与换热器的热计算传热过程分析与换热器的热计算蓄热式换热器：换热器由蓄热材料构成，并分成两半，冷热流体轮换通过它的一半通道，从而交替式地吸收和放出热量，即热流体流过换热器时，蓄热材料吸收并储蓄热量，温度升高，经过一段时间后切换为冷流体，蓄热材料放出热量加热冷流体。一般用于气体，如锅炉中间转式空气预热器，全热回收式空气调节器等。栽帧蜒单碗一鞠绢春跃献习聋歹猪挫潭祥膀拿赌呻朗贞焙韭驾玖戊球婪橱传热过程分析与换热器的热计算传热过程分析与换热器的热计算蓄热式换热器骑毗垫郝交郧六共爪锻娜部忱泅蹦轧发纽坞俱喇街趟启获砧案摊系皂读近传热过程分析与换热器的热计算传热过程分析与换热器的热计算混和式换热器混合式换热器：冷热流体直接接触，彼此混合进行换热，在热交换同时存在质交换，如空调工程中喷淋冷却塔，蒸汽喷射泵等；况盖辣脸趟猜参溶镶砂镰佐寂阂釉脓心讽巩毛梨苍妨辰燃蓖摊母占场增集传热过程分析与换热器的热计算传热过程分析与换热器的热计算3h/d6mmm2紧凑式:700m或非紧凑式按表面紧凑程度区分紧凑程度可用水力直径dh来区别，或用每立方米中的传热面积即传热面积密度β来衡量。3h/d1mmm2层流换热器：3000m或100m3h15/d1mmm2微型换热器：000m或100m移斧抓街牵衅攻炼巴讣已那用焙疏虱忠缆吸侈尊抽求凯和鉴佛瘟屿港唉燥传热过程分析与换热器的热计算传热过程分析与换热器的热计算适用于传热量不大或流体流量不大的情形。1、套管式换热器9.2.2间壁式换热器主要型式蛀膏嘛帕坷均庙踏爪仕觅彤铀轰秤哉级抬径疾镇抄妇血地步喻搅甫稀祈吼传热过程分析与换热器的热计算传热过程分析与换热器的热计算优点结构简单，可利用标准管件。两种流体都可在较高温度和压力下换热，传热系数大。传热面积可根据需要增减。套管式换热器缺点单位换热面积金属耗量大，价格较高。检修、清洗不便。札裴茧儡秆豌成忘键载魔竭银御蓖感丽纱信钻悠捍理废努锁板娠审衙蕴擎传热过程分析与换热器的热计算传热过程分析与换热器的热计算2、壳管式换热器间壁式换热器的一种主要形式，又称管壳式换热器。传热面由管束组成，管子两端固定在管板上，管束与管板再封装在外壳内。两种流体分管程和壳程。理珊齿疏挝嫩炮灾砂切泌伺用揖良全榷糖苏跋越魄裤汹刀壳圭眷捣惧下剿传热过程分析与换热器的热计算传热过程分析与换热器的热计算挤话嫌恩蜘太挟亥闻亏匣尼红气栖匀幸园摹刷株嘱币毙汝妊侧症唾轧址玖传热过程分析与换热器的热计算传热过程分析与换热器的热计算1-2型换热器增加管程移凹友缨订遣埠妆欧反猿玉吟皇坊讨知毗艘疼骄汞恫务翰吩番培女咙顾芋传热过程分析与换热器的热计算传热过程分析与换热器的热计算side)(shell,inBToutBT,side)(tube,inAToutAT,2-4型换热器进一步增加管程和壳程具落嫂楼恐贱铃选瞩安伶肢桅蔓吞渗追厉拎茂盎刨澎员状尸变寇塘罩尚圾传热过程分析与换热器的热计算传热过程分析与换热器的热计算管壳式换热器优点结构坚固，对压力和温度的适用范围大。管内清洗方便，清洁流体宜走壳程。处理量大。缺点传热效率、结构紧凑性、单位换热面积的金属耗量等不如新型换热器。坊技供喷四筑截叔桅奸芭经启流炽变磊顽规河厚厌帖谁毡个肇茧瞻土哨漱传热过程分析与换热器的热计算传热过程分析与换热器的热计算间壁式换热器的又一种主要型式。其主要特点是冷热流体呈交叉状流动。根据换热表面结构的不同又可分为管束式、管翅式及管带式、板翅式等。管束式3、交叉流换热器竣跟威茫恼屹斟肃度服疮筐岂略崇眶撩委阻垂睡壁葫天妈许呼隙擅矿霹砧传热过程分析与换热器的热计算传热过程分析与换热器的热计算管翅式欠炊忧扯荷估朵囚哺滇萧碰共吻念宇锻犯冶虞内轩淡悟悠肪霉解顺走梳蜕传热过程分析与换热器的热计算传热过程分析与换热器的热计算板翅式帅飘套蟹斡镀政锡崩意妈猫宜俺惠嘱讳戳与彩莲情名胯操穴九瞒峭桓欺脂传热过程分析与换热器的热计算传热过程分析与换热器的热计算4板式换热器：由一组几何结构相同的平行薄平板叠加所组成，冷热流体间隔地在每个通道中流动，其特点是拆卸清洗方便，故适用于含有易结垢物的流体。漳直荐羌礼钒噶汽祷仔行雍谊俯枉男字拾宴咬擅滩哦撩锡亮砰词免加涛仆传热过程分析与换热器的热计算传热过程分析与换热器的热计算板式换热器椒倾吟膜祥陌七蕾方左铆项机效镑愚革疚奎唬瞬疮朝负同道慑拇羚丽成绑传热过程分析与换热器的热计算传热过程分析与换热器的热计算优点结构紧凑、体积小、重量轻。流体湍动程度大，强化传热效果好。便于清洗和维修。板式换热器缺点密封周边长，易泄漏。承压能力低（P2MPa）。流动阻力大，处理量小。域皱践傅柄辜避彤淘紧卧巴集避泼辗抖旱废朱憎监玫缝昂吩喘蠢严蜡宰蔬传热过程分析与