換熱器選型計算常用工具公式

1、第六章傳熱1、給熱系數(shù)：a (水平)=0725X(p 2gA 3r/dA tp )也式中d為圓管外徑a =1.13X(p 2grA 3/p LA t)i/4(垂直)應(yīng)用上式除汽化潛熱r取冷凝溫度ts外，其他各物性按規(guī)定取ts和tw 的算術(shù)平均值。(例題6-4 PAGE194)2、水平管束外的冷凝給熱系數(shù)a =0.725X(p 2gA 3r/n2/3dA tp )1/43、過熱蒸汽的冷凝熱r=r+cp(Tv-TS)Cp為過熱蒸汽的比熱容，Tv為過熱蒸汽的溫度。6.5熱輻射1、吸收率等于1的物體稱為黑體，黑體的輻射能力，即單位時間單位黑體表面向外界輻射的總能量E=Z T4 b 0EbW/m2z 0

2、黑體輻射常數(shù)為 5.67 X 10-8W/(m2K4)2、實際物體的輻射，通常將實體物體與同溫度的黑體的輻射能力的比值稱為該物體的黑度g , g =E/Eb，其值恒小于1。各物體不同溫度下的黑體可由表格中查詢。3、灰體：(把實際物體當(dāng)成是)對各種波長輻射能均能同樣吸收的理想物體。同一灰體的黑度與其吸收率a在數(shù)值上必然相等g =a此式稱為克希荷夫定律。證明過程：假定有2個平行的板,板1 是黑體,板2是任意物體(灰體)，板2輻射熱收入和支出的差 額是q=E-aEb,E是板2輻射出去熱量,a是板2的吸收率，當(dāng)兩 個板子溫度相等到熱平衡時,q=E-aEb=0，導(dǎo)出a=E/Eb，這個表達 式和物體發(fā)射率

3、的表達式是一樣的.把這個關(guān)系延伸下就是對 于灰體來說其一定溫度下的吸收比恒等于發(fā)射率.即g =a。4、黑體間的輻射傳熱和角系數(shù)兩黑體間的熱流量為q12=q2Q2t由藍貝特定律 Q_2=(Eb1/n)丁 A1A2COSa 1COSa 2(1/r2)dA1dA2簡化得Q1_2=A1Eby 12式中甲12為黑體1對黑體2的角系數(shù)甲 12= (1/n A1)/a1； A2COSa 1COSa 2(1/r2)dA1dA2同理 Q2_1=AEb舟 21甲 21=(加 A2)TA2T A1COSa 2COSa 1(r2)dA2dA1于是又A1W s=A2甲21于是 Q12=Q1_2Q2一 1=A1EbH 1

4、2A2Eb2P 21=A1W 12 (Eb1Eb2)工程上為方便起見，通常把角系數(shù)繪成圖，可從圖中查詢對于相距很近的平行黑體平板，兩板的加你相等且足夠大，則甲12=甲21=1，則有兩板間的熱流量q=Q12/A=Eb1Eb25、灰體間的輻射傳熱設(shè)在單位時間內(nèi)離開某灰體單位面積的總輻射能為E效，稱為有效輻 射。而單位時間投入灰體單位面積的總輻射能為E入，稱為投入輻射。物體的有效輻射由兩部分組成，一是灰體本身的輻射E,二是對投入輻射的反射部分，即E =E+（1-a）E入通過灰體表面的能力衡算可得E效=跚-（1/a-1）Q/A=Eb-（1/g -1）Q/A此式表示了灰體的凈損失熱流量。、有效輻射E效和

5、物體黑度之間的內(nèi)在聯(lián)系。根部有效輻射的概念，可將灰體理解為對投入輻射全部吸收而輻射能力等于有效輻射E的“黑體”。這樣處于任何相對位置的灰體1與 效灰體2之間所交換的凈輻射能為Q12=A1E效y 12-A2E效2* 21對于兩塊相距和您而面積足夠大的平行板，有。薩15沖1+瓜2-1）6、氣體輻射6.6傳熱過程的計算1、如圖所示的定態(tài)逆流操作的套管式換熱器已知熱流密度q（W/m2）,再已知換熱面積dA,則熱量dQ=q X dA=qm1 X cp1dT（qm1為質(zhì)量流量），此為熱量衡算的微分方程。2、傳熱速率方程其實熱流密度就是反映傳熱過程速率大小的特征量（單位為 W/m2或者 J/m2S）。對列管

6、2側(cè)有q=（T-T；）/（1 /a 1） = （Tw-tw）/（ 6 /入）= （tt）/（1/a 2） 式中tw,Tw分別為冷，熱流體側(cè)的壁溫，K;a 1，a 2一分別為冷熱流體側(cè)的給熱系數(shù)，W/（m2K）入一管壁材料的熱導(dǎo)率，W/（mK）, 6 管壁厚度，m。可以得到q=(Tt)/ (1/a 1+5 /A +1/a 2)=推動力/阻力在工程上上式通常寫成q=K(T-t)式中K=1 / (1/a 1+5 /A +1/a 2) 為傳熱過程總熱阻的倒數(shù)，稱為傳熱系數(shù)4、傳熱系數(shù)和熱阻(K和1/K)當(dāng)各環(huán)節(jié)熱阻1/a 1、5 /A、1/a 2具有不同數(shù)量級時，總熱阻1/K 的數(shù)值將主要由其中最大熱

7、阻所決定。在套管換熱器中，管壁熱阻5 /A可以忽略，所有當(dāng)a 2 a 1時，必定Ka 1；由此可見在串聯(lián) 過程中存在某個控制步驟，如果考慮強化傳熱，必須著力減少控制步 驟的熱阻，否則達不到強化目的。在上面的推導(dǎo)過程中，假設(shè)管內(nèi)，外面積相等，實際上是有差異的， 所有管內(nèi)外的熱流密度是不等的。內(nèi)表面：qi=K1(T-t)外表面：q=K(T-t)22設(shè)圓管的內(nèi)，外直徑分別為dpd2則有：K=1/( 1/a 1+5 d1/A dm+(d/d2)X(1/a 2)K2=1 /( (1/a 1) X(d2/d1)+5 d2/A dm+ 1/a 2 )在d2/d產(chǎn)2時，dm為d1及d2的算術(shù)平均值。在工程上習(xí)

8、慣用外表 面作為計算的傳熱面積。當(dāng)管壁不太厚時，則不做區(qū)別。例題6-10page210計算保溫層厚度。5、壁溫計算金屬壁的熱阻可以忽略。即Twtw于是(T-T；)/ (Tw -t)= (1/a 1)/ (1/a 2),可知壁溫接近于熱阻小的一側(cè)。6、傳熱過程基本方程為計算換熱器的總熱流量，或者計算傳遞一定熱流量所需要的傳熱面積，需對整個傳熱面積上進行積分，有:qm1Xcp1dT= K(T-t)dA 或者 qm2Xcp2dt= K(T-t)dA 對此兩式積分有:A= fdA =Q !Xc /KT1dT/(T-1) =q Xc /K$dt/Q-t)(6-123)ml plm2 p20T 2t17、

9、操作線與推動力的變化規(guī)律在逆流換熱器中，冷熱流體沿傳熱面的變化如圖傳熱面積增加方向?qū)ψ髨D右側(cè)框內(nèi)做熱量衡算可得：T綜t+(T - Ft t)qm1Cp1qm1Cp1傳熱的推動力是冷、熱流體間的溫差(T-t)，兩線之間的垂直距離也隨溫度T或者t呈線性 變化，故推動力(T-t)相對于溫度T或者t的變化率皆為常數(shù)即：d(T-t)= (T-t)i(T-t)2d(T-t)= (T-t)i(T-t)2 式中(T-t)和(T-t)分別為換熱器兩端傳熱推 TOC o 1-5 h z dTT1-T2dtt2-ti12動力。上式代入(6-123)式有：(6-128)A q :c1 X T-T I( T-t)1d(

10、T-t)q .,cX 1t I( T-t)1d(T-t) m1 p11 2 m 2 p 22 1K (t-t)1-(T-t )2(T-t) T-t K (t-t)1-(T-t )2(T-t) T-t又 Qqm1cp1(T1-T2)qm2cp2(t2-t1)故式 6-128 可寫成2A= K X (T-t) -(T-t)=玄 n Q=KAAtm12 mln (t-t)1(t-t)21人 (T-t)-( T -1) ，At =12稱為對數(shù)平均溫差或?qū)?shù)平均推動力。在并流換熱和熱流體有相mln (t-t)1(T-t)2變化時操作性和推動力也是直線，以上傳熱基本方程仍然適用。8、對數(shù)平均推動力對數(shù)平均推動力恒小于算術(shù)平均推動力，當(dāng)換