上海交通大学：《传热学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第九章 传热过程分析与换热器热计算

第九章传热过程分析与换热器热计算

第九章 传热过程分析与换热器热计算

本章的学习目的 (1)分析实际传热问题的能力 (2)综合应用三种基本传热方式及其相关公式的能力 (3)了解换热器的基本知识和设计过程 §9-1传热过程的分析和计算 传热过程?基本计算式(传热方程式)? ①=k4(tn1-tn2)k AR ot 式中:K是传热系数(总传热系数)。对于不同的传热过 程,K的计算公式也不同

本章的学习目的 (1)分析实际传热问题的能力 (2)综合应用三种基本传热方式及其相关公式的能力 (3)了解换热器的基本知识和设计过程 ( ) f 1 f 2  = k A t −t §9-1 传热过程的分析和计算 传热过程？ 基本计算式(传热方程式)？ 式中：K是传热系数(总传热系数)。对于不同的传热过 程，K的计算公式也不同。 ARtot k 1 =

1通过平壁的传热 k 式 -2×、 h 说明:(1)h1和h2的计算;(2)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) 单相对流:h=h+h (8-24) h.=E0(7-72 膜态沸腾:h43=h3+h143(623)

1 通过平壁的传热 K的计算 公式？ 1 2 1 1 1 h h k + + =   说明： (1) h1和h2的计算；（2）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) 单相对流： ht = hc + hr 1 2 4 2 4 1 ( ) T T T T hr − − =   4 3 4 3 4 3 膜态沸腾： ht = hc + hr (8-24) (6-23)

2通过圆管的传热 内部对流:①=hanl(rn-tm) 圆柱面导热:-m(nm-tm) 2 外部对流:Φ=hml-h2) hi lhd Rs hn(do di R w2 2元 nd(t-t) 1×、其中:k。=+2h(anyx 1 2

2 通过圆管的传热 hi ho ln( ) 2 1 ( ) i o wi wo d d l t t Φ   − = 内部对流： ( ) i i f 1 wi  = hd l t − t 圆柱面导热： ( ) o o wo f 2 外部对流：  = h d l t − t i i hi lh d R  1 =    l d d R o i 2 ln( ) = o o ho h ld R  1 = ( ) 1 ln( ) 2 1 1 ( ) o o f i f o i o o o i i f i f o k d l t t d h d d h d l t t Φ = − + + − =    i o o o i i o o d h d d h d d k 1 ln( ) 2 1 + + =  其中：

3通过肋壁的传热 肋壁面积:A=A1+A2 CA1 稳态下换热情况: A 2 Φ=h4(tr1-tmn) A, (twI-two) d=hoA(two-to)+hn A2(two-to) wO 肋面总效率 (41+742)

3 通过肋壁的传热 肋壁面积： Ao = A1 + A2 稳态下换热情况： ( ) i i f 1 w1  = h A t −t ( ) i w1 wo  = A t −t   ( ) ( ) ( ) 1 2 o o o wo f o o wo f o o f wo f o h A t t h A t t h A t t = −  = − + −   o f o A (A A ) 1  2  + = A1 A A2 i 肋面总效率

f1f2 f2 ×o -- h, AA hon n,A h, n hna 定义肋化系数:B=A2A2 则传热系数为k= h,元hn7nf 所以,只要们B>1就可以起到强化换热的效果

o o o i i i f f i i i o o o f f h A A h A t t h A A h A t t       + + − = + + −  = 1 ( ) 1 1 1 2 1 2 定义肋化系数： 则传热系数为 所以，只要 就可以起到强化换热的效果。  = Ao Ai     hi ho o k 1 1 1 + + = o  1

4带保温层的圆管传热——临界热绝缘直径 A1( f2 nl(t h, n hnB +ln(2)+ hd12元 圆管外敷保温层后: h, d 2n d 2n2 2 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dΦ/dd。2和d2Φ/d2的值

4 带保温层的圆管传热——临界热绝缘直径 1 2 1 2 1 1 ( ) h h A t t f f + + −  =   i o o o i i f i f o d h d d h d l t t Φ 1 ln( ) 2 1 1 ( ) + + − =       i o o i f f h h A t t 1 1 ( ) 1 2 + + −  = 1 2 2 2 1 1 1 ln( ) 2 1 ln( ) 2 1 1 ( ) o o o o i o i i f i f o d h d d d d h d l t t Φ + + + − =    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d 2/ddo2 2的值

p(do2) + hd12x1d1222 dap i(tn-tfo p(d2) ddo2 (do2 12(2n2do, h,d dΦ =0 2h2 2=dorB2=2o22=2 dd h2 可见,确实是有一个极值存在,那么,到底是极大值,还是 极小值呢?从热量的基本传递规律可知,应该是极大值。也 就是说,a。2在d1dx之间,Φ是增加的,当d。2大于da时, ①降低

1 2 2 2 1 1 2 1 ln( ) 2 1 ln( ) 2 1 1 ( ) o o o o i o i i o d h d d d d h d d = + + +    ( ) ( ) o2 fi fo d l t t Φ   − =           − − =  2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 1 ( ) ( ) d d o o o f i f o o d d h d l t t d    0 d d 2 =  do o dcr h d = = 2 2 2 2 可见，确实是有一个极值存在，那么，到底是极大值，还是 极小值呢？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。 or 2 2 2 2 = =  d h Bi o

§9-2换热器的型式及平均温差 1换热器的定义: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 2换热器的分类: 套管式 壳管式(管壳式)管束式 三种类型换热器间壁式{交叉流换热器管翅式 简介 板式 板翅式 螺旋板式 混合式 蓄热式

§9-2 换热器的型式及平均温差 1 换热器的定义：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 2 换热器的分类：          螺旋板式 板式 交叉流换热器 壳管式 管壳式 套管式 ( )            蓄热式 混合式 间壁式      板翅式 管翅式 管束式 三种类型换热器 简介

3间壁式换热器的主要型式 (1)套管式换热器:最简单的一种间壁式换热器,流体有顺 流和逆流两种,适用于传热量不大或流 体流量不大的情形 Hot fluid Hot fluid Cold fluid V Cold fluid A71 T,(Hot) AT2 A71 472 Tc(cold) TO 顺流 逆流

3 间壁式换热器的主要型式 (1)套管式换热器：最简单的一种间壁式换热器，流体有顺 流和逆流两种，适用于传热量不大或流 体流量不大的情形 Cold fluid Hot fluid Cold fluid Hot fluid 顺流 逆流 x T Th Tc T1 T2 x T Th (Hot) Tc (cold) T1 T2