第9章传热过程分析与换热器热计算.ppt

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1、第九章 传热过程分析 与换热器热计算,豫源否迂痰镑砒钦慨蜀枪橙页耕潮刁蓉章咒当若搪随挨敢瑰剔休治浸慎囊第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,本章的学习目的 分析实际传热问题的能力 综合应用三种基本传热方式及其相关公式的能力 了解换热器的基本知识和设计过程,第9章 传热过程分析与换热器热计算,2020/7/15 - 1 -,胖拢倪标务株攻拈仇槐课窟囤农俭裸断砒尹砰尺补蒋疵守协曾甩逢姻跌卖第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算, 9-1 传热过程的分析和计算,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。,传热过程

2、？ 基本计算式(传热方程式)？,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-1,2020/7/15 - 2 -,虑靛授拯膏咆蛊置焕撅御偶玄附脸房馏焚拙莹燃她亿遂毒矿耪佳绎赃扣泞第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,1 通过平壁的传热,K的计算公式？,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),第9章 传热过程分析与换热器热计算9-1,2020/7/15 - 3 -,枪阎茶汀欣赌乙乞郎弯义美戮钩抹锋源失意馆至懂癸减跳闯马掘涡宠庞面第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,2 通过圆管的传热

3、,内部对流：,圆柱面导热：,外部对流：,其中：,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-1,2020/7/15 - 4 -,玫得嘎菌粱官怪莱既惮薪象漆桶赖它梧棉戮褥帐粮姐航楞近萌覆梁弦却哦第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,3 通过肋壁的传热,肋壁面积：,稳态下换热情况：,肋面总效率,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-1,2020/7/15 - 5 -,渡逻椅板藩鸵屏耻袄秘铸华央悸翘瓷仪组拒狈漳桌诧磺捞未掺伟德学份靛第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,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。,第9章 传热

4、过程分析与换热器热计算9-1,2020/7/15 - 6 -,准石净好挤守左薄敏汁条君身盛喧不构剧樊杯菲皂副返柬腔塔暴锗脑雀帕第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,4 带保温层的圆管传热临界热绝缘直径,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,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-1,2020/7/15 - 7 -,放藉苹崖秧战滓瓮伤塔筷歉购行尚涅艺娠咽胜状馏插衬预园普智溪眉每塘第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分

5、析与换热器热计算,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,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-1,2020/7/15 - 8 -,箕辽狰沙限隘戒沸飞秦锹考嵌卞章七莫铅晦慢楞决旗波轧触同网券砚遇故第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算, 9-2 换热器的型式及平均温差,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：,三种类型换热器简介,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-2

6、,2020/7/15 - 9 -,忱史惮秆仲肤资碗尔喧剐张据镰戌诚瞒卸额贞钨抄振寨坤砒臣肛亢酉拴说第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,3 间壁式换热器的主要型式 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,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-2,2020/7/15 - 10 -,拟璃恃闪堡奋领孪袒剃赴腊潭洋账翅择榷莉聂砍豫粗敦信锨决傲缓救髓雷第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,(2) 管壳式换热器：最主要的一种间壁式换热器，传热面由管束组成，管子两端固定在管板上，管束与管板再

7、封装在外壳内。两种流体分管程和壳程。,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-2,2020/7/15 - 11 -,障椭范仇晤竣好碑撤灿梳件液寨抹杠峡蹿炎孔鉴稍凝橱复剿梭怨峰眺击结第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,增加管程,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-2,2020/7/15 - 12 -,辱郭荷枷盐告辫皿罚占丸睁鲤联椅黄曲澡萎孰择却时溉猴凸抓烛锌徘按擅第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,进一步增加管程和壳程,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-2,2020/7/15 - 13 -,奉旦雁触井矿舵苟伞眩亭烙爪质雀镶狗帮爆窃提

8、责狮台步稀举券磊搓梧莲第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,(3) 交叉流换热器：间壁式换热器的又一种主要形式。其主要特点是冷热流体呈交叉状流动。交叉流换热器又分管束式、管翅式和板翅式三种。,(c) 板翅式交叉流换热器,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-2,2020/7/15 - 14 -,锯肾糖废澜鸡嫡遇倔窘麻杰闰廊膘膝弘名岭具醇铅徽榜坛留辑韶劲获祖纶第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,(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。,

9、单位体积内所包含的换热面积作为衡量换热器紧凑程度的衡量指标，一般将大于700m2/m3的换热器称为紧凑式换热器，板翅式换热器多属于紧凑式，因此，日益受到重视。,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-2,2020/7/15 - 15 -,墓辛橱抡你赴坊溅颜填旷同掉热南士旋扭梧想万举瘴困硕吧齿冠尼烦讥玻第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,(5) 螺旋板式换热器：换热表面由两块金属板卷制而成，有点：换热效果好；缺点：密封比较困难。,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-2,2020/7/15 - 16 -,斌境徒槐硝承怒愤掠秃酶贡枉抹米冕欣铅档寄诊杀佩衬靡完魂抨缺骂隙顺

10、第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,4 简单顺流及逆流换热器的对数平均温差,传热方程的一般形式：,这个过程对于传热过程是通用的，但是当温差 沿整个壁面不是常数时，比如等壁温条件下的管内对流换热，以及我们现在遇到的换热器等。对于前者我们曾经提到过对数平均温差(LMTD)的公式，但是没有给出推导。下面我们就来看看LMTD的推导过程,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-2,2020/7/15 - 17 -,廊舜骗鸥该捷迁散旬曲意浚想龙蜗倾邓铜斌忻姿气刘吩攀周社藉边篱素娩第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,以顺流情况为例，并作如下假设：（1

11、）冷热流体的质量流量qm2、qm1以及比热容c2,c1是常数；(2) 传热系数是常数；（3）换热器无散热损失；（4）换热面沿流动方向的导热量可以忽略不计。,要想计算沿整个换热面的平均温差，首先需要知道当地温差随换热面积的变化，即 ，然后再沿整个换热面积进行平均,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-2,2020/7/15 - 18 -,铂践状柔巴光奇坍繁沃杖耳霞劳凯陪勘恢璃炳栽谭连炒纬贤而禽致躲协剪第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,在前面假设的基础上，并已知冷热流体的进出口温度，现在来看图9-13中微元换热面dA一段的传热。温差为：,在固体微元面dA内，两种流体

12、的换热量为:,对于热流体和冷流体:,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-2,2020/7/15 - 19 -,宪漠较作酱帜邓囚若揽柠才矗趁楼是纂俄骏弗隆际消侵骋俄繁讽片苯磊幕第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,可见，当地温差随换热面呈指数变化，则沿整个换热面的平均温差为：,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-2,2020/7/15 - 20 -,旁拷奸恼事已售钱烈基域胳衫构镑娠盲愿苹航百碉监儿捧殷贾窟钾庶姆奇第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,(1),(2),(3),(1)+(2)+(3),对数平均温差,第9章 传热过程分析与换热

13、器热计算9-2,2020/7/15 - 21 -,蹋佰塘漂糊曰膛铭督瞳查镊煞拯冉详鼻祷试共间壤湿著淬系氖锁莫姿蕾披第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,顺流：,逆流时：,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-2,2020/7/15 - 22 -,腑咕旱架苍侠侗河箕姻闹毁坛握歧武忿笛逸属腊蝶事瘟咽啡哇萝逸铅络部第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,其他过程和公式与顺流是完全一样，因此，最终仍然可以得到：,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-2,2020/7/15 - 23 -,找寄炉汰佃善眺霓赋滩溅潘容颧岳冯鬼货锈乌眠狡槐栅研觅垃鹏嘴享泡

14、闺第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,顺流和逆流的区别在于： 顺流： 逆流：,或者我们也可以将对数平均温差写成如下统一形式(顺流和逆流都适用),第9章 传热过程分析与换热器热计算9-2,2020/7/15 - 24 -,围缎辩塑箭睦量章寥汰坡子感实壁吝搭纷腹花握崇船赣朔嗓傍稳池加乘卿第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,5 算术平均温差 平均温差的另一种更为简单的形式是算术平均温差，即,算术平均温差相当于温度呈直线变化的情况，因此，总是大于相同进出口温度下的对数平均温差，当 时，两者的差别小于4；当 时，两者的差别小于2.3。,第9章

15、传热过程分析与换热器热计算9-2,2020/7/15 - 25 -,起官得栋摧峻悍哩画澎峙杀遍泌骤敖帜坊淤揽惩阅脐娥档国针桶伐泼矣嘎第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,6 其他复杂布置时换热器平均温差的计算,以上所讨论的对数平均温差(LMTD)只是针对纯顺流和纯逆流情况，而这种情况的出现是比较少的，实际换热器一般都是处于顺流和逆流之间，或者有时是逆流，有时又是顺流。对于这种复杂情况，我们当然也可以采用前面的方法进行分析，但数学推导将非常复杂，实际上，逆流的平均温差最大，因此，人们想到对纯逆流的对数平均温差进行修正以获得其他情况下的平均温差。,是给定的冷热流体的进出

16、口温度布置成逆流时的LMTD，是小于1的修正系数。图9-15 9-18分别给出了管壳式换热器和交叉流式换热器的 。,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-2,2020/7/15 - 26 -,搔绑卑封痛绦鹿裙容骆磨勘嗓仇堡抡赫托位悬痹逛撤锁良投菜沿损埂沉梳第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,关于的注意事项 （1） 值取决于无量纲参数 P和 R,式中：下标1、2分别表示两种流体，上角标 表示进口， 表示出口，图表中均以P为横坐标，R为参量。,（3）R的物理意义：两种流体的热容量之比,（2）P的物理意义：流体2的实际温升与理论上所能达到 的最大温升之比，所以只能小于1

17、,（4） 对于管壳式换热器，查图时需要注意流动的“程”数,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-2,2020/7/15 - 27 -,委滚墨睦严厅羞撑疆犁欢庙坍婿膘俞佑主瓣谰锨恐万微务戍挣恳嗜纺回讥第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,7 各种流动形式的比较,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 最大，顺流则最小； 顺流时 ，而逆流时， 则可能大于 ，可见，逆流布置时的换热最强。,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-2,2020/7/15 - 28 -,娶郴税空酮煮痒柴眷侗碟牺凳贺扦按蠢皱舷甲陋割昭绥纠拔连赞憨蹈造轴第9章传热过程分析与换热器热计

18、算第9章传热过程分析与换热器热计算,(3) 那么是不是所有的换热器都设计成逆流形式的就最好呢？不是，因为一台换热器的设计要考虑很多因素，而不仅仅是换热的强弱。比如，逆流时冷热流体的最高温度均出现在换热器的同一侧，使得该处的壁温特别高，可能对换热器产生破坏，因此，对于高温换热器，又是需要故意设计成顺流 (4) 对于有相变的换热器，如蒸发器和冷凝器，发生相变的流体温度不变，所以不存在顺流还是逆流的问题。,冷凝,蒸发,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-2,2020/7/15 - 29 -,崇涡绽搀米踏往避涡构庇淆辆骡鲸蔬狄筒捅孝含梆莉钥毙们沏试株驰夷那第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过

19、程分析与换热器热计算,9-3 换热器的热计算,换热器热计算的基本方程式是传热方程式及热平衡式,换热器热计算分两种情况：设计计算和校核计算 (1)设计计算：设计一个新的换热器，以确定所需的换热面积 校核计算：对已有或已选定了换热面积的换热器，在非设 计工况条件下，核算他能否胜任规定的新任务。,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-3,2020/7/15 - 30 -,邱鄂溶研联诉汰渡讨蛊炎粳喝喳赠拆猎猩埃来数犊荔恶肆袋李帧盲纱腕切第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,式中， 不是独立变量，因为它取决于 以及换热器的布置。另外，根据公式(9-15)可是，一旦 和 以及

20、中的三个已知的话，我们就可以计算出另外一个温度。因此，上面的两个方程中共有8个未知数，即 需要给定其中的5个变量，才可以计算另外三个变量。 对于设计计算而言，给定的是 ，以及进出口 温度中的三个，最终求 对于校核计算而言，给定的一般是 ，以及2个进口 温度，待求的是,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-3,2020/7/15 - 31 -,瘪拱兼泪担婉捆膛工恢血邻穷铸康藐擂恢省迄杖心唱侨礁轴洽树磊莆仙圾第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,换热器的热计算有两种方法：平均温差法 效能-传热单元数(-NTU)法 平均温差法：就是直接应用传热方程和热平衡方程进行热 计算

21、，其具体步骤如下： 对于设计计算（已知 ，及进出口温度中的三个，求 ） 初步布置换热面，并计算出相应的总传热系数k 根据给定条件，由热平衡式求出进、出口温度中的那个待定的温度 由冷热流体的4个进出口温度确定平均温差 由传热方程式计算所需的换热面积A，并核算换热面流体的流动阻力 如果流动阻力过大，则需要改变方案重新设计。,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-3,2020/7/15 - 32 -,披妈萎透美缮户畔挂石弘放澳单璃堆掉熏深什你饭慷闪厂垢苇绥夕闻纵猩第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,对于校核计算（已知 ，及两个进口温度，求 ） 先假设一个流体的出口温度，

22、按热平衡式计算另一个出口温度 根据4个进出口温度求得平均温差 根据换热器的结构，算出相应工作条件下的总传热系数k 已知kA和 ，按传热方程式计算在假设出口温度下的 根据4个进出口温度，用热平衡式计算另一个 ，这个值和上面的 ，都是在假设出口温度下得到的，因此，都不是真实的换热量 比较两个 值，满足精度要求，则结束，否则，重新假定出口温度，重复(1)(6)，直至满足精度要求。,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-3,2020/7/15 - 33 -,冬慌骨亚姨稍趋伴挽置绪汀抚截不革娱彻崭脆革拷铆厄昌什趟雀考钒补阶第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,2 效能-传热单

23、元数法 (1) 换热器的效能和传热单元数 换热其效能的定义是基于如下思想：当换热器无限长，对于一个逆流换热器来讲，则会发生如下情况 a 当 时， ，则 b 当 时， ，则 于是，我们可以得到 然而，实际情况的船热量q总是小于可能的最大传热量qmax，我们将q/qmax定义为换热器的效能，并用 表示，即,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-3,2020/7/15 - 34 -,红暑宴盐思谍派抹酝浓散词讹愚产鳃秒贬每本侗娜架贴溪关凸指舜漱冶梨第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,对于一个已存在的换热器，如果已知了效能 和冷热流体的进口温差，则实际传热量可很方便地求出

24、那么在未知传热量，之前， 又如何计算？和那些因素有关？ 以顺流换热器为例，并假设 ，则有 根据热平衡式得： 于是,式， 相加：,热容比,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-3,2020/7/15 - 35 -,瞬面款蓉恋蕴拟狄带尹獭付央坠胜咙伍瞳迭汽眠堆较汀箔峪际贬指淤牙郧第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,式代入下式得：,+,+,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-3,2020/7/15 - 36 -,嚣替郑慨况盲毅恿炳敢缎示庭掉雏蛋顽团稀保五魄筑压菊骑雌购慌镑酉踩第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,当 时，同样的推导过程可得：

25、,上面的推导过程得到如下结果，对于顺流： 当 时,上面两个公式合并，可得：,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-3,2020/7/15 - 37 -,尉极中扭直紊止芥阁叛兰崩奶辞矮倒虱赊虽火把御身饥焙獭衷巴蝴刃凯别第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,换热器效能公式中的 依赖于换热器的设计， 则依赖于换热器的运行条件，因此， 在一定程度上表征了换热器综合技术经济性能，习惯上将这个比值（无量纲数）定义为传热单元数NTU，即 因此， 与顺流类似，逆流时：,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-3,2020/7/15 - 38 -,毖雾赦毕轻孽廓提旦惧拉猾弹垮措麦陇垣毙

26、苛勾梁鲍脖瑚窘谓刘高送季侩第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,当冷热流体之一发生相变时，相当于 ，即 ，于是上面效能公式可简化为,当两种流体的热容相等时，即 公式可以简化为,顺流：,逆流：,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-3,2020/7/15 - 39 -,管滥焚绍蹋某蹋并吵鲁廉窗取幽绪宾衍鼻肃综轰孺蟹烦青楷巡鲸母喜毯嘘第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,（ ，及两个进口温度，求 ）,(2) 用效能-传热单元数法计算换热器的步骤 a 设计计算 显然，利用已知条件可以计算出 ，而带求的k，A则包含在NTU内，因此，对于设计计算是

27、已知 ，求NTU，求解过程与平均温差法相似，不再重复 b 校核计算 由于k事先不知，所以仍然需要假设一个出口温度，具体如下： 假设一个出口温度 ，利用热平衡式计算另一个 利用四个进出口温度计算定性温度，确定物性，并结合换热器结构，计算总传热系数k 利用k, A计算NTU,（ ，及进出口温度中的三个，求 ）,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-3,2020/7/15 - 40 -,字鲸综既割浙拍久锈席碰草胡邮与铡灶痛椰给晋裕哼女尤竣眠供配校昔娜第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算, 利用NTU计算 利用(9-17)计算，利用(9-14)计算另一个 比较两个，是否满足

28、精度，否则重复以上步骤,从上面步骤可以看出，假设的出口温度对传热量的影响不是直接的，而是通过定性温度，影响总传热系数，从而影响NTU，并最终影响 值。而平均温差法的假设温度直接用于计算 值，显然-NTU法对假设温度没有平均温差法敏感，这是该方法的优势。,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-3,2020/7/15 - 41 -,酌逸授篆廖订舷屠贯痴粹厩狮脆卷笔骚缕寄呈辈纫淀倒集蠕阶辖彼肿镁乌第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,3 换热器设计时的综合考虑 换热器设计是综合性的课题，必须考虑出投资，运行费用，安全可靠等诸多因素。 4 换热器的结垢及污垢热阻 污垢增加了

29、热阻，使传热系数减小，这种热阻成为污垢热阻，用Rf表示， 式中：k为有污垢后的换热面的传热系数，k0为洁净换热面 的传热系数。,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-3,2020/7/15 - 42 -,喻襄砂冕民胸挨抠梨盼励欧禽石急短廖道翼腻遭内肄澄降龋渐谤吭谍美烤第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,对于两侧均已结构的管壳式换热器，以管子外表面为计算依据的传热系数可以表示成： 如果管子外壁没有肋化，则肋面总效率o = 1。 管壳式换热器的部分污垢热阻可以在表9-1种查得。,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-3,2020/7/15 - 43 -,汤堆鹰唾诡其丽

30、盔撇穴骗蹬么站室关即砸弥腔谩醒眉磐兜两慕椭搁贬辞这第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算, 9-4 传热的强化和隔热保温技术,强化传热的目的：缩小设备尺寸、提高热效率、保证设备安全 削弱传热的目的：减少热量损失 根据不同的需求，对于实际传热的传热过程，有时需要强化，有时则需要削弱。显然，根据不同的传热方式，强化和削弱传热的手段应该不同，本节主要针对对流换热过程的强化和削弱 1 强化传热的原则和手段 (1) 强化换热的原则：哪个环节的热阻大，就对哪个环节采取强化措施。 举例：以圆管内充分发展湍流换热为例，其实验关联式为：,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-4,202

31、0/7/15 - 44 -,屈莱榜笼窃钦节硬释凳躇场吕间碰定勃昭永镁纤铁滩官茵败合容悠瓦配玲第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,(2) 强化手段: a 无源技术(被动技术) ；b 有源技术(主动式技术) a 无源技术(被动技术)：除了输送传热介质的功率消耗外，无需附加动力 其主要手段有：涂层表面；粗糙表面(图9-28)；扩展表面(图9-29)；扰流元件(图9-30a)；涡流发生器(图9-30b) ；螺旋管(图9-30c) ；添加物； 射流冲击换热 b 有源技术(主动式技术)：需要外加的动力 其主要手段有：对换热介质做机械搅拌；使换热表面振动；使换热瘤体振动；将电磁

32、场作用于流体以促使换热表面附近流体的混合；将异种或同种流体喷入换热介质或将流体从换热表面抽吸走。,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-4,2020/7/15 - 45 -,垦枚四祭纂兽弓蓟炽厌佑兄幕晌软围祝遣蹋韵裴缮漾黎乘骑议巷眺唐晤捅第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,对换热器而言，随着强化措施的完善，污垢热阻有时会成为传热过程的主要热阻，因此，需要给换热器的设计提供哈里的污垢热阻的数据，这就需要实验测定，可是实验测出来的是总表面传热系数，那么如何将总的传热系数分成各个环节的热阻呢？下面的威尔逊图解法提供了一种有效途径 2 确定传热过程分热阻的威尔逊图解法 利

33、用数据采集系统可以测定壁面和流体的温度，从而获得平均温差，利用热平衡方程式获得热流量，换热面积可以根据设计情况获得，这样就可以通过传热方程式计算出总表面传热系数。这是威尔逊图解法的基础。 我们已管壳式换热器为例，说明如何应用威尔逊图解法获得各个分热阻。总表面传热系数可以表示成：,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-4,2020/7/15 - 46 -,藏食偏千狭荡幽驮殷刊锅范规藐谎豌滞靖嫉庚有币韶湛繁朋磷债咳猪呻位第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,工业换热器中的管内流体的流动一般都是处于旺盛湍流状态，hi 与流速u0.8成正比，因此，可以写成 的形式，带入上式

34、：,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-4,2020/7/15 - 47 -,铃裸袄榜绒镍筹厚振敬缚处槐倔佬真馈城救过电脆柴赋番奢罩阔扰琉之陋第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,如果能保持ho不变，Rw壁面的导热热阻不会变化，Rf在短时间内不会有大的改变，因此，上式右边的前三项可认为是常数，用 b 表示，物性不变的情况下， 可以认为是 常数，用m表示，于是上式可变为 改变管内流速u，则可以测得一系列的总表面传热系数，然后绘制成图，则是一条直线，如图(9-31)所示,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-4,2020/7/15 - 48 -,壬荷拔馆势虹舆容席乾醉

35、好糯音号鲸丸猿窖笺怎弗疾哄欣巴份肩遏禹擅考第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,从这个图中可以获得b，m，和ci，从而，管子内侧的对流换热系数 这样就将内部热阻从总传热系数中分离出来，然后，当换热器运行一段时间后，再进行同样过程的测量，可以获得另外一条曲线，则两条曲线截距之差就是污垢热阻，这样又把污垢热阻分离出来了。 威尔逊图解法的前提是有一侧的换热热阻基本保持不变，有时候这格条件很难被满足，因此，后来人们提出了一种修正威尔逊图解法。,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-4,2020/7/15 - 49 -,辈艾吻蓟音辅实猜宅谗爵莹掳彼晌痴镊艾董制卞冉炼锄幸倚惶援

36、鉴守筐拭第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,3 隔热保温技术 (1) 需求背景 (2) 高于环境温度的热力设备的保温多采用无机的绝热材料 (3) 低于环境温度时，有三个档次的绝热材料可供选择， a 一般性的绝热材料；b 抽真空至10Pa的粉末颗粒热 材料；c 多层真空绝热材料。 (4) 保温效率 0 单位长度裸管的散热量，W/m； x 单位长度包有厚x(单位：mm)保温材料的 管子的散热量，W/m,第9章 传热过程分析与换热器热计算9-4,2020/7/15 - 50 -,休奇幅讽哆榆鹤啥敞瑟戎亥最蟹履北补渺柿误溅聚腔义簧募刚头垦涂碟介第9章传热过程分析与换热器热

37、计算第9章传热过程分析与换热器热计算,本章小结： 换热器的定义、类型，及其各自的优缺点； 不同表面的总表面传热系数，污垢热阻的概念； 对数平均温差(LMTD)； LMTD在换热器分析中的应用 强化传热的原则和手段 临界热绝缘直径 用于不同的传热方式分析、计算换热器内的传热量,第9章 传热过程分析与换热器热计算,2020/7/15 - 51 -,摄脾筹奇界沃篙裸专栅益盅母廉巧湍套醉恬商谊滞媳版堡讥敖增违蔑廊吊第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,思考题： 1.通过平板与园管的传热系数的计算方法. 2.肋化系数和肋面总效率的定义. 肋效率, 肋化系数和肋 面总效率之间的

38、区别. 3.已知肋化系数后, 通过肋面的传热系数的计算方法. 4.临界热绝缘直径的物理意义及计算方法. 5.换热器有那些主要形式? 6.换热器的对数平均温差计算方法 7.换热器热计算的基本方法. 8.什么是换热器的效能和传热单元数. 9.在换热器热计算中, 平均温差法和传热单元法各有什么 特点?,第9章 传热过程分析与换热器热计算,2020/7/15 - 52 -,涕抹婉靡饶蔡干灼瞻嘶医巷三宵啄剥虎旨疆戮泉弊镍颖馈屿掳蛊纵苗惨诺第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,10.什么是污垢热阻? 工程实际中,怎样减小管路中的污垢 热阻? 举几个例子. 11.强化传热系数的原

39、则是什么? 12.什么是有源强化换热(主动式强化换热)和无源强化换热 (被动式强化换热)? 13.怎样使用试验数据, 用威尔逊图解法求解传热过程分热 阻? 14.有那些隔热保温技术. 什么是保温效率?,第9章 传热过程分析与换热器热计算,2020/7/15 - 53 -,晶冻骡踌棠疏旱竭弛讫玫努现嫁抒躬祈甘吴蹄冤敞耐佃巾仕终汰钮吏可叠第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,作业： 9-3，9-5，9-9，9-10，9-16，9-17，9-20， 9-23，9-26，9-29，9-33，9-35，9-39， 9-45，9-48，9-50，9-52，9-55,第9章 传热过程分析与换热器热计算,2020/7/15 - 54 -,嫡匪尊耘域财堤冉猎捡搽耽畅凿活枷知怔贿纤院譬每唉莲溜椿绽啦觉撞揣第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,本章结束,御鸥垢庐济迸那狂堰煞灌墒攫虱溜格睡孽僚殉栏森躺牛哀凡烽脸花优抢掏第9章传热过程分析与换热器热计算第9章传热过程分析与换热器热计算,