高职高专化工原理教学ppt课件 传热 44对流传热（二）传热计算（一）.ppt

复习,牛顿冷却定律对流传热系数的计算一、无相变对流传热系数的计算1、管内强制对流,2、 管外强制对流, 管束排列方式：直列（正方形）、错列（正三角形）,（1） 流体横向流过管束的对流传热,直列,错列,错列传热效果比直列好,（2） 流体在列管换热器管壳间的传热,折流挡板 ： 壳程流体的流动方向不断改变， 较小 Re（Re=100），即可达到湍流。,缺点：流动阻力，壳程压降的重要因素。,作用： 提高湍动程度，强化传热； 加固、支撑壳体。,管板,挡板切割度：25%D,特征尺寸：流道的当量直径,正方形排列,可采用关联式：,正三角形排列,流速的确定：按最大流通截面 (最小流速) 计算,说明： 无折流板时，流体平行流过管束， 按管内公式计算，特征尺寸为当量直径。,3、 自然对流传热 温度差引起流体密度不均，导致流体流动。,五、有相变化的对流传热,A、冷凝的两种方式？哪一种的热阻要小一些？工业上多数是什么冷凝方式？ B、不凝气体对冷凝传热有什么影响？ C、工业上一般不采用过热蒸汽作为加热的热源，为什么？ D、沸腾传热曲线的三个组成部分？通常应控制在什么区域操作？,在教材上找到下列问题的答案,1、有相变对流传热的特点, 相变过程有其特殊传热规律，传热更为复杂； 分为蒸汽冷凝与液体沸腾两种情况。, 相变过程中产生大量相变热（潜热）,2、 蒸汽冷凝,（2）冷凝方式 膜状冷凝 蒸汽相液膜表面固体壁面 滴状冷凝 凝液结为小液滴， 有裸露壁面，直接传递相变热。 滴状冷凝 膜状冷凝，工业上多为膜状冷凝。,（1）优点：饱和蒸汽具有恒定的温度，操作时易于控制，蒸汽冷凝的对流传热系数较大。,热阻主要集中于液膜,（3） 膜状冷凝的传热系数, 蒸汽在水平管外冷凝（a）水平单管外冷凝,（b）水平管束,水平管外膜状冷凝, 蒸汽在垂直管外或壁面上的冷凝,（b）液膜湍流,（a）液膜层流, 膜状冷凝过程,(4) 影响冷凝传热的因素,不凝性气体的影响：形成气膜，对流传热系数大幅度下降。,换热器应定期排放不凝气体,蒸气过热程度的影响：如果过热程度较高，将有相当部分壁面用于过热蒸汽的冷却，在蒸汽内部存在温度梯度和热阻，从而大大降低给热系数。工业上一般不采用过热蒸汽作为加热的热源。,蒸气流速的影响：流速不大时，影响可忽略 流速较大时，且与液膜同向，增大 流速较大时，且与液膜反向， 减小,（5）冷凝传热过程的强化,设法减小液膜厚度；设法获得滴状冷凝。,(1) 沸腾分类：池内沸腾、管内沸腾,3、液体沸腾传热,过热度，汽化核心数，气泡产生和长大的速度，使沸腾加剧，沸腾传热膜系数。,说明：由于气泡产生，使液体扰动,（2）池内沸腾现象,（3）大容积饱和沸腾曲线,说明：工业上，应严格控制在核状沸腾区内操作,（4） 影响沸腾传热的因素,加热壁面的影响： 粗糙壁面, ，光滑的壁面, ； 被油脂污染的壁面, ，清洁表面, ； 水平管束沸腾传热，上排管 。,物性、温差、压强、加热表面状况等,（5）沸腾传热膜系数 参看有关手册，管外沸腾传热更为常用。,六、对流传热小结,2、半经验半理论的工程研究方法,对流传热（复杂）,热传导,如何求,量纲分析法（应用范围较广）,纯经验公式,注意：定性温度，特征尺寸， 适用范围,4.4 传热计算,1、 热负荷与传热速率,一、热量衡算,（1）都是单位时间的传热量,（2）热负荷强调的是换热任务，是对换热器的要求,（3）传热速率强调的是换热器的性能,忽略过程热损失，Q吸=Q放,（4）换热器的传热速率须大于至少等于热负荷,2、 无相变传热热负荷的计算,可确定载热体用量,蒸汽 冷凝 降温,3、仅有相变传热热负荷的确定,若将10kg/s的100饱和水蒸汽用于加热某冷流体后变为40 的水，求蒸汽放出的热量。,K 传热系数，表示换热设备性能的重要参数， 其值越大，则换热器换热性能越好。,K的来源： 实验测定 取实际生产的经验数据 计算,di、do、dm,二、传热速率方程,小 结,1、管外强制对流传热系数的确定2、有相变传热的相关概念3、热负荷的计算4、传热总速率方程,作业,P.182 4-13（1）、（5） 4-14,