传热过程的计算教学内容

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,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)
ht hc hr 4
10.1.2 通过圆管的传热
内部对流： hidil(tf1tw)i
圆柱面导热：
Φ (twi two ) 1 ln( do )
2 l di
外部对流： hodol(tw otf2)
• 传热过程分析求解的 基本关系为传热方程式
KtfA 1 tf2
式中K为传热系数（在容易与对流换热表面传热 系数相混淆时，称总传热系数）。
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10.1.1 通过平壁的传热
单层
k
1
1
1
h1 h2
多层
k
1
1
n i 1
h1 i1 i h2
说明： (1)由于平壁的两侧的面积是相等的，因此传热
Φ l(t fi t fo ) (do2 )
d
ddo2
l(t fi t (do2 )
fo )
2
1
22do2
1
h2
d
2 o2
d 0 ddo2
do2
百度文库
22
h2
dcr
or
Bi do2h2 2
2
临界热绝缘直径
Bi 是管道外表面的毕渥数
可见，确实是有一个极值存在，从热量的基本传递规律可知，
板式 螺旋板式
管 束 式
)
管
翅
式
管
带
式
板 翅 式
混合式
蓄热式
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❖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。
hi ho
1 lhid i
1 ho ld o
ln(do di ) 2 l
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上面三式相加
ltf1tf2
1 hidi
21lnddoi
1 hodo
对外侧面积而言得传热
系数的定义式由下式
表示：
ld0 tf1tf2 d0 d0 lndo 1 hidi 2 di ho
k ko
do
1 do lndo 1
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：
(tfitfo)
π(7 0 -4 0 )
l 1ln (do)1
1 ln do 1
2 di h odo 20 .1 5 0 .0 0 5 1 1 0do
取do＝10~70mm，计算结果用图线表示于图中。
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散热量先增后减，有最大值。
hidi 2 di ho
从热阻的角度来看
Rk1o Ahi1 A i 21lln d do i ho1 A o
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10.1.3 通过肋壁的传热
肋壁面积： Ao A1A2
稳态下换热情况：
hiAi(tf1tw1)
Ai(tw1two)
hoA 1(tw otfo )ho fA2(tw otfo )
ho oA o(tw otfo )
hi1Ai tfiA itf0ho1oAo h 1i A i(tf i hto fA 0o)iAo kfh 1i 1hoA oiAo h 1i 1ho1o
所以，只要 o 就1可以起到强化换热的效果。
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。
应该是极大值。也就是说，do2在do1- 1`之间，是增加的，
当do2大于dcr时，降低。
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【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)
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10.1.4 临界热绝缘直径
Φ
l(t fi t fo )
1 1 ln( do ) 1
hidi 2 di hodo
圆管外敷保温层后：
Φ
l(t fi t fo )
1 1 ln( do1 ) 1 ln( do2 ) 1
hidi 21 di 22 do1 hodo2
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
增加电线的绝缘层厚度，可增强电流的通过能力。 一般的动力保温管道很少有必要考虑临界热绝缘直径。
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10.2 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。 10.2.1 换热器的分类
按照操作过程
间壁式
套管式
壳管式 ( 管壳式 交叉流换热器
蓄热式换热器
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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；
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按表面紧凑程度区分
紧凑式:700m2
/m3或dh
增强还是削弱呢？这要看d/ddo2 和d2/ddo22的值
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Φ
l(t fi t fo )
1 1 ln( do1 ) 1 ln( do2 ) 1
hidi 21 di 22 do1 hodo2
(do2 )
1 hi di
1
21
ln(
do1 ) di
1
22
ln(
do2 ) d o1
1 hod o2
第十章 传热过程分析与换热器的热计算
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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。
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10-1 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。
肋面总效率
o
(A1 f
Ao
A2)
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hi1 A i tfiA it f0ho1 oAoh 1i A A io A0 (tfi A A tiof 0)ho1 o
以肋侧表面积为基准的肋壁传热系数
kf
1
Ao
1
Ao
1
hi Ai Ai hoo
定义肋化系数： Ao Ai
则传热系数
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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
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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。
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