传热学答案第十章传热和换热器

1传热学第十章传热和换热器2传热学传热过程TAK传热方程式热量从壁面一侧的流体通过壁面传到另一侧流体中去的过程关键关键3传热学通过平壁的传热21111HHK说明（1）H1和H2为复合换热表面传热系数（2）两侧面积相等光滑壁面的总传热系数11FTH22FTH4传热学肋侧总面积21AAAO1WIFIITTAHWOWIITTA1FOWOOTTAH2FOWOFOTTAHFOWOOOOTTAH101通过肋壁的传热5传热学OOOIIFFIOOOIIIFFAHAHTTAAHAAHTT1112121定义肋化系数IOAAOOIHHK111则传热系数为6传热学CONSTIIRT壁温靠近热阻最小的一侧流体的平均温度纸杯烧开水金属壁导热热阻小，温差小，所以可认为金属内外壁温度一致7传热学强化传热的突破口在一定的温差下，强化传热应从热阻最大的环节入手。肋片要加装在表面传热系数较低的一侧，以降低加肋侧的热阻。有一台采暖用的散热器，用管内的热水来加热管外的空气。为了提高散热器的散热效果，如何加装肋片1传热学第十章传热和换热器2传热学103传热的增强和削弱一、传热学的目的1、传热的强化设备尺寸减小得到有效冷却空调电子元器件3传热学二、强化传热1、原则强化传热应从热阻最大的环节入手2、途径主要集中在对流换热4传热学从换热过程的物理机制来分析无相变减薄边界层、增加流体的扰动有相变减薄液膜、形成珠状凝结凝结沸腾增加汽化核心数3、对流换热的强化5传热学从对流换热的实验规律来分析无相变NPRRENUF80FF0230NPCUDHD80023020804040600230DUCHP提高流速减小管径改变物性这一分析适用于所有单相对流换热6传热学强化单相对流换热的技术手段粗糙表面7传热学扩展表面8传热学螺旋管椭圆管9传热学有源技术主动技术无源技术被动技术其主要手段有对换热介质做机械搅拌；使换热表面振动；使换热流体振动；将电磁场作用于流体10传热学除垢4、对流换热的强化一般都带来流动阻力的增加在换热器运行过程11传热学低温液化气体的储存和运输航天器返回建筑节能三、隔热保温技术1、工业应用热力设备、工程管路12传热学高于环境温度的热力设备保温防止热量散失2、分类低于环境温度的工质和容器隔热防止热量传入13传热学00X3、保温效率一般应大于9014传热学削弱传热的主要方法覆盖热绝缘材料改变表面状况和材料结构热辐射对表面进行选择性涂层热传导利用空气夹层隔热热对流蜂窝状结构一般性的绝热材料材料超细粉末颗粒热材料多层真空绝热材料1传热学复习1传热方程式2通过平壁的传热系数3通过肋壁的传热系数4强化传热的原则及方法（写出五种）2传热学复习1传热方程式2通过平壁的传热系数3通过肋壁的传热系数4强化传热的原则及方法21111HHKTAKOOIHHK111强化传热应从热阻最大的环节入手3传热学第十章传热和换热器4传热学104换热器的形式和基本构造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5传热学间壁式UNDIRECTIONALHEATEXCHANGE冷热流体分别位于固体壁面两侧。燃气加热器、冷凝器、蒸发器混合式DIRECTCONTACTHEATEXCHANGE冷热流体混合进行传热。喷淋冷却塔、空调扇蓄热式（回热式）REGENERATIVEHEATEXCHANGER由蓄热材料组成，并分成两半，冷热流体轮换通过它的一半通道，交替式地吸收和放出热量。空气预热器、全热回收器换热器HEATEXCHANGER的主要形式6传热学间壁式换热器有以下几种形式管壳式换热器板式换热器肋片管式换热器7传热学管壳式换热器管程壳程8传热学管程TUBEPASS由管子组成的通道壳程SHELLPASS管外壳内通道管程数流体在管内流动方向数壳程数流体在壳内流动方向数壳管式换热器的命名壳程数管程数12型壳程为1，管称为2；24型壳程为2，管称为4。9传热学管壳式换热器10传热学板式换热器11传热学肋片管（翅片管）式换热器1传热学第十章传热和换热器2传热学传热方程的一般形式MTKA一、简单顺、逆流换热器平均温差的计算注意105平均温差3传热学以顺流情况为例1、简化模型假设冷热流体的质量流量QM2、QM1以及比热容C2、C1是常数；传热系数是常数；换热器无散热损失；换热面沿流动方向的导热量可以忽略不计。4传热学2、分析方法21TTT冷流体热流体111DDTCQM取X处一微元来分析222DDTCQMTDAKD5传热学D1D111CQTMD1D222CQTM111DDTCQM222DDTCQM1212DDDDTTTTTDD11DCMCHMHCQCQTTDAKD6传热学TDADDKTDATDKTXXATTKT0DATDXXKATTLN7传热学TXKAXETDAT1XX0AMAT11DAT10X0KAAKAKAAMEKATEKATEATXX8传热学1KAMEKATT1TTKATMTXKAXET9传热学1TTKATMXXKATTLNKATTLNTLNTTTTM对数平均温差LMTD10传热学逆流时（课后作业）21TTT111DDTCQM222DDTCQMTDAKD热流体冷流体11传热学2121TTTTTT2121TTTTTT12传热学MINMAXMINMAXLNTTTTTM,MAXMAXTTT,MINMINTTT13传热学3、算术平均温差2MINMAXTTTM42MINMAXTT3271MINMAXTT14传热学4、温度曲线1T1T2T2T1T1T2T2T1T1T2T2T1T1T2T2T15传热学三、其它复杂流动布置时平均温差的计算CTFMMTT是给定的冷热流体的进出口温度布置成逆流时的LMTDCTFMT是小于1的修正系数16传热学1、值取决于无量纲参数P和R22112122,TTTTRTTTTP3、R的物理意义2、P的物理意义流体2的实际温升与理论上所能达到的最大温升之比，所以只能小于1两种流体的热容量之比17传热学四、各种流动形式的比较顺流和逆流是两种极端情况，在相同的进出口温度下，逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小；1、顺流和逆流12TT2T1T顺流时，而逆流时，则可能大于，可见，逆流布置时的换热最强；逆流时，冷热流体的最高温度集中在换热器的同一侧，使得该处的壁温特别高。18传热学2、其中一种流体发生相变9这时候没有顺流和逆流之分1传热学第十章传热和换热器2传热学106换热器计算设计一个新的换热器，以确定所需的换热面积设计计算DESIGNCALCULATION对已有或已选定了换热面积的换热器，在非设计工况条件下，核算它传递多少热量校核计算PERFORMANCECALCULATION一、目的、依据和方法1、目的3传热学传热方程式热平衡方程式MTKA22221111TTCQTTCQMM2、基本方程KA11CQM22CQM1T1T2T2T其中三个4传热学平均温差法直接应用传热方程式和热平衡方程式进行热计算的方法效能传热单元数NTU法重点掌握掌握有关概念3、方法5传热学一般给定冷热流体的水当量和进出口温度中的三个，需要确定换热面积A二、换热器热计算的平均温差法1、设计计算初步选定冷热流体的流动方向及换热表面型式K6传热学由热平衡式求出冷热流体进出口温度中的那个未知的温度计算所需的换热面积A核算冷热流体的流动阻力，如过大则需要改变方案重新设计。确定平均温差MINMAXMINMAXLNTTTTTMMTKA7传热学一般给定换热器的结构、面积、冷热流体的进口温度和水当量，校核该换热器能否达到要求2、校核计算能否把热流体冷却到给定温度或能否把冷流体加热到给定温度8传热学TTTT21MAX三、换热器热计算的效能传热单元数法1、换热器的效能分母为换热器中可能发生的最大温差分子为冷流体或热流体在换热器中的进出口温差的最大值9传热学MAXMINTTCQMTTCQM21MIN已知后2、传热单元数MINNTUCQKAM重要的设计参数10传热学3、与哪些变量有关MAXMIN,NTUCQCQFMM21NTU2E顺流NTU1NTU逆流其它为了便于工程计算，绘制成线算图如10172111传热学4、利用NTU图进行换热器的热计算NTUMAXMINCQCQMM设计校核12传热学污垢热阻THERMALRESISTANCEOFFOULING换热表面由于水垢、污泥、油污等覆盖而引起的附加热阻很小水垢约1W/MK、灰垢01W/MK污垢热阻的危害13传热学14传热学SKG21MQ已知KKGJ22601CC160O1TCTO160SKG22MQKKGJ41792CC25O2TM50O