管道的换热
对流换热计算式
关系式返回到上一层以下汇总了工程中最常见的几类对流换热问题的对流换热计算关系式，适用边界条件，已定准则的适用范围，特征尺寸与定性温度的选取方法。
一、掠过平板的强迫对流换热应注意区分层流和湍流两种流态 ( 一般忽略过渡流段 ) ，恒壁温与恒热流两种典型的边界条件，以及局部 Nu 数和平均 Nu 数。
沿平板强迫对流换热准则数关联式汇总注意：定性温度为边界层的平均温度，即。
二、管内强迫对流换热(1) 流动状况不同于外部流动的情形，无论层流或者湍流都存在流动入口段和充分发展段，两者的长度差别很大。
计算管内流动和换热时，速度必须取为截面平均速度。
(2) 换热状况管内热边界层也同样存在入口段和充分发展段，只有在流体的 Pr 数大致等于 1 的时候，两个边界层的入口段才重合。
理解并准确把握两种典型边界条件 ( 恒壁温与恒热流 ) 下流体截面平均温度的沿程变化规律，对管内对流换热计算有着特殊重要的意义。
(3) 准则数方程式要注意区分不同关联式所针对的边界条件，因为层流对边界条件的敏感程度明显高于湍流时。
还需要特别指出，绝大多数管内对流换热计算式 5f 对工程上的光滑管，如果遇到粗糙管，使用类比率关系式效果可能更好。
下表汇总了不同流态和边界条件下管内强迫对流换热计算最常用的一些准则数关联式。
(4) 非圆截面管道仅湍流可以用当量直径的概念处理非圆截面管道的对流换热问题。
层流时即使用当量直径的概念也无法将不同截面形状管道换热的计算式全部统一。
常热流层流，充分发展段，常壁温层流，充分发展段，充-充分发展段，气体，-充分发展段，液体，；紊流，充分发展段，紊流，粗糙管紊流，粗糙管三、绕流圆柱体的强迫对流换热流体绕圆柱体流动时，流动边界层与掠过平板时有很大的不同出现脱体流动和沿程局部 Nu 数发生大幅度升降变化的根本原因。
横掠单根圆管的对流换热计算式还被扩展到非圆管的情形。
关联式：定性温度为主流温度，定型尺寸为管外径，速度取管外流速最大值。
u型管换热器的工作原理
u型管换热器的工作原理
U型管换热器是一种常见的换热设备，其工作原理如下：
1. 管道布置：U型管换热器由一根U型管组成，管道的两端分别连接到冷介质和热介质的进出口管道上。
2. 流体循环：冷介质通过进口管道进入一侧管道，然后穿过U 型管道，在另一侧管道中返回。
与此同时，热介质也通过另一组进出口管道流经U型管，进行换热。
3. 热交换：冷介质和热介质在U型管内进行传热。
当热介质流经管道时，传热给冷介质，使其升温。
同时，冷介质的热量会传递给热介质，使其降温。
4. 逆流原理：U型管换热器采用逆流原理，即冷介质和热介质在U型管中的流动方向相反。
这样的设计可以最大程度地提高传热效率。
5. 热量平衡：通过不断循环流动，冷介质和热介质在U型管换热器内达到热量平衡。
冷介质的温度逐渐升高，而热介质则降温，实现了热量的转移。
总而言之，U型管换热器通过U型管中的冷介质和热介质的流动，使它们在管内进行传热交换，并最终实现热能的转移。
这种换热器在工业生产中被广泛应用，具有结构简单、传热效率高等优点。
求空气和管壁面间对流换热系数
求空气和管壁面间对流换热系数对流换热是热工学中一个重要的研究对象，对流换热系数是描述流体和固体壁面之间换热效果的一个重要参数。
而在许多工程领域中，空气和管壁面间的对流换热系数更是备受关注。
本文将围绕这一主题展开讨论，探讨空气和管壁面间对流换热系数的相关影响因素和计算方法。
一、对流换热系数的定义对流换热系数是指单位面积上的传热功率与温差之比，通常用符号"h"表示。
在对流换热过程中，对流换热系数的大小直接影响着传热效果，因此对其的研究和计算具有重要意义。
二、空气和管壁面间对流换热系数的影响因素1. 管道材质管道的材质直接影响着管壁面的导热性能和表面粗糙度，从而影响对流换热系数的大小。
一般来说，导热性能好、表面粗糙度小的管道对流换热系数会较高。
2. 流体性质空气的流体性质，如密度、粘度和导热系数等，也会对空气和管壁面间对流换热系数产生影响。
这些性质与空气的温度、压力等因素密切相关，在对流换热系数的计算中需要综合考虑。
3. 流体流动状态流体的流动状态对对流换热系数有明显影响。
层流和湍流的流动状态下，对流换热系数的大小会有所不同。
在实际工程中需根据流体流动状态的不同进行对流换热系数的计算和分析。
4. 管道几何形状管道的几何形状也会对对流换热系数产生影响。
不同形状的管道在对流换热过程中，由于流体流动状态的差异，其对流换热系数也会有所不同。
在计算对流换热系数时需要考虑管道的几何形状。
5. 表面温度差表面温度差是影响空气和管壁面间对流换热系数的重要因素。
一般来说，温度差越大，对流换热系数也会相应增大。
在工程实践中需要合理控制表面温度差，以提高对流换热系数。
三、空气和管壁面间对流换热系数的计算方法对于空气和管壁面间对流换热系数的计算，通常采用经验公式或数值模拟的方法。
常用的经验公式包括Dittus-Boelter公式、Sieder-Tate 公式等，这些公式都是根据大量实验数据拟合得到的经验公式，适用范围较广。
换热管道串联和并联的换热效果
换热管道串联和并联的换热效果在热力工程中，换热管道的串联和并联是常见的两种连接方式。
换热管道作为热能传递的媒介，其连接方式直接影响到换热效果的优劣。
我们来看串联方式的换热效果。
在串联方式中，多个换热管道依次连接起来，热能从一个管道传递到下一个管道，最终达到整个系统的换热目的。
换热管道串联的主要特点是流体在管道中流动的速度一致，且温度差逐渐减小。
这种方式适用于换热要求相对较高的场景，如工业生产中的高温冷却。
然而，串联方式的换热效果也存在一些不足之处。
由于流体在每个换热管道中都会损失一部分热量，因此整个系统的换热效率相对较低。
此外，由于温度差逐渐减小，换热过程中的温度梯度也较小，导致传热速度变慢。
因此，在一些对换热速度要求较高的场景中，串联方式的换热效果可能不尽如人意。
与串联方式相比，并联方式的换热效果有其独特的优势。
在并联方式中，多个换热管道同时接收热能，然后将其汇总输出。
这种方式的特点是流体在管道中流动的速度相对较快，温度差较大。
并联方式适用于换热要求相对较低的场景，如一般工业生产中的中低温冷却。
并联方式的换热效果也存在一些局限性。
首先，由于多个换热管道同时接收热能，需要保证每个管道的换热能力相对均衡，否则会出现某一个管道的换热效果较差。
此外，并联方式的换热速度较快，可能会导致流体在管道中流动时的压力损失较大。
因此，在一些对换热速度要求不高，但对换热效率要求较高的场景中，并联方式可能不是最佳选择。
换热管道的串联和并联方式各有其适用场景和特点。
串联方式适合换热要求较高、对换热速度要求不高的场景，而并联方式适合换热要求较低、对换热速度要求较高的场景。
换热工程设计人员在选择连接方式时，需要结合具体的工程要求和条件，综合考虑各种因素，确保系统的换热效果达到最佳状态。
需要注意的是，在实际应用中，换热管道的串联和并联方式可能会根据具体情况进行组合使用。
例如，可以通过并联方式将多个换热器连接起来，再使用串联方式将多个换热器串联起来，以达到更高的换热效果。
列管式换热器的传热效率
列管式换热器的传热效率列管式换热器是一种常用的热交换设备，通常用于加热、冷却、蒸发和凝结等各种工艺过程中。
其传热效率是衡量其性能的重要指标。
本文将从列管式换热器的基本原理、影响传热效率的因素以及提高传热效率的方法三个方面进行探讨。
列管式换热器是将流体通过管道和外管组合进行换热的装置。
其基本原理是通过热传导、对流和辐射等传热方式，在热端和冷端之间完成热量的传递。
具体而言，工作流体（冷流体和热流体）在管内和管外流动，通过管壁进行换热。
热流体在流程过程中释放热量，使得冷流体被加热，而冷流体则抽走部分热量，使得热流体被冷却。
在这个过程中，传热效率的高低直接影响到换热器的性能和能效。
传热效率受到多种因素的影响。
首先，流体的性质对传热效率有重要影响。
传热介质的物理属性，如热导率、比热容、密度等，会影响到传热过程的热量传递效果。
其次，流体的流速也是一个关键因素。
流速过高会导致压降过大，流阻增加；流速过低则可能使传热不充分，影响传热效率。
此外，流体的温度差也是影响传热效率的关键因素之一。
当温差过大时，换热效率一般较高。
最后，换热器的设计参数也是影响传热效率的重要因素。
管子的材质、壁厚、管道间距等参数都会直接影响到换热表面积以及流体流动情况，从而进一步影响传热效果。
提高传热效率可以从多个方面入手。
首先，优化流体的流速。
通过改变流体的流速，可以在一定程度上保证换热率的一致性和可控性。
同时，合理选择流速，既要保证流体的换热效率，又要控制压降的增加。
其次，改进换热器的结构和设计。
可以使用不同的管道布置方式，如平行流、逆流和交叉流等，以获得更好的热交换效果。
另外，优化流体的温度差。
合理控制热端和冷端流体的温差，可以有效提高传热效率。
此外，选择高效的换热介质，如液体或气体，可以进一步提高传热效率。
最后，定期维护和清洗换热器。
积聚在管内的污垢和腐蚀物会影响传热效果，定期维护和清洗可以有效地提高传热效率。
综上所述，列管式换热器的传热效率是实现高效能耗设备的重要指标之一。
传热学第五章_对流换热原理-1
Velocity = v Velocity = 0
Velocity Temperature
Boundary Boundary
Layer
Layer
HOT SURFACE, TEMP = TH
3. 热边界层厚度δt和流动边界层厚度δ的区 别与联系
(2) 边界层产生原因：
由于粘性的作用，流体与 壁面之间产生一粘滞力， 粘滞力使得靠近壁面处的 速度逐渐下降，最后使壁 面上的流体速度降为零， 流体质点在壁面上产生一 薄层。随着流体的流动， 粘滞力向内传递，形成的 薄层又阻碍邻近流体层中 微粒运动的作用，依此类 推，形成的薄层又阻碍邻 近流体层微粒运动，到一 定程度，粘滞力不再起作 用。
➢ 如果流体为粘性流体，情况会如何呢？我们用一测速仪来 测量壁面附近的速度分布。测量发现在法向方向上，即y 方向上，壁面上速度为零，随着y方向的增加，流速急剧 增加，到达一薄层后，流速接近或等于来流速度，普朗特 研究了这一现象，并且在1904年第一次提出了边界层的概 念。
普朗特在仔细观察了粘性流体流过固体表面的特性后提出了 突破性的见解。他认为，粘滞性起作用的区域仅仅局限在 靠近壁面的薄层内。在此薄层以外，由于速度梯度很小粘 滞性所造成的切应力可以略而不计，于是该区域中的流动 可以作为理想流体的无旋流动。这种在固体表面附近流体 速度发生剧烈变化的薄层称为流动边界层(又称速度边界 层)．图5—5示出了产生流动边界层的两种常见情形。如 图5—5a所示，从y＝o处u＝0开始，流体的速度随着离开 壁面距离y的增加而急剧增大，经过一个薄层后u增长到接 近主流速度。这个薄层即为流动边界层，其厚度视规定的 接近主流速度程度的不同而不同。通常规定达到主流速度 的99％处的距离y为流动边界层的厚度，记为δ 。
管道的换热
架空管道：在外界环境处于最高状态时，管外环境与管外壁的换热量qo，包括以下五方面的热量交换：①太阳对管道的辐射热量qr1：假定太阳辐射强度为一定值，取1327.9 ( W/m2 )；②天空对管道的辐射热量qr2，将天空有效辐射温度设为0℃[8]，辐射角系数为：X12=0.5，X21=0，X12指管道对天空的角系数，而X21指天空对管道的角系数。
③地面（或河面）对管道的辐射热量qr3：辐射角系数为：X13=0.5，X31=0，X 13指管道对地面（或河面）的角系数，而X31指地面（或河面）对管道的角系数；④管道向周围环境的辐射散热qr4；⑤管道与周围空气的对流换热qc：由于空气流动将有利于管段的散热，因此，为求解管道温度场的极端情况，则计算周围空气不流动，即无风的极端情况，这样，管段外壁与周围空气之间就是自然对流换热。
管道横截面热力分析示意图具体计算公式分别为：式中：qsun——太阳辐射强度，α——管道表面吸收率l ——管道长度，mε——管道表面黑度ε′——地面（或河面）的表面黑度t′——地面（或河面）的表面温度，Kαo——空气与管道外壁的平均换热系数，tair——周围空气温度，K在外界环境处于最低状态时，管外环境与管外壁的换热量qo，则包括以下两方面的热量交换：①与周围空气的对流换热量q：这时由于空气流动，将导致管道外壁温的c进一步下降，因此，为求解管道温度场的极端情况，则计算冬季夜晚有风的情况下，管道与周围空气间的强迫对流换热量；：在这里，将夜空看作-70℃的黑体[9]与管道②夜空与管道的辐射换热量qr进行辐射换热。
上述两项公式分别为：埋地管道：埋地管道又根据埋设方式的不同，分为直埋（外无套管）、直埋（外有套管）和地沟敷设三种：①直埋（外无套管）：管道外壁与周围土壤直接接触，管内、外壁间的传热量由所接触的土壤通过热传导的方式传递到外界；②直埋（外有套管）和地沟敷设：在这两种埋设方式下，管道外壁不再和周围土壤直接接触，管内、外壁间的传热量首先传给了管外壁与套管（或地沟）内壁间的夹层空气，通过该层空气的对流传导作用，将热量传递给套管（或地沟），再由套管（或地沟）与周围土壤通过热传导的方式将热量传递到外界。
热管的换热基本知识及其换热计算
热管的换热原理及其换热计算一热管简介热管是近几十年发展起来的一种具有高导热性能的传热元件，热管最早应用于航天领域，时至今日，已经从航天、航天器中的均温和控温扩展到了工业技术的各个领域，石油、化工、能源、动力、冶金、电子、机械及医疗等各个部门都逐渐应用了热管技术。
热管一般由管壳、起毛细管作用的通道、以及传递热能的工质构成，热管自身形成一个高真空封闭系统，沿轴向可将热管分为三段，即蒸发段、冷凝段和绝热段。
其结构如图所示：热管的工作原理是：外部热源的热量，通过蒸发段的管壁和浸满工质的吸液芯的导热使液体工质的温度上升；液体温度上升，液面蒸发，直至达到饱和蒸气压，此时热量以潜热的方式传给蒸气。
蒸发段的饱和蒸汽压随着液体温度上升而升高。
在压差的作用下，蒸气通过蒸气通道流向低压且温度也较低的冷凝段，并在冷凝段的气液界面上冷凝，放出潜热。
放出的热量从气液界面通过充满工质的吸液芯和管壁的导热，传给热管外冷源。
冷凝的液体通过吸液芯回流到蒸发段，完成一个循环。
如此往复，不断地将热量从蒸发段传至冷凝段。
绝热段的作用除了为流体提供通道外，还起着把蒸气段和冷凝段隔开的作用，并使管内工质不与外界进行热量传递。
在热管真空度达到要求的情况下，热管的传热能力主要取决于热管吸液芯的设计。
根据热管的不同应用场合，我公司设计有多种不同的热管吸液芯，包括：轴向槽道吸液芯、丝网吸液芯和烧结芯等。
基于热管技术的相变传热原理、热管结构的合理设计以及专业可靠的品质保证，多年实践证明，我公司生产的热管及热管组件正逐渐迈向越来越广阔的市场。
(1) 产品展示(2) 产品参数说明项目技术参数热管长度> 100mm主体材料铜管毛细结构槽沟/烧结芯/丝网管工作介质冷媒设计工作温度30~200℃设计使用倾角> 5°传热功率50~1000w (根据实际产品规格型号) 热阻系数< 0.08℃/W (参考值)传热功率测试原理测试总体要求1）加热功率有功率调节仪控制输入；2）热管保持与水平台面α角度(根据具体应用定)；3）管壁上监测点的温度变化在5min内小于0.5℃认为传热达到稳定状态，记录此时传热功率为最大传热功率。
管内流动时的对流换热
02
管内流动的基本原理
牛顿流体与非牛顿流体
牛顿流体的粘度只与温度和压力有关 ，而与剪切速率无关；非牛顿流体的 粘度不仅与温度、压力和剪切速率有 关，还与剪切应力有关。
在管内流动时，牛顿流体的换热系数 较高，而非牛顿流体的换热系数较低 。因此，在选择流体时，应考虑其对 换热的影响。
层流与湍流
在层流状态下，流体的流动比较稳定，流速分布也比较均匀；而在湍流状态下， 流体的流动非常不稳定，流速分布也比较不均匀。
污水处理
在污水处理中，利用对流换热原理进行废水的加热或冷却，以实现 废水的生物处理或化学反应过程。
大气污染控制
在大气污染控制中，利用管内流动的对流换热原理，对烟气进行加热 或冷却，以实现烟气的脱硫、脱硝或除尘等处理。
THANKS
感谢观看
在湍流状态下，流体与管壁之间的换热效率更高，因此在实际应用中，应尽可能 促进湍流的发生以提高换热效率。
流动类型对换热的影响
在层流状态下，由于流体的流动比较稳定，因此传热效率较 低；而在湍流状态下，由于流体的流动非常不稳定，因此传 热效率较高。
在实际应用中，应根据实际情况选择合适的流动类型以提高 换热效率。例如，在某些情况下，可以通过改变管道的形状 或增加扰流装置来促进湍流的发生，从而提高换热效率。
反应堆的正常运行和安全。
火力发电
02
在火力发电中，锅炉的受热面将燃料的化学能转换成蒸汽的热
能，这涉及到管内流动的对流换热。
地热发电
03
地热发电中，利用地热流体在管内流动的对流换热来驱动涡轮
机发电。
环境保护中的对流换热
废气处理
在废气处理中，利用管内流动的对流换热原理，通过加热或冷却的 方法将废气中的有害物质去除或转化。
热管的换热原理及其换热计算
热管的换热原理及其换热计算一热管简介热管是近几十年发展起来的一种具有高导热性能的传热元件，热管最早应用于航天领域，时至今日，已经从航天、航天器中的均温和控温扩展到了工业技术的各个领域，石油、化工、能源、动力、冶金、电子、机械及医疗等各个部门都逐渐应用了热管技术。
热管一般由管壳、起毛细管作用的通道、以及传递热能的工质构成，热管自身形成一个高真空封闭系统，沿轴向可将热管分为三段，即蒸发段、冷凝段和绝热段。
其结构如图所示：热管的工作原理是：外部热源的热量，通过蒸发段的管壁和浸满工质的吸液芯的导热使液体工质的温度上升；液体温度上升，液面蒸发，直至达到饱和蒸气压，此时热量以潜热的方式传给蒸气。
蒸发段的饱和蒸汽压随着液体温度上升而升高。
在压差的作用下，蒸气通过蒸气通道流向低压且温度也较低的冷凝段，并在冷凝段的气液界面上冷凝，放出潜热。
放出的热量从气液界面通过充满工质的吸液芯和管壁的导热，传给热管外冷源。
冷凝的液体通过吸液芯回流到蒸发段，完成一个循环。
如此往复，不断地将热量从蒸发段传至冷凝段。
绝热段的作用除了为流体提供通道外，还起着把蒸气段和冷凝段隔开的作用，并使管内工质不与外界进行热量传递。
在热管真空度达到要求的情况下，热管的传热能力主要取决于热管吸液芯的设计。
根据热管的不同应用场合，我公司设计有多种不同的热管吸液芯，包括：轴向槽道吸液芯、丝网吸液芯和烧结芯等。
基于热管技术的相变传热原理、热管结构的合理设计以及专业可靠的品质保证，多年实践证明，我公司生产的热管及热管组件正逐渐迈向越来越广阔的市场。
(1) 产品展示(2) 产品参数说明项目技术参数热管长度> 100mm主体材料铜管毛细结构槽沟/烧结芯/丝网管工作介质冷媒设计工作温度30~200℃设计使用倾角> 5°传热功率50~1000w (根据实际产品规格型号) 热阻系数< 0.08℃/W (参考值)传热功率测试原理测试总体要求1）加热功率有功率调节仪控制输入；2）热管保持与水平台面α角度(根据具体应用定)；3）管壁上监测点的温度变化在5min内小于0.5℃认为传热达到稳定状态，记录此时传热功率为最大传热功率。
管壳式换热器的工作原理
管壳式换热器的工作原理
管壳式换热器是一种常用的热交换设备，主要用于将热量从一个介质传递到另一个介质。
它由一个外壳和一组内部管子组成。
工作原理如下：
1. 工作介质进入换热器：热的介质（也称为工作介质1）从一
个管道进入换热器的壳体。
它通过壳体的进口管道流入，并被分散到管子的外侧。
2. 管子中的传热：工作介质1在管子的外侧流动，与管子内的冷介质（也称为工作介质2）进行传热。
热量通过管子的壁传递，从而将热量从工作介质1传递给工作介质2。
3. 传热过程：传热过程中，热量从工作介质1的管壁通过导热传导传递给管壁，然后从管壁通过对流传递给工作介质2。
冷
却的工作介质2在管子内流动，吸收热量。
4. 热量传递到壳体：热量在管子内外进行传热交换后，被冷却后的工作介质2带走。
冷却后的工作介质2通过换热器的出口管道流出。
5. 工作介质1的退出：冷却的工作介质1在换热过程中失去了热量，并通过换热器壳体的出口管道流出。
总结起来，管壳式换热器的工作原理就是通过传热管子将热量从一个介质传递到另一个介质，从而实现热量的交换。
这种热
交换设备广泛应用于各个工业领域中，如化工、石油、制药等，从而满足不同工艺过程中的热能需求。
管式换热器的计算公式
管式换热器的计算公式管式换热器是一种常见的热交换设备，被广泛应用于工业生产和能源领域。
它通过管内流体与管外流体之间的传热，实现能量的转移和利用。
在计算管式换热器的换热性能时，需要考虑多种因素，包括流体的性质、管道的几何尺寸、传热系数等。
本文将介绍管式换热器的计算公式，并详细解释各个参数的含义。
首先，我们来介绍管式换热器的热传导计算公式。
管式换热器的热传导计算公式可以通过以下方式表示：Q = U × A ×ΔTlm其中，Q表示管式换热器的换热量，U表示传热系数，A表示换热面积，ΔTlm 表示温度差的均值对数。
换热量Q是指单位时间内通过管式换热器的热量，常用单位为瓦特（W）。
传热系数U是指单位面积上的换热量与温度差之比，常用单位为瓦特/（平方米·开尔文，W/（m2·K））。
换热面积A是指管式换热器内外壁之间的有效传热面积，常用单位为平方米（m2）。
温度差的均值对数ΔTlm是指管式换热器内外流体温度差的均值的自然对数，计算时需根据具体情况进行。
接下来，我们来详细解释各个参数的含义。
首先，传热系数U是管式换热器计算中的关键参数之一。
它与传热介质的性质、管道的材质和结构等因素有关。
传热系数的大小直接影响着热传导的效率，通常通过实验或经验公式进行估算。
其次，换热面积A是指管式换热器的换热区域，通常取换热器内、外壁的平均面积。
换热面积的大小决定了传热的表面积，直接影响热传导的效率。
换热面积的计算需要考虑换热器的几何形状和尺寸。
最后，温度差的均值对数ΔTlm是管式换热器计算中的另一个关键参数。
它表示管式换热器内外流体温度差的均值的自然对数。
温度差的均值对数ΔTlm的计算需要根据具体情况进行，可以通过流体的温度、流速以及管式换热器的结构等参数进行估算。
需要注意的是，在实际应用中，管式换热器的计算公式可能存在一定的变化和修正。
因为实际工程中会考虑到更多的参数和因素，例如流体的压力损失、传热管道的阻力和泄漏等。
fluent管道换热案例
fluent管道换热案例
换热是指通过热传导或热对流的方式，将热量从一个物体传递
到另一个物体的过程。
在工程领域中，换热通常用于管道系统中，
以实现热能的传递和控制。
下面我将从多个角度来介绍换热在管道
中的应用案例。
首先，我们可以以流体在管道中的换热过程为例。
当热流体通
过管道时，它可以与管道壁面进行换热，将热量传递给管道壁面，
然后再通过管道壁面将热量传递给周围的环境或其他流体。
这种换
热过程在许多工业应用中都非常常见，比如化工厂中的冷却系统、
暖通空调系统中的热交换器等。
其次，换热在管道系统中还可以用于控制流体的温度。
例如，
在一些化工生产过程中，需要将流体加热到特定温度或者冷却到特
定温度才能进行下一步的反应或操作。
通过在管道中设置换热设备，可以有效地控制流体的温度，确保生产过程的顺利进行。
此外，换热在管道系统中还可以用于能量回收。
在一些工业生
产过程中，会产生大量的废热，通过在管道中设置换热器，可以将
这些废热回收利用，用于加热其他流体或提供热能。
这样不仅可以
节约能源，还可以降低生产成本，实现可持续发展。
总的来说，换热在管道系统中有着广泛的应用，不仅可以实现热能的传递和控制，还可以用于能量回收，对于工业生产和生活供暖都起着至关重要的作用。
希望以上介绍能够对你有所帮助。
star-ccm+管内换热知识
一、管内换热知识概述管内换热是指通过管道内流体之间传递热量的过程，是热工学中的重要研究对象。
在研究与工程实践中，我们常常需要通过管内换热来实现流体的加热或冷却，从而满足工业生产或生活用水的需求。
而在计算机模拟与仿真方面，STAR-CCM+是一款流体动力学和传热学仿真软件，能够帮助工程师精确地模拟和分析管内换热过程。
二、管内换热的基本原理管内换热的过程通常可以分为对流换热和传导换热两种基本形式。
在管道内，流体流动时会与管壁发生摩擦，导致流体局部区域温度升高，这就是对流换热；而管道内的流体也会与管壁直接接触，从而发生传导换热。
这两种换热方式共同作用，在管道内形成复杂的换热过程。
三、管内流体的流动特性在进行管内换热仿真时，需要充分了解管道内流体的流动特性。
流体的黏性、密度和速度等参数都会影响管道内的换热效果。
流体的流动方式也对换热过程有重要影响，比如层流流动和紊流流动分别表现出不同的换热特性。
四、STAR-CCM+在管内换热仿真中的应用STAR-CCM+是由Siemens PLM Software公司开发的一款多物理场耦合仿真软件，可广泛应用于流体动力学、传热学、结构力学等领域。
在管内换热仿真方面，STAR-CCM+具有丰富的物理模型和数值算法，能够精确地模拟管内流体的流动和换热过程，为工程设计和优化提供良好的支持。
五、STAR-CCM+管内换热仿真的建模流程进行管内换热仿真前，需要进行合理的模型建立和网格划分。
在建立模型时，需要将管道、流体和壁面等几何体素化，并设定相应的边界条件和初始条件；而在网格划分过程中，需要充分考虑流场的复杂性和换热效果的精确性，使用合适的网格类型和尺寸。
六、STAR-CCM+管内换热仿真的结果分析进行仿真后，需要对结果进行合理的分析和后处理。
通过分析流场的速度、压力、温度和浓度等分布，可以全面了解管内换热的特性和规律。
使用STAR-CCM+的后处理工具，可以生成直观的图表和动画，直观展示换热效果和流动特性。
管式换热器工作原理
管式换热器工作原理
管式换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、石油、电力、冶金等工业领域。
它通过管壳两侧流体间的热量传递，实现冷热流体的热交换，从而达到加热或冷却的目的。
管式换热器的工作原理主要包括传热方式、传热系数、流体流动方式等几个方面。
首先，管式换热器的传热方式有对流传热和传导传热两种。
对流传热是指流体与管壁之间的热交换，而传导传热则是指流体内部的热传递。
在管式换热器中，流体与管壁之间的对流传热是主要的传热方式，而传导传热则相对较小。
了解传热方式有助于我们更好地设计和运用管式换热器，提高其传热效率。
其次，传热系数是影响管式换热器传热效果的重要因素之一。
传热系数受到流体性质、管壁材料、管道布置方式等多种因素的影响。
对于传热系数的计算和分析，可以帮助我们评估管式换热器的传热性能，从而进行合理的选择和使用。
另外，流体流动方式也对管式换热器的工作原理产生影响。
在管式换热器中，流体可以采用串联流动、并联流动等不同的流动方式。
不同的流动方式会导致流体在管内的流速、温度分布等参数不
同，进而影响传热效果。
因此，合理选择流体流动方式对于提高管式换热器的传热效率至关重要。
综上所述，管式换热器的工作原理涉及传热方式、传热系数、流体流动方式等多个方面。
了解这些工作原理有助于我们更好地设计、选择和使用管式换热器，提高其传热效率，满足工业生产中的换热需求。
希望本文所述内容对您有所帮助，谢谢阅读。
高压加氢换热器原理
高压加氢换热器原理
高压加氢换热器是一种用于高压加氢反应的换热设备。
其原理基于热传导和换热介质的流动，并利用热的传导和对流实现热量的传递。
在高压加氢换热器中，热量是通过换热管道进行传导的。
换热管道一般由金属材料制成，具有良好的导热性能。
热量从加热介质（如燃气）通过管道壁传导到被加热介质（如液体）。
在换热过程中，加热介质（燃气）通过管道进入换热器，并流过管壁附近的换热管道表面。
由于加热介质的温度高于被加热介质，热量会通过管壁传导到被加热介质中。
同时，被加热介质（液体）也在管道中流动，这种流动会带走部分热量，从而增加了热量传递的效果。
此外，换热过程中还存在一定的对流传热。
当加热介质和被加热介质在管道中流动时，会形成一层薄的边界层。
这个边界层附近的流体速度较高，导致了对流传热的增强。
对流传热可以通过增大流体的流速或增加管道的弯曲度来提高。
总之，高压加氢换热器通过热传导和对流传热原理实现热量的传递。
其中，热传导通过换热管道的管壁实现，而对流传热则通过流动的加热介质和被加热介质间的传热过程实现。
通过优化换热器的设计和操作参数，可以提高换热效率，满足高压加氢反应的温度控制要求。
冷热交换器工作原理
冷热交换器工作原理
冷热交换器是一种用于热能传递和热能回收的设备，其工作原理基于热传导和对流的原理。
它通常由管道网络和换热表面组成。
当冷热交换器工作时，热流体流经一个管道网络。
这个管道网络通常有许多细小的管道，以增加换热表面积。
在这些管道的周围，有冷流体（例如空气或水）通过，以吸收或散发热量。
冷热交换器中的热传导是主要的热传递机制。
热流体在管道内流动时，与管道壁相接触，因而传递热量给管道壁。
这些热量经过外部壁面传导到冷流体上，使其温度升高或降低。
这样就实现了热能的传递。
同时，冷热交换器也利用了对流现象来增强热传导。
冷流体在管道外部流过时，它也与管道壁接触，从而使热传递表面与冷流体之间形成热对流。
这种对流作用进一步增强了热能的传递速度。
通过这种工作原理，冷热交换器可以将热能从一个流体传递给另一个流体，实现能量的回收和利用。
其中一个流体通常是冷却流体，而另一个流体则是需要加热或降温的流体。
这样可以有效地提高能源利用效率，降低能源消耗和排放。
换热管道串联和并联的换热效果
换热管道串联和并联的换热效果换热管道是工业生产中常用的热交换设备，它能够在不同介质之间传递热量，实现能量的转移。
在实际应用中，换热管道可以采用串联或并联的方式进行连接，不同的连接方式会对换热效果产生不同的影响。
本文将就换热管道串联和并联的换热效果进行探讨。
我们来介绍一下换热管道串联的工作原理。
换热管道串联是指将多个换热管道依次连接在一起，介质在这些管道中依次流动，逐渐进行热量的交换。
在换热管道串联的过程中，热量会从高温介质传递到低温介质，使得整个系统的温度逐渐均匀化。
这种串联的方式适用于需要大面积换热的情况，可以充分利用换热管道的长度，提高换热效果。
然而，换热管道串联也存在一些问题。
首先是压力损失的问题，由于介质在换热管道中流动时会产生摩擦阻力，导致压力下降。
而在串联的过程中，每个换热管道都会增加一定的摩擦阻力，使得整个系统的压力损失更大。
其次是温度不均匀的问题，由于介质在换热管道中流动速度的差异，导致不同管道中的温度分布不均匀，影响了换热效果。
因此，在选择换热管道串联时需要考虑介质流速和管道长度的关系，以及系统的压力损失情况。
与换热管道串联相比，换热管道并联的工作原理有所不同。
换热管道并联是指将多个换热管道同时连接在一起，介质在这些管道中同时流动，实现热量的交换。
在换热管道并联的过程中，不同管道中的介质可以同时进行热量的传递，使得整个系统的换热效率更高。
这种并联的方式适用于需要高效换热的情况，可以显著提高换热效果。
然而，换热管道并联也存在一些问题。
首先是流量分布不均匀的问题，由于不同管道中的流动速度和阻力的差异，导致介质在不同管道中的流量分布不均匀，影响了换热效果。
其次是压力平衡的问题，由于不同管道中的流动阻力不同，会导致系统中的压力分布不均匀，可能造成某些管道的压力过高或过低。
因此，在选择换热管道并联时需要考虑流量分配和压力平衡的问题，以及系统的换热效率和节能性能。
换热管道串联和并联的换热效果有着各自的特点和适用范围。
盘管式换热器工作原理
盘管式换热器工作原理
盘管式换热器是一种常见的换热设备，工作原理如下：
1. 冷热介质流经盘管：冷热介质通过盘管内的管道，形成流动，并与盘管外的其他介质进行换热。
2. 热传导：冷热介质之间通过盘管壁发生热传导，热传导是指高温介质中分子的热运动传递到低温介质中。
3. 温差驱动：冷热介质之间的温差越大，换热效果越好。
盘管式换热器的工作效率受到温差的影响。
4. 流体循环：换热过程中，冷热介质需要通过泵或其他外部循环系统进行流动，以保持温度和流体的稳定。
总结起来，盘管式换热器利用盘管壁进行热传导，使冷热介质之间发生换热。
通过控制流动和温度差异，可以有效地提高换热效率。
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架空管道：
在外界环境处于最高状态时，管外环境与管外壁的换热量q
o
，包括以下五方面的热量交换：
①太阳对管道的辐射热量q
r1
：假定太阳辐射强度为一定值，取1327.9 ( W/m2 )；
②天空对管道的辐射热量q
r2
，将天空有效辐射温度设为0℃[8]，辐射角系
数为：X
12=0.5，X
21
=0，X
12
指管道对天空的角系数，而X
21
指天空对管道的角系数。
③地面（或河面）对管道的辐射热量q
r3：辐射角系数为：X
13
=0.5，X
31
=0，
X 13指管道对地面（或河面）的角系数，而X
31
指地面（或河面）对管道的角系数；
④管道向周围环境的辐射散热q
r4
；
⑤管道与周围空气的对流换热q
c
：由于空气流动将有利于管段的散热，因
此，为求解管道温度场的极端情况，则计算周围空气不流动，即无风的极端情况，这样，管段外壁与周围空气之间就是自然对流换热。
管道横截面热力分析示意图
具体计算公式分别为：
式中：q
sun
——太阳辐射强度，
α——管道表面吸收率
l ——管道长度，m
ε——管道表面黑度
ε′——地面（或河面）的表面黑度
t′——地面（或河面）的表面温度，K
α
o
——空气与管道外壁的平均换热系数，
t
air
——周围空气温度，K
在外界环境处于最低状态时，管外环境与管外壁的换热量q
o
，则包括以下两方面的热量交换：
①与周围空气的对流换热量q
：这时由于空气流动，将导致管道外壁温的
c
进一步下降，因此，为求解管道温度场的极端情况，则计算冬季夜晚有风的情况下，管道与周围空气间的强迫对流换热量；
：在这里，将夜空看作-70℃的黑体[9]与管道
②夜空与管道的辐射换热量q
r
进行辐射换热。
上述两项公式分别为：
埋地管道：
埋地管道又根据埋设方式的不同，分为直埋（外无套管）、直埋（外有套管）和地沟敷设三种：
①直埋（外无套管）：管道外壁与周围土壤直接接触，管内、外壁间的传热量由所接触的土壤通过热传导的方式传递到外界；
②直埋（外有套管）和地沟敷设：在这两种埋设方式下，管道外壁不再和周围土壤直接接触，管内、外壁间的传热量首先传给了管外壁与套管（或地沟）内壁间的夹层空气，通过该层空气的对流传导作用，将热量传递给套管（或地沟），再由套管（或地沟）与周围土壤通过热传导的方式将热量传递到外界。
由于此夹层内的空气流动速度很缓慢，因此可看作有限空间内的自然对流。
上述两种分类的q
计算公式分别为：
o
——管道外壁温，K
式中：t
o
d
——管道外径，m
o
——环境温度，K
t
sur
——土壤导热系数，
λ
earth
——管道当量埋深，m，
H
z
H ——管道轴线埋深，m
——地表附近换热系数，
α
surf
W/m2·K
——夹层空气当量导热系数，
λ
j
t
——套管内壁温（或地沟内壁温），K
j
d
——套管内径（或地沟当量内径），m
j
：
求解管内介质与管内壁的换热量Q
i
当计算介质与管内壁的换热量时，将管道当作定壁温来计算。
由于管壁温度与介质温度是互相影响的，因此在计算时，按一定长度将管道进行分段计算。
这样做，可以使得在每个分段中，介质的始末温度改变量不是很大，计算中就可采用始末端介质温度的算术平均值来作为该管段介质的特性温度，而不致产生较大的误差。
如此分段计算的结果就是用阶跃式的管壁温度来模拟原本连续分布的壁温，这就要求每个管段的长度不可太长，而导致管壁温度变化太大。
具体实施的方法就是，先按与管径成一定比例的值，将管道进行均分，在每段管段计算完毕后，检验一下该段始末端燃气温差是否过大，以及该段与前一管段管壁温差是否过大，如果确实过大了，则将该管段长度减小，重新计算管壁温。
直到两个温差值都在一定范围内后，继续进行下一管段的计算。
管内介质与管内壁的换热量的计算公式见下：
式中：α
——管内壁与燃气间的平均换热系数，
1
——每段管段的燃气末端温度，K
t″
f
t′
——每段管段的燃气初始端温度，K
f
t
——管道内壁温，K
i
联立等式解得管道温度场分布状况，其中，，l为每个管段的长度（m）。
根据上述对各种情况钢质燃气输送管网的热力分析和计算公式，编制较为精确的管道温度场计算软件，作为管道长度变化的理论依据，此时，原公式（1）可以进一步改写为：
式中：Δl——管道的伸缩量，m
α——管道线膨胀系数，
——每段管道的极端管壁温与管道安装温度之间的温差，K Δt
i
Δx
——每段管段的长度，m，
i
L ——管道总长度，m。