【正文】 (二）增大傳熱平均溫度差 （如采用逆流操作） （三）增大總傳熱系數(shù) K （設(shè)法減小對(duì) K值影響較大的熱阻） 減小熱阻的主要方法有 (1) 加大流速；（ 2）防止結(jié)垢和及時(shí)地清除垢層。 473 換熱器的傳熱強(qiáng)化途徑 依總傳熱速率方程： 強(qiáng)化方法：提高 K、 S、 均可強(qiáng)化傳熱。間距太大，不能保證流體垂直流過(guò)管束，使管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)下降；間距太小，不便于制造和檢修，阻力損失亦大。由圖可以看出，弓形缺口太大或太小都會(huì)產(chǎn)生 死區(qū) ，既不利于傳熱，又往往增加流體阻力。 （六）折流擋板 安裝折流擋板的目的是為提高管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，為取得良好的效果，擋板的形狀和間距必須適當(dāng)。因此，在決定換熱器的程數(shù)時(shí)，需權(quán)衡傳熱和流體輸送兩方面的損失。當(dāng)流量一定時(shí)，管程或殼程越多，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)越大，對(duì)傳熱過(guò)程越有利。 安裝，可在一定程度上提高表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。正方形排列雖比較松散，傳熱效果也較差，但管外清洗方便，對(duì)易結(jié)垢流體更為適用。 管子的排列方式有等邊三角形和正方形兩種。 按選定的管徑和流速確定管子數(shù)目，再根據(jù)所需傳熱面積，求得管子長(zhǎng)度。 (二）流體流速的選擇 列管換熱器內(nèi)常用的流速范圍 (P280） （三）流體兩端溫度的確定 (P280） （四）管子的規(guī)格和排列方法 目前我國(guó)試行的系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用 φ19 2 和 φ25 兩種規(guī)格，對(duì)一般流體是適用的。 （ 6） ) 若兩流體溫差較大，對(duì)于剛性結(jié)構(gòu)的換熱器，宜將表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大的流體通入殼程，以減小熱應(yīng)力。 （ 4）飽和蒸汽宜走殼程，因飽和蒸汽比較清潔，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與流速無(wú)關(guān)，而且冷凝液容易排出。 （ 2） 腐蝕性流體宜在管程，以免管束和殼體同時(shí)受到腐蝕。 缺點(diǎn)：管內(nèi)清洗比較困難。 ◎ 缺點(diǎn)：管間接頭較多，易發(fā)生泄漏；單位長(zhǎng)度具有傳熱面積小。 ◎ 優(yōu)點(diǎn)：進(jìn)行熱交換時(shí)使一種流體在內(nèi)管流過(guò)，另一種則在套管間的環(huán)隙中通過(guò)。 ◎ 缺點(diǎn)：噴淋不易均勻 。將蛇管成排地固定于鋼架上，被冷卻的流體在管內(nèi)流動(dòng)，冷卻水由管上方的噴淋裝置中均勻淋下，故又稱噴淋式冷卻器。 為提高傳熱系數(shù)，容器內(nèi)可安裝攪拌器。 ◎ 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于防腐，能承受高壓。也可在釜內(nèi)安裝蛇管。 ◎ 缺點(diǎn)：傳熱面受容器壁面限制，傳熱系數(shù)小。 44121 2 1 21 0 0 1 0 0TTQ C A?????? ? ? ?? ? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ??? 換熱器 換熱器的種類很多，但根據(jù)冷、熱流體熱量交換的原理和方式基本上可分為三大類： ● 間壁式 ● 直接接觸式（混合式） ● 蓄熱式 471 換熱器的類型 一、間壁式換熱器 （一）夾套式換熱器 ◎ 結(jié)構(gòu)：夾套式換熱器主要用于反應(yīng)過(guò)程的加熱或冷卻，是在容器外壁安裝夾套制成。 因此實(shí)際物體難以確定的吸收率均可用其黑度的數(shù)值 。 實(shí)際物體的輻射能力 4b0E 100TEC?? ??? ? ? ? ????3 克?；舴蚨? 理論證明，任何物體的輻射能力與其吸收率的比值恒為常數(shù)，等于同溫度下絕對(duì)黑體的輻射能力 。 實(shí)際物體的輻射能力 E與同溫度下黑體的輻射能力 Eb之比，稱為該物體的黑度，用 ε 表示。 ?? ??? dEE01 普朗克定律 的關(guān)系一定溫度下，黑體的 ?? ~bE1/512 ?????? Tcb ecE2161 107 4 wmc ???mkc 22 104 3 8 ???力為此溫度下黑體發(fā)射能連續(xù)變化，曲線下面積隨、 ??bE1)(2 TfE b ??、存在極值點(diǎn)、 ?bE32. 斯蒂芬 波爾茲曼定律 404 )1 0 0( TCTE b ?? ?428 / KmW????420 / KmWc ?黑體發(fā)射系數(shù)：例 某黑體初始溫度為 20℃ ， 后升溫至 600℃ ， 問(wèn)其前后輻射能力的變化 。（ 工業(yè)上，多數(shù)物體都可近似視為灰體） 物體的輻射能力 和有關(guān)的 定律 物體在一定溫度下 ， 單位面積 、 單位時(shí)間內(nèi)所發(fā)射的全部波長(zhǎng)的總能量 ， 稱為該物體在該溫度下的輻射能力 ， 以 E表示 ， 單位為 W/m2。（鏡體） 透熱體：能全部透過(guò)輻射能的物體 D=1。 吸收率 反射率 透射率 A A?R R?D D?DRA ???因?yàn)椋???? DRA所以：黑體 ： 能全部吸收輻射能的物體 A=1。 判斷 ： 熱輻射可穿越真空，但對(duì)流、熱傳導(dǎo)不能。 輻射傳熱 ： 是物體間相互輻射和吸收能量的總結(jié)果 。試求：（ 1）總傳熱系數(shù)；（ 2）管內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù)；（ 3）殼程對(duì)流傳熱系數(shù)。冷卻水走管程，流量為 50m3/h，進(jìn)口溫度為 25℃ ，出口溫度為 40℃ 。換熱器的管尺寸為 ?25 ，管子根數(shù)為 85根。忽略污垢熱阻，試求管內(nèi)壁平均溫度及管外壁平均 溫度 ?！?，水沸騰的對(duì)流傳熱系數(shù) ao=10000W/(m2管外為 P=981kPa壓力的水沸騰。 ?? ??hkg /4000 1 .9 / ( )kJ kg K?2/( )W m K?2/( )W m K? 壁溫的計(jì)算 ①實(shí)測(cè)；②估算；③計(jì)算 問(wèn)題：穩(wěn)態(tài)傳熱時(shí)， 壁溫接近于哪側(cè)流體的溫度 。 兩流體逆流流動(dòng) ，若已知的水側(cè)和有機(jī)物側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)分別為 1200 和 500 ， 忽略污垢熱阻及管壁熱阻 。 用冷卻水冷卻某有機(jī)物 ， 冷卻水在管內(nèi)流動(dòng) ， 進(jìn)口溫度為 15℃ ， 出口溫度為 30℃ 。K) 傳熱類型 α/ W/(m 2 CDE段，膜狀沸騰區(qū) ，當(dāng) Δ t增大到一定程度，汽泡產(chǎn)生速度大于脫離的速度，氣體的導(dǎo)熱系數(shù)比液體小的多，使傳熱困難，對(duì)流傳熱系數(shù) α 下降 。 汽化核心 ：產(chǎn)生汽泡的點(diǎn) ， 粗糙不平的小坑和劃痕 大容器飽和沸騰曲線 AB段，自然對(duì)流區(qū) ， Δt 較小時(shí)，傳熱以自然對(duì)流為主 。 沸騰產(chǎn)生的條件 t1＞ ts 過(guò)熱度指液體主體溫度 t1與液體飽和溫度之差 ts 。 1 / 4232 / 30 grn d t????????? ??? 2. 液體沸騰時(shí)的對(duì)流傳熱 液體沸騰： 液體加熱時(shí) ， 在液體內(nèi)部伴有由液相變成氣相產(chǎn)生汽泡的過(guò)程 。 定性溫度： t=(ts+tw)/2( 膜溫 ） 。 α 膜狀冷凝 小于 α 滴狀冷凝 工業(yè)冷凝器的設(shè)計(jì)都按膜狀冷凝考慮 。 (1) 蒸汽冷凝的兩種方式 ① 膜狀冷凝： 冷凝液能夠潤(rùn)濕壁面 ， 在壁面上形成一層完整 的液膜 。 )/( wreu PRN ???)/(wreePRd???? ?或：6102 0 0 0 ?? eR 擋板切割度為 25%D 適用條件 ： 定性溫度 ： 特征尺寸 ： 2/)( 21 ttt m ??流道的當(dāng)量直徑 正方形排列 正三角形排列 0202 )4(4ddtd e????0202 )423(4ddtd e????3． 大空間自然對(duì)流傳熱 P254 大空間自然對(duì)流：傳熱面與周?chē)牧黧w溫度不同 ， 且在周?chē)鷽](méi)有阻礙自然對(duì)流的物體存在時(shí)所產(chǎn)生的純自然對(duì)流傳熱過(guò)程 。（設(shè)水在平均溫度下的物性參數(shù)為 3/9 9 6 mkg?? CkgKJC P 0./?sPa . 3???? Cmw 0/??2． 流體在管外強(qiáng)制對(duì)流 P252 1)流體 橫向 流過(guò) 管束 . 管束的排列：錯(cuò)列 、 直列 α 錯(cuò)列 ＞ α 直列 ?Nu ?Nu 2） 流體在換熱器的管間流動(dòng) P253 折流板 的存在使殼程流體的流動(dòng)方向不斷改變 ， 較小 Re（ Re=100），即可達(dá)到湍流 T1 T2 t1 t2 作用 ： 缺點(diǎn) ： 提高湍動(dòng)程度， ↑ α ， 強(qiáng)化傳熱； 另外，加固、支撐殼體。s； 特性尺寸：管內(nèi)徑 di； 定性溫度： tm=（ t1+t2） /2； ( R e , P r )N u f? ( P r , )N u f G r?0. 80 .0 2 3npcdud??????????? ?????? ?? （非常重要） ② 高粘度液體 適用范圍： Re＞ 104， ＜ Pr＜ 16700， 管長(zhǎng)與管徑之比 L/d≥ 60； 特性尺寸：管內(nèi)徑 di； 定性溫度：除粘度 μ w取壁溫外 ， ； tm=（ t1+t2） /2 當(dāng)液體被加熱時(shí) 當(dāng)液體被冷卻時(shí) 對(duì)于氣體 ， 不管是加熱或冷卻 ， 皆取 1 ③ 短管 對(duì)于 L/d＜ 50的短管 ， 管子入口處攏動(dòng)較大 ， 所以 a較高 ， 需要修正 ， 乘以短管修正系數(shù) ④ 彎管 式中： R——彎管的曲率半徑 0 . 8 0 . 3 3 0 . 1 40 . 0 2 7 R e P r ( )wNu ???0 .1 4( ) 1 .0 5w?? ?0 .1 4( ) 0 .9 5w?? ?()w??id= 1+Li???????id= 1 + 1 . 7 7RR? R di (2)流體在 圓形直管內(nèi)強(qiáng)制層流時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù) 適用范圍：