环境工程原理第四章 传热.ppt

五、高温设备及管道的热损失 对流： 辐射： 令?=1 总热损失： ?T——对流-辐射联合传热系数，W/(m2.K) （1）空气自然对流，tW150?C （2）空气沿粗糙壁面强制对流 管道及圆筒壁保温层外 空气速度u5m/s 平壁保温层外 空气速度u=5m/s 一、换热器的分类 按用途分类 加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再沸器 按冷、热流体热量交换方式分类 混合式、蓄热式、间壁式 第六节 换热器 二、间壁式换热器的类型 （一）夹套换热器 优点： 结构简单 缺点： A小 釜内?小 强化措施： 釜内加搅拌 釜内加蛇管 夹套内加折板 （二）蛇管换热器 1. 沉浸式 强化措施：容器内加搅拌器，提高K 优点： 结构简单 管内能耐高压 缺点： 管外?小 2. 喷淋式 优点： 结构简单 管内能耐高压 管外? 比沉浸式大 缺点： 喷淋不易均匀 占地面积大 （三）套管换热器 优点： 结构简单 能耐高压 ? (K)或?tm大 缺点： 结构不紧凑A/V小 接头多，易漏 （四）列管换热器 管板、管束、封头、壳体 1. 固定管板式 特点：结构简单；但壳程检修和清洗困难。 ——加热补偿圈（膨胀节） 当管内外流体温差Δ t 50℃ 时，需考虑温度热补偿。根据热补偿方式不同，列管式换热器分为： 2. 浮头式 特点：可完全消除热应力,便于清洗和检修, 结构复杂 3. U型管式 特点：结构较浮头简单；但管程不易清洗。 三、列管换热器的选用 1. 根据工艺任务，计算热负荷 2. 计算?tm 3. 依据经验选取K，估算A 4. 确定冷热流体流经管程或壳程，选定u 先按单壳程多管程计算，如果?0.8，应增加壳程数； 由u和qm估算单管程的管子根数，由管子根数和估算的A，估算管子长度，再由系列标准选适当型号的换热器。 5. 核算K 分别计算管程和壳程的?，确定垢阻，求出K，并与估算的K进行比较。如果相差较多，应重新估算。 6. 计算A 根据计算的K和?tm，计算A，并与选定的换热器A相比，应有10%~25%的余量。 (1) 流体流程选择 管程：不清洁或易结垢、腐蚀性、压力高的流体 壳程：饱和蒸汽、需要冷却、粘度大或流量小的流体 原则：传热效果好，结构简单，清洗方便 (2) 流体流速的选择 u选择是经济权衡，要避免层流流动 u????K?，在同Q、?tm下A?，节省设备费 u??hf? ? ，操作费用增加 (3) 换热器中管子的规格和排列方式 管子的规格：?19×2mm和?25×2.5mm 管长：1.5m、2.0m、3.0m、6.0m 排列方式： 正三角形直列 正方形直列 正方形错列 正三角形错列 圆缺形 圆盘形 （5）管程：管程增多，管内流体u???? 加挡板：增大壳程流体的湍动?壳程?? (4) 折流挡板 四、传热过程的强化途径 1. 增大?tm 加热剂T1?或冷却剂t1? 两侧变温，尽量采用逆流 强化传热，可?tm?、A/V?、K? 2. 增大A/V 直接接触传热，可增大A 和湍动程度 3. 增大K 减小壁、污垢及两侧流体热阻中的主要热阻 提高?较小一侧有效 提高?的方法(无相变)： 增大流速——多管程 加扰流元件——壳程加挡板 改变传热面形状和增加粗糙度 五、新型的换热器 （一）平板式换热器 增加刚性；提高湍动程度；增加A；易于液体均匀分布 优点： 结构紧凑 操作灵活 K大 缺点： 耐温、耐压差, 易漏 处理量小 （二）螺旋板式换热器 优点： 结构紧凑 不易结垢,堵塞 K大 保持逆流,?tm大 缺点： 压力,温度不能太高 难以维修 （三）板翅式换热器 优点： 流体湍动程度高，K大； 结构紧凑，单位体积的A较大； 缺点： 易堵塞，清洗困难； 构造复杂 （四）翅片管换热器 增加A，增强管外流体的湍动来提高? 传导对流和辐射 稳态传热与不稳态传热 傅里叶定律、牛顿冷却定律及传热基本方程 传热过程的平衡关系和速率关系 对数平均温差 热阻概念及传热控制步骤 膜状冷凝和滴状冷凝 核状沸腾和膜状沸腾 黑体白体透热体 吸收率（黑度）反射率和折射率 强化传热和削弱传热的措施 换热器流体流动路径选择 基本概念 小 结 基本公式 单层圆筒壁的导热速率 单层平壁导热速率的工作方程式 三层平壁导热速率的工作方程式 三层圆筒壁的导热速率 辐射传热速率 高温设备热损失 小 结 对流传热过程 对流传热系数的计算：无相变化和有相变化 对流传热的特征准数关联式 第四节 传热过程计算 总传热速率方程 式中 Q──传热速率，W；