傳熱之對流傳熱與傳熱計(jì)算講解課件

傳熱傳熱本章章節(jié)第一節(jié)概述（重點(diǎn)）第二節(jié)熱傳導(dǎo)（重點(diǎn)）第三節(jié)對流傳熱（重點(diǎn)）第四節(jié)傳熱過程計(jì)算（重點(diǎn)）第五節(jié)對流傳熱系數(shù)經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式第六節(jié)輻射傳熱第七節(jié)換熱器本章章節(jié)第一節(jié)概述（重點(diǎn)）對流傳熱對流傳熱過程分析湍流主體傳熱方式為對流傳熱層流底層傳熱方式為熱傳導(dǎo)固體層傳熱方式為熱傳導(dǎo)熱量從熱流體經(jīng)過固體層傳遞到冷流體過程中，兩側(cè)壁面處的層流底層是傳熱阻力的主要部分強(qiáng)化對流傳熱，就要加大流體湍流程度，減小層流底層的厚度對流傳熱對流傳熱過程分析湍流主體傳熱方式為對流傳熱層流底對流傳熱對流傳熱速率方程---牛頓公式量均為某一局部參數(shù)局部對流傳熱系數(shù)工程計(jì)算中采用平均值：平均對流傳熱系數(shù)總傳熱面積管內(nèi)管外α不是物性參數(shù)對流傳熱對流傳熱速率方程---牛頓公式量均為某一局部參數(shù)局部傳熱過程計(jì)算一、熱量衡算二、總傳熱速率計(jì)算熱量衡算冷流體熱流體熱交換器目的：計(jì)算冷、熱流體傳熱過程中熱量的多少----熱負(fù)荷（單位：W）1、冷、熱流體均不發(fā)生相變變化：Cp---平均定壓比熱容，取進(jìn)出口溫度平均值下的比熱容值2、熱流體有相變無溫變，冷流體無相變：r---冷凝潛熱，kJ/kg3、熱流體有相變且有溫變，冷流體無相變：傳熱過程計(jì)算一、熱量衡算熱量衡算冷流體熱流體熱交換器傳熱過程計(jì)算熱量衡算1、冷、熱流體均不發(fā)生相變變化：2、熱流體有相變無溫變，冷流體無相變：3、熱流體有相變且有溫變，冷流體無相變：例在一列管式換熱器中，殼程有絕壓為180kPa水蒸氣冷凝。某種液體在管內(nèi)流動(dòng)，其流量為2000kg/h，進(jìn)出口溫度分別為20和70℃，平均溫度下比熱容為2.5kJ/(kg?℃），試求蒸汽用量。假設(shè)換熱器熱損失可忽略，蒸汽冷凝后排出的為飽和水。解180kPa下水蒸氣冷凝潛熱為2210.9kJ/kg傳熱過程計(jì)算熱量衡算1、冷、熱流體均不發(fā)生相變變化：2、熱流傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程總傳熱系數(shù)W/（m2?℃）與K相對應(yīng)的總傳熱面積m2傳熱平均溫差℃？K---總傳熱系數(shù)局部（管外、管內(nèi)、管內(nèi)外平均）總傳熱系數(shù)傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程總傳熱系數(shù)與K傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程K---總傳熱系數(shù)間壁傳熱包括三個(gè)步驟：（1）熱流體對流管壁（2）熱管壁傳導(dǎo)冷管壁（3）冷管壁對流冷流體對于穩(wěn)定傳熱：dQ1=dQ2=dQ3傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程K---總傳熱傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程K---總傳熱系數(shù)兩側(cè)同除以dA0傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程K---總傳熱傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程K---總傳熱系數(shù)---總傳熱系數(shù)---傳熱熱阻如無特別說明，通常以管子外壁表面為基準(zhǔn)，即式中的K就指Ko傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程K---總傳熱傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程K---總傳熱系數(shù)總傳熱熱阻管外側(cè)對流傳熱熱阻管壁導(dǎo)熱熱阻管內(nèi)側(cè)對流傳熱熱阻通常管子表面有污垢會(huì)產(chǎn)生污垢熱阻：內(nèi)外表面污垢熱阻分別為Rsi和Rso傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程K---總傳熱傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程K---總傳熱系數(shù)傳熱面為平壁或薄管壁當(dāng)管壁熱阻和污垢熱阻均可忽略時(shí)提高總傳熱系數(shù)的方法如果兩側(cè)對流傳熱系數(shù)相差較大，需要提高較小側(cè)的對流傳熱系數(shù)才能夠提高總傳熱系數(shù)如果兩側(cè)對流傳熱系數(shù)相差不大，需要同時(shí)提高兩側(cè)的對流傳熱系數(shù)才能夠提高總傳熱系數(shù)

阻礙污垢產(chǎn)生或及時(shí)清除污垢傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程K---總傳熱傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程△tm---傳熱平均溫差恒溫傳熱時(shí)的平均溫度差變溫傳熱時(shí)的平均溫度差與冷熱流體流動(dòng)方向有關(guān)流動(dòng)方向并流：冷熱流體同向流動(dòng)逆流：冷熱流體反向流動(dòng)錯(cuò)流：冷熱流體相互垂直交叉流動(dòng)折流：流體存在折返流動(dòng)折流傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程△tm---傳傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程△tm---傳熱平均溫差變溫傳熱時(shí)的平均溫度差并流逆流熱端溫差熱端溫差冷端溫差冷端溫差---對數(shù)平均溫差傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程△tm---傳傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程△tm---傳熱平均溫差變溫傳熱時(shí)的平均溫度差---對數(shù)平均溫差例在套管式換熱器中，熱流體溫度由90℃冷卻到75℃，冷流體溫度由20℃加熱到50℃，分別計(jì)算兩流體逆流和并流時(shí)的對數(shù)平均溫差。解逆流時(shí)熱流體冷流體并流時(shí)其他條件一定時(shí)，逆流平均溫差比并流大,可節(jié)省傳熱面積傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程△tm---傳章節(jié)小結(jié)熱量衡算1、冷、熱流體均不發(fā)生相變變化：2、熱流體有相變無溫變，冷流體無相變：3、熱流體有相變且有溫變，冷流體無相變：總傳熱速率計(jì)算章節(jié)小結(jié)熱量衡算1、冷、熱流體均不發(fā)生相變變化：2、熱流體有傳熱計(jì)算示例例在一逆流操作的單程列管式換熱器中，用冷水將1.25kg/s的某液體（比熱容為1.9kJ/kg?℃），從80℃冷卻到30℃。冷水在管內(nèi)流動(dòng)，進(jìn)出口溫度分別為20℃和50℃。換熱器的列管規(guī)格為Φ25×2.5，若已知管內(nèi)外的對流傳熱系數(shù)分別為0.85和1.7kW/m2?℃，試求傳熱面積。假設(shè)污垢熱阻、管壁熱阻及換熱器的熱損失均可忽略。熱量衡算1、冷、熱流體均不發(fā)生相變變化：2、熱流體有相變無溫變，冷流體無相變：3、熱流體有相變且有溫變，冷流體無相變：總傳熱速率計(jì)算傳熱計(jì)算示例例在一逆流操作的單程列管式換熱器中，用冷水將1.傳熱計(jì)算示例例在一逆流操作的單程列管式換熱器中，用冷水將1.25kg/s的某液體（比熱容為1.9kJ/kg?℃），從80℃冷卻到30℃。冷水在管內(nèi)流動(dòng)，進(jìn)出口溫度分別為20℃和50℃。換熱器的列管規(guī)格為Φ25×2.5，若已知管內(nèi)外的對流傳熱系數(shù)分別為0.85和1.7kW/m2?℃，試求傳熱面積。假設(shè)污垢熱阻、管壁熱阻及換熱器的熱損失均可忽略。解因?yàn)槲酃笩嶙?、管壁熱阻及換熱器的熱損失均可忽略，所以因?yàn)閾Q熱器為逆流操作，所以熱流體冷流體所以傳熱計(jì)算示例例在一逆流操作的單程列管式換熱器中，用冷水將1.傳熱傳熱本章章節(jié)第一節(jié)概述（重點(diǎn)）第二節(jié)熱傳導(dǎo)（重點(diǎn)）第三節(jié)對流傳熱（重點(diǎn)）第四節(jié)傳熱過程計(jì)算（重點(diǎn)）第五節(jié)對流傳熱系數(shù)經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式第六節(jié)輻射傳熱第七節(jié)換熱器本章章節(jié)第一節(jié)概述（重點(diǎn)）對流傳熱對流傳熱過程分析湍流主體傳熱方式為對流傳熱層流底層傳熱方式為熱傳導(dǎo)固體層傳熱方式為熱傳導(dǎo)熱量從熱流體經(jīng)過固體層傳遞到冷流體過程中，兩側(cè)壁面處的層流底層是傳熱阻力的主要部分強(qiáng)化對流傳熱，就要加大流體湍流程度，減小層流底層的厚度對流傳熱對流傳熱過程分析湍流主體傳熱方式為對流傳熱層流底對流傳熱對流傳熱速率方程---牛頓公式量均為某一局部參數(shù)局部對流傳熱系數(shù)工程計(jì)算中采用平均值：平均對流傳熱系數(shù)總傳熱面積管內(nèi)管外α不是物性參數(shù)對流傳熱對流傳熱速率方程---牛頓公式量均為某一局部參數(shù)局部傳熱過程計(jì)算一、熱量衡算二、總傳熱速率計(jì)算熱量衡算冷流體熱流體熱交換器目的：計(jì)算冷、熱流體傳熱過程中熱量的多少----熱負(fù)荷（單位：W）1、冷、熱流體均不發(fā)生相變變化：Cp---平均定壓比熱容，取進(jìn)出口溫度平均值下的比熱容值2、熱流體有相變無溫變，冷流體無相變：r---冷凝潛熱，kJ/kg3、熱流體有相變且有溫變，冷流體無相變：傳熱過程計(jì)算一、熱量衡算熱量衡算冷流體熱流體熱交換器傳熱過程計(jì)算熱量衡算1、冷、熱流體均不發(fā)生相變變化：2、熱流體有相變無溫變，冷流體無相變：3、熱流體有相變且有溫變，冷流體無相變：例在一列管式換熱器中，殼程有絕壓為180kPa水蒸氣冷凝。某種液體在管內(nèi)流動(dòng)，其流量為2000kg/h，進(jìn)出口溫度分別為20和70℃，平均溫度下比熱容為2.5kJ/(kg?℃），試求蒸汽用量。假設(shè)換熱器熱損失可忽略，蒸汽冷凝后排出的為飽和水。解180kPa下水蒸氣冷凝潛熱為2210.9kJ/kg傳熱過程計(jì)算熱量衡算1、冷、熱流體均不發(fā)生相變變化：2、熱流傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程總傳熱系數(shù)W/（m2?℃）與K相對應(yīng)的總傳熱面積m2傳熱平均溫差℃？K---總傳熱系數(shù)局部（管外、管內(nèi)、管內(nèi)外平均）總傳熱系數(shù)傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程總傳熱系數(shù)與K傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程K---總傳熱系數(shù)間壁傳熱包括三個(gè)步驟：（1）熱流體對流管壁（2）熱管壁傳導(dǎo)冷管壁（3）冷管壁對流冷流體對于穩(wěn)定傳熱：dQ1=dQ2=dQ3傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程K---總傳熱傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程K---總傳熱系數(shù)兩側(cè)同除以dA0傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程K---總傳熱傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程K---總傳熱系數(shù)---總傳熱系數(shù)---傳熱熱阻如無特別說明，通常以管子外壁表面為基準(zhǔn)，即式中的K就指Ko傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程K---總傳熱傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程K---總傳熱系數(shù)總傳熱熱阻管外側(cè)對流傳熱熱阻管壁導(dǎo)熱熱阻管內(nèi)側(cè)對流傳熱熱阻通常管子表面有污垢會(huì)產(chǎn)生污垢熱阻：內(nèi)外表面污垢熱阻分別為Rsi和Rso傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程K---總傳熱傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程K---總傳熱系數(shù)傳熱面為平壁或薄管壁當(dāng)管壁熱阻和污垢熱阻均可忽略時(shí)提高總傳熱系數(shù)的方法如果兩側(cè)對流傳熱系數(shù)相差較大，需要提高較小側(cè)的對流傳熱系數(shù)才能夠提高總傳熱系數(shù)如果兩側(cè)對流傳熱系數(shù)相差不大，需要同時(shí)提高兩側(cè)的對流傳熱系數(shù)才能夠提高總傳熱系數(shù)

阻礙污垢產(chǎn)生或及時(shí)清除污垢傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程K---總傳熱傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程△tm---傳熱平均溫差恒溫傳熱時(shí)的平均溫度差變溫傳熱時(shí)的平均溫度差與冷熱流體流動(dòng)方向有關(guān)流動(dòng)方向并流：冷熱流體同向流動(dòng)逆流：冷熱流體反向流動(dòng)錯(cuò)流：冷熱流體相互垂直交叉流動(dòng)折流：流體存在折返流動(dòng)折流傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程△tm---傳傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程△tm---傳熱平均溫差變溫傳熱時(shí)的平均溫度差并流逆流熱端溫差熱端溫差冷端溫差冷端溫差---對數(shù)平均溫差傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程△tm---傳傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程△tm---傳熱平均溫差變溫傳熱時(shí)的平均溫度差---對數(shù)平均溫差例在套管式換熱器中，熱流體溫度由90℃冷卻到75℃，冷流體溫度由20℃加熱到50℃，分別計(jì)算兩流體逆流和并流時(shí)的對數(shù)平均溫差。解逆流時(shí)熱流體冷流體并流時(shí)其他條件一定時(shí)，逆流平均溫差比并流大,可節(jié)省傳熱面積傳熱過程計(jì)算總傳熱速率計(jì)算---總傳熱速率方程△tm---傳章節(jié)小結(jié)熱量衡算1、冷、熱流體均不發(fā)生相變變化：2、熱流體有相變無溫變，冷流體無相變：3、熱流體有相變且有溫變，冷流體無相變：總傳熱速率計(jì)算章節(jié)小結(jié)熱量衡算1、冷、熱流體均不發(fā)生相變變化：2