傳熱過程計(jì)算習(xí)題PPT課件

1、傳熱過程計(jì)算習(xí)題 4.4.4 總傳熱速率方程的應(yīng)用總傳熱速率方程的應(yīng)用 v傳熱面積的計(jì)算：傳熱面積的計(jì)算： vK 為常數(shù)時(shí)：為常數(shù)時(shí)： v當(dāng)當(dāng)K為變量為變量，但，但K隨溫度呈線性變化時(shí)：隨溫度呈線性變化時(shí)： m m tK Q StKQ S Q tt tdK td 21 S )( 為為常常數(shù)數(shù)設(shè)設(shè)batbaK, 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 4.4.4 總傳熱速率方程的應(yīng)用總傳熱速率方程的應(yīng)用 v傳熱面積的計(jì)算：傳熱面積的計(jì)算：Q tt tdK td 21 S )( 12 21 1221 21 2 0 21 ln )( )( 2 1 2 1 tK tK tKtK SQ S Q tt tbta td dS Q

2、 tt tK td t t St t 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 （3）K 隨溫度不呈線性變化時(shí)：隨溫度不呈線性變化時(shí)： 若若K 隨溫度變化不大，可以采用隨溫度變化不大，可以采用分段計(jì)算法：分段計(jì)算法： 將換熱器分段，每段的將換熱器分段，每段的K視為常量，將各段視為常量，將各段 計(jì)算所得的換熱面積相加和。計(jì)算所得的換熱面積相加和。 n j j j mji QQ tKQ 1 j S n j j mj j tK Q S 1 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 （3）K 隨溫度不呈線性變化時(shí)：隨溫度不呈線性變化時(shí)： 2 1 , 0 T T phhm S tTK dTcq dSS 2 1 , 0 t t pc c m S tTK

3、 dTcq dSS 用圖解積分法或數(shù)值積分法求得。用圖解積分法或數(shù)值積分法求得。 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 例例4-10 現(xiàn)要求每小時(shí)將現(xiàn)要求每小時(shí)將500kg的乙醇飽和蒸氣的乙醇飽和蒸氣 （Tb=78.5 ）在換熱器內(nèi)冷凝并冷卻至）在換熱器內(nèi)冷凝并冷卻至30 ,已知已知 其傳熱系數(shù)在冷凝和冷卻時(shí)分別為其傳熱系數(shù)在冷凝和冷卻時(shí)分別為 1=3500Wm- 2 K-1， ， 2=700Wm-2 K-1，t1=15 ， t2=35。 已知水的傳熱系數(shù)已知水的傳熱系數(shù) 3=1000Wm-2 K-1， cp,c=4.2kJkg-1K-1,忽略管壁和污垢熱阻忽略管壁和污垢熱阻,求換熱求換熱 器的傳熱面積。器的傳熱

4、面積。 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 解：乙醇冷凝放熱：解：乙醇冷凝放熱： 乙醇冷卻放熱：乙醇冷卻放熱： WkgJ s kg rqQ hm 513 ,1 1022. 110880 3600 500 W CCkgJ s kg tcqQ hphm 4 113 ,2 1089. 1 305 .78108 . 2 3600 500 總放熱：總放熱：Q1+Q2=1.41 105W 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 冷卻水流量冷卻水流量 v用傳熱速率方程求傳熱面積，既有相變傳熱，用傳熱速率方程求傳熱面積，既有相變傳熱， 也有無相變的變溫傳熱，因此將傳熱面積分段也有無相變的變溫傳熱，因此將傳熱面積分段 求解，分為冷凝段和冷卻段，求得兩

5、段分界處求解，分為冷凝段和冷卻段，求得兩段分界處 的水溫，再求其他。的水溫，再求其他。 1 11 5 12, , 68. 1 15354200 1041. 1 skg CCkgJ W ttc Q q cp cm 78.5 78.5 35 30 15 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 冷凝段冷凝段 兩段分界處水溫：兩段分界處水溫：t=35-17.3=17.7 78.5 78.5 35 30 15 , tcqrq cpcmhm C cq rq t cpcm hm 3 .17 420068. 1 1022. 1 5 , , 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 冷凝段：冷凝段： 12 31 1 778 1000 1 3500 1 1

6、11 1 KmWK 2 5 1 ,1 1 1 04. 3 6 .51778 1022. 1 m tK Q S m Ctm 6 .51 355 .78 7 .175 .78 ln 355 .787 .175 .78 1 , 78.5 78.5 35 30 15 17.7 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 冷卻段冷卻段 v換熱器傳熱面積換熱器傳熱面積S=S1+S2=3.04+1.40=4.44m2 Ctm 8 .32 1530 7 .175 .78 ln 15307 .175 .78 2, 12 32 2 412 1000 1 700 1 1 11 1 KmWK 2 4 2,2 2 2 40. 1 8 .3241

7、2 1089. 1 m tK Q S m 78.5 78.5 35 30 15 17.7 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 2. 實(shí)驗(yàn)測(cè)定總傳熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定總傳熱系數(shù)K v方法：實(shí)驗(yàn)測(cè)定流體的溫度、流量等參數(shù)，方法：實(shí)驗(yàn)測(cè)定流體的溫度、流量等參數(shù)， 通過通過 計(jì)算。計(jì)算。 例例 m tKQ S 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 3. 換熱器的操作型計(jì)算換熱器的操作型計(jì)算 v若若qm,c=1.2 qm,c，t1、t2不變，應(yīng)采取什么措施不變，應(yīng)采取什么措施? （忽略管壁熱阻和污垢熱阻）（忽略管壁熱阻和污垢熱阻） T1 T2 t1t2 80 20 T=116.3 P=1.765 105Pa 殼間水蒸氣冷凝殼間水蒸氣冷凝 空氣湍流

8、空氣湍流 例例4-11 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 v原流量下：原流量下： v新流量下：新流量下： （2）傳熱速率）傳熱速率 v原流量下原流量下 ，式中，式中 蒸氣蒸氣空氣空氣 蒸氣蒸氣空氣空氣 11 1 K 0 525 (1)熱量恒算熱量恒算 tcqQ cpcm , QtcqtcqQ cpcmcpcm 2 . 12 . 1 , , m tKAQ 空氣空氣 K 600020000 30000100000 12 KmW 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 v新流量下，強(qiáng)制湍流，管徑不變，新流量下，強(qiáng)制湍流，管徑不變， 則則 8 . 0 1 u uu2 . 1 16. 12 . 1 2 . 1 8 . 0 8 . 0 8 .

9、 0 u u 空氣空氣 空氣空氣 16. 1 mm tKAtAKQ mmm m m ttt tKA tKA Q Q Q Q 034. 1 16. 1 2 . 116. 12 . 1 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 原流量下原流量下 新流量下新流量下 Ctm 5 .61 803 .116 203 .116 ln 803 .116203 .116 Ctm 6 .635 .61034. 1 C T T TT tm 6 .63 80 20 ln 8020 CT 2 .118 只有提高飽和蒸氣的壓力才能滿足要求。只有提高飽和蒸氣的壓力才能滿足要求。 Pap 5 10961. 1 T1= 116.3 T2=T1 t1=

10、20t2=80 P=1.765 105PaT1=？ qm,c=1.2 qm,c 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 4.4.5 傳熱單元數(shù)法（傳熱單元數(shù)法（NTU法）法） 傳熱單元法又稱傳熱效率傳熱單元法又稱傳熱效率-傳熱系數(shù)法（傳熱系數(shù)法（-NTU) 一、傳熱效率一、傳熱效率 max Q Q 最最大大可可能能傳傳熱熱速速 實(shí)實(shí)際際傳傳熱熱速速率率 傳傳熱熱效效率率 最大可能傳熱速率：換熱器中可能發(fā)生最大溫差最大可能傳熱速率：換熱器中可能發(fā)生最大溫差 變化的傳熱速率。變化的傳熱速率。 理論上最大的溫差：理論上最大的溫差： 11 tT 傳熱過程計(jì)算習(xí)題17 熱容流量：熱容流量：qmcp 由熱量衡算得最小值流體可獲

11、得較大的溫度變化由熱量衡算得最小值流體可獲得較大的溫度變化 最小值流體：最小值流體： 熱容流量最小的流體為最小值流體。熱容流量最小的流體為最小值流體。 )()( 12 , 21 , ttcqTTcqQ pc c mph h m minh,m )(q pmph cqc 當(dāng)當(dāng) 11 21 11, 21, 1 )( )( tT TT tTcq TTcq phhm phhm 傳熱過程計(jì)算習(xí)題18 mincm, )(q pmpc cqc 當(dāng)當(dāng) 11 12 11, 12, 2 )( )( tT tt tTcq ttcq pccm pccm 二、傳熱單元數(shù)二、傳熱單元數(shù) dStTKdtcqdTcqdQ pc

12、hmphhm )( , S pccm t t cq KdS tT dt 0 , 2 1 c NTU )( 基于冷流體的傳熱單元數(shù)基于冷流體的傳熱單元數(shù) 傳熱過程計(jì)算習(xí)題19 c c t t pccm t t pccm NTUHL tT dt dKn cq L tT dt K cq S 2 1 2 1 , , 傳熱單元數(shù)：傳熱單元數(shù)： 量綱為量綱為1的函數(shù)，反映的函數(shù)，反映傳熱推動(dòng)力傳熱推動(dòng)力和和傳熱所要求傳熱所要求 的溫度變化的溫度變化。傳熱推動(dòng)力。傳熱推動(dòng)力，（，（NTC)c pccmpccm t t c cq dLnK cq KS tT dt NTU , 2 1 傳傳熱熱單單元元長長度度

13、c H 傳熱過程計(jì)算習(xí)題20 長度量綱，是傳熱熱阻和流體流動(dòng)狀況的函數(shù)。長度量綱，是傳熱熱阻和流體流動(dòng)狀況的函數(shù)。 總傳熱系數(shù)越大，傳熱單元長度越短，所需傳熱總傳熱系數(shù)越大，傳熱單元長度越短，所需傳熱 面積越小。面積越小。 同理，對(duì)熱流體：同理，對(duì)熱流體： 傳熱單元長度傳熱單元長度Hc: h h T T phhm t t pccm NTUHL tT dT dKn cq L tT dt K cq S 2 1 2 1 , , 傳熱過程計(jì)算習(xí)題21 三、傳熱效率與傳熱單元數(shù)的關(guān)系三、傳熱效率與傳熱單元數(shù)的關(guān)系 根據(jù)熱量衡算和傳熱速率方程導(dǎo)出。根據(jù)熱量衡算和傳熱速率方程導(dǎo)出。 以單程并流換熱器為例推導(dǎo)

14、。以單程并流換熱器為例推導(dǎo)。 并流：并流： max min max min min 1 )1(exp1 C C C C NTU 1 2 12 ln t t tt t m phhmpccm cqCcqC ,max,min , 令：令： m tKSQ 11 22 tT tT 傳熱過程計(jì)算習(xí)題22 三、傳熱效率與傳熱單元數(shù)的關(guān)系三、傳熱效率與傳熱單元數(shù)的關(guān)系 同理，逆流時(shí)傳熱效率和傳熱單元數(shù)的關(guān)系：同理，逆流時(shí)傳熱效率和傳熱單元數(shù)的關(guān)系： )1(exp1 )1(exp1 max min min max min max min min C C NTU C C C C NTU phhmpccm cqCc

15、qC ,min,max , 若熱流體為最小值流體，則令：若熱流體為最小值流體，則令： 得出了冷流體為最小值相同的公式。得出了冷流體為最小值相同的公式。 繪繪圖圖 )/,( maxmin CCNTUf 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 單程逆流換熱器中和 NTU 關(guān)系 折流換熱器中和 NTU 關(guān)系 傳熱過程計(jì)算習(xí)題24 4.4.6 4.4.6 傳熱計(jì)算示例傳熱計(jì)算示例 例題：用120C的飽和水蒸汽將流量為36m3/h的 某稀溶液在雙管程列管換熱器中從溫度為80C上升到 95C，每程有直徑為252.5mm管子30根，且以管 外表面積為基準(zhǔn)K=2800 W/m2.C，蒸汽側(cè)污垢熱阻和 管壁熱阻可忽略不計(jì)。求： （1

16、）換熱器所需的管長； （2）操作一年后，由于污垢積累，溶液側(cè)的污垢系 數(shù)增加了0.00009m2.C/W，若維持溶液原流量及進(jìn)口 溫度，其出口溫度為多少？若又保證溶液原出口溫度， 可采取什么措施？（定性說明） 溶液的=1000kg/m3；cp=4.2kJ/kg. C。 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 (四四) 壁溫的計(jì)算壁溫的計(jì)算 v對(duì)穩(wěn)態(tài)傳熱過程對(duì)穩(wěn)態(tài)傳熱過程 整理上式可得：整理上式可得： m w m www tKA A tt A b tT A TT Q 2211 111 11A Q TTw 22 A Q t A bQ Tt m ww 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 v壁溫總是接近壁溫總是接近 較大一側(cè)的流體溫度；較大

17、一側(cè)的流體溫度； v若若 1 2， ， 則壁溫 則壁溫 v如果管壁兩側(cè)有污垢，則如果管壁兩側(cè)有污垢，則 (四四) 壁溫的計(jì)算壁溫的計(jì)算 2 2d 21 1d 1 1 R 1 1 1 R 1 A tt A b tT A TT Q w m www 2/tTt 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 例例4-11 在一由在一由252.5mm鋼管構(gòu)成的廢熱鍋爐中，管內(nèi)通鋼管構(gòu)成的廢熱鍋爐中，管內(nèi)通 入高溫氣體，進(jìn)口入高溫氣體，進(jìn)口500,出口出口400。管外為。管外為p=981kN/m2壓力壓力 （絕壓）的水沸騰。已知高溫氣體對(duì)流傳熱系數(shù)（絕壓）的水沸騰。已知高溫氣體對(duì)流傳熱系數(shù)a1=250W/ m2，水沸騰的對(duì)流傳熱系數(shù)

18、，水沸騰的對(duì)流傳熱系數(shù)a2=10000 W/ m2。忽略污垢。忽略污垢 熱阻。試求管內(nèi)壁平均溫度熱阻。試求管內(nèi)壁平均溫度Tw及管外壁平均及管外壁平均tw。 /242 25 20 10000 1 5 .22 20 45 0025. 0 250 1 1 1b1 1 2 2 1 2 1 1 1 kmw d d d d K m 解：解：(a) 總傳熱系數(shù)總傳熱系數(shù) 以管子內(nèi)表面積以管子內(nèi)表面積S1為基準(zhǔn)為基準(zhǔn) 500400 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 (c)(c)計(jì)算單位面積傳熱量計(jì)算單位面積傳熱量 C A Q TTw 188 250 65580 450 11 (d)(d)管壁溫度管壁溫度 Q/A1=K1tm

19、=242271=65580W/ m2 T-熱流體的平均溫度，取進(jìn)、出口溫度的平均值熱流體的平均溫度，取進(jìn)、出口溫度的平均值 T=(500+400)/2=450 管內(nèi)壁溫度管內(nèi)壁溫度 (b) 平均溫度差平均溫度差 在在p=981 kN/m2，水的飽和溫度為，水的飽和溫度為179 271 2 )179400()179500( m t 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 管外壁溫度管外壁溫度 m ww A Qb Tt 21 1 1 1 /58290 5 .22 20 65580mw d d A Q A A A Q A Q mmm Ct w 8 .18458290 45 0025.0 188 由此題計(jì)算結(jié)果可知：由于水

20、沸騰對(duì)流傳熱系數(shù)很大，熱由此題計(jì)算結(jié)果可知：由于水沸騰對(duì)流傳熱系數(shù)很大，熱 阻很小，則壁溫接近于水的溫度，即阻很小，則壁溫接近于水的溫度，即壁溫總是接近對(duì)流傳壁溫總是接近對(duì)流傳 熱系數(shù)較大一側(cè)流體的溫度熱系數(shù)較大一側(cè)流體的溫度。又因管壁熱阻很小，所以。又因管壁熱阻很小，所以 管壁兩的溫度比較接近。管壁兩的溫度比較接近。 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 4.3.3 保溫層的臨界直徑保溫層的臨界直徑 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 六、六、 換熱器換熱器 6.1 間壁式換熱器間壁式換熱器 （一）管式換熱器（一）管式換熱器 1.蛇管換熱器：沉浸式和噴淋式蛇管換熱器：沉浸式和噴淋式 2.套管式換熱器套管式換熱器 3.列管式換熱器

21、列管式換熱器 （二）板式換熱器：夾套換熱器、螺旋板式換熱器（二）板式換熱器：夾套換熱器、螺旋板式換熱器 （三）翅片式換熱器（三）翅片式換熱器 （四）熱管（四）熱管 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 蛇管的形狀蛇管的形狀 （2）沉浸式）沉浸式（3）噴淋式）噴淋式 （1）沉浸式蛇管換熱器）沉浸式蛇管換熱器 整體整體 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 v沉浸式蛇管換熱器沉浸式蛇管換熱器 強(qiáng)化措施：可減少管外空間；容器內(nèi)加攪拌器。強(qiáng)化措施：可減少管外空間；容器內(nèi)加攪拌器。 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 （2）噴淋式蛇管換熱器）噴淋式蛇管換熱器 放置在室外空氣流通處。管外流體湍動(dòng)程度較放置在室外空氣流通處。管外流體湍動(dòng)程度較 高，故其給熱系數(shù)較沉

22、浸式為大高，故其給熱系數(shù)較沉浸式為大; 缺點(diǎn)：噴淋不易均勻。缺點(diǎn)：噴淋不易均勻。 噴淋式換熱器噴淋式換熱器 2.套管式換熱器套管式換熱器 每一段套管稱為每一段套管稱為一程一程，長，長46m，程數(shù)由傳熱而定。，程數(shù)由傳熱而定。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：簡單，能耐高壓，可嚴(yán)格逆流，有利傳熱簡單，能耐高壓，可嚴(yán)格逆流，有利傳熱 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：接頭較多易泄露，單位體積傳熱面積小。接頭較多易泄露，單位體積傳熱面積小。 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 3. 列管式換熱器列管式換熱器 a)a)單管程單殼程單管程單殼程 結(jié)構(gòu)：一束裝在圓柱型殼體內(nèi)的圓管，兩結(jié)構(gòu)：一束裝在圓柱型殼體內(nèi)的圓管，兩 端再加設(shè)封頭（端蓋）組成。端再加設(shè)封頭（端蓋

23、）組成。 b)多程換熱器多程換熱器 v當(dāng)流體在管束內(nèi)當(dāng)流體在管束內(nèi)(間間)流動(dòng)的距離流動(dòng)的距離2個(gè)換熱器列個(gè)換熱器列 管長度時(shí)，稱相應(yīng)的換熱器為多管程管長度時(shí)，稱相應(yīng)的換熱器為多管程(殼程殼程)換換 熱器。熱器。 固定管板式固定管板式 管殼式換熱器管殼式換熱器 固定管板式換熱器：簡單，但殼側(cè)不易清洗。固定管板式換熱器：簡單，但殼側(cè)不易清洗。 浮頭式換熱器：無溫差應(yīng)力，浮頭可拆卸；浮頭式換熱器：無溫差應(yīng)力，浮頭可拆卸； U型管式換熱器：殼體與管束分開，管內(nèi)清洗難型管式換熱器：殼體與管束分開，管內(nèi)清洗難 填料函式換熱器：浮頭和殼體之間采用填料函密封填料函式換熱器：浮頭和殼體之間采用填料函密封 浮頭

24、式換熱器浮頭式換熱器 U型管換熱器型管換熱器 傳熱過程計(jì)算習(xí)題40 U型管換熱器型管換熱器 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較浮頭簡單；但管程不易清洗。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較浮頭簡單；但管程不易清洗。 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 圓缺形 圓盤形 多管程：增大管內(nèi)流體多管程：增大管內(nèi)流體u，提高管內(nèi)的，提高管內(nèi)的 加擋板：增大殼程流體的湍動(dòng)，提高殼程的加擋板：增大殼程流體的湍動(dòng)，提高殼程的 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 （二）板式換熱器（二）板式換熱器 特點(diǎn)：構(gòu)造簡單，但特點(diǎn)：構(gòu)造簡單，但 傳熱面積受容器壁面?zhèn)鳠崦娣e受容器壁面 的限制，一般不超過的限制，一般不超過 10m2，且傳熱系數(shù)，且傳熱系數(shù) 也不高。也不高。 為強(qiáng)化傳熱，可

25、在為強(qiáng)化傳熱，可在 釜內(nèi)安裝攪拌器；為釜內(nèi)安裝攪拌器；為 及時(shí)移走釜內(nèi)熱量，及時(shí)移走釜內(nèi)熱量， 可在其中安裝蛇管。可在其中安裝蛇管。 加熱蒸汽加熱蒸汽 冷凝水冷凝水 物料物料 釜釜 夾套夾套 攪拌器攪拌器 （1）夾套式換熱器）夾套式換熱器 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 （2）螺旋板式換熱器）螺旋板式換熱器 特點(diǎn)：傳熱系數(shù)高；不易結(jié)垢和堵塞；能利用溫特點(diǎn)：傳熱系數(shù)高；不易結(jié)垢和堵塞；能利用溫 度較低的熱源；結(jié)構(gòu)緊湊。度較低的熱源；結(jié)構(gòu)緊湊。 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 （3）板翅式換熱器的板束）板翅式換熱器的板束 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 (4) 平板式換熱器流向示意圖平板式換熱器流向示意圖 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 （三（三) 翅

26、片式換熱器翅片式換熱器 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 （四）熱管（四）熱管 v熱管是一個(gè)封閉的金屬管，管內(nèi)有毛細(xì)吸液液熱管是一個(gè)封閉的金屬管，管內(nèi)有毛細(xì)吸液液 芯結(jié)構(gòu)，抽除管內(nèi)全部不凝性氣體并充以定量芯結(jié)構(gòu)，抽除管內(nèi)全部不凝性氣體并充以定量 的可氣化的工作液體。的可氣化的工作液體。 蒸汽蒸汽芯網(wǎng)芯網(wǎng) 導(dǎo)管導(dǎo)管 吸熱蒸發(fā)端吸熱蒸發(fā)端 放熱冷凝端放熱冷凝端 熱管示意圖熱管示意圖 6.2 換熱器傳熱過程的強(qiáng)化換熱器傳熱過程的強(qiáng)化 （一）強(qiáng)化傳熱的途徑（一）強(qiáng)化傳熱的途徑 v增大傳熱面積增大傳熱面積A： 從改革換熱器結(jié)構(gòu)入手，開發(fā)單位體積傳從改革換熱器結(jié)構(gòu)入手，開發(fā)單位體積傳 熱面積大的換熱器。熱面積大的換熱器。

27、 A金屬材料用量金屬材料用量 設(shè)備費(fèi)用設(shè)備費(fèi)用 m tKAQ 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 具體措施：具體措施： v設(shè)計(jì)制造高效緊湊的換熱器：設(shè)計(jì)制造高效緊湊的換熱器： 波紋形的平板式換熱器板間距波紋形的平板式換熱器板間距46mm，其單位體，其單位體 積換熱面積是列管換熱器的積換熱面積是列管換熱器的6倍；倍； 螺旋管為列管的螺旋管為列管的3倍。倍。 如：平板式、板翅式及螺旋板式換熱器。如：平板式、板翅式及螺旋板式換熱器。 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 v 提高傳熱系數(shù)提高傳熱系數(shù)K 設(shè)法減小對(duì)設(shè)法減小對(duì)K值影響較大的熱阻，即可使值影響較大的熱阻，即可使K； / 對(duì)對(duì)K影響不大：管壁厚度影響不大：管壁厚度 較薄，金屬較

28、薄，金屬 大；大； Ri 、Ro為管內(nèi)、外側(cè)污垢層的熱阻。為管內(nèi)、外側(cè)污垢層的熱阻。 垢層熱導(dǎo)率很小，即使很薄垢層熱導(dǎo)率很小，即使很薄熱阻很大；熱阻很大； 1mm垢層熱阻垢層熱阻=40mm厚鋼板的熱阻厚鋼板的熱阻 對(duì)流傳熱膜系數(shù)對(duì)流傳熱膜系數(shù) i、 o： v同一數(shù)量級(jí)，或相差不大同一數(shù)量級(jí)，或相差不大同時(shí)提高兩側(cè)同時(shí)提高兩側(cè) ； v相差懸殊時(shí)，要相差懸殊時(shí)，要K，需重點(diǎn)增加，需重點(diǎn)增加 小的一方的小的一方的 2 21 1 11 1 RR K 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 具體措施：具體措施： vu流體湍動(dòng)程度流體湍動(dòng)程度 層流底層厚度層流底層厚度 ， v采用外加脈動(dòng)或超聲波，增加流體的湍動(dòng)程度。采用外加脈

29、動(dòng)或超聲波，增加流體的湍動(dòng)程度。 v在流體中加入固體顆粒增加傳熱。在流體中加入固體顆粒增加傳熱。 C Cp p，固體 ，固體 C Cp p，氣體 ，氣體， ，少量加入即可增加氣體的熱少量加入即可增加氣體的熱 容量，也可增加氣體的湍動(dòng)程度。容量，也可增加氣體的湍動(dòng)程度。 v采用采用 大的流體作載熱體，如熔鹽、液態(tài)金屬等，大的流體作載熱體，如熔鹽、液態(tài)金屬等， 以降低傳熱邊界層的熱阻，增大傳熱速率。以降低傳熱邊界層的熱阻，增大傳熱速率。 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 具體措施：具體措施： v設(shè)計(jì)特殊的傳熱壁面，使流體在流動(dòng)過程中不斷改設(shè)計(jì)特殊的傳熱壁面，使流體在流動(dòng)過程中不斷改 變流動(dòng)方向，促使形成湍流。如翅

30、片結(jié)構(gòu)，內(nèi)置各變流動(dòng)方向，促使形成湍流。如翅片結(jié)構(gòu)，內(nèi)置各 種插物：麻花鐵、螺旋圈等。種插物：麻花鐵、螺旋圈等。 傳熱過程計(jì)算習(xí)題 v增大平均溫度差增大平均溫度差tm 兩流體采用逆流傳熱；兩流體采用逆流傳熱； 提高熱流體的溫度或降低冷流體的溫度。提高熱流體的溫度或降低冷流體的溫度。 根據(jù)技術(shù)上的可能和經(jīng)濟(jì)上的合理性：根據(jù)技術(shù)上的可能和經(jīng)濟(jì)上的合理性： 選擇加熱劑或冷卻劑。選擇加熱劑或冷卻劑。 傳熱過程計(jì)算習(xí)題55 4.6.1 4.6.1 換熱器的分類換熱器的分類 按用途分類： 加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器 按冷熱流體熱量交換方式分類： 混合式、蓄熱式和間壁式 主要內(nèi)容： 1. 根據(jù)工

31、藝要求，選擇適當(dāng)?shù)膿Q熱器類型； 2. 通過計(jì)算選擇合適的換熱器規(guī)格。 傳熱過程計(jì)算習(xí)題56 4.6.2 4.6.2 間壁式換熱器的類型間壁式換熱器的類型 一、夾套換熱器一、夾套換熱器 傳熱過程計(jì)算習(xí)題57 流體流過折流擋板流體流過折流擋板 傳熱過程計(jì)算習(xí)題58 1. 固定管板式 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單；但殼程檢修和清洗困難。 傳熱過程計(jì)算習(xí)題59 2. 浮頭式 特點(diǎn)：可完全消除熱應(yīng)力,便于清洗和檢修, 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 傳熱過程計(jì)算習(xí)題60 3. U型管式 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較浮頭簡單；但管程不易清洗。 傳熱過程計(jì)算習(xí)題61 4.6.3 4.6.3 列管換熱器的選用列管換熱器的選用 1. 根據(jù)工藝任務(wù)，計(jì)算熱負(fù)荷 2. 計(jì)算tm 3. 依據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取K，估算A 4. 確定冷熱流體流經(jīng)管程或殼程，選定u 先按單殼程多管程的計(jì)算，如果0.8，應(yīng) 增加殼程數(shù)； 由u和V估算單管程的管子根數(shù)，由管子根數(shù)和 估算的A，估算管子長度，再由系列標(biāo)準(zhǔn)選適當(dāng) 型號(hào)的換熱器。 傳熱過程計(jì)算習(xí)題62 根據(jù)換熱任務(wù)，選定一些參數(shù)，如流速、K 等 試算 A 初選換熱器型號(hào)及規(guī)格校核 K、A 設(shè)計(jì)方法及步驟：設(shè)計(jì)方法及步驟： 5.3.1列管式換熱器（管殼式換熱器）列管式換熱器（管殼式換熱器） 傳熱過程計(jì)算習(xí)題63 5. 核算K 分別計(jì)算管程和殼程的，確定垢阻，求出 K，并與估算的K進(jìn)行比