工程熱力學(xué)第十八章

1、工程熱力學(xué)第十八章第1頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三第一節(jié) 傳熱過程的分析與計(jì)算一、通過平壁的傳熱t(yī)tf1tf2tw1tw212x若為多層平壁，則式中的導(dǎo)熱分熱阻應(yīng)為 第2頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三二、通過圓筒壁的傳熱每米管長的傳熱量：第3頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三對于多層圓管 每米管長的傳熱量：第4頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三三、通過肋壁的傳熱加肋側(cè)的面積A2肋片表面積A2兩肋片之間壁的表面積A2”A2 A1肋化系數(shù) ：肋片越高，肋距越小，肋化系數(shù)就越大。第5頁，共38頁，202

2、2年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三肋片與流體的換熱量f 為肋片效率 加肋側(cè)與流體的換熱量肋壁總效率第6頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三肋壁的導(dǎo)熱熱量加肋側(cè)流體的換熱量不加肋側(cè)與流體的換熱量肋壁的傳熱公式以A1為基準(zhǔn)的肋壁的傳熱系數(shù)第7頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三 對于蒸汽加熱的暖氣包，由于蒸汽凝結(jié)換熱系數(shù)1遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于暖氣包對室內(nèi)空氣自然對流時(shí)的2，使這一傳熱過程中的總熱阻完全決定于2一側(cè)的換熱熱阻。因此在2一側(cè)加導(dǎo)熱熱阻較小的肋片是最有效的改進(jìn)措施。 在冷熱介質(zhì)溫度一定時(shí)，要增強(qiáng)傳熱可以加大1、2、A1、A2以及減小。最有效的措施是改變上列某

3、些值后，可減小各項(xiàng)分熱阻中最大的那一個(gè)熱阻值。第8頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三例 一平壁一側(cè)加肋，加肋后面積為A2，肋化系數(shù)=13，肋壁總效率tot=0.9。壁的厚度=10mm，材料的導(dǎo)熱系數(shù)=50W/(mK)，相對應(yīng)的換熱系數(shù)為1=200W/(m2 K)和2=10W/(m2 K) ，流體溫度tf1=75C和tf2=15 C。求以A1為基準(zhǔn)，其單位面積的傳熱量q1，并與不加肋時(shí)的傳熱量q比較。解：第9頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三第二節(jié) 熱交換器的類型和平均溫差一、熱交換器：把熱量從熱流體傳遞給冷流體的熱力設(shè)備。間壁式熱交換器管式熱交換器板

4、式熱交換器殼管式熱交換器肋片管式熱交換器套管式熱交換器板翅式熱交換器平行板式熱交換器螺旋板式熱交換器1）間壁式：冷、熱流體被間壁隔開，通過間壁換熱。2）混合式：冷、熱流體通過直接接觸換熱。3）回?zé)崾剑豪洹崃黧w周期性地流過固體壁面換熱。第10頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三套管式熱交換器第11頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三順流和逆流順流逆流第12頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三管殼式換熱器：最主要的一種間壁式換熱器，傳熱面由管束組成，管子兩端固定在管板上，管束與管板再封裝在外殼內(nèi)。兩種流體分管程和殼程。第13頁，共38頁

5、，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三殼管式熱交換器第14頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三增加管程第15頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三進(jìn)一步增加管程和殼程第16頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三肋片管式熱交換器第17頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三板翅式熱交換器第18頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三平行板式換熱器：由一組幾何結(jié)構(gòu)相同的平行薄平板疊加所組成，冷熱流體間隔地在每個(gè)通道中流動，其特點(diǎn)是拆卸清洗方便，故適用于含有易結(jié)垢物的流體。單位體積內(nèi)所包含的換熱面積作為衡量

6、換熱器緊湊程度的衡量指標(biāo)，一般將大于700m2/m3的換熱器稱為緊湊式換熱器，板翅式換熱器多屬于緊湊式，因此，日益受到重視。第19頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三平行板式熱交換器第20頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三螺旋板式熱交換器第21頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三按流動方向分類：1、順流式2、逆流式3、叉流式4、混合流式（雜流式）第22頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三按流程分類：單流程：雙流程：多流程：第23頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三三、平均溫差1、換熱器中流體的

7、溫度分布tAtAtAtA第24頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三2、對數(shù)平均溫差第25頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三對微元面積dA，傳熱方程為第26頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三對數(shù)平均溫差第27頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三對逆流換熱過程tA對數(shù)平均溫差第28頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三tAt”t第29頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三叉流和混合流逆流時(shí)的對數(shù)平均溫差第30頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三第三節(jié)換熱器的計(jì)

8、算利用平均溫差進(jìn)行換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算利用傳熱單元數(shù)法進(jìn)行換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算第31頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三二、熱交換器的熱計(jì)算公式和污垢系數(shù)1.熱計(jì)算公式設(shè)t1，t1，qm1和c1分別表示熱流體的進(jìn)出口溫度、流量和比熱容； t2，t2，qm2和c2分別表示冷流體的進(jìn)出口溫度、流量和比熱容。熱流體放出的熱量冷流體吸收的熱量第32頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三2.污垢熱阻（thermal resistance of fouling)（污垢系數(shù)）第33頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三第四節(jié) 增強(qiáng)傳熱的方法

9、和熱絕緣的應(yīng)用一、增強(qiáng)傳熱的方法1、 增加傳熱面積2、加大傳熱溫差3、提高傳熱系數(shù) a、減少導(dǎo)熱熱阻 b、改變流體的流動狀態(tài) c、改變流體的物性 d、改變換熱面的表面狀況第34頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三二、 用熱絕緣層的目的1、節(jié)約燃料。2、滿足工程技術(shù)條件的要求。3、改善勞動條件。三、對熱絕緣材料的要求 凡導(dǎo)熱性低的材料都可以被用作熱絕緣層。不過，通常將導(dǎo)熱系數(shù)值小于 0.14W/（mK）的材料稱為隔熱材料。熱絕緣材料具有下述性能： （1）導(dǎo)熱性。 （2）機(jī)械性能，如抗壓和抗拉強(qiáng)度等。 （3）不吸水性和耐高熱的能力。第35頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三四、 臨界熱絕緣直徑與熱絕緣層經(jīng)濟(jì)厚度圓管覆蓋熱絕緣材料時(shí)每米管長的總熱阻為：(1)+(2)(4)(3)R總,ldROd2dcrd3dql第36頁，共38頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)26分，星期三 即當(dāng) 時(shí)，熱阻值為最小。單位管長傳熱量ql為最大值。此時(shí)的dx稱為