工程热力学第十八章

1、工程热力学第十八章第1页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三第一节 传热过程的分析与计算一、通过平壁的传热ttf1tf2tw1tw212x若为多层平壁，则式中的导热分热阻应为 第2页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三二、通过圆筒壁的传热每米管长的传热量：第3页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三对于多层圆管 每米管长的传热量：第4页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三三、通过肋壁的传热加肋侧的面积A2肋片表面积A2两肋片之间壁的表面积A2”A2 A1肋化系数 ：肋片越高，肋距越小，肋化系数就越大。第5页，共38页，202

2、2年，5月20日，4点26分，星期三肋片与流体的换热量f 为肋片效率 加肋侧与流体的换热量肋壁总效率第6页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三肋壁的导热热量加肋侧流体的换热量不加肋侧与流体的换热量肋壁的传热公式以A1为基准的肋壁的传热系数第7页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三 对于蒸汽加热的暖气包，由于蒸汽凝结换热系数1远远大于暖气包对室内空气自然对流时的2，使这一传热过程中的总热阻完全决定于2一侧的换热热阻。因此在2一侧加导热热阻较小的肋片是最有效的改进措施。 在冷热介质温度一定时，要增强传热可以加大1、2、A1、A2以及减小。最有效的措施是改变上列某

3、些值后，可减小各项分热阻中最大的那一个热阻值。第8页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三例 一平壁一侧加肋，加肋后面积为A2，肋化系数=13，肋壁总效率tot=0.9。壁的厚度=10mm，材料的导热系数=50W/(mK)，相对应的换热系数为1=200W/(m2 K)和2=10W/(m2 K) ，流体温度tf1=75C和tf2=15 C。求以A1为基准，其单位面积的传热量q1，并与不加肋时的传热量q比较。解：第9页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三第二节 热交换器的类型和平均温差一、热交换器：把热量从热流体传递给冷流体的热力设备。间壁式热交换器管式热交换器板

4、式热交换器壳管式热交换器肋片管式热交换器套管式热交换器板翅式热交换器平行板式热交换器螺旋板式热交换器1）间壁式：冷、热流体被间壁隔开，通过间壁换热。2）混合式：冷、热流体通过直接接触换热。3）回热式：冷、热流体周期性地流过固体壁面换热。第10页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三套管式热交换器第11页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三顺流和逆流顺流逆流第12页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三管壳式换热器：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。第13页，共38页

5、，2022年，5月20日，4点26分，星期三壳管式热交换器第14页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三增加管程第15页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三进一步增加管程和壳程第16页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三肋片管式热交换器第17页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三板翅式热交换器第18页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三平行板式换热器：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。单位体积内所包含的换热面积作为衡量

6、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，因此，日益受到重视。第19页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三平行板式热交换器第20页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三螺旋板式热交换器第21页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三按流动方向分类：1、顺流式2、逆流式3、叉流式4、混合流式（杂流式）第22页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三按流程分类：单流程：双流程：多流程：第23页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三三、平均温差1、换热器中流体的

7、温度分布tAtAtAtA第24页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三2、对数平均温差第25页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三对微元面积dA，传热方程为第26页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三对数平均温差第27页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三对逆流换热过程tA对数平均温差第28页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三tAt”t第29页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三叉流和混合流逆流时的对数平均温差第30页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三第三节换热器的计

8、算利用平均温差进行换热器的设计计算和校核计算利用传热单元数法进行换热器的设计计算和校核计算第31页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三二、热交换器的热计算公式和污垢系数1.热计算公式设t1，t1，qm1和c1分别表示热流体的进出口温度、流量和比热容； t2，t2，qm2和c2分别表示冷流体的进出口温度、流量和比热容。热流体放出的热量冷流体吸收的热量第32页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三2.污垢热阻（thermal resistance of fouling)（污垢系数）第33页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三第四节 增强传热的方法

9、和热绝缘的应用一、增强传热的方法1、 增加传热面积2、加大传热温差3、提高传热系数 a、减少导热热阻 b、改变流体的流动状态 c、改变流体的物性 d、改变换热面的表面状况第34页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三二、 用热绝缘层的目的1、节约燃料。2、满足工程技术条件的要求。3、改善劳动条件。三、对热绝缘材料的要求 凡导热性低的材料都可以被用作热绝缘层。不过，通常将导热系数值小于 0.14W/（mK）的材料称为隔热材料。热绝缘材料具有下述性能： （1）导热性。 （2）机械性能，如抗压和抗拉强度等。 （3）不吸水性和耐高热的能力。第35页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三四、 临界热绝缘直径与热绝缘层经济厚度圆管覆盖热绝缘材料时每米管长的总热阻为：(1)+(2)(4)(3)R总,ldROd2dcrd3dql第36页，共38页，2022年，5月20日，4点26分，星期三 即当 时，热阻值为最小。单位管长传热量ql为最大值。此时的dx称为