第十章 传热过程分析与换热器热计算..

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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。
▲间壁式换热器的主要型式
(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，管束与管板再封装在外 壳内。两种流体分管程和壳程。
▲间壁式换热器的主要型式
1-1型换热器
1-2型换热器
▲间壁式换热器的主要型式
(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。
(a) 管束式交叉流换热器
(c) 板翅式交叉流换热器
▲间壁式换热器的主要型式
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。
定义肋化系数： 则传热系数为 k
' f
tf1 tf 2
Ao Ai
1 1 hi hoo 1
所以，只要 o 1就可以起到强化换热的效果。
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
d 0 ddo
根据
2 ，可解得 d 0 ho
这个 d0 成为临界热绝缘直径记为 d cr
10-2 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 换热器的分类： 套管式 壳管式(管壳式) 管束式 交叉流换热器 间壁式 管翅式 板式 板翅式 三种类型换热器简介 螺旋板式 混合式 蓄热式
(3)了解换热器的基本知识和设计过程
10-1 传热过程的分析和计算
传热过程基本计算式(传热方程式)：
kA(t f 1 t f 2 )
K：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。
1
通过平壁的传热
k 1
1 1 h1 h2
说明： (1) h1和h2的计算；（2）如果流过壁面的流体 是含有二氧化碳，水蒸汽等三原子气体的烟气，应考虑 对流换热和辐射换热
传热学
Heat Transfer
第十章 传热过程分析与换热器热计算
第十章
传热过程分析与换热器热计算
10-1 传热过程的分析和计算
10-2 换热器的型式及平均温差
10-3 换热器的热计算 10-4 传热的强化和隔热保温技术 10-5 传热问题的综合分析
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
hoo Ao two t fo
式中， o 为肋面总效率。

t
fi
t fo
1 1 hi Ai Ai ho o Ao
▲通过肋壁的传热
Ai (t f 1 t f 2 ) 1 1 Ai 1 hi Ai Ai hoo Ao hi hoo Ao
▲间壁式换热器的主要型式
(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。
▲间壁式换热器的主要型式
(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。
4 简单顺流及逆流换热器的对数平均温差
Φ
l (t fi t fo )
d 1 1 1 ln( o ) hi d i 2 di ho d o
圆管外敷保温层后：
Φ
l (t fi t fo )
d d 1 1 1 1 ln( o1 ) ln( o 2 ) hi d i 21 di 22 d o1 ho d o 2
单相对流： ht hc hr
43 膜态沸腾： ht4 3 hc hr4 3
hr
(T14 T24 )
T1 T2
2
通过圆管的传热
稳态条件：通过各环节的热流量不变
内部对流：
hidi l (t f 1 t wi )
hi ho
圆柱面导热：
l ( t wi t wo ) do 1 ln( ) 2 di
传热方程的一般形式：
kAtm
th
th dth dtc
这个过程对于传热过程是通用
th tc
的，下面推导简单顺流及逆流换
热器的平均温差计算式。
tc
tc
▲简单顺流及逆流换热器的对数平均温差
以顺流情况为例，作如下假设： （1）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；
从热阻的角度来看
do 1 1 1 1 ln kAo hi Ai 2l d i ho Ao
3
通过肋壁的传热
在表面传热系数较 小的一侧采用肋壁 是强化传热的一种 行之有效的方法。 下面以平壁的一侧 为肋壁的较简单的 情况，作为分析肋 壁传热的对象。
3
通过肋壁的传热
hi Ai t fi t wi Ai t wi t wo ho A1 two t fo ho f A2 two t fo
外部对流：
hodol (two t f 2 )
2
通过圆管的传热
来自百度文库l t fi t fo
do 1 1 1 ln hi d i 2 d i ho d o
上面三式相加

外侧面积而言得传热系数的定义式：
k 1 do do do 1 ln hi d i 2 d i ho
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
▲带保温层的圆管传热——临界热绝缘直径
管道的散热量为

l (ti t0 )
do d2 1 1 1 1 ln ln hi d1 21 d1 2 d 2 ho d o