傳熱過(guò)程的計(jì)算課件

第十章傳熱過(guò)程分析與換熱器的熱計(jì)算第十章本章要求掌握的內(nèi)容：定量：傳熱過(guò)程的計(jì)算；對(duì)數(shù)平均溫差的計(jì)算；間壁式換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核計(jì)算。定性：掌握傳熱過(guò)程的熱阻分析法；傳熱過(guò)程強(qiáng)化與削弱措施。本章要求掌握的內(nèi)容：定量：傳熱過(guò)程的計(jì)算；10-1傳熱過(guò)程的分析和計(jì)算

傳熱過(guò)程：熱量由壁面一側(cè)的流體通過(guò)壁面?zhèn)鞯搅硪粋?cè)流體中去的過(guò)程稱傳熱過(guò)程。

傳熱過(guò)程分析求解的基本關(guān)系為傳熱方程式式中K為傳熱系數(shù)（在容易與對(duì)流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)相混淆時(shí)，稱總傳熱系數(shù)）。10-1傳熱過(guò)程的分析和計(jì)算傳熱過(guò)程分析求解的基本說(shuō)明：(1)由于平壁的兩側(cè)的面積是相等的，因此傳熱系數(shù)的數(shù)值不論對(duì)哪一側(cè)來(lái)說(shuō)都是一樣的。（2）h1和h2的計(jì)算,如果計(jì)及輻射時(shí)對(duì)流換熱系數(shù)應(yīng)該采用等效換熱系數(shù)(總表面?zhèn)鳠嵯禂?shù))10.1.1通過(guò)平壁的傳熱單層多層說(shuō)明：(1)由于平壁的兩側(cè)的面積是相等的，因此傳熱系數(shù)的數(shù)10.1.2通過(guò)圓管的傳熱內(nèi)部對(duì)流：圓柱面導(dǎo)熱：外部對(duì)流：hiho10.1.2通過(guò)圓管的傳熱內(nèi)部對(duì)流：圓柱面導(dǎo)熱：外部對(duì)流：對(duì)外側(cè)面積而言得傳熱系數(shù)的定義式由下式表示：從熱阻的角度來(lái)看上面三式相加對(duì)外側(cè)面積而言得傳熱系數(shù)的定義式由下式表示：從熱阻的角度來(lái)看10.1.3通過(guò)肋壁的傳熱肋壁面積：穩(wěn)態(tài)下?lián)Q熱情況：肋面總效率10.1.3通過(guò)肋壁的傳熱肋壁面積：穩(wěn)態(tài)下?lián)Q熱情況：肋面以肋側(cè)表面積為基準(zhǔn)的肋壁傳熱系數(shù)定義肋化系數(shù)：則傳熱系數(shù)

以肋側(cè)表面積為基準(zhǔn)的肋壁傳熱系數(shù)定義肋化系數(shù)：則傳熱系數(shù)

工程上一般都以未加肋時(shí)的表面積為基準(zhǔn)計(jì)算肋壁傳熱系數(shù)所以，只要就可以起到強(qiáng)化換熱的效果。由于β值常常遠(yuǎn)大于1，而使η0β的值總是遠(yuǎn)大于1，這就使肋化側(cè)的熱阻顯著減小，從而增大傳熱系數(shù)的值。工程上一般都以未加肋時(shí)的表面積為基準(zhǔn)計(jì)算肋壁傳熱系數(shù)所以，只10.1.4臨界熱絕緣直徑圓管外敷保溫層后：可見(jiàn)，保溫層使得導(dǎo)熱熱阻增加，換熱削弱；另一方面，降低了對(duì)流換熱熱阻，使得換熱贈(zèng)強(qiáng)，那么，綜合效果到底是增強(qiáng)還是削弱呢？這要看d/ddo2和d2/ddo22的值10.1.4臨界熱絕緣直徑圓管外敷保溫層后：可見(jiàn)，保溫層可見(jiàn)，確實(shí)是有一個(gè)極值存在，從熱量的基本傳遞規(guī)律可知，應(yīng)該是極大值。也就是說(shuō)，do2在do1-1`之間，是增加的，當(dāng)do2大于dcr時(shí)，降低。or臨界熱絕緣直徑Bi是管道外表面的畢渥數(shù)可見(jiàn)，確實(shí)是有一個(gè)極值存在，從熱量的基本傳遞規(guī)律可知，應(yīng)該是

解：每米電線在不同的絕緣層外徑｛do｝=0.0051+2｛δ｝m的散熱量為：【例】外徑為5.1mm的鋁線，外包

=0.15W/(m·K)的絕緣層。tfo=40oC，twi≤70oC。絕緣層表面與環(huán)境間的復(fù)合傳熱系數(shù)ho=10W/(m2·K)。求：絕緣層厚度δ不同時(shí)每米電線的散熱量。(P465)取do＝10~70mm，計(jì)算結(jié)果用圖線表示于圖中。解：每米電線在不同的絕緣層外徑｛do｝=0.0051+2散熱量先增后減，有最大值。一般的動(dòng)力保溫管道很少有必要考慮臨界熱絕緣直徑。增加電線的絕緣層厚度，可增強(qiáng)電流的通過(guò)能力。散熱量先增后減，有最大值。一般的動(dòng)力保溫管道很少有必要考慮臨10.2換熱器的型式及平均溫差換熱器：用來(lái)使熱量從熱流體傳遞到冷流體，以滿足規(guī)定的工藝要求的裝置。

10.2.1換熱器的分類按照操作過(guò)程10.2換熱器的型式及平均溫差換熱器：用來(lái)使熱量從熱流體傳間壁式換熱器：是指冷熱流體被壁面隔開(kāi)進(jìn)行換熱的熱交換器。如暖風(fēng)機(jī)、燃?xì)饧訜崞?、冷凝器、蒸發(fā)器；間壁式挨熱器種類很多，從構(gòu)造上主要可分為：管殼式、肋片管式、板式、板翅式、螺旋板式等，其中以前兩種用得最為廣泛。另外，按流體流動(dòng)方向可有順流、逆流、交叉流之分。間壁式換熱器：是指冷熱流體被壁面隔開(kāi)進(jìn)行換熱的熱交換器。如蓄熱式換熱器：換熱器由蓄熱材料構(gòu)成，并分成兩半，冷熱流體輪換通過(guò)它的一半通道，從而交替式地吸收和放出熱量，即熱流體流過(guò)換熱器時(shí)，蓄熱材料吸收并儲(chǔ)蓄熱量，溫度升高，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后切換為冷流體，蓄熱材料放出熱量加熱冷流體。一般用于氣體，如鍋爐中間轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，全熱回收式空氣調(diào)節(jié)器等。蓄熱式換熱器：換熱器由蓄熱材料構(gòu)成，并分成兩半，冷熱流體輪換蓄熱式換熱器蓄熱式換熱器混和式換熱器混合式換熱器：冷熱流體直接接觸，彼此混合進(jìn)行換熱，在熱交換同時(shí)存在質(zhì)交換，如空調(diào)工程中噴淋冷卻塔，蒸汽噴射泵等；混和式換熱器混合式換熱器：冷熱流體直接接觸，彼此混合進(jìn)行換熱按表面緊湊程度區(qū)分緊湊程度可用水力直徑dh來(lái)區(qū)別，或用每立方米中的傳熱面積即傳熱面積密度β來(lái)衡量。按表面緊湊程度區(qū)分緊湊程度可用水力直徑dh來(lái)區(qū)別，或用每立方適用于傳熱量不大或流體流量不大的情形。

1、套管式換熱器10.2.2間壁式換熱器主要型式

適用于傳熱量不大或流體流量不大的情形。1、套管式換熱器10優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可利用標(biāo)準(zhǔn)管件。兩種流體都可在較高溫度和壓力下?lián)Q熱，傳熱系數(shù)大。傳熱面積可根據(jù)需要增減。套管式換熱器缺點(diǎn)單位換熱面積金屬耗量大，價(jià)格較高。檢修、清洗不便。優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可利用標(biāo)準(zhǔn)管件。兩種流體都可在較高溫度和壓力下10、殼管式換熱器

間壁式換熱器的一種主要形式，又稱管殼式換熱器。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。10、殼管式換熱器間壁式換熱器的一種主要形式，又稱管殼式換傳熱過(guò)程的計(jì)算ppt課件1-2型換熱器增加管程1-2型換熱器增加管程2-4型換熱器進(jìn)一步增加管程和殼程2-4型換熱器進(jìn)一步增加管程和殼程管殼式換熱器優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，對(duì)壓力和溫度的適用范圍大。管內(nèi)清洗方便，清潔流體宜走殼程。處理量大。缺點(diǎn)傳熱效率、結(jié)構(gòu)緊湊性、單位換熱面積的金屬耗量等不如新型換熱器。管殼式換熱器優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，對(duì)壓力和溫度的適用范圍大。管內(nèi)清洗間壁式換熱器的又一種主要型式。其主要特點(diǎn)是冷熱流體呈交叉狀流動(dòng)。根據(jù)換熱表面結(jié)構(gòu)的不同又可分為管束式、管翅式及管帶式、板翅式等。管束式3、交叉流換熱器

間壁式換熱器的又一種主要型式。其主要特點(diǎn)是冷熱流體呈交叉狀流管翅式管翅式板翅式板翅式4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(dòng)，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。4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，冷板

式

換

熱

器板

式

換

熱

器優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕。流體湍動(dòng)程度大，強(qiáng)化傳熱效果好。便于清洗和維修。板式換熱器缺點(diǎn)密封周邊長(zhǎng)，易泄漏。承壓能力低（P<2MPa）。流動(dòng)阻力大，處理量小。優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕。流體湍動(dòng)程度大，強(qiáng)化傳熱效果好5、螺旋板式換熱器：換熱表面由兩塊金屬板卷制而成，5、螺旋板式換熱器：換熱表面由兩塊金屬板卷制而成，傳熱過(guò)程的計(jì)算ppt課件優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積傳熱面積大。兩種流體都能以高速流動(dòng)，傳熱效率高。螺旋流動(dòng)，有自沖刷作用，適于處理粘性和易結(jié)垢流體。缺點(diǎn)承壓能力差（P<1MPa，t<500oC）損壞后檢修困難。螺旋板式換熱器優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積傳熱面積大。兩種流體都能以高速流動(dòng)，傳10.3.1簡(jiǎn)單順流及逆流換熱器的對(duì)數(shù)平均溫差傳熱方程的一般形式：流動(dòng)形式不同，冷熱流體溫差沿?fù)Q熱面的變化規(guī)律也不同.換熱器中冷流體溫度沿?fù)Q熱面是不斷變化的，因此，冷卻流體的局部換熱溫差也是沿程變化的。10.3換熱器中傳熱過(guò)程對(duì)數(shù)平均溫差的計(jì)算10.3.1簡(jiǎn)單順流及逆流換熱器的對(duì)數(shù)平均溫差傳熱方程的一以順流情況為例，作如下假設(shè)：（1）冷熱流體的質(zhì)量流量qm2、qm1以及比熱容C2,C1是常數(shù)；（2）傳熱系數(shù)是常數(shù)；（3）換熱器無(wú)散熱損失；（4）換熱面沿流動(dòng)方向的導(dǎo)熱量可以忽略不計(jì)。要想計(jì)算沿整個(gè)換熱面的平均溫差，首先需要知道當(dāng)?shù)販夭铍S換熱面積的變化,然后再沿整個(gè)換熱面積進(jìn)行平均。dt1dt2t1t2以順流情況為例，作如下假設(shè)：要想計(jì)算沿整個(gè)換熱面的平均溫差，在假設(shè)的基礎(chǔ)上，并已知冷熱流體的進(jìn)出口溫度，現(xiàn)在來(lái)看圖中微元換熱面dA一段的傳熱。溫差為：在固體微元面dA內(nèi)，兩種流體的換熱量為:dt1dt2t1t2對(duì)于熱流體:對(duì)于冷流體:在假設(shè)的基礎(chǔ)上，并已知冷熱流體的進(jìn)出口溫度，現(xiàn)在來(lái)看圖中微元可見(jiàn)，當(dāng)?shù)販夭铍S換熱面呈指數(shù)變化，則沿整個(gè)換熱面的平均溫差為：可見(jiàn)，當(dāng)?shù)販夭铍S換熱面呈指數(shù)變化，則沿整個(gè)換熱面的平均溫差為(1)(2)(3)(2)、(3)代入(1)中對(duì)數(shù)平均溫差(1)(2)(3)(2)、(3)代入(1)中對(duì)數(shù)平均溫差不論順流逆流，對(duì)數(shù)平均溫差可統(tǒng)一用下式表示：平均溫差的另一種更為簡(jiǎn)單的形式是算術(shù)平均溫差，即不論順流逆流，對(duì)數(shù)平均溫差可統(tǒng)一用下式表示：平均溫差的另一種3算術(shù)平均與對(duì)數(shù)平均平均溫差的另一種更為簡(jiǎn)單的形式是算術(shù)平均溫差，即算術(shù)平均溫差相當(dāng)于溫度呈直線變化的情況，因此，總是大于相同進(jìn)出口溫度下的對(duì)數(shù)平均溫差，當(dāng)時(shí)，兩者的差別小于4％；當(dāng)時(shí)，兩者的差別小于2.3％。3算術(shù)平均與對(duì)數(shù)平均算術(shù)平均溫差相當(dāng)于溫度呈直線變化的情況

實(shí)際換熱器一般都是處于順流和逆流之間，或者有時(shí)是逆流，有時(shí)又是順流。對(duì)于這種復(fù)雜情況，我們當(dāng)然也可以采用前面的方法進(jìn)行分析，但數(shù)學(xué)推導(dǎo)將非常復(fù)雜，實(shí)際上，逆流的平均溫差最大，因此，人們想到對(duì)純逆流的對(duì)數(shù)平均溫差進(jìn)行修正以獲得其他情況下的平均溫差。y---小于1的修正系數(shù)。

—

按逆流布置的對(duì)數(shù)平均溫差；

圖10-23～10-24給出了管殼式換熱器和交叉流式換熱器的。10.3.2復(fù)雜布置時(shí)換熱器平均溫差的計(jì)算實(shí)際換熱器一般都是處于順流和逆流之間，或者有時(shí)是逆流對(duì)于其它的叉流式換熱器，其傳熱公式中的平均溫度的計(jì)算關(guān)系式較為復(fù)雜，工程上常常采用修正圖表來(lái)完成其對(duì)數(shù)平均溫差的計(jì)算。具體的做法是：（a）由換熱器冷熱流體的進(jìn)出口溫度，按照逆流方式計(jì)算出相應(yīng)的對(duì)數(shù)平均溫差；（b）從修正圖表由兩個(gè)無(wú)量綱數(shù)查出修正系數(shù)(c)最后得出叉流方式的對(duì)數(shù)平均溫差

對(duì)于其它的叉流式換熱器，其傳熱公式中的平均溫度的計(jì)算關(guān)系式較圖10-231－2、1－4等多流程管殼式換熱器的修正系數(shù)

圖5－102－4、2－8等多流程管殼式換熱器的修正系數(shù)圖10-242－4、2－8等多流程管殼式換熱器的修正系數(shù)

圖10-231－2、1－4等多流程管殼式換熱器的修正系數(shù)圖10-25交叉流，兩種流體各自都不混合時(shí)的修正系數(shù)

圖10-25交叉流，兩種流體各自都不混合時(shí)的修正系數(shù)圖10-26一次交叉流，一種流體混合、一種流體不混合時(shí)的修正系數(shù)圖10-26一次交叉流，一種流體混合、一種流體不混合時(shí)的關(guān)于的注意事項(xiàng)（1）值取決于無(wú)量綱參數(shù)P和R式中：下標(biāo)1、2分別表示兩種流體，上角標(biāo)`

表示進(jìn)口，``

表示出口，圖表中均以P為橫坐標(biāo)，R為參量。（3）R的物理意義：兩種流體的熱容量之比（2）P的物理意義：流體2的實(shí)際溫升與理論上所能達(dá)到的最大溫升之比，所以只能小于1（4）對(duì)于管殼式換熱器，查圖時(shí)需要注意流動(dòng)的“程”數(shù)關(guān)于的注意事項(xiàng)式中：下標(biāo)1、2分別表示兩種流體，上角標(biāo)10.3.3各種流動(dòng)形式的比較順流和逆流是兩種極端情況，在相同的進(jìn)出口溫度下，逆流的最大，順流則最?。豁樍鲿r(shí)，而逆流時(shí)，則可能大于，可見(jiàn)，逆流布置時(shí)的換熱最強(qiáng)。InOutInOut10.3.3各種流動(dòng)形式的比較順流和逆流是兩種極端情況，(3)一臺(tái)換熱器的設(shè)計(jì)要考慮很多因素，而不僅僅是換熱的強(qiáng)弱。比如，逆流時(shí)冷熱流體的最高溫度均出現(xiàn)在換熱器的同一側(cè)，使得該處的壁溫特別高，可能對(duì)換熱器產(chǎn)生破壞，因此，對(duì)于高溫?fù)Q熱器，又是需要故意設(shè)計(jì)成順流。xTInOutxTInOut冷凝蒸發(fā)(4)對(duì)于有相變的換熱器，如蒸發(fā)器和冷凝器，發(fā)生相變的流體溫度不變，所以不存在順流還是逆流的問(wèn)題。(3)一臺(tái)換熱器的設(shè)計(jì)要考慮很多因素，而不僅僅是換熱的強(qiáng)弱(1)設(shè)計(jì)計(jì)算：設(shè)計(jì)一個(gè)新的換熱器，以確定所需的換熱面積校核計(jì)算：對(duì)已有或已選定了換熱面積的換熱器，在非設(shè)計(jì)工況條件下，核算他能否勝任規(guī)定的新任務(wù)。換熱器熱計(jì)算的基本方程式是傳熱方程式及熱平衡式10-4換熱器的熱計(jì)算10.4.1兩種類型的設(shè)計(jì)和兩種設(shè)計(jì)方法1.兩種類型的設(shè)計(jì)和兩種設(shè)計(jì)方法(1)設(shè)計(jì)計(jì)算：設(shè)計(jì)一個(gè)新的換熱器，以確定所需的換熱面積換熱獨(dú)立變量：需要給定其中的5個(gè)變量，才可以計(jì)算另外三個(gè)變量。2、兩種設(shè)計(jì)方法平均溫差法、效能-傳熱單元數(shù)(-NTU)法對(duì)于校核計(jì)算而言，給定的一般是，A，以及2個(gè)進(jìn)口溫度，待求的是。對(duì)于設(shè)計(jì)計(jì)算而言，給定的是，以及進(jìn)出口溫度中的三個(gè)，最終求k和A。獨(dú)立變量：需要給定其中的5個(gè)變量，才可以計(jì)算另外三個(gè)變量。2初步布置換熱面，并計(jì)算出相應(yīng)的總傳熱系數(shù)k根據(jù)給定條件，由熱平衡式求出進(jìn)、出口溫度中的那個(gè)待定的溫度由冷熱流體的4個(gè)進(jìn)出口溫度確定平均溫差由傳熱方程式計(jì)算所需的換熱面積A，并核算換熱面流體的流動(dòng)阻力如果流動(dòng)阻力過(guò)大，則需要改變方案重新設(shè)計(jì)。1、設(shè)計(jì)計(jì)算10.3.2平均溫差法：直接應(yīng)用傳熱方程和熱平衡方程進(jìn)行熱計(jì)算。初步布置換熱面，并計(jì)算出相應(yīng)的總傳熱系數(shù)k1、設(shè)計(jì)計(jì)算10.（1）先假設(shè)一個(gè)流體的出口溫度，按熱平衡式計(jì)算另一個(gè)出口溫度；（2）根據(jù)4個(gè)進(jìn)出口溫度求得平均溫差；（3）根據(jù)換熱器的結(jié)構(gòu)，算出相應(yīng)工作條件下的總傳熱系數(shù)k；（4）已知kA和

，按傳熱方程計(jì)算在假設(shè)出口溫度下的傳熱量；（5）根據(jù)4個(gè)進(jìn)出口溫度，用熱平衡式計(jì)算另一個(gè)

，這個(gè)值和上面的

，都是在假設(shè)出口溫度下得到的，因此，都不是真實(shí)的換熱量；（6）比較兩個(gè)值，滿足精度要求則結(jié)束，否則，重新假定出口溫度，重復(fù)(1)-(6)，直至滿足精度要求。2、校核計(jì)算（1）先假設(shè)一個(gè)流體的出口溫度，按熱平衡式計(jì)算另一個(gè)出口溫度1、換熱器效能的定義換熱器的效能按下式定義：換熱器交換的熱流量：10.3.3換熱器熱設(shè)計(jì)效能-傳熱單元數(shù)法2、順流和逆流時(shí)換熱器效能的計(jì)算①根據(jù)熱平衡式得：②并假設(shè)則有1、換熱器效能的定義換熱器的效能按下式定義：換熱器交換的熱流式①，②相加：整理：由上一節(jié)知道①②式①，②相加：整理：由上一節(jié)知道①②傳熱過(guò)程的計(jì)算ppt課件當(dāng)時(shí)，類似推導(dǎo)可得合并寫成當(dāng)時(shí)，類似推導(dǎo)可得合并寫成令類似的推導(dǎo)可得逆流換熱器的效能為稱為傳熱單元數(shù)令類似的推導(dǎo)可得逆流換熱器的效能為稱為傳熱單元數(shù)當(dāng)冷熱流體之一發(fā)生相變時(shí)，即趨于無(wú)窮大時(shí)，于是上面效能公式可簡(jiǎn)化為當(dāng)兩種流體的熱容相等時(shí)，

公式可以簡(jiǎn)化為順流逆流3、用傳熱單元數(shù)表示的效能計(jì)算公式與圖線NTU：傳熱單元數(shù)，換熱器熱設(shè)計(jì)中的一個(gè)無(wú)量綱參數(shù)，在一點(diǎn)意義上可看成是換熱器kA大小的一種度量。當(dāng)冷熱流體之一發(fā)生相變時(shí)，即趨于無(wú)窮大時(shí)，于是對(duì)于比較復(fù)雜的流動(dòng)形式，可以參照教材P488-489的線算圖來(lái)計(jì)算效能

。順流逆流對(duì)于比較復(fù)雜的流動(dòng)形式，可以參照教材P488-489的線算圖圖10-32單殼程換熱器圖10-33雙殼程換熱器圖10-32單殼程換熱器圖10-33雙殼程換熱器根據(jù)及的定義及換熱器兩類熱計(jì)算的任務(wù)可知，設(shè)計(jì)計(jì)算是已知求，而校核計(jì)算則是由求取值。它們計(jì)算步驟都與平均溫差中對(duì)應(yīng)計(jì)算大致相似，故不再細(xì)述。4、用效能—傳熱單元數(shù)法（法）計(jì)算換熱器的步驟根據(jù)及的定義及換熱器兩類熱計(jì)算的任務(wù)可知，設(shè)計(jì)5換熱器的結(jié)垢及污垢熱阻

污垢增加了熱阻，使傳熱系數(shù)減小，這種熱阻成為污垢熱阻，用Rf表示，式中：k為有污垢后的換熱面的傳熱系數(shù)，k0為潔凈換熱面的傳熱系數(shù)。4換熱器設(shè)計(jì)時(shí)的綜合考慮

換熱器設(shè)計(jì)是綜合性的課題，必須考慮出投資，運(yùn)行費(fèi)用，安全可靠等諸多因素。5換熱器的結(jié)垢及污垢熱阻4換熱器設(shè)計(jì)時(shí)的綜合考慮對(duì)于兩側(cè)均已結(jié)構(gòu)的管殼式換熱器，以管子外表面為計(jì)算依據(jù)的傳熱系數(shù)可以表示成：如果管子外壁沒(méi)有肋化，則肋面總效率

o=1。管殼式換熱器的部分污垢熱阻可以在表10-1種查得。對(duì)于兩側(cè)均已結(jié)構(gòu)的管殼式換熱器，以管子外表面為計(jì)算依據(jù)的傳熱【例】流量Vl=39m3/h的30號(hào)透平油，在冷油器中從t1’＝59.5℃冷卻到t1

＝45℃。冷油器采用1—2型殼管式結(jié)構(gòu)，管子為銅管，外徑為15mm，壁厚1mm。47.7t/h的河水作為冷卻水在管側(cè)流過(guò)，進(jìn)口溫度為t2’＝33℃。油安排在殼側(cè)。油側(cè)的換熱系數(shù)ho＝450W/(m2·K)，水側(cè)的換熱系數(shù)

i＝5850W/(m2.K)。已知30號(hào)透平油在運(yùn)行溫度下的物性為

l＝879kg/m3,c1＝1.95kJ/(kg·K)。求所需換熱面積。【解】

油側(cè)的熱流量：

＝qmlcl(t1’-t1

)＝

lVlcl(t1’-t1

)

＝879×39×1.95×(56.9-45)/3600

＝798000kJ/h＝221000W冷卻水的溫升

t2

-t2’=

/(qm2c2)=798000/(47700×4.19)=4℃于是，冷卻水的出口溫度為【例】流量Vl=39m3/h的30號(hào)透平油，在冷油器中從tt2’＝33十4＝37℃計(jì)算參量P和R：查圖10—23得

＝0.97,平均溫壓為℃t2’＝33十4＝37℃查圖1按表10—1取管內(nèi)、外側(cè)污垢系數(shù)為0.0005m2K/W和0.0002m2K/W，于是總的污垢系數(shù)為注：污垢系數(shù)有內(nèi)外之分管壁導(dǎo)熱熱阻可以忽賂不計(jì)實(shí)際設(shè)計(jì)面積可留10％的裕度，取為47.3×1.10=52.0m2。按表10—1取管內(nèi)、外側(cè)污垢系數(shù)為0.0005m2K/W和0【例】上例如冷油器的進(jìn)口油溫升高到58.7℃，水的流量、進(jìn)口溫度以及油的流量均不變，求出口油溫和出口水溫。【解】：油和水的溫度如升高很多，則需考慮物性變化對(duì)k的影響?，F(xiàn)在升高甚少，可認(rèn)為傳熱系數(shù)仍為311W/(m2.K)。此題應(yīng)采用

—NTU法計(jì)算。計(jì)算如下：查圖得

＝0.54。熱流量℃℃【例】上例如冷油器的進(jìn)口油溫升高到58.7℃，水的流量、進(jìn)口

六、平均溫差法與

-NTU法的比較設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，兩者的工作量差不多，只是平均溫差法要求

，可以知道流動(dòng)布置與逆流的差距，有利于改進(jìn)型式的選擇。校核計(jì)算時(shí)，

-NTU法工作量小一些，迭代時(shí)對(duì)物性參數(shù)k的影響也較??；六、平均溫差法與-NTU法的比較設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，兩者的工作10.4.1強(qiáng)化傳熱問(wèn)題概說(shuō)

增加k，主流增加溫差，常常使不可逆損失增大增大傳熱面積10-5傳熱的強(qiáng)化和隔熱保溫技術(shù)強(qiáng)化傳熱的目的：①縮小設(shè)備尺寸；②提高熱效率；③保證設(shè)備安全。在一定的傳熱面積與溫差下，增加傳熱系數(shù)或?qū)α鱾鳠嵯禂?shù)的技術(shù)，稱為強(qiáng)化傳熱技術(shù)。10.4.1強(qiáng)化傳熱問(wèn)題概說(shuō)增加k，主流10-5【例】壓縮空氣在中間冷卻器的管外橫掠流過(guò)，ho=90W/(m2.K)。冷卻水在管內(nèi)流過(guò)，hi=6000W/(m2.K)。冷卻管是外徑為16mm厚1.5mm的黃銅管。求：(a)此時(shí)的傳熱系數(shù)；(b)如管外的對(duì)流換熱系數(shù)增加一倍，傳熱系數(shù)有何變化？(c)如管內(nèi)的對(duì)流傳熱系數(shù)增加一倍，傳熱系數(shù)又作如何變化？【例】壓縮空氣在中間冷卻器的管外橫掠流過(guò)，ho=90W/(b)略去管壁熱阻，傳熱系數(shù)為(c)略去管壁熱阻，傳熱系數(shù)為解：(a)黃銅的導(dǎo)熱系數(shù)為111W/(m.K)管外的對(duì)流換熱系數(shù)增加一倍，傳熱系數(shù)增加96%管內(nèi)的對(duì)流傳熱系數(shù)增加一倍，傳熱系數(shù)增加不足1%(b)略去管壁熱阻，傳熱系數(shù)為(c)略去管壁熱阻，傳熱系強(qiáng)化換熱的原則：在熱阻最大的環(huán)節(jié)上下功夫一般說(shuō)來(lái)管壁熱阻較小，常常要強(qiáng)化對(duì)流熱阻強(qiáng)化對(duì)流換熱的原則：

(1)無(wú)相變的對(duì)流換熱：減薄邊界層，加強(qiáng)流體混合；

(2)核態(tài)沸騰：增加汽化核心

(3)膜狀凝結(jié)：減薄液膜及加速凝結(jié)液膜的排泄

(4)減小污垢熱阻：工質(zhì)的預(yù)處理，定期清洗

9.4.2強(qiáng)化換熱技術(shù)的分類：1、從固體側(cè)著手he從流體側(cè)著手角度分類強(qiáng)化換熱的原則：在熱阻最大的環(huán)節(jié)上下功夫9.4.2強(qiáng)化換熱無(wú)源技術(shù)：除輸送傳熱介質(zhì)所需的功率外，不需附加動(dòng)力