热质交换原理与设备绪论培训课件(ppt 61页)

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热质交换原理与设备课件PPT(共 83张)

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第7章 7.1 间壁式热质交换设备的热工计算 7.2 混合式热质交换设备的热工计算 7.3 燃烧装置的热工计算
7.1 间壁式热质交换设备的热工计算
7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.1.4 7.1.5 7.1.6 7.1.7
热工计算的基本公式[1] 热工计算的基本方法和基本类型 散热器的热工计算 管壳式换热器的热工计算 板式热水换热器的热工计算 空气加热器的热工计算 空气冷却器的热工计算
7.1.2 热工计算的基本方法和基本类型
1.对数平均温差法 2.效能传热单元数法 3.热工计算类型 4.两种计算方法的比较和适用范围
表7-2
换热器类型 同心套管式
顺流 逆流
管壳式换热器单壳多管(管数为2,4,6,…)
n壳多管(管数为2n,4n,…)
叉流
两种流体均不混流
所有的换热器(=0)
关系式 ε= ε=(<1) ε=(=1) ε=2 ε= ε=1-exp ε=(1-exp{-[1-exp(NTU)]})
7.1.4 管壳式换热器的热工计算
1.传热温差 2.传热系数 3.换热器的阻力计算
图7-7 换热器温度变化示意图
2.传热系数
1)水在管内或管间沿管壁流动,流态处于紊流时 2)水横穿过管束流动,流态处于紊流时 3)蒸汽在竖壁或竖管上的膜状凝结 4)蒸汽在水平管束上的膜状凝结
3.换热器的阻力计算
已知条件 空气量、空气初状态、空
气终状态
空气量、空气初参数、冷 却器型号、台数、排数、冷 却水初温、冷水量
待求内容
空气冷却器型号、台数、 排数、冷却水初温、终温、 冷水量和冷量
空气终参数、冷却水终温
2.计算参数
(1)热交换效率系数 (2)接触系数 (3)传热系数 对于既定结构的空气冷却器,其传热系数受内、外 表面的表面传热系数和析湿系数的影响。

热质交换原理与设备-第一章

热质交换原理与设备-第一章
(1)牛顿粘性定律
两个作直线运动的流体层之间的切应力正比于垂宣于运动方向的速度变 化率,即
对于均质不可压缩流体,上式可改写为:
(2)傅立叶定律
在均匀的各向同性材料内的一维温度场中,通过导热方式传递的热量 通量密度为:
对于恒定热容量的流体,上式可改写为:
(3)斐克定律
在无总体流动或静止的双组分混合物中,若组分A的质量分数
图1-3 叉流换热器 (a)示意图;(b)两种流体均不混合;(c)一种流体混合,另一种不混合
混流式,两种流体在流动过程中既有顺流部分,又有逆流部分,图1-4(a) 及(b)所示就是一例。当冷、热流体交叉次数在四次以上时,可根据两种 流体流向的总趋势,将其看成逆流或顺流,如图1-4(c)及(d)。
图1-4 混流式换热器示意图 (a)先顺后逆的平行混流;(b) 先逆后的串联混流;(c)总趋势 为逆流的混合流;(d) 总趋势 为顺流的混合流
热管换热器是以热管为换热元件的换热器。由若干支热 管组成的换热管束通过中隔板置于壳体内,中隔板与热管加 热段、冷却段及相应的壳体内腔分别形成热、冷流体通道, 热、冷流体在通道中横掠热管束连续流动实现传热。当前该 类换热器多用于各种余热回设备类型 中,间壁式的生产经验、分析研究和计算方法比较丰富和完 整,它们的某些计算方法对混合式和蓄热式也适用。
(2)按照热流体与冷流体的流动方向分类 热质交换设备按照其内热流体与冷流体的流动方向,可分 为:顺流式、逆流式、叉流式和混合式等类型。 顺流式或称并流式,其内冷、热两种流体平行地向着同一 方向流动,如图1-1(a)所示。冷、热流体同向流动时,可以 用平壁隔开,但是更通常的是用同心管(或是双层管)隔开, 其布置简图示于图1-1(b)。在这样的顺流布置中,热,冷流 体出同一端进入换热器,向着同一方向流动,并由同一端 离开换热器。

热质交换原理与设备(课堂PPT)

热质交换原理与设备(课堂PPT)
只要将有关参数及准则数替换为对流传质的对应 参量和准则数即可。
t C; a D ; D
P r S;cN uS;hS t Sm t
220020/6/23
平板层流传热
1
1
Nux 0.332Pr3 Rex 2
1
1
NuL 0.664Pr3 ReL2
平平板板紊紊流流传传热热
1
Nux
0.0296Pr3
Rex
类似的,对流体沿平面流动或管内流动时质交换
的准则关联式为:
Shf(RSe)c,
hml f ul, D D
Re给定条件下,Le=1时,有:ShNu
即hml h l
D
hmhD hahcp h cp
此为刘伊斯关系式,即热质交换类比律。
气体混合物:通常Le≈1,即a ≈ D。此时,边界层 内温度分布和浓度分布相似。
d d2t2y(NAM A *cP,ANBM B *cP,B)d d y t0
hd d2t2yNAM A *cP,A hNBM B *cP,Bd dy t0
h
0
C0
无因次数C0为传质阿克曼修正系数(Ackerman correction) 。
传质自壁面向主流,则C0>0,230反420/之6/23C0<0。
Stm
Sh Re Sc
Cf 2

Sh C f Re Sc 2
当Sc=1,即ν=D时 Sh C f Re 2
210620/6/23
3.1.3.2 柯尔本(Colburn)类比
普朗特(Prandtl)类比(考虑了层流底层)
hm
Cf /2
u 15 Cf /2(Sc1)
卡门(Karman)类比(考虑了层流底层、过渡层)

第3章 相变热质交换原理与设备 热质交换原理与设备 教学课件

第3章 相变热质交换原理与设备 热质交换原理与设备 教学课件
这种冷凝器适用于极度缺水或无法供水的场合,常见 于小型氟利昂制冷机组。
根据空气流动方式不同,可分为自然对流式和强迫对 流式两种。
(3)蒸发式冷凝器
蒸发式冷凝器的换热主要是 靠冷却水在空气中蒸发吸收气化 潜热而进行的。按空气流动方式 可分为吸入式和压送式,如图所 示。
蒸发式冷凝器由冷却管组、 给水设备、通风机、挡水板和箱 体等部分组成。冷却管组为无缝 钢管弯制成的蛇形盘管组,装在 薄钢板制成的长方形箱体内。箱 体的两侧或顶部设有通风机,箱 体底部兼作冷却水循环水池。
2、沸腾换热量和表面传热系数的计算,沸腾换热计算式 1)大容器饱和和核态沸腾 影响核态沸腾的主要因素是壁面过热度和汽化核心数。 2)大容器膜态沸腾 3)制冷剂水平管外大空间的沸腾放热 由实验得出以下结论 ➢ 肋管上的沸腾放热大于光管。 ➢ 管束上的沸腾放热大于单管。 ➢ 物性对沸腾放热系数有影响。 ➢ 制冷剂中含油对沸腾放热系数h有影响,与含油浓度有关 4)制冷剂的管内沸腾
立式壳管式冷凝器 (1)水冷冷凝器 卧式壳管式冷凝器
套管式冷凝器 (2)空冷冷凝器
(3)蒸发式冷凝器

(1)水冷冷凝器
水冷式冷凝器是以水作为 冷却介质,靠水的温升带走冷 凝热量。冷却水一般循环使用, 但系统中需设有冷却塔或凉水 池。水冷式冷凝器按其结构形 式又可分为壳管式冷凝器和套 管式冷凝器两种,常见的是壳 管式冷凝器。
值得注意的是,有的氟利昂制冷机组一般不设贮液筒, 只采用冷凝器底部少设几排管子,兼作贮液筒用。
c.套管式冷凝器
制冷剂的蒸气从上方进入内外管之间的空腔,在 内管外表面上冷凝,液体在外管底部依次下流,从下 端流入贮液器中。冷却水从冷凝器的下方进入,依次 经过各排内管从上部流出,与制冷剂呈逆流方式。

《热质交换原理与设备》课件:第2章 传质的理论基础

《热质交换原理与设备》课件:第2章 传质的理论基础

上述扩散过程将一直进行到整个容器中A、B两种物质 的浓度完全均匀为止,此时,通过任一界面物质A、B 的净扩散通量为零,但扩散仍在进行,只是左右两物 质的扩散通量相等,系统处于扩散的动态平衡中。
分子扩散可以因浓度梯度、温度梯度 或压力梯度而产生,或者是因对混合 物施加一个有向的外加电势或其他势 而产生。浓度差是产生质交换的推动 力(类比温度差是传热的推动力)
负号表明扩散方向与浓度梯度方向相反,即分子扩散 朝着浓度降低的方向。这与导热是从高温向低温与温度 梯度方向相反一样。
适用于由于分子无规则热运动引起的扩散过程。
对于两组分扩散系统,由于
jA jB 及 J A JB
所以,有
DAB DBA
上式表明,在两组分扩散系统中,组分A在组分B中 的扩散系数等于组分B在组分A中的扩散系数,故后面对
(2)对流传质
1)对流传质 是指具有一定浓度的混合物流体流过不同浓 度的壁面时,或两个有限互溶的流体层发生运动时的质量 传递。流体作对流运动,当流体中存在浓度差时,对流扩 散亦必同时伴随分子扩散,分子扩散与对流扩散两者的共 同作用均称为对流质交换(类似于对流换热),单纯的对 流扩散不存在。
对流质交换是在流体与液体或固体的两相交界面上完 成的,例如,空气掠过水表面时水的蒸发;空气掠过固态 或液态萘表面时萘的升华或蒸发等等。
jA
DAB
d A
dz
JA
DAB
dCA dz

jB
DBA
dB
dz

JB
DBA
dCB dz
说明:
为组分A在扩散方向的质量浓度梯度,kg/(m3m);
DAB为比例系数,称分子扩散系数,AB表示混合物中 物质A向物质B进行的扩散,扩散系数的单位是m2/s;

《热质交换原理与设备》课件:第4章 空气热湿处理

《热质交换原理与设备》课件:第4章 空气热湿处理
1)热、质传递过程是稳定的; 2)肋片的导热系数、肋根温度tF,B均为
定值; 3)金属肋片只有x方向的导热,肋片
外的水膜只有y方向的导热。
对于离肋根x处分割出的长度为dx的微元体,金属肋片 在x方向(肋高方向)的导热量为:
(1)
在dx的微元体上,凝结水膜与肋片的传热量为:
(2)
在空调温度范围内,为了简化计算过程,饱和空气的 焓可近似用下式表示为:
(3)
根据热平衡,可得:
hw (ti tw ) h(t ti ) hmd (d di ) r
hmd
h(t ti hmd
)
(d
di
)r
对于水—空气系统,根据刘伊斯关系式,上式改写为:
hw (ti tw ) hmd cp (t ti ) (d di )r
hmd (i ii )
然后在切线上,离开E点很小一段距离找出新的工作点F,重复上述 过程,最后把所有的工作点连接起来,得到过程线EM,对应湿空气的 出口状态一般很接近饱和状态。
4.2.2 湿空气在肋片上的冷却降湿过程(了解)
表面式空气冷却器往往采用肋 片这种扩展换热面的形式来强化冷却 降湿过程中的热、质交换。为了使问 题简化起见,下面讨论如图4-4所示 的等截面直杆肋片,且假定:
如果边界层内空气温度高于主体空气温度,则由边界 层向周围空气传热;反之,则由主体空气向边界层传热。
如果边界层内水蒸气分压力大于主体空气中的水蒸气 分压力,则水蒸气分子将由边界层向主体空气迁移;反之, 则水蒸气分子将由主体空气向边界层迁移。所谓“蒸发” 与“凝结”现象就是这种水蒸气分子迁移的结果。在蒸发 过程中,边界层中减少了的水蒸气分子又由水面跃出的水 分子补充;在凝结过程中,边界层中过多的水蒸气分子将 回到水面。

热质交换原理与设备第1章ppt课件

热质交换原理与设备第1章ppt课件

表1-1 部分混合物的扩散系数D
气体在空气中的扩散系数,t=25℃,p=1个标准大气压
氨—空气 2.81×1 水蒸气—空气 2.55×1 C—空气 1.64×1 —空气 2.05×1 —空气 4.11×1
苯蒸气—空气 0.84×1 甲苯蒸气—空气 0.88×1
乙醚蒸气—空气 0.93×1 甲醇蒸气—空气 1.59×1 乙醇蒸气—空气 1.19×1
图1-3 对流传质示意图 a)任意形状表面 b)平面
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的,因 此,篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
1.3.2 浓度边界层
1.浓度边界层的概念 2.边界层的重要意义 3.对流质交换方程 4.近似和特殊条件
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的,因 此,篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
图1-6 微元控制体组分A的 质量交换示意图
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图1-7 浓度边界层
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图1-8 有效边界层
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1.3.4
对流质交换系数的模型理论
1.薄膜理论 2.渗透理论
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的,因 此,篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统

热质交换原理与设备(chapter2 A)PPT课件

热质交换原理与设备(chapter2 A)PPT课件

; 第2章 热质交换过程
——组分 A在组分 B中的扩散系数,

——组分B在组分A中的扩散系数, 。
——组分 A、B的质量扩散通量,
--组分 A、B在扩散方向的质量浓度梯度,
△y
梯度=
最短距离
梯度方向:从低到高
; 第2章 热质交换过程
上两式表示在总质量浓度 不变的情况下,由于 组
分A、B的质量浓度梯度
第2章 热质交换过程
2.1.3.1 分子传质 由于分子的无规则热运动而形成的物质传递现象,
在工程上,当温差或总压差不大的条件下,只考虑 均温均压下的浓度扩散,即传质由浓度差异造成。
2.1.3.2对流传质 (1)对流扩散:流体运动引起的扩散 (2) 对流传质:壁面与运动流体之间的质量传递
(分子扩散与对流扩散的综合作用)。
——气体A、B的分子量; VA、VB——气体 A,B在正常沸点时液态 摩尔容积 cm3 / mol
表2-3
1 m 3 /km ( 12 o )3 0 cl3 m /13 m 0 1 o 3 c 0 l3 m /mo
第2章 热质交换过程
第2章 热质交换过程
摩尔容积 摩尔容积
第2章 热质交换过程
第2章 热质交换过程
2.1传质概论 2.1.1混合物(A、B)组成的表示方法 2.1.1.1质量浓度和物质的量浓度 1.质量浓度 ρA = MA /V
第2章 热质交换过程
2 物质的量浓度 CA=nA/V
两者的关系式: 即单位体积内的质量/摩尔质量=单位体 积内的摩尔
第2章 热质交换过程
2.1.1.2 质量分数与摩尔分数 1 质量分数
由于扩散过程中总压力P不变,
因为 令
所以

热质交换原理与设备第一章绪论

热质交换原理与设备第一章绪论

2018/6/10
1.2 热质交换设备的种类、型式、流动方式和构造
蓄热式又称为回热式或再生式换热器,它借助由固体 构件(填充物)组成的蓄热体作为中间载体传递热量。 在此类换热器中,热、冷介质依时间先后交替流过由 蓄热体组成的流道,热流体先对其加热,使蓄热体温 度升高,把热量存储于蓄热体内,随即冷流体流过, 吸收蓄热体通道壁放出的热量。电站锅炉设备中的空 气预热器及全热回收式空气调节器等都有此种结构。 热管换热器是以热管为换热元件的换热器。由若干热 管组成的换热管束通过中间隔板置于壳体中分别形成 热、冷流体通道,热、冷流体在通道中分别横向流过 热管加热段、热管冷却段组成的换热管束,连续流动 完成热量传递任务。当前该类换热器多用于各种余热 回收工程。
第一章
1.1 三传现象
绪论
1.2 热质交换设备概述 1.3 本门课程的主要研究内容
2018/6/10
1.1 “三传”现象
当流体中存在速度、温度和浓度的梯度时,则 分别发生动量、热量和质量的传递现象。动量、 热量和质量的传递,既可以是由分子的微观运 动引起的分子扩散,也可以是由旋涡混合造成 的流体微团的宏观运动引起的湍流传递。
一些设备的参考动画
空调制冷基本原理
汽化在制冷中的应用
高压管路储存制冷剂方法
2018/6/10
1.3 本门课程的主要研究内容
传热与传质是实际工程中普遍存在的现象。本门 课程就是研究创造建筑室内环境所用的热质交换 方法的基本特性和基本规律,为创造建筑室内环 境所用的热质交换技术提供必要的理论知识和设 备知识。其主要内容有:传热传质过程,相变热 质交换过程与设备,空气与水之间热质交换过程 与设备等。 传热传质过程部分,主要涉及传质的基本概念、 扩散传质、对流传质、热质传递模型和动量、热 量和质量的传递类比、传热强化和场协同原则、 间壁式换热器及其热工计算方法。
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