两流体间的热量传递.ppt

返回*5-7间壁两侧流体热交换过程的分析5-8总传热系数和总传热速率5-9热量衡算和传热速率方程间的关系5-10传热平均温度差5-11传热效率～传热单元数法5-12壁温的计算两流体间的热量传递*间壁式换热器的传热过程一、基本概念热负荷Q’：工艺要求，某种流体需要温升或温降时，吸收或放出的热量，单位J/s或W。传热速率Q：热流量，单位时间内通过换热器的整个传热面传递的热量，单位J/s或W。热流密度q：热通量，单位时间内通过单位传热面积传递的热量，单位J/(s.m2)或W/m2。5-7间壁两侧流体热交换过程的分析*式中 A──总传热面积，m2。二、稳态与非稳态传热稳态传热非稳态传热*三、冷热流体通过间壁的传热过程t2t1T1T2对流对流导热冷流体Q热流体*5-8总传热系数和总传热速率方程dAt2m1，T1m2，t1T2*一、对流传热速率——牛顿冷却定律流体被冷却：式中 Q──对流传热速率，W；?1──对流传热系数，W/(m2·℃)；Tw──壁温，℃；T──热流体平均温度，℃；A1──传热面积，m2。*式中 ?t──总有效膜厚度；?e──湍流区虚拟膜厚度；?──层流底层膜厚度。下面来推导牛顿冷却定律建立膜模型：流体被冷却：TTWttW?t热流体导热系数热流体侧对流传热系数*1.牛顿冷却定律是一种推论，又dQ2∝?t。2.复杂问题简单化表示。推动力：阻力：总结：*热流体固体壁面一侧固体壁面一侧另一侧固体壁面另一侧冷流体twTw对流对流导热冷流体热流体tTQ二、总传热系数K*（3）管内对流（1）管外对流（2）管壁热传导对于稳定传热*式中K——总传热系数，W/(m2·K)。*三、K的计算1．当传热面为平面时，dA=dA1=dA2=dAm2．以内表面为基准(dA=dA1):*式中K1—以换热管的内表面为基准的总传热系数；dm——换热管的对数平均直径。以壁平均表面为基准：以外表面为基准：近似用平壁计算*3．1/K值的物理意义*四、总传热速率方程式中K——平均总传热系数；?tm——平均温度差。——总传热速率方程（1）求K平均值。（2）热量衡算式与传热速率方程间的关系。（3）?tm的求解。*五、污垢热阻式中R1、R2——传热面两侧的污垢热阻，m2·K/W。六、总传热系数K的大致数值范围（见表5—6）K=f(物性、传热形式、流速、传热壁性质、接触情况）七、关于提高K值途径的讨论(P148例5-6)（见表5—5）*5-9热量衡算和传热速率方程间的关系无热损失：热流体m1,T1,cp1,H1T2H2冷流体m2,t1,cp2,h1t2h2*无相变时热量衡算：式中Q──热冷流体放出或吸收的热量，J/s；m1,m2──热冷流体的质量流量，kg/s；cp1,cp2──热冷流体的比热容，J/(s.℃)；h1,h2──冷流体的进出口焓，J/kg；H1,H2──热流体的进出口焓，J/kg。*相变时热量衡算：式中r──热流体的汽化潜热，kJ/kg；TS──热流体的饱和温度，℃。传热计算的出发点和核心：*一、恒温传热二、变温传热?tm与流体流向有关5-10传热平均温度差逆流并流错流折流*1、逆流和并流时的?tmt2t1T1T2t1t2T1T2t2tAt1T2T1t2tAt1T2T1逆流并流*以逆流为例推导假设：1）定态传热、定态流动，m1、m2一定2）cp1、cp2为常数，为进出口平均温度下的3）K沿管长不变化。4）热损失忽略不计。*T2t1t2T1dTdtdAAt?t2?t1Tt*1）也适用于并流T2t1t2T1A?t2?t1*2）较大温差记为?t1，较小温差记为?t2；3）当?t