传热课件

1第七章小结1.一个中心：热辐射定义及性质2.两个基本点：理想物体和实际物体3.三个理想物体：黑体、白体、透明体4.四个重要概念：立体角，选择性吸收，漫灰表面，黑体辐射函数5.五个定律：Stefan-Boltzmann定律、Planck定律、Lambert定律、Wien位移定律、Kirchhoff定律6.六个辐射能表示层次：光谱辐射力、定向辐射力、辐射力光谱辐射强度、定向辐射强度、辐射强度7.七个系数：发射率、光谱发射率、定向发射率、吸收比、光谱吸收比、穿透比、反射比2第八章辐射换热的计算本章重点：1角系数：定义、应用条件、性质和计算方法2概念：投入辐射、有效辐射和发射辐射，空间热阻和表面热阻，系统黑度3热网络法：热网络图、求解净换热量的过程、求解绝热表面温度的过程，大空间与其内小物体的辐射换热方程、如何处理绝热表面(重反射面)和黑体的表面辐射4气体辐射的特性：容积特性和光谱特性QuickReview：3第九章传热过程分析与换热器热计算本章学习的主要目的：锻炼分析实际传热问题的能力锻炼综合应用三种基本传热方式及相关公式的能力了解换热器的基本知识和设计过程主要内容：9-1传热过程的分析和计算9-2换热器的型式及平均温差9-3换热器的热计算9-4传热的强化和隔热保温技术49-1传热过程的分析和计算对于不同的传热过程，K的计算公式也不同。12()refffkAtt基本计算式(传热方程式)平壁圆管肋壁带保温层的圆管refkAt传热过程51、通过平壁的传热K的计算公式？21111hhk说明：(1)h1和h2的计算；（2）如果计及辐射时对流换热系数应该采用等效换热系数(总表面传热系数)rcthhh单相对流：214241)(TTTThr343434rcthhh膜态沸腾：(8-24)(6-23)121212()11ffrefffttkAttAhAAh62、通过圆管的传热hiho内部对流热阻：圆柱面导热热阻：外部对流热阻：1hiiiRldhlddRio2)ln(ooholdhR1111ln()2()()()fifooiiioofifooofifoiififottΦdhldldhldkAttkdlttkdlttoiooiioohddddhdk1)ln(21传热量：11ln()2iioiiiookdddhdhdrefkAt73、通过肋壁的传热肋壁面积：21AAAo稳态下换热情况：1fiwiiitthAwiwoittA12()()1owofoofwofowofoooohAtthAtttthAofoAAA)(21肋面总效率A1A2Aitwitwo8oooiiffioooiiiffAhAhttAAhAAhtt1)(112121定义肋化系数：则传热系数为所以，只要就可以起到强化换热的效果。ioAA111iiookhh1o3、通过肋壁的传热（续）refkAt94、带保温层的圆管传热——临界热绝缘直径212111)(hhttAffΦ111ln()2fifooiiioottdhldldhldooiffihhttA11)(21121212Φ1111ln()ln()22fifoooiiiooottddhldldldhld圆管外敷保温层后？可见，保温层使得导热热阻增加，换热削弱；另一方面，降低了对流换热热阻，使得换热赠强，那么，综合效果到底是增强还是削弱呢？这要看d/ddo2和d2/ddo22的值1021221121)ln(21)ln(211)(ooooioiiodhdddddhd2()Φ()fifoolttd22222222121)()(ddooofofiodhddttld0dd2odcrodhd2222可见，确实是有一个极值存在，那么，到底是极大值，还是极小值呢？从热量传递的基本规律可知，应该是极大值。也就是说，do2在do1~dcr之间，是增加的，当do2大于dcr时，降低。or2222hdBio4、带保温层的圆管传热——临界热绝缘直径（续）11第九章传热过程分析与换热器热计算主要内容：9-1传热过程的分析和计算9-2换热器的型式及平均温差9-3换热器的热计算9-4传热的强化和隔热保温技术129-2换热器的型式及平均温差1、换热器的定义：用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定工艺要求的装置，工程中应用广泛2、换热器的分类：螺旋板式板式交叉流换热器管壳式壳管式套管式)(蓄热式混合式间壁式板翅式管翅式管束式三种类型换热器简介13混合式（接触式）换热器143、间壁式换热器的主要型式——套管式换热器最简单的一种间壁式换热器，流体有顺流和逆流两种，适用于传热量不大或流体流量不大的情形顺流逆流ColdfluidHotfluidColdfluidHotfluidxTThTcT1T2xTTh(Hot)Tc(cold)T1T29-2换热器的型式及平均温差153、间壁式换热器的主要型式——管壳式换热器最主要的一种间壁式换热器，传热面由管束组成，管子两端固定在管板上，管束与管板再封装在外壳内。两种流体分管程和壳程outBT,side)(shell,inBTside)(tube,inAToutAT,9-2换热器的型式及平均温差好朋友是另一个自己。拥有一个好的伙伴，你的人生才不至于走得太孤单。16增加管程inAT,outAT,outBT,inBT,inAT,inBT,outBT,outAT,进一步增加管程和壳程9-2换热器的型式及平均温差3、间壁式换热器的主要型式——管壳式换热器17间壁式换热器的又一种主要形式。其主要特点是冷热流体呈交叉状流动。交叉流换热器又分管束式、管翅式和板翅式三种。(b)板翅式交叉流换热器——紧凑式换热器(a)管束式交叉流换热器9-2换热器的型式及平均温差3、间壁式换热器的主要型式——交叉流换热器18由一组几何结构相同的平行薄平板叠加所组成，冷热流体间隔地在每个通道中流动，其特点是拆卸清洗方便，故适用于含有易结垢的流体。9-2换热器的型式及平均温差3、间壁式换热器的主要型式——板式换热器19换热表面由两块金属板卷制而成，优点：换热效果好；缺点：密封比较困难。9-2换热器的型式及平均温差3、间壁式换热器的主要型式——螺旋板式换热器204、简单顺流及逆流换热器的对数平均温差为什么需要对数平均温差9-2换热器的型式及平均温差以下面的顺流套管式换热器为例给出推导过程主要假设：（1）冷热流体的质量流量、比热容ch,cc以及传热系数都是常数；（2）换热器无散热损失；（3）换热面沿流动方向的导热量忽略不计。,mhmcqq要想计算沿整个换热面的平均温差，首先需要知道当地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)(xxAftxx01tdAAmtA21在前面假设的基础上，并已知冷热流体的进出口温度，现在来看下图中微元换热面dA一段的传热。9-2换热器的型式及平均温差4、简单顺流及逆流换热器的对数平均温差,,hmhhtqc,cmcctqchtcttAAAxdAOhtcthtcthdtcdthtctddmhhhqct热流体：ddmcccqct冷流体：传热量：ddtAk当地温差：hcttt11dddddhcmhhmcctttqcqc22可见，当地温差随换热面呈指数变化，则沿整个换热面的平均温差为：tdAddktdAtdktxxAttkt0dAtdxxkAttln)exp(txxkAtx0xx0)dAexp(t1dAt1xAAmkAAAt11mhhmccqcqc9-2换热器的型式及平均温差4、简单顺流及逆流换热器的对数平均温差ddtAk11dddddhcmhhmcctttqcqc23x01ttexp()dAexp()-1AmxtkAkAAkAxxkAttlnkAttlnAAx)exp(tkAt(1)(2)(3)(1)+(2)+(3)tttttttmtlnttlnt1-ttlnt对数平均温差9-2换热器的型式及平均温差4、简单顺流及逆流换热器的对数平均温差24tttmtlnt顺流：逆流：tttmtlnt二者完全一样9-2换热器的型式及平均温差4、简单顺流及逆流换热器的对数平均温差,,hhhtmC,ccctmChtcttAAAxdAOhtcthtcthdtcdthtct25顺流和逆流的区别在于：顺流：逆流：chchttttttchchttttttminmaxminmaxtlnttttm或者我们也可以将对数平均温差写成统一形式(顺流和逆流都适用)当别人寄贺卡或小礼物给你的时候，要及时回复感谢信。9-2换热器的型式及平均温差4、简单顺流及逆流换热器的对数平均温差265算术平均温差平均温差的另一种更为简单的形式是算术平均温差，即2minmax,tttm算术minmaxminmax,tlnttttm对数算术平均温差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％。2minmaxtt7.1minmaxtt9-2换热器的型式及平均温差276其他复杂布置时换热器平均温差的计算对纯逆流的对数平均温差进行修正以获得其他情况下的平均温差。ctfmmtt)(是给定的冷热流体的进出口温度布置成逆流时的LMTD，是小于1的修正系数。图9-15~9-18分别给出了管壳式换热器和交叉流式换热器的。9-2换热器的型式及平均温差28关于的注意事项(1)值取决于无量纲参数P和RcchhchccttttRttttP,式中，下标1、2分别表示两种流体，上角标`表示进口，``表示出口，图表中均以P为横坐标，R为参量。(2)R的物理意义：两种流体的热容量之比hmhcmccchhcqcqttttRP的物理意义：流体2的实际温升与理论上所能达到的最大温升之比，所以只能小于1(3)对于管壳式换热器，查图时需要注意流动的“程”数297各种流动形式的比较(1)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；(2)顺流时，而逆流时，则可能大于，可见，逆流布置时的换热最强。mtchttctht(3)那么是不是所有的换热器都设计成逆流形式的就最好呢？(4)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chCCorxTInOutCondTxTInOutchCCorEvapT30作业：9-1，9-931Example:coldwaterwithamassflowrateof3l/sentersadoublepipeheatexchangerat25°Candexitsat45°C,whilemotoroilatamassflowrateof5l/sentersat85°C,flowinginthesamedirection(parallelflow).(a)CalculatetheLMTDforth