傳熱原理及傳熱設備(編輯修改稿)
2025-03-04 16:27 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ； ?Tw— 換熱器的任一截面上與熱流體相接觸一側的壁面溫度， ℃ ； ?α－比例系數(shù)，又稱局部對流傳熱膜系數(shù)， W／(m2℃ )。 Company name ?對流傳熱膜系數(shù)在數(shù)值上等于單位溫度差下、單位傳熱面積的對流傳熱速率，其單位 W/(m2℃ )，它反映了對流傳熱的快慢， α愈大表示對流傳熱愈快。 ?對流傳熱系數(shù) α與導熱系數(shù) λ不同，它不是流體的物理性質，而是受諸多因素影響的一個系數(shù)，反映對流傳熱熱阻的大小。例如流體有無相變化、流體流動的原因、流動狀態(tài)、流體物性和壁面情況 (換熱器結構 )等都影響對流傳熱系數(shù)。一般來說，對同一種流體，強制對流時的要大于自然對流時的，有相變時的要大于無相變時的。 Company name ? ?間壁式換熱器中的傳熱過程 ?工業(yè)生產(chǎn)中冷、熱兩種流體的熱交換，大多數(shù)情況下不允許兩種流體直接接觸，要求用固體壁隔開，這種換熱器稱為間壁式換熱器。（ 1）熱流體通過對流傳熱將熱量傳給固體壁面；（ 2）固體壁內(nèi)以傳導方式將熱量從高溫側傳向低溫側；（ 3）熱量通過對流傳熱從固體壁面?zhèn)鹘o冷流體。 Company name ?單位時間內(nèi)的傳熱量，即傳熱速率 Q，與傳熱面積 A及兩流體的溫度差 Δtm成正比，為 ? Q=KAΔtm (41) ?式中 K比例系數(shù)，稱為總傳熱系數(shù)，W/m2K(或 W/m2℃ )； ?Q傳熱速率， J/s(或 W)； ?A傳熱面 積， m2； Δtm兩流體的平均溫度差， K(或 ℃ )。 Company name ?上式稱傳熱速率方程式或傳熱基本方程式，它是換熱器設計最重要的方程式。當所要求的傳熱速率 Q、溫度差 Δtm及總傳熱系數(shù) K已知時，可用傳熱速率方程式計算所需要的傳熱面積 A。 Company name ? ? 熱負荷Ｑ的確定 根據(jù)能量衡算，單位時間內(nèi)熱流體放出之熱 量等于冷流體吸收的熱量（焓差法），即 ? 兩流體均無相變化（溫差法），則 ? 若熱流體只有相變化而無溫度的變化，例如飽和蒸氣冷凝時（潛熱法）， ? Company name ? ?冷、熱流體通過間壁的傳熱過程是熱流體與壁面的對流傳 熱，壁內(nèi)的導熱和另一側壁面與冷流體的對流傳熱三個環(huán)節(jié)的串聯(lián)過程。對于穩(wěn)定傳熱過程，冷、熱流體間的傳熱速率： Q=KAΔtm Company name ?1）恒溫傳熱： ?2）變溫傳熱： 逆流或并流 ≤2時 Company name ?3）錯流和折流時的 按逆流計算，加 以校正，即 式中 － — 按逆流計算的對數(shù) 平均溫差， － — 溫差校正系數(shù)， =f(P， R) ， Company name ? K ?（ 1）總傳熱系數(shù)的計算 ?對于穩(wěn)定傳熱過程 Q1=Q2=Q3=Q 與傳熱基本方程式 Q=KAΔtm比較得 當傳熱面為平壁時，得 Company name ?若傳熱壁為金屬材料，則壁阻 b/λ較 1/a 1/a2小得多時，則 b/λ可忽略，這時總傳熱系數(shù)可簡化成下式 ? ?對以下幾種情況可以簡化 ? (1) 管壁較薄或管徑較大者，即對 d外 /d內(nèi) 2者，可近似取 A1=A2=Am，則圓筒壁可近似當成平壁計算。 ? (2) 當 a1a2,且壁阻亦可忽略不計時，則 ? Q= K1A1Δtm= a1A2Δtm ?同理，當 a2a1，壁阻可忽略不計時，則 ? Q= K2A2Δtm= a2AΔtm Company name ?（ 2）垢層熱阻 ?換熱器操作一段時間后，其傳熱表面常有污垢積存，使傳熱減少。此層雖不厚，但熱阻大。在計算總傳熱系數(shù) K時，污垢熱阻一般不可忽視。由于污垢層的厚度及其導熱系數(shù)不易估計，工程計算時，通常是根據(jù)經(jīng)驗選用污垢熱阻。 Company name ?如傳熱面兩側污垢熱阻分別用 Ra1及 Ra2表示，對傳熱面為平壁而言，其總的熱阻為 Company name ?垢層的熱導率一般都比較小，即使是很薄的一層也會形成較大的
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