实验传热学1-概述.

CUCD中国·城市建设研究院ChinaUrbanConstructionDesign&ResearchInstituteReviewandForecastonMSWIncinerationinChina1实验传热学第一部分：概述徐洪涛[e-mail]@usst.edu.cn上海理工大学能源与动力工程学院工程热物理研究所上海理工大学能源与动力工程学院UniversityofShanghaiforScienceandTechnology(USST),SchoolofEnergyandPowerEngineering2概述-主要内容课程内容与教学安排主要参考书什么是实验传热学经典传热学实验关联式需要具备的基础知识热交换器基本知识介绍传热学基本知识介绍讨论：本课程在各专业中的应用上海理工大学能源与动力工程学院UniversityofShanghaiforScienceandTechnology(USST),SchoolofEnergyandPowerEngineering3概述-课程内容课程内容第一部分：概述（4t）第二部分：测量理论（8t）2-1热流的测量；2-2温度的测量；2-3流量、速度和压力测量；2-4测量误差及不确定度分析。第三部分：换热器实验（12t）3-1试验方法；3-2换热器的传热试验；3-3数据整理；3-4实验传热学试验项目规划与设计；3-5Labview编程软件编程方法介绍和入门；3-6西门子可编程软件介绍和入门。第四部分：实验（12t）4-1制作热电偶，并进行实验标定；4-2红外热像仪应用及LED图像采集及分析；4-3单项传热性能试验和数据整理。上海理工大学能源与动力工程学院UniversityofShanghaiforScienceandTechnology(USST),SchoolofEnergyandPowerEngineering4热交换器原理与设计（第二版）.史美中,王中铮.东南大学出版社,2003热工测量仪表.高魁明.化学工业出版社，2002LabVIEW应用原理西门子可编程控制器编程技术……概述：主要参考文献上海理工大学能源与动力工程学院UniversityofShanghaiforScienceandTechnology(USST),SchoolofEnergyandPowerEngineering5概述：什么是实验传热学实验传热学是讲述在热量传递过程中各参量的测量及试验整理方法本科学习：传热学-涉及了许多理论计算问题和实际应用问题，但这些问题由于课时的要求大多数只能对其原理性问题进行理解，而无法进行深入的试验研究。研究生学习：针对具体问题进行深入细致的研究。理论研究可借助于许多计算分析软件来取得结果，模拟出管内外的流场、温度场。实验研究对传热分析的角度来说，可分为稳态和非稳态，所谓的稳态就是在研究域内，当工况处于相对平衡时就称为稳态。而所谓非稳态，则是在研究域为达到稳定但通过反复试验，又可得出一定的规律时，即为非稳态。而在传热学实验中，我们又将其称为稳态实验和瞬态实验。所谓的瞬态实验，就是介质在流动并经过被测换热器时，突然加一热量，观察换热器的响应情况.上海理工大学能源与动力工程学院UniversityofShanghaiforScienceandTechnology(USST),SchoolofEnergyandPowerEngineering6概述：经典传热学实验关联式管内层流对流换热实验关联式：上海理工大学能源与动力工程学院UniversityofShanghaiforScienceandTechnology(USST),SchoolofEnergyandPowerEngineering7概述：经典传热学实验关联式管内强制对流换热实验关联式：上海理工大学能源与动力工程学院UniversityofShanghaiforScienceandTechnology(USST),SchoolofEnergyandPowerEngineering8概述：经典传热学实验关联式横掠单管换热：上海理工大学能源与动力工程学院UniversityofShanghaiforScienceandTechnology(USST),SchoolofEnergyandPowerEngineering9概述：经典传热学实验关联式横掠管束换热实验关联式：上海理工大学能源与动力工程学院UniversityofShanghaiforScienceandTechnology(USST),SchoolofEnergyandPowerEngineering10概述：经典传热学实验关联式大空间自然对流换热实验关联式：上海理工大学能源与动力工程学院UniversityofShanghaiforScienceandTechnology(USST),SchoolofEnergyandPowerEngineering11概述：需要具备的基础知识《传热学》《工程热力学》《热工测量及仪表》《热交换器原理与设计》上海理工大学能源与动力工程学院UniversityofShanghaiforScienceandTechnology(USST),SchoolofEnergyandPowerEngineering12将某种流体的热量以一定传热方式传递给其他流体的设备，称为热交换器。热交换器的基本要求：1）满足工艺过程所提出的要求，热交换强度高，热损失少，在有利的平均温差下工作。2）具有与温度和压力条件相适应的工艺结构，制造简单，装修方便，运行可靠。3）设备紧凑。4）流体流动阻力小。热交换器基本知识介绍上海理工大学能源与动力工程学院UniversityofShanghaiforScienceandTechnology(USST),SchoolofEnergyandPowerEngineering13间壁式：冷、热两流体由金属壁隔开，不直接接触。直接接触式：冷、热直接混合。蓄热式热交换器的分类-按传递热量方法不同上海理工大学能源与动力工程学院UniversityofShanghaiforScienceandTechnology(USST),SchoolofEnergyandPowerEngineering14间壁式热交换器类型-管壳式（列管式）管壳式热交换器结构：壳体、管束、管板、折流挡板和封头。一种流体在管内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面为传热面。优点：单位体积设备所能提供的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，大型装置中普遍采用。上海理工大学能源与动力工程学院UniversityofShanghaiforScienceandTechnology(USST),SchoolofEnergyandPowerEngineering15间壁式热交换器类型-管壳式（列管式）管束结构结构示意管程：一种流体在管内流动壳程：另一种流体在管外流动上海理工大学能源与动力工程学院UniversityofShanghaiforScienceandTechnology(USST),SchoolofEnergyandPowerEngineering16间壁式热交换器类型-管壳式（列管式）单程概念：一管程：流体在管内每通过管束一次一壳程：流体在管外每通过壳体一次单管程固定管板换热器t1t2T1T2多管程：封头内设置分程隔板单管程→多管程多壳程：相当于单壳程串联，传热面积上海理工大学能源与动力工程学院UniversityofShanghaiforScienceandTechnology(USST),SchoolofEnergyandPowerEngineering17间壁式热交换器类型-管壳式（列管式）单管程换热器管、壳程流体流动上海理工大学能源与动力工程学院UniversityofShanghaiforScienceandTechnology(USST),SchoolofEnergyandPowerEngineering18间壁式热交换器类型-管壳式（列管式）双管程换热器管、壳程流体流动上海理工大学能源与动力工程学院UniversityofShanghaiforScienceandTechnology(USST),SchoolofEnergyandPowerEngineering19其他类型热交换器类型-板式换热器板式换热器的板片和板面波纹形状板式换热器流向示意图优点：传热系数大、结构紧凑、操作灵活性大、金属材料消耗量低。缺点：允许操作压力比较低、操作温度不能太高、处理量不大。上海理工大学能源与动力工程学院UniversityofShanghaiforScienceandTechnology(USST),SchoolofEnergyandPowerEngineering20其他类型热交换器类型-板式换热器上海理工大学能源与动力工程学院UniversityofShanghaiforScienceandTechnology(USST),SchoolofEnergyandPowerEngineering21其他类型热交换器类型-板翅式换热器错流逆流错逆流上海理工大学能源与动力工程学院UniversityofShanghaiforScienceandTechnology(USST),SchoolofEnergyandPowerEngineering22其他类型热交换器类型-螺旋式换热器上海理工大学能源与动力工程学院UniversityofShanghaiforScienceandTechnology(USST),SchoolofEnergyandPowerEngineering23其他类型热交换器类型-螺旋式换热器上海理工大学能源与动力工程学院UniversityofShanghaiforScienceandTechnology(USST),SchoolofEnergyandPowerEngineering24其他类型热交换器类型-空气冷却器卧式空冷器物料入口物料出口空气空气翅片适用：适用于缺水地区。缺点：装置比较庞大、占空间多、动力消耗大。上海理工大学能源与动力工程学院UniversityofShanghaiforScienceandTechnology(USST),SchoolofEnergyandPowerEngineering25其他类型热交换器类型-热管换热器优点：传热能力大、应用范围广、结构简单、工作可靠。适用：尤其适用于某些等温性要求较高的场合。上海理工大学能源与动力工程学院UniversityofShanghaiforScienceandTechnology(USST),SchoolofEnergyandPowerEngineering26其他类型热交换器类型-热管换热器上海理工大学能源与动力工程学院UniversityofShanghaiforScienceandTechnology(USST),SchoolofEnergyandPowerEngineering27如何进行热交换器设计热计算结构计算流动阻力计算强度计算)(21ffttkAxTTh(Hot)Tc(cold)T1T2ColdfluidHotfluid上海理工大学能源与动力工程学院UniversityofShanghaiforScienceandTechnology(USST),SchoolofEnergyandPowerEngineering28热计算方法比较上海理工大学能源与动力工程学院UniversityofShanghaiforScienceandTechnology(USST),SchoolofEnergyandPowerEngineering291）传热方程式：2）工程计算：3）热平衡方程：热计算基本方程FtdFkQ0)(21ffttkAmtkA)()('2221'11iiMiiMQ21111hhk