《综合传热》PPT课件.ppt

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1、复 习,1.两个黑体间的辐射换热,2.灰体间的辐射传热,3.强化辐射换热的主要途径有两种：,(1)降低发射率；(2)降低角系数；(3)加入隔热板。,(1)增加发射率；(2)增加角系数。,削弱辐射换热的主要途径有三种：,2.5 综合传热,将几种传热方式同时作用的过程称为综合传热，它是一个较为复杂的过程。如窑炉的散热过程：1）窑炉空间的热气体通过辐射、对流方式将热量传递给窑墙内表面；2）再由传导传热的方式将热量传递到外表面；3）热量以对流和辐射方式传向周围空间。,教学目标与要求,了解设备热损失的计算方法；了解换热器的种类；掌握间壁的传热计算；掌握间壁式换热器平均温差及其传热计算。,重点传热的基本方

2、程式；间壁的传热计算；换热器的平均温差计算。难点换热器的平均温差的理解及其计算；综合传热中传热类型及热阻的确定。,教学重点和难点,当要同时考虑对流和热辐射时，常将辐射热流量用统一的牛顿冷却定律表示，即,辐射给热系数,当对流给热的温差也为（t1-t2)时，总的热流密度为：,总给热系数,辐射给热系数,总给热系数的经验公式,1.一种流体通过平壁传热给另一种流体,它包括三个传热过程：高温流体与平壁之间的对流和辐射换热。q1=2（t2 tw2）平壁内部的导热。q2=（tw2tw1）平壁外表面与低温流体之间的对流和辐射换热。q3=1（tw1 t1）,其中：1=c1+R1 2=c2+R2 联立求解上述三个方

3、程得：q=令 K=则：q=K（t2 t1）Q=K（t2 t1）A K综合传热系数（W/m20C）,综合热阻外热阻内热阻,综合传热系数：K=,一种流体通过多层平壁传热给另一种流体,综合传热量为：q=（t2t1）,对于多层圆筒壁：,2.一种流体通过圆筒壁传热给另一种流体,圆筒壁的导热面积沿热流方向改变，一般计算单位长度圆筒壁的传热量ql，则：,综合传热系数：,3.窑体表面散热计算,空气的对流及辐射给热系数，可用经验公式计算，或采用实测数据,【例】已知一连续操作的窑护，其窑墙为垂直平壁，外表面温度 tw1=75，周围环境温度t1=25，求窑墙的散热损失？,【解】,利用公式：q=g（tw1-t1）计算

4、得：g=13.3 W/m2(查表)q=13.3（75-25）=13.350=665(Wm2),4.传热基本方程式,对任何传热方式，均可描述为：,综合传热过程：,5.换热器,（1）换热器的定义：用来使热量从热流体传递到冷流体，以 满足规定的工艺要求的装置（2）换热器的分类：,三种类型换热器,（3）间壁式换热器,套管式换热器,管壳式换热器,增加管程,进一步增加管程和壳程,(c)板翅式交叉流换热器,交叉流换热器,（4）简单顺流及逆流换热器的对数平均温差,传热方程的一般形式：,这个公式对于传热过程是通用的，但是当温差 沿整个壁面不是常数时，比如等壁温条件下的管内对流换热，以及我们现在遇到的换热器等。,

5、以顺流情况为例，并作如下假设：（1）冷热流体的质量流量qm2、qm1以及比热容c2,c1是常数；(2)传热系数是常数；（3）换热器无散热损失；（4）换热面沿流动方向的导热量可以忽略不计。,要想计算沿整个换热面的平均温差，首先需要知道 温差随换热面积的变化，即，然后再沿整个换热面积进行平均,对数平均温差：,统一形式(顺流和逆流都适用),算术平均温差,算术平均温差相当于温度呈直线变化的情况，因此，总是大于相同进出口温度下的对数平均温差，当 时，两者的差别小于4；当 时，两者的差别小于2.3。,平均温差的另一种更为简单的形式是算术平均温差，即,对于任何换热器：,-校正系数，根据P和R查图可得。,（5

6、）各种流动形式的比较,A 顺流和逆流是两种极端情况，在相同的进出口温度下，逆流的 最大，顺流则最小；B 顺流时，而逆流时，则可能大于，可见，逆流布置时的换热最强。,C 那么是不是所有的换热器都设计成逆流形式的就最好呢？,不是，因为一台换热器的设计要考虑很多因素，而不仅仅是换热的强弱。比如，逆流时冷热流体的最高温度均出现在换热器的同一侧，使得该处的壁温特别高，可能对换热器产生破坏，因此，对于高温换热器，又是需要故意设计成顺流。,对于有相变的换热器，如蒸发器和冷凝器，发生相变的流体温度不变，所以不存在顺流还是逆流的问题。,x,T,In Out,x,T,In Out,冷凝,蒸发,（6）换热器的热计算

7、 换热器热计算分两种情况：设计计算和校核计算 A 设计计算：设计一个新的换热器，以确定所需的换热面积 B 校核计算：对已有或已选定了换热面积的换热器，在非设 计工况条件下，核算他能否胜任规定的新任务。,换热器热计算的基本方程式是传热方程式及热平衡式,式中，不是独立变量，因为它取决于 以及换热器的布置。另外，根据公式可知，一旦 和 以及 中的三个已知的话，我们就可以计算出另外一个温度。因此，上面的两个方程中共有7个未知数，即需要给定其中的5个变量，才可以计算另外三个变量。对于设计计算而言，给定的是，以及进出口温度中的三个，最终求对于校核计算而言，给定的一般是，以及2个进口温度，待求的是,例 题,

8、有一套管式热交换器，内管为300C矿石浸出液，套管中冷却水进口温度为25C，出口温度为72C，若将热浸出液冷却至100C，试比较并流与逆流时的平均温度差，若已知传热系数为290Wm-2C-1，冷却水流量为8kgs-1，试比较并流与逆流所需传热面积（忽略热损失）。,本题需先计算并流和逆流情况下的平均温差；然后根据相同的传热量计算传热面积，此外的传热量由水的流量及温度的变化确定。,解：分析,（1）首先计算平均温差：,（2）计算总传热量,7 知,（7）强化传热过程的途径,（1）增大传热面积（2）提高传热温差（3）提高传热系数,提高传热系数数是强化传热过程的关键，提高传热系数必须减小传热热阻，通常可采取以下措施：,（1）提高流速，增大雷诺数Re，以减小层流底层的厚度。（2）改变流动条件，通过设计特殊的传热壁面，使液体在流动过程中不断改变流动方向，促使其形成紊流或增加紊流程度，以提高传热系数；（3）采用短管换热器，由于传热进口段换热较强，流道短，边界层厚度薄，对流传热的强度增大。,课后练习题,某化工厂需选用一台列管式换热器将175度的柴油冷却至125度，同时将原油从65度加热到110度。已知数据如下：,试选用一台合适的列管式换热器。,小 结,综合传热基本公式换热器平均温差强化传热的途径,结 束！,