HTRI7-換熱器基礎(chǔ)知識(shí)及換熱效果影響

傳熱過(guò)程傳熱過(guò)程及傳熱方程式傳熱過(guò)程：熱量從壁面一側(cè)的流體通過(guò)壁面?zhèn)鲗?dǎo)另一側(cè)流體中去的全過(guò)程。1：傳熱過(guò)程至少包含三個(gè)串聯(lián)的環(huán)節(jié)，其中兩個(gè)環(huán)節(jié)有流體參與換熱；2：傳熱過(guò)程至少包含了兩種以上的換熱方式通過(guò)平壁的傳熱通過(guò)平壁的傳熱：通過(guò)圓管的傳熱：??胴（シェル）側(cè)：低溫流體殼管式換熱器示意圖?管程.?殼程熱傳輸熱傳輸強(qiáng)迫對(duì)流傳熱熱傳導(dǎo)強(qiáng)迫對(duì)流傳熱強(qiáng)迫對(duì)流傳熱熱傳導(dǎo)強(qiáng)迫對(duì)流傳熱熱熱熱熱t(yī)熱量依次通過(guò)強(qiáng)迫對(duì)流、熱傳導(dǎo)和強(qiáng)迫對(duì)流從高溫流體傳到低溫流體傳熱過(guò)程HotWaterWallColdWaterHeatTransferQuantity(H.T.Q)ItcanbeobtainedH.T.Qbymeasuringstandardtemp.ofbothfluid(T1,t1)evenbothtemp.ofbothsurfacesofwall(T2,t2).

NewtonCoolingLawNewtonCoolingLawFourierCoolingLawImpossibletomeasurebothsideTemp.ofWall,T2,t2.H.T.QIt’sabletogetQbycalculatinganyoneamongofQ1,Q2orQ3.H.T.Q

H.T.Q

H.T.Q

《HotTemp.Side》《LowTemp.Side》T1:StandardTemp.t1:StandardTemp.T2:WallFaceTemp.T2:WallFacetemp.Thus,itcanbeeliminatedT2,t2asthefollowing.傳熱系數(shù)和熱阻平板圓管壁分析由于固體壁面兩側(cè)的溫度常常是未知的，傳熱過(guò)程的計(jì)算公式恰好回避了未知的溫度，從而方便了計(jì)算，求出熱流量之后，在利用環(huán)節(jié)公式自然能夠算出未知的壁面溫度。傳熱的若干環(huán)節(jié)中必然有一個(gè)環(huán)節(jié)熱阻最大，強(qiáng)化這個(gè)環(huán)節(jié)的換熱，減少其熱阻，將使傳熱系數(shù)的提高最為顯著。傳熱的強(qiáng)化和削弱傳熱的強(qiáng)化：提高傳熱系數(shù)（抓主要矛盾）增大傳熱面積增大傳熱溫差傳熱的削弱附加的熱絕緣層厚度不是越大越好換熱器及其類型換熱器是實(shí)現(xiàn)兩種流體熱交換的裝置換熱器的類型：混合式：兩種流體相互混合回?zé)崾剑簝?chǔ)熱式，冷熱兩種流體交替流過(guò)換熱面，換熱面從熱流體吸熱，經(jīng)過(guò)短暫的儲(chǔ)存后再釋放給與換熱面接觸的冷流體間壁式：表面式，流體間的熱量交換必須穿過(guò)固體壁面；又分為管殼式、管翅式、板式、板翅式、螺旋板式等類型QH=W1×Cp1×（T1－T2）QC=W2×Cp2×（t1－t2）t1t2T2T1W1W1熱平衡計(jì)算熱交換器Temp.Change

Temp.Change

PressureChange

PressureChange

VolumeVelocityMassVelocityWhenindicatesflowwithmassflow???Whenindicatesflowwithvolumeflow???NoChangeChange質(zhì)量流速=體積流速×密度※密度(kg/m3):取進(jìn)出口平均溫度..HeatTransferQuantityQ=QH=QCHighTemp.Fluid’sLostheatquantity=(HighTemp.Fluid)MassFlow×SpecificHeat×DifferenceTemp.

LowTemp.Fluid’sLostheatquantity=(LowTemp.Fluid)MassFlow×SpecificHeat×DifferenceTemp.

不可使用體積流速(kcal/h)※SIDimension(kJ/s)Q=KFΔtmHighTemp.FluidLowTemp.Fluid傳熱過(guò)程分析AssumingthatthisisProportionalCoe.UH.T.QisproportionaltoH.T.Aandtemp.difference.FormulaofFourier

傳熱系數(shù)U（W/m2?K）(SIDimensionSystem)(T1)(t1)(T2)(t2)高溫流體順流順流和逆流

逆流低溫流體高溫流體低溫流體順流時(shí)流體溫度沿程變化示意圖逆流時(shí)流體溫度沿程變化示意圖順流n低溫側(cè)流體溫度不可能超過(guò)高溫側(cè)流體溫度.逆流n低溫側(cè)流體溫度可能超過(guò)高溫側(cè)流體溫度.高溫側(cè)流體高溫側(cè)流體低溫側(cè)流體低溫側(cè)流體t出口溫差冷端出口處溫度傳熱面積的計(jì)算(H.T.A)Acertainportion傳熱方程式

Q=U?A?(T1-t1)ThisequationisnotadequateforcalculatingwholeH.T.QoftheHXbecauseit’sonlycalculatesitatacertainportioninHX.NeedoptimizationofFourierFormula

H.T.A(A)

CrossSectionofHeatPipeCircumference×LengthH.T.Aisobtainedbymeansofoutersurfaceofheatpipe.《HeatTransferArea(HTA)》

Ao=CircumferenceofPipe(m)×LengthofPipe

×NumbersofPipeouterSurface(Ao)FourierFormulaOptimizedHTA(A)ExperimentalDeviceHeatExchanger(HX)OuterdiameterActualH.T.AU(T1-t1)LogarithmMeantemp.Difference（LMTD）◆熱端(ΔT1)=T1－t2◆冷端(ΔT2)=T2－t1LMTD=ΔT1－ΔT2?nΔT1ΔT2＝ΔT1－ΔT2ΔT1ΔT22.3?og對(duì)數(shù)平均溫差（LMTD)Temp.DistributionQ=U?A?(T1-t1)(傳熱方程式)HighTemp.FluidStandardTemp.(T1)LowTemp.FluidStandardTemp.(t1)高溫流體和低溫流體的溫度實(shí)際上是不可測(cè)的，那么怎樣出這個(gè)溫差呢？

OppositeFlowTemp.DistributionHotSideTemp.DifferenceColdSideTemp.DifferenceHighTemp.FluidTemp.DistributionLowTemp.FluidTemp.DistributionThelogarithmmeanfortemp.differencebetweeninletandoutletofbothfluidsissupposedtotemp.differenceofbothfluids.（ΔT1）（ΔT2）LMTD的校正(1/3)T1:HighSideInletTemp.t2:LowSideOutletTemp.t1:LowSideInletTemp.T2:HighSideOutletTemp.ManyTubeTypeHXTemp.DistributionHotFluidColdFluidComplicatedTemp.DistributionCompensationofLMTDDoubleTubeTypeHXManyTubeTypeHXHotFluidColdFluidHotFluid×修正系數(shù)(Ft)各種流型Temp.DropRatio:R=T1－T2t2－t1Temp.Efficiency:P=T1－t1t2－t1Temp.CompensationFactor(Ft)Temp.EfficiencyPTemp.CompensationFactor(Ft)DropUpHotFluidColdFluidTemp.Distribution?Considertemp.dropathotfluid?Considertemp.riseatcoldfluidR=T1－T2t2－t1=（86－48）（44－30）=2.71P=T1－t1t2－t1=（44－30）（86－30）=0.25《SampleCalculation》0.87isobtainedasFtfromthefigure.LMTD的校正(2/3)LMTD的校正(3/3)0.8＜Ft＜1.0Generally,pensationfactorFtis:RealTemp.Difference＜LMTDExperimentalDeviceHeatExchangerFundamentalFourierFormulaApplyTemp.CompensationFactor(Ft)Temp.CompensationFactor(Ft)Temp.EfficiencyP實(shí)際的溫差U蒸汽發(fā)生器的傳熱過(guò)程分析熱平衡方程傳熱方程蒸汽發(fā)生器一、二次側(cè)工質(zhì)的Q-T圖Tf1,outtwsTTf1,inTf2,outTf2,in汽輪機(jī)主要輔助設(shè)備