高职高专化工原理教学ppt课件-传热-4-4-对流传热(二)、传热计算(一)

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,复习,牛顿冷却定律,对流传热系数的计算,一、无相变对流传热系数的计算,1、管内强制对流,复习牛顿冷却定律,1,2、管外强制对流,2、管外强制对流,2,高职高专化工原理教学ppt课件-传热-4-4-对流传热(二)、传热计算(一),3,管束排列方式：,直列（正方形）、错列（正三角形）,（1）流体横向流过管束的对流传热,直列,错列,x,2,x,1,d,x,1,x,2,d,错列传热效果比直列好,管束排列方式：直列（正方形）、错列（正三角形）,4,（2）流体在列管换热器管壳间的传热,装有圆缺折流板的列管换热器,圆缺,折流板,管板,（2）流体在列管换热器管壳间的传热装有圆缺折流板的列管,5,折流挡板：,壳程流体的流动方向不断改变，,较小 Re（Re=100），即可达到湍流。,缺点：流动阻力,，壳程压降,的重要因素,。,作用：,提高湍动程度，,，,强化传热,；,加固、支撑壳体。,圆缺,折流板示意图,管板,折流挡板：壳程流体的流动方向不断改变，较小 Re（Re,6,挡板切割度：25%D,特征尺寸：流道的当量直径,正方形排列,d,0,t,可采用,关联,式：,挡板切割度：25%D特征尺寸：流道的当量直径正方形排列d0t,7,正三角形排列,流速的确定,：,按最大流通截面(最小流速)计算,D,h,说明：无折流板时，流体平行流过管束，,按管内公式计算，特征尺寸为当量直径。,d,0,t,正三角形排列 流速的确定：按最大流通截面(最小流速)计,8,3、自然对流传热,温度差引起流体密度不均，导致流体流动。,3、自然对流传热,9,五、有相变化的对流传热,A、冷凝的两种方式？哪一种的热阻要小一些？工业上多数是什么冷凝方式？,B、不凝气体对冷凝传热有什么影响？,C、工业上一般不采用过热蒸汽作为加热的热源，为什么？,D、沸腾传热曲线的三个组成部分？通常应控制在什么区域操作？,在教材上找到下列问题的答案,五、有相变化的对流传热 A、冷凝的两种方式？哪一种,10,1、有相变对流传热的特点,相变过程有其特殊传热规律，传热更为复杂；,分为,蒸汽冷凝,与,液体沸腾,两种情况。,相变过程中产生大量相变热（潜热）,1、有相变对流传热的特点 相变过程有其特殊传热规律，传热更,11,2、蒸汽冷凝,膜状冷凝,滴状冷凝,（2）冷凝方式,膜状冷凝,蒸汽相液膜表面固体壁面,滴状冷凝,凝液结为小液滴，有裸露壁面，直接传递相变热。,滴状冷凝,膜状冷凝,，工业上多为膜状冷凝。,（1）优点,：饱和蒸汽具有恒定的温度，操作时易于控制，蒸汽冷凝的对流传热系数较大。,热阻主要集中于液膜,2、蒸汽冷凝膜状冷凝滴状冷凝（2）冷凝方式（1）优点：饱和,12,（3）膜状冷凝的传热系数,蒸汽在,水平管外冷凝,（a）水平单管外冷凝,（b）水平管束,（3）膜状冷凝的传热系数 蒸汽在水平管外冷凝（b）水平管,13,水平管外膜状冷凝,水平管外膜状冷凝,14,蒸汽在垂直管外或壁面上的冷凝,（b）液膜湍流,（a）液膜层流,蒸汽在垂直管外或壁面上的冷凝（b）液膜湍流,15,膜状冷凝过程,x,膜状冷凝过程 x,16,(4)影响冷凝传热的因素,不凝性气体的影响,：形成气膜，对流传热系数大幅度下降。,蒸汽,凝液,不凝气,换热器应定期排放不凝气体,(4)影响冷凝传热的因素 不凝性气体的影响：形成气膜，,17,蒸气过热程度的影响,：如果过热程度较高，将有相当部分壁面用于过热蒸汽的冷却，在蒸汽内部存在温度梯度和热阻，从而大大降低给热系数。,工业上一般不采用过热蒸汽作为加热的热源。,蒸气流速的影响,：流速不大时，影响可忽略,流速较大时，且与液膜,同向,，,增大,流速较大时，且与液膜,反向,，,减小,（5）冷凝传热过程的强化,设法减小液膜厚度；设法获得滴状冷凝。,蒸气过热程度的影响：如果过热程度较高，将有相当部分壁面用于,18,(1)沸腾分类,：,池内沸腾,、管内沸腾,3、液体沸腾传热,过热度,，汽化核心数,，气泡产生和长大的速度，使沸腾加剧，,沸腾传热膜系数,。,说明：由于气泡产生，使液体扰动,（2）池内沸腾现象,(1)沸腾分类：池内沸腾、管内沸腾3、液体沸腾传热过热度,19,0.1,1.0,10,10,2,10,3,A,B,C,D,E,F,自然对流,核状沸腾,膜状沸腾,稳定区,不稳定膜状,沸腾温度差和对流传热系数关系,t,=(,t,w,-,t,s,)/,（3）,大容积饱和沸腾曲线,说明：工业上，应严格控制在,核状沸腾区,内操作,0.11.010102103ABCDEF自然对流核状沸腾膜,20,（4）影响沸腾传热的因素,加热壁面的影响：,粗糙壁面,，光滑的壁面,；,被油脂污染的壁面,，,清洁表面,；,水平管束沸腾传热，上排管,。,物性、温差、压强、加热表面状况等,（5）沸腾传热膜系数,参看有关手册，管外沸腾传热更为常用。,（4）影响沸腾传热的因素 加热壁面的影响：,21,六、对流传热小结,2、半经验半理论的工程研究方法,对流传热（复杂）,引入,t,热传导,如何求,量纲分析法,（应用范围较广）,纯经验公式,注意：定性温度，特征尺寸，,适用范围,六、对流传热小结2、半经验半理论的工程研究方法对流传热（复杂,22,4.4 传热计算,1、热负荷与传热速率,一、热量衡算,（1）都是单位时间的传热量,（2）热负荷强调的是,换热任务,，是对换热器的要求,（3）传热速率强调的是,换热器的性能,忽略过程热损失，Q,吸,=Q,放,（4）换热器的传热速率须,大于至少等于,热负荷,4.4 传热计算1、热负荷与传热速率一、热量衡算（1）都是,23,2、无相变传热热负荷的计算,t,2,T,1,t,1,T,2,可确定载热体用量,2、无相变传热热负荷的计算t2 T1t1 T2可确定载热体,24,蒸汽 冷凝 降温,3、仅有相变传热热负荷的确定,若将10kg/s的100饱和水蒸汽用于加热某冷流体后变为40 的水，求蒸汽放出的热量。,蒸汽 冷凝 降温3、仅有相变传热热负荷的确定,25,K,传热系数，,表示换热设备性能的重要参数，其值越大，则换热器换热性能越好。,K,的来源：,实验测定,取实际生产的经验数据,计算,d,i,、d,o,、d,m,二、传热速率方程,K 传热系数，表示换热设备性能的重要参数，其值越大,26,小 结,1、管外强制对流传热系数的确定,2、有相变传热的相关概念,3、热负荷的计算,4、传热总速率方程,小 结1、管外强制对流传热系数的确定,27,作业,P.182 4-13（1）、（5）,4-14,作业P.182 4-13（1）、（5）,28,