传热学第10章 传热过程分析与换热器热计算PPT课件
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1 ln( do ) 1
2 di hodo
kodol(t fi t fo )
ko
其中：
do hi d i
1 do ln( do ) 1
2 di ho
2021/3/19 - 4 -
第9章 传热过程分析与换热器热计算——§9-1
3 通过肋壁的传热
肋壁面积： Ao A1 A2
稳态下换热情况：
2 通过圆管的传热
内部对流： hidil(t f 1 twi )
圆柱面导热：
Φ l(twi two )
1 ln( do )
hi
2 di
ho
外部对流：
hodol(two t f 2 )
Rhi
1
lhi d i
R
ln(do di )
2l
1
Rho holdo
Φ
1 hi d i
l(t fi t fo )
第九章 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 (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
2021/3/19 - 1 -
第9章 传热过程分析与换热器热计算——§9-1
§ 9-1 传热过程的分析和计算
(c) 板翅式交叉流换热器
2021/3/19 - 14 -
第9章 传热过程分析与换热器热计算——§9-2
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
(8-24)
膜态沸腾：ht4 3 hc4 3 hr4 3 (6-23)
hr
(T14 T24 )
T1 T2
2021/3/19 - 3 -
第9章 传热过程分析与换热器热计算——§9-1
1
tf1 tf2
1
Ai (t f 1 t f 2 )
1 Ai
hi Ai Ai hoo Ao hi hoo Ao
定义肋化系数： Ao Ai
则传热系数为
k
1
1
1
hi hoo
所以，只要o 1 就可以起到强化换热的效果。
2021/3/19 - 6 -
第9章 传热过程分析与换热器热计算——§9-1
传热过程？ 基本计算式(传热方程式)？
kA(t f 1 t f 2 )
k 1 ARtot
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。
2021/3/19 - 2 -
第9章 传热过程分析与换热器热计算——§9-1
1 通过平壁的传热
k
K的计算1
公1式？
1
h1 h2
TB,out
2021/3/19 - 12 -
第9章 传热过程分析与换热器热计算——§9-2
TB,in (shell side)
TA,out
TB,out
进一步增加管程和壳程
TA,in (tube side)
2021/3/19 - 13 -
第9章 传热过程分析与换热器热计算——§9-2
(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。
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。
2021/3/19 - 8 -
第9章 传热过程分析与换热器热计算——§9-2
§ 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
2பைடு நூலகம்
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
间壁式
套管式
交 壳叉 管流 式(换管热壳器式)
管束式 管翅式
板式
板翅式
螺旋板式
混合式
蓄热式
2021/3/19 - 9 -
第9章 传热过程分析与换热器热计算——§9-2
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
1
21
ln( do1 ) di
1
22
ln( do2 ) d o1
1 ho d o 2
Φ l(t fi t fo ) (do2 )
d
ddo2
l(t fi t (do2 )
fo )
2
1
22do2
1
h2d
2 o2
可ddd见o2，确0实是有一个极do值2 存2在h22，那d么cr ，o到r 底是B极i 大d值o22h，2 还 2是
Hot fluid
Cold fluid
T T1
Th (Hot) T2
Tc (cold)
x
顺流
Hot fluid
Cold fluid
T
T1
Th
Tc
逆流
T2 x
2021/3/19 - 10 -
第9章 传热过程分析与换热器热计算——§9-2
(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，
4 带保温层的圆管传热——临界热绝缘直径
A(t f 1 t f 2 )
1 1
h1 h2
Ai (t f 1 t f 2 )
1 1
hi hoo
圆管外敷保温层后：
Φ
l(t fi t fo )
1 1 ln( do ) 1
hidi 2 di hodo
Φ
l(t fi t fo )
1 1 ln( do1 ) 1 ln( do2 ) 1
hi Ai (t f 1 tw1)
Ai (tw1 two )
A1
Ai
A2
ho A1(two t fo ) ho f A2 (two t fo )
hoo Ao (two t fo )
肋面总效率
o
( A1
f
Ao
A2 )
2021/3/19 - 5 -
第9章 传热过程分析与换热器热计算——§9-1
管子两端固定在管板上，管束与管板再封装在外壳内。两种流体分管程
和壳程。
TA,out TB,in (shell side)
TB,out TA,in (tube side)
2021/3/19 - 11 -
第9章 传热过程分析与换热器热计算——§9-2
增加管程
TB,in (shell side)
TA,in (tube side) TA,out
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
增强还是削弱呢？这要看d/ddo2 和d2/ddo22的值
2021/3/19 - 7 -
第9章 传热过程分析与换热器热计算——§9-1
(do2 )
1 hi d i
2 di hodo
kodol(t fi t fo )
ko
其中：
do hi d i
1 do ln( do ) 1
2 di ho
2021/3/19 - 4 -
第9章 传热过程分析与换热器热计算——§9-1
3 通过肋壁的传热
肋壁面积： Ao A1 A2
稳态下换热情况：
2 通过圆管的传热
内部对流： hidil(t f 1 twi )
圆柱面导热：
Φ l(twi two )
1 ln( do )
hi
2 di
ho
外部对流：
hodol(two t f 2 )
Rhi
1
lhi d i
R
ln(do di )
2l
1
Rho holdo
Φ
1 hi d i
l(t fi t fo )
第九章 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 (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
2021/3/19 - 1 -
第9章 传热过程分析与换热器热计算——§9-1
§ 9-1 传热过程的分析和计算
(c) 板翅式交叉流换热器
2021/3/19 - 14 -
第9章 传热过程分析与换热器热计算——§9-2
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
(8-24)
膜态沸腾：ht4 3 hc4 3 hr4 3 (6-23)
hr
(T14 T24 )
T1 T2
2021/3/19 - 3 -
第9章 传热过程分析与换热器热计算——§9-1
1
tf1 tf2
1
Ai (t f 1 t f 2 )
1 Ai
hi Ai Ai hoo Ao hi hoo Ao
定义肋化系数： Ao Ai
则传热系数为
k
1
1
1
hi hoo
所以，只要o 1 就可以起到强化换热的效果。
2021/3/19 - 6 -
第9章 传热过程分析与换热器热计算——§9-1
传热过程？ 基本计算式(传热方程式)？
kA(t f 1 t f 2 )
k 1 ARtot
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。
2021/3/19 - 2 -
第9章 传热过程分析与换热器热计算——§9-1
1 通过平壁的传热
k
K的计算1
公1式？
1
h1 h2
TB,out
2021/3/19 - 12 -
第9章 传热过程分析与换热器热计算——§9-2
TB,in (shell side)
TA,out
TB,out
进一步增加管程和壳程
TA,in (tube side)
2021/3/19 - 13 -
第9章 传热过程分析与换热器热计算——§9-2
(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。
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。
2021/3/19 - 8 -
第9章 传热过程分析与换热器热计算——§9-2
§ 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
2பைடு நூலகம்
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
间壁式
套管式
交 壳叉 管流 式(换管热壳器式)
管束式 管翅式
板式
板翅式
螺旋板式
混合式
蓄热式
2021/3/19 - 9 -
第9章 传热过程分析与换热器热计算——§9-2
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
1
21
ln( do1 ) di
1
22
ln( do2 ) d o1
1 ho d o 2
Φ l(t fi t fo ) (do2 )
d
ddo2
l(t fi t (do2 )
fo )
2
1
22do2
1
h2d
2 o2
可ddd见o2，确0实是有一个极do值2 存2在h22，那d么cr ，o到r 底是B极i 大d值o22h，2 还 2是
Hot fluid
Cold fluid
T T1
Th (Hot) T2
Tc (cold)
x
顺流
Hot fluid
Cold fluid
T
T1
Th
Tc
逆流
T2 x
2021/3/19 - 10 -
第9章 传热过程分析与换热器热计算——§9-2
(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，
4 带保温层的圆管传热——临界热绝缘直径
A(t f 1 t f 2 )
1 1
h1 h2
Ai (t f 1 t f 2 )
1 1
hi hoo
圆管外敷保温层后：
Φ
l(t fi t fo )
1 1 ln( do ) 1
hidi 2 di hodo
Φ
l(t fi t fo )
1 1 ln( do1 ) 1 ln( do2 ) 1
hi Ai (t f 1 tw1)
Ai (tw1 two )
A1
Ai
A2
ho A1(two t fo ) ho f A2 (two t fo )
hoo Ao (two t fo )
肋面总效率
o
( A1
f
Ao
A2 )
2021/3/19 - 5 -
第9章 传热过程分析与换热器热计算——§9-1
管子两端固定在管板上，管束与管板再封装在外壳内。两种流体分管程
和壳程。
TA,out TB,in (shell side)
TB,out TA,in (tube side)
2021/3/19 - 11 -
第9章 传热过程分析与换热器热计算——§9-2
增加管程
TB,in (shell side)
TA,in (tube side) TA,out
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
增强还是削弱呢？这要看d/ddo2 和d2/ddo22的值
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第9章 传热过程分析与换热器热计算——§9-1
(do2 )
1 hi d i