理學(xué)對(duì)流換熱ppt課件(參考版)
2025-03-25 06:00本頁(yè)面
【正文】 。 增大總傳熱系數(shù) K 強(qiáng)化傳熱的最有效途徑； 要 ↑ K值，必須 ↓ 金屬壁、污垢及兩側(cè)流體等熱阻中較大者的熱阻 提高無相變流體的 α值的主要措施 ： 增大流體流速 u u↑→ 湍動(dòng)程度 ↑ → 層流底層厚度 ↓ → α ↑ u↑ → △ p ↑ u的增大受到一定限制。 以增大 Δt m強(qiáng)化傳熱有一定的限度。 板翅式換熱器 熱管式換熱器 常用于高溫氣體向低溫氣體傳遞熱量 浮頭式和 U形管式可以在一定程度上消除熱應(yīng)力。 傳熱類型 α 傳熱類型 α 空氣自然對(duì)流 525 水蒸氣冷凝 500015000 空氣強(qiáng)制對(duì)流 30300 有機(jī)蒸汽冷凝 5003000 水自然對(duì)流 2001000 水沸騰 150030000 水強(qiáng)制對(duì)流 10008000 有機(jī)物沸騰 50015000 有機(jī)液體強(qiáng)制對(duì)流 5001500 七、換熱器的分類： ?按用途分類 加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器 ?按冷、熱流體的傳熱方式分類 兩流體直接接觸式換熱器 蓄熱式換熱器 間壁式換熱器 夾套式換熱器 蛇管換熱器 噴淋式換熱器 套管式換熱器 螺旋板式換熱器 ?優(yōu)點(diǎn) ： 總傳熱系數(shù)高，結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積設(shè)備提供的傳熱面積大；操作靈活性大，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)板片數(shù)目以增減傳熱面積或以調(diào)節(jié)流道的辦法，適應(yīng)冷、熱流體流量和溫度變化的要求；加工制造容易、檢修清洗方便、熱損失小。壁面越粗糙，汽化核心越多，越有利于沸騰傳熱。 D點(diǎn)以后， Δt 再增大，加熱壁面溫度 tw進(jìn)一步增高，壁面全部被氣膜覆蓋，壁面的熱量除了通過導(dǎo)熱與膜內(nèi)蒸汽的對(duì)流傳給液體之外，輻射的傳熱量急劇增大，使點(diǎn) D以后的沸騰傳熱的h進(jìn)一步增大。 Δt 常壓下水沸騰時(shí) h與 Δt 的關(guān)系 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 自然對(duì)流 核狀沸騰 膜狀沸騰 α A B C D Ⅲ ： CD段 —— 膜狀沸騰區(qū) 隨著 Δt 繼續(xù)增大，汽化核心數(shù)目↑ ，氣泡產(chǎn)生速度大于脫離的速度，形成一層氣膜，覆蓋在加熱壁面上，使液體不能與加熱壁面接觸。 Ⅰ ： AB段，自然對(duì)流區(qū) 加熱壁面的過熱度 Δt 較 小，只有少量汽化核心， 氣泡少，長(zhǎng)大速度較慢， 不能脫離壁面，因而看 不到沸騰現(xiàn)象，熱量依 靠自然對(duì)流由壁面?zhèn)鬟f 到液體主體，蒸發(fā)在液 體自由表面進(jìn)行 ,h隨 Δ t的增大略有增大。 ?液體加熱沸騰的特征 ：液體內(nèi)部的加熱壁面上不斷有氣泡生成、長(zhǎng)大、脫離和浮升到液體表面。 蒸汽鍋爐 、 蒸發(fā)器中液體的沸騰汽化都屬于沸騰傳熱過程 。 傳熱面的形狀與布置 水平管 d↑ 、壁面粗糙度 ↑ 或有氧化層使 δ↑→h↓ 液膜為膜狀冷凝傳熱的主要熱阻，如何減薄液膜厚度，降低熱阻，是強(qiáng)化膜狀冷凝傳熱的關(guān)鍵。 ?rthl ?? 4Re影響冷凝傳熱的因素 流體的物性、冷凝壁面尺寸及放置位置、傳熱溫差等都是影響膜狀冷凝傳熱的因素。 Δ t——蒸汽飽和溫度 ts與壁面溫度 tw之差，即 Δ t=tstw， ℃ ； r ——比汽化熱，取飽和溫度 ts下的數(shù)值， J/kg； μ ——冷凝液的黏度， Pa 式中 h——對(duì)流傳熱系數(shù)， W/(m2 冷凝液的液膜流動(dòng)有層流與湍流之分，故在計(jì)算 α 時(shí)應(yīng)先假設(shè)液膜的流型。 √ 過熱水蒸氣是以其顯熱傳熱的， h接近一般氣體的值。 √ 當(dāng)飽和水蒸氣中含有不凝性氣體（如空氣）時(shí)，其 h隨不凝性 氣體含量增大而顯著下降。 4132)( tl rg?? ? ??液膜為湍流時(shí)（ Re1800）， 此 h值為包括層流區(qū)域在內(nèi)的沿整個(gè)高度的平均 h值 特征尺寸：垂直管長(zhǎng)或板高 定性溫度及其余各量同上。 定性溫度：膜溫 ， t=（ ts+tw） /2 特性尺寸：管外徑 1 / 4232 / 30 grn d t??? ???? ? ?? ??? ? ? ???蒸氣在垂直管外（板上）膜狀冷凝時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù) 液膜為層流時(shí)（ Re 1800） 如右圖，液膜以層流狀態(tài)從頂端向下流動(dòng)，逐漸變厚，局部對(duì)流傳熱系數(shù) α 減小。K） μ ——冷凝液的黏度 ， Pa 故工業(yè)用冷凝器中的冷凝過程多為 膜狀冷凝。 ?滴狀冷凝 ：冷凝液在壁面上聚集成許多分散的液滴，沿壁面滾下，互相合并成更大的液滴，露出冷凝壁面，使蒸氣能在壁面上冷凝，熱阻比膜狀冷凝時(shí)的小，對(duì)流傳熱系數(shù)比膜狀冷凝時(shí)高 510倍。冷凝液潤(rùn)濕壁面的能力主要取決于它的表面張力和它對(duì)壁面的附著力兩者的關(guān)系。液膜在重力作用下沿壁面向下流動(dòng)，越往下液膜越厚。例如管路或設(shè)備表面與周圍大氣之間的傳熱。 ℃ ） Ai ——各排傳熱管的外表面積， m2 ??????????iiimAAhAAAAhAhAh. . . . .. . . . .h321332211（三）大空間自然對(duì)流傳熱 特征數(shù)關(guān)聯(lián)式為 或 C與 n由實(shí)驗(yàn)確定，其值如下表。 流體在管束外垂直流過的對(duì)流傳熱系數(shù)為： C、 ε 、 n 由實(shí)驗(yàn)確定，其值如下表。 （二）流體在管外強(qiáng)制對(duì)流傳熱 垂直流過單管、垂直流過管束（工業(yè)上多用） 、錯(cuò)列，如下圖 : 直列 錯(cuò)列 對(duì)第一排管子，無論是直列還是錯(cuò)列，流體流動(dòng)情況都相同。若只考慮純自然對(duì)流的 情況，則： h=+ 式中 V為風(fēng)速， m/s； h是換熱系數(shù)， W/(m2在 Re數(shù)為 2 1049 104范圍內(nèi)：
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