67間壁式換熱器的傳熱過程計(jì)算ppt課件

1、第六章 傳熱6.66.6間壁式換熱器的傳熱過程分析間壁式換熱器的傳熱過程分析 .1換熱器簡(jiǎn)介換熱器簡(jiǎn)介 .2間壁式換熱器的傳熱過程分析間壁式換熱器的傳熱過程分析6.76.7間壁式換熱器的傳熱過程計(jì)算間壁式換熱器的傳熱過程計(jì)算 6.7.1 6.7.1 總傳熱速率方程總傳熱速率方程 6.7.2 Q6.7.2 Q的計(jì)算的計(jì)算 6.7.3 K6.7.3 K的計(jì)算的計(jì)算 6.7.4 6.7.4 tmtm的計(jì)算的計(jì)算 6.7.5 6.7.5 傳熱單元數(shù)法傳熱單元數(shù)法 蓄熱式蓄熱式間壁式間壁式直接接觸式直接接觸式T t 間壁式 熱流體 蓄熱式 t T 直接接觸式 冷流體6.6

2、.1間壁式換熱器的傳熱過程分析間壁式換熱器的傳熱過程分析6.6.1換熱器簡(jiǎn)介換熱器簡(jiǎn)介 分類分類 夾夾套套式式列列管管式式套套管管式式 t1T1 T2 t2 套管式 T1 T2 夾套式 t1T1 T2 t2 列管式間壁式換熱器間壁式換熱器6.6.1換熱器簡(jiǎn)介換熱器簡(jiǎn)介 管程數(shù)：?jiǎn)喂艹?、雙管程、多管程殼程數(shù)：?jiǎn)螝こ?、雙殼程、多殼程 t1T1 T2 t2 單管程、單殼程 t1T2 T1 t2 雙管程列管式 t1T2 T1 t2 雙管程、雙殼程列管式換熱器列管式換熱器 T Tw tw t T1T2t1t26.6.2間壁式換熱器的傳熱過程分析間壁式換熱器的傳熱過程分析三個(gè)串聯(lián)傳熱環(huán)節(jié)： 熱流體側(cè)的對(duì)流

3、傳熱 間壁的導(dǎo)熱 冷流體側(cè)的對(duì)流傳熱dAKtTdAdAbdAtTdAttdAbtTdATTdQxmwmwww1111122112211 總總熱熱阻阻總總推推動(dòng)動(dòng)力力 式中 A 可取 A1、Am、A2等。mxtKAtdAKQ 出出進(jìn)進(jìn)-總傳熱速率方程平均傳熱溫差6.7間壁式換熱器的傳熱過程計(jì)算間壁式換熱器的傳熱過程計(jì)算6.7.1 總傳熱速率方程總傳熱速率方程總傳熱系數(shù)，單位W/m2K T Tw tw t T1T2t1t2T Tw tw t mtKAQ 無相變時(shí)：1221ttcqTTcqQpccmphhm有相變時(shí)：rqQmT1T2t1t26.7間壁式換熱器的傳熱過程計(jì)算間壁式換熱器的傳熱過程計(jì)算-

4、稱為總傳熱熱阻KA16.7.2 Q的計(jì)算的計(jì)算T Tw tw t 以冷、熱流體均為等溫變化為例。221122111111AAbAtTAttAbtTATTQmwmwww T1T2t1t2TtTtT Tw tw t 6.7間壁式換熱器的傳熱過程計(jì)算間壁式換熱器的傳熱過程計(jì)算6.7.3 K的計(jì)算的計(jì)算（1查經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：（查經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：（2實(shí)驗(yàn)測(cè)定實(shí)驗(yàn)測(cè)定（3分析計(jì)算分析計(jì)算2211111AAbAKAm 222111111ARaAbRaAKAm T Tw tw t 考慮到實(shí)際傳熱時(shí)間壁兩側(cè)還有污垢熱阻，則上式變?yōu)椋?T t t 0 AtTtm T t t2 t1 0 A T1 T2 t t 0 A T1

5、并流 T2 t t2 t1 0 A T1 t2 逆流 T2 t t1 0 A6.7.4 tm的計(jì)算的計(jì)算一恒溫差傳熱二變溫差傳熱mtKAQ tdAKdQ dtcqdQdTcqdQpccmphhmpccmphhmcqdQdtcqdQdT11BcqcqdQtTdphhmpccm11BtddQ tdAKBtd QttdQBtd021 T1 t1 t2 逆流 T2 t t2 t1 0 dA ABKAtt 12ln以冷、熱流體均無相變、逆流流動(dòng)為例：6.7.4 tm的計(jì)算的計(jì)算BQtt 12 T1 t1 t2 逆流 T2 t t2 t1 0 AmtKAttttKAQ 1212ln1212lntttttm

6、 其中其中-對(duì)數(shù)平均溫差6.7.4 tm的計(jì)算的計(jì)算（逆、并流）（逆、并流） 錯(cuò)流 折流逆,mmtt若流動(dòng)非逆并流，如錯(cuò)流、折流，那么tm需采用相應(yīng)的計(jì)算式。6.7.4 tm的計(jì)算的計(jì)算工程上，為了快速計(jì)算， tm常用下述方法： PRFY, 1221ttTTR 1112tTttP 其中： t1T1 T2 t2 列管式LMTD法法-對(duì)數(shù)平均溫差法對(duì)數(shù)平均溫差法 小結(jié)小結(jié)1212lntttttm （逆、并流）逆,mmtt（其他流動(dòng)情況）pccmphhmRhcqcqCphhmpccmRccqcqC1112tTttc 1121tTTTh 12TThtTdTNTUphhmAphhmxcqKAcqdAK0

7、 21ttctTdtNTUpccmApccmxcqKAcqdAK0tTdAKdtcqdTcqdQxpccmphhm6.7.5 傳熱單元數(shù)法（傳熱單元數(shù)法（-NTU）引入：熱容流率熱容流率CR： 傳熱效率傳熱效率 傳熱單元數(shù)傳熱單元數(shù)NTU：均為無因次數(shù)群傳熱單元數(shù)法公式推導(dǎo)：傳熱單元數(shù)法公式推導(dǎo)： T1 t2 T2 t t1 0 ABKAtt 12lnRcpccmphhmpccmpccmphhmpccmCcqcqcqcqcqcqB111111 111212121121121121111121111221121211tTtttttttTTTtttTTTtTtttTTTtTtTtTtt cRccp

8、hhmpccmCtTttcqcqtTtt111111121112以逆流為例：以逆流為例：前面已推得：前面已推得：式中：(*)RccRcpccmcRccCNTUCcqKAC1111ln代入式中得： cRcRccRccNTUCCNTUC 1exp11exp1 （逆流時(shí)總傳熱速率方程） ,RCfNTU 可可見見 RRRCCCNTUor 111ln11（逆流時(shí)總傳熱速率方程）pccmphhmRhcqcqC phhmpccmRccqcqC 1112tTttc 1121tTTTh phhmhcqKANTUpccmccqKANTU RRCNTUC 11exp1 同同理理（并流時(shí)總傳熱速率方程）參見圖6-4-

9、34思考：逆流中，當(dāng)1RC時(shí)，NTU=？ 111 NTU RccRcRccCCCNTU 111ln11（逆流時(shí)總傳熱速率方程）最大可能傳熱速率最大可能傳熱速率率率冷流體實(shí)際吸收熱量速冷流體實(shí)際吸收熱量速 1112tTttc 最大可能傳熱速率最大可能傳熱速率率率熱流體實(shí)際放出熱量速熱流體實(shí)際放出熱量速 1121tTTTh 1221ttcqTTcqQpccmphhm11minmaxtTcqQpmmaxQQ最大可能傳熱速率最大可能傳熱速率實(shí)際傳熱速率實(shí)際傳熱速率 傳熱效率傳熱效率的物理意義：的物理意義：實(shí)際傳熱速率：最大可能傳熱速率：當(dāng)熱流體的熱容密度去qmhcph最小時(shí)：當(dāng)冷流體的熱容密度qmcc

10、pc最小時(shí)：1112tTttc 1121tTTTh T1 t2 T2 t t1 0 A T1 t2 T2 t1 0 A12345T(3)T(4)T(1)t(2)t(3)t(1)t(4)T(2)以逆流為例，將整個(gè)傳熱面分成若干段) 1()() 1()( kkkkttorTT每每一一段段溫溫升升（或或溫溫降降），每一段均有：溫溫升升（或或溫溫降降）平平均均傳傳熱熱推推動(dòng)動(dòng)力力 ) 1()() 1()(. kkkkkmttorTTt即即傳熱單元傳熱單元傳熱單元和傳熱單元數(shù)的物理意義：傳熱單元和傳熱單元數(shù)的物理意義：什么是傳熱單元？ 傳熱單元的個(gè)數(shù)就是傳熱單元數(shù)。用 NTU 表示。什么是傳熱單元數(shù)？ T1 t2 T2 t1 0 A12345T(3)T(4)T(1)t(2)t(3)t(1)t(4)T(2)傳熱單元 12TThtTdTNTU個(gè)個(gè)NtTTt