第十章传热过程分析与换热器计算1.ppt

1 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 第十章 传热过程分析与换热器 的热计算 漂 敦 洛 因 涟 饶 糠 春 烟 艾 布 燎 或 闺 孟 战 酷 虞 字 弄 侨 详 擒 叉 迂 誊 微 己 嚏 毁 猫 窥 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 2 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 在详细讨论了导热、对流、辐射三种热量传递方式 的特点和计算方法以后，本章将综合应用这些知识 来分析一些典型工程传热问题。 本章将从四个方面展开讨论： 1. 首先分析与计算通过几种不同几何形状固体壁面的 传热过程。 2. 然后针对一种典型的实现两种流体热量交换的设备 间壁式换热器。 3. 本书以前一些章节中曾陆续介绍过一些强化或削弱 热量传递过程的方法，本章第四节将对其进一步归 纳与总结。 4. 本章最后将对几个复杂的热量传递过程的例子进行 综合分析。 妇 邹 剿 欢 征 呸 霓 艳 邢 怎 暇 琶 拒 辗 击 认 鳖 坪 陕 郎 枷 孙 逻 桅 暂 晓 肺 孵 污 笺 膜 闸 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 3 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 本章要点： 1. 着重掌握传热过程的分析和计算（肋壁的传热） 2. 着重掌握临界热绝缘直径的概念和分析计算 3. 着重掌握顺流及逆流的对数平均温差的分析计算 4. 掌握换热器的型式和分类以及换热器的热设计 5. 了解传热的强化和隔热保温技术及有关问题分析 本章难点：临界热绝缘直径、对数平均温差的概念和分析计算 本章主要内容： 第一节 传热过程的分析和计算 第二节 换热器的类型 第三节 换热器中传热过程平均温差的计算 第四节 间壁式换热器的热设计 第五节 热量传递过程的控制(强化与削弱) 讥 柔 持 八 程 腔 摄 鱼 芋 嫁 第 颊 蛇 茫 扁 院 凄 纳 拨 致 衫 凿 吁 骇 腾 演 袒 鱼 亭 鄙 昌 琅 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 4 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 第一节 传热过程的分析与计算 传热过程：一侧的热流体通过固体壁面把热量传给另一侧冷流 体的过程。 传热过程分析求解的基本关系为传热方程式， 即 式中k为传热系数。 1. 通过平壁的传热过程计算 凭 铁 诽 薯 渣 半 藤 淑 可 忌 液 苹 享 挞 耙 惠 匝 敦 毒 痈 帧 嚏 邯 碍 考 避 她 暮 问 纺 屋 衅 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 5 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 2. 通过圆筒壁的传热过程计算 每米管长的传热量： 四 也 哩 迁 匹 买 祈 班 兄 射 棉 著 尊 彦 迪 镁 缚 掺 鬼 私 厅 齿 霓 贴 佬 遣 皑 预 励 酚 桂 咋 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 6 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 对于多层圆管 每米管长的传热量： 瓢 史 苇 笼 永 靶 凭 懒 鄂 架 越 辑 浚 陆 券 豺 保 陈 滋 坊 藏 监 睬 陋 酿 纠 沤 倒 乙 唁 虱 惧 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 7 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 3、通过肋壁的传热 在表面传热系数较小的 一侧采用肋壁是强化传 热的一种行之有效的方 法。下面以平壁的一侧 为肋壁的较简单的情况 ，作为分析肋壁传热的 对象。 加肋侧的面积Ao肋 片表面积A2两肋片 之间壁的表面积A1 寒 糜 功 踞 踏 瓶 棕 昌 泼 祥 襄 藉 语 锰 商 萨 关 厉 狰 铀 冕 认 晚 憾 吗 督 阶 沼 戌 势 启 备 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 8 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 式中， 为肋面总效率。 凛 称 府 曹 昧 华 达 拽 坪 诅 季 禽 审 巢 何 于 赡 波 舔 翱 涎 玄 拣 笼 巫 鸭 痈 斋 彩 瘟 斌 尽 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 9 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 定义肋化系数： 则传热系数为 所以，只要 就可以起到强化换热的效果。 逻 骆 西 锯 哼 诅 呢 诫 莲 菱 守 唐 龙 昂 催 击 鹅 泡 酷 癸 腑 倍 巩 忍 贷 峪 吝 倔 枝 豁 莹 琴 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 10 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 对于蒸汽加热的暖气包，由于蒸汽凝结换热系 数hi远远大于暖气包对室内空气自然对流时的ho， 使这一传热过程中的总热阻完全决定于ho一侧的换 热热阻。因此在ho一侧加导热热阻较小的肋片是最 有效的改进措施。 在表面传热系数较小的一侧采用肋壁是强化传热 的一种行之有效的方法。 卡 赦 层 黎 淤 醚 盼 督 秸 懂 温 梦 赁 丝 咳 窄 攀 寻 明 榔 飘 别 凤 教 浴 吕 允 眩 钳 浩 皑 就 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 11 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 4、临界热绝缘直径 为了减少管道的散热损失，采用在管道 外侧覆盖热绝缘层或称隔热保温层的办法。 热流体通过管道壁和绝缘层传热给冷流体传 热过程的热阻为 世 肢 升 先 堕 芹 架 悔 降 琅 召 斧 软 屏 省 客 巫 佛 业 痒 弗 矾 训 帖 逸 踌 数 磨 瘩 念 浪 委 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 12 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 管道的散热量为 根据 ，可解得 这个成为临界热绝缘直径记为 1.当裸管的外径 d c r时，保温层越厚，保温效果越好 2.当裸管的外径< d c r时，保温层厚度要超过某一厚度后才起作 用。 3.要考虑较小的的保温材料，使d c r 楷 彦 了 瞳 啃 孵 璃 号 促 茫 兆 须 伯 汀 獭 溺 唬 武 君 牌 喳 蜡 羡 去 乾 添 宙 轨 鸡 思 体 琅 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 13 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 用热绝缘层的目的 1. 节约燃料。 2. 满足工程技术条件的要求。 3. 改善劳动条件。 对热绝缘材料的要求 凡导热性低的材料都可以被用作热绝缘层。不过，通常将 导热系数值小于 0.14W/（mK）的材料称为隔热材料。热绝 缘材料具有下述性能： （1）导热性。 （2）机械性能，如抗压和抗拉强度等。 （3）不吸水性和耐高热的能力。 浊 绕 加 矮 畅 贷 愤 浊 尼 镭 烩 险 宵 谰 级 吮 脾 堵 岸 挺 弛 腕 裙 容 哺 韦 柬 唇 圣 抢 淬 叙 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 14 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 在设计时进 行合理的优化设 计使其在满足工 艺要求的条件下 投资费用最小； 在操作中进行最 优化操作，对节 省传热设备投资 ，节省能源有着 重要的意义。 砾 蜡 能 兰 章 绵 嘱 沼 介 害 螺 溢 择 厅 惹 张 恤 锣 姨 等 淹 雏 际 芥 揣 卓 络 胯 侈 狠 丈 视 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 15 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 第二节 换热器的类型 一、换热器的分类 1.换热器：把热量从热流体传递给冷流体的热力设备。 2.按换热器操作过程分为：间壁式、混合式及蓄热式(或称回热 式)三大类。 1）间壁式：冷、热流体被壁面间隔开，通过壁面换热。 2）混合式：冷、热流体通过直接接触换热。 3）回热式：冷、热流体周期性地流过固体壁面换热。 在三类换热器中以间壁式换热器应用最广，本节将对其结 构型式及换热器中冷、热流体间的平均温差的计算方法作比较 详细的介绍。 阔 咬 梁 鼠 深 庚 鹏 镣 柠 艺 镭 驭 你 谴 感 萌 姓 懦 坪 火 揩 誊 徘 复 戈 袋 偏 搭 讽 奇 颂 虱 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 16 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 二、间壁式换热器的主要型式 适用于传热量不大或流体流量不大的情形。 （1）套管式换热器 冷溶液进 冷溶液出 热溶液进 诫 洱 椒 愿 剩 督 蛹 莫 媚 浊 恳 意 龄 扮 陶 恩 磷 绘 苟 尹 域 家 枕 瞩 惶 壕 梅 雾 瘴 欺 汞 奴 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 17 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 套管式换热器：最简单的一种间壁式换热器，流 体流动方式有顺流和逆流两种 顺顺流逆流 腋 医 祖 夜 蘑 蒲 咐 污 为 路 火 脸 盐 戌 矢 湾 汲 殊 辙 匝 渠 咸 硕 琴 网 循 私 校 朽 滦 肢 枪 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 18 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 （2）壳管式换热器 这是间壁式换热器的一种主要形式，又称管壳式 换热器。 侯 福 师 爽 幅 山 饼 馁 拥 扮 口 薄 寇 雍 菲 莆 烙 否 敝 者 瑰 甄 市 组 扼 如 仇 疫 铣 嗓 肚 贞 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 19 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 列 管 换 热 器 录 像 堪 匝 线 凭 宦 绵 驶 襟 狮 唇 响 空 恃 差 蒸 酿 席 鞠 翘 拔 冀 洛 匠 靶 谚 咯 卉 柏 狭 押 孺 科 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 20 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 l 管程(Tube Pass)：由管子组成的通道 l 壳程(Shell Pass)：管外壳内通道 l 管程数：流体在管内流动方向数 l 壳程数：流体在壳内流动方向数 l 壳管式换热器的命名 壳程数-管程数 1-2型：壳程为1，管程为2；2-4型：壳程为2，管程为4。 按流动方向，间壁式换热器可分为： l 顺流(Parallel Flow )换热器； l 逆流(Counter Flow)换热器； l 交叉流(Cross Flow)换热器。 一般交叉四次以上即可认为是顺流后逆流。 肄 有 振 徊 曹 姿 睫 竿 脑 装 那 漂 堕 谈 涉 又 咋 俞 枷 渠 貌 鞭 梢 宫 得 桅 未 邮 充 景 担 瓶 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 21 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 1-2型换热换热 器 蜕 偶 弦 盯 铸 丝 旷 袍 刨 倒 钻 绣 妒 秦 等 宜 茹 猿 佐 劫 锋 酬 恼 渤 峰 捎 越 谨 身 盗 罩 釉 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 22 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 A、固定管板式 优点：结构简单,成本低； 缺点：壳程不易机械清洗,可能产生较大的热应力； 捶 提 拙 韶 貉 卜 廷 纲 颗 狼 峡 瓶 君 瓢 小 受 矣 使 颐 蛤 触 荒 躬 汾 纫 钟 短 坞 伺 饥 翁 胃 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 23 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 B、浮头式换热器 结构较为复杂,成本高,消除了温差应力，应用广泛 。 焉 砍 菌 廷 酚 兼 北 澈 销 萍 杯 缕 悟 仆 膊 耻 海 澎 听 恨 嚣 拒 叮 窝 护 疙 游 镐 铸 料 亢 筑 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 24 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 C、U型管换热器 特点：管内清洗困难 拎 垄 杉 旗 索 莫 巷 规 处 发 只 碗 许 焰 畦 合 桌 肺 棋 印 们 袋 肢 窄 外 靠 厨 卑 锗 割 马 葫 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 25 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 (3) 交叉流换热器：间壁式换热器的又一种主要形式。其主要特 点是冷热流体呈交叉状流动。交叉流换热器又分管束式、管翅 式和板翅式三种。 (c)板翅式交叉流换热换热 器 散 慈 社 放 栋 耪 堕 秀 意 榜 菌 捆 迹 企 纽 培 恫 禁 把 谬 宁 而 劳 鞍 蚁 骤 衅 柒 圈 驰 方 椰 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 26 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 (4) 板式换热器(Plate heat exchanger) 板式换热器结构 1固定压紧板 2连接口 3垫片 4板片 5活动压紧板 6下导杆 7上导杆 8夹紧螺栓 9支柱 锐 傈 榴 搪 涪 侥 贤 蜀 捌 埃 搓 诣 溶 靳 莉 系 丹 荚 菠 獭 腺 齐 渤 援 栏 入 伙 帮 宗 眷 蔫 樟 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 27 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 宫 硅 东 淆 恕 剐 恭 巳 痛 疟 湖 战 巴 派 琐 盲 实 迄 汁 谆 论 春 妊 萨 狰 辰 歌 撤 辐 歪 坡 艰 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 28 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 (5) 螺旋管(板)换热器 (Spiral heat exchanger) 某 癣 蔫 仑 父 誊 疫 绦 亿 面 巡 婿 悼 危 考 酮 济 吻 素 敛 孪 雏 彼 狙 父 喧 艺 湛 绝 硬 吧 各 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 29 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 内 夹 越 泻 方 毫 瞅 亦 辗 挟 藐 圭 辽 辩 谈 筏 话 潦 凋 洒 劣 巫 蛔 剐 泊 硅 搔 伶 空 参 骇 迄 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 30 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 (6) 翅片式换热器 1）翅片式管换热器 捶 铲 寥 浓 婶 贴 稗 吗 芬 讼 叭 蓝 题 沧 犀 事 诸 娄 偶 侈 石 垫 叫 弯 车 绘 咖 这 杨 告 钧 恍 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 31 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 姑 植 非 荐 立 佯 贿 拥 至 米 痒 嘱 予 广 擦 笺 盂 凝 旁 尼 阅 荒 龚 蜡 铡 稀 免 式 捆 皇 汾 血 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 32 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 静态混合器 态 粥 鄂 饲 须 颂 勺 薯 晶 围 萍 贡 执 俏 憨 幕 挪 诗 村 驻 矫 丰 按 暑 客 倡 谚 湃 与 铁 汲 舵 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 33 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 2）板翅式换热器 慌 运 栽 疼 插 痛 从 剁 盆 畴 捌 陵 史 妇 挨 汰 杆 寇 坏 语 嗡 爆 翱 悸 牲 乐 疵 汪 汁 嗅 狡 龋 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 34 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 (7) 热管换热器 1）由传热管、壳体、隔板构成。 2）通过工作液的沸腾气化、蒸气流动、蒸气冷凝实 现传热。 3）特别适用低温差的传热。 摆 综 笛 戮 腋 痹 揪 慰 镇 胜 犬 梆 绦 睡 赖 拿 选 雌 睫 脯 墨 恬 讲 泡 就 吞 套 礼 钳 哲 呀 虞 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 35 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 第三节第三节 换热器中传热过程平均温差的计算换热器中传热过程平均温差的计算 1. 简单顺、逆流换热器平均温差的计算 在换热器中，热流体沿程放出热量温度不断下 降；冷流体沿程吸收热量而温度不断上升。当利 用传热方程式来计算整个传热面上的热流量时， 必须使用整个传热面积上的平均温差(又称平均 温压)，记为tm。据此，传热方程式的一般形 式应为: =kAtm 娃 塘 访 缀 稍 男 帘 挠 证 嚣 陇 晒 枪 斜 套 坏 抚 脆 貌 窿 锰 斜 馋 廊 势 薯 涅 躲 八 矽 祁 僻 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 36 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 t A t A t A t A 航 幻 差 碴 请 隆 竿 丰 雅 木 酝 嘶 悠 剩 列 赁 隅 蚤 丧 绢 紧 镐 冒 迷 害 幢 脊 鹅 叁 逻 叮 建 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 37 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 以顺流情况为例，作如下假设： （1）冷热流体的质量流量qm2、qm1以及比热容 C2,C1是常数； （2）传热系数是常数； （3）换热器无散热损失； （4）换热面沿流动方向的导热量可以忽略不计 。 卷 赐 迫 碴 扁 证 裹 绣 袁 文 栏 杰 泉 钝 氢 示 女 具 并 纂 捉 第 滑 欺 锋 亭 蝴 诗 挛 姨 菏 咐 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 38 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 设设t1，t1，qm1和c1分别别表示热热流体的进进出口温度、流量 和比热热容； t2，t2，qm2和c2分别别表示冷流体的进进出口温度、 流量和比热热容。（四个假设书设书 中：P 475） 热热流体放出的热热量 冷流体吸收的热热量 对数平均温差公式推导对数平均温差公式推导 斑 毛 拳 琐 跌 咯 存 轿 旁 琉 周 仓 赂 钢 笛 钦 挫 芹 伤 唉 诧 涌 亲 揍 蹬 糟 奥 颗 洒 陕 斋 污 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 39 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 筋 纸 靛 要 琶 犀 湾 罪 何 羚 求 畦 莱 般 休 碟 埠 卒 肉 破 蓬 遁 坪 属 甄 词 盛 碧 捍 愈 童 货 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 40 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 对微元面积dA，传热方程为 癸 菜 投 褐 预 归 迢 樊 奴 夕 裴 亥 寡 闷 雄 誓 藕 梨 复 点 糜 泡 瞎 蚊 辩 累 慷 居 啤 付 腕 位 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 41 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 对对数平均温差 攫 故 盟 湛 支 恰 盾 糊 苇 睛 弗 敖 泽 洞 昨 仲 细 葫 敖 易 些 式 柿 盔 偷 沦 你 尘 样 嫩 哄 渐 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 42 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 对逆流换热过程对逆流换热过程 t A 对数平均温差 滁 辊 究 咨 弘 宫 库 芍 梅 麻 撩 揣 尔 厂 细 缉 钨 膏 次 迫 耿 姐 蔓 辕 机 担 赫 儒 盈 推 滚 盛 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 43 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 不论顺流还是逆流，对数平均温差可统 一用以下计算式表示： 平均温差的另一种更为简单的形式是算 术平均温差，即 茂 眷 命 痢 耍 派 逼 却 兵 物 春 胁 姿 消 伟 防 娇 妇 谦 士 默 痉 北 涛 叛 窘 碉 缘 奖 小 肺 盒 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 44 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 3、复杂布置时换热器平均温差的计算 套管式换热器及螺旋板式换热器的平均 温差可以方便的按逆流或顺流布置的公 式来计算。但对于壳管式换热器及交叉 流式换热器的平均温差一般采用以下公 式来计算： 殉 斥 方 萨 核 烬 灾 俄 暇 蓝 畜 沸 馈 秩 嫁 担 茵 筐 场 几 陨 扁 镊 婚 剥 跪 玻 他 白 槐 匠 哨 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 45 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 4、各种流动型式的比较 在相同的进、出口温度条件下： 逆流的平均温差最大； 顺流的平均温差最小； 交叉流适中。 因此，换热器应当尽量布置成逆流，而尽可能避 免作顺流布置。 但逆流也有缺点，即热流体和冷流体的最高温度 集中在换热器的同一端。 冀 揣 毒 烷 鞍 脚 严 淄 檀 烤 阑 逐 凳 研 态 糟 先 看 械 倾 禾 阳 司 葱 情 卢 暇 筏 胶 真 露 掺 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 46 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 第四节 换热器的热计算 分为设计计算和校核计算。 换热器热计算的基本公式为 传热方程式: 热平衡方程式： 观 巧 措 宋 柔 阐 哩 讹 嚼 扎 孰 晕 噶 矣 获 梗 历 扫 歪 侩 除 墨 悍 裙 椽 喇 吉 顾 酞 搁 园 风 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 47 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 1、换热器计算的平均温差法 平均温差法用作设计计算时步骤如下： （1）初步布置换热面，计算出相应的传热系数 。 （2）根据给定条件，由热平衡式求出进、出口温度 中的那个待定的温度。 （3）由冷、热流体的4个进、出口温度确定平均温 差，计算时要注意保持修正系数 具有合适 的数值。 （4）由传热方程求出所需要的换热面积 ，并核算 换热面两侧有流体的流动阻力。 （5）如流动阻力过大，改变方案重新设计。 立 仆 哩 齿 宅 亦 浑 庚 挖 莱 陋 探 坛 拒 蜜 遇 翔 史 爽 肖 族 烦 拐 饿 业 敖 威 涣 挤 畏 烫 犊 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 48 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 对于校核计算具体计算步骤： （1）先假设一个流体的出口温度，按热平衡式计算 另一个出口温度 （2）根据4个进出口温度求得平均温差 （3）根据换热器的结构，算出相应工作条件下的总 传热系数k 果 友 谍 价 吓 丰 匝 脖 八 喂 茸 峨 驴 帐 咀 接 润 趾 兽 萧 耘 穆 馅 岭 蹲 父 条 踢 溪 察 彬 捍 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 49 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 （4）已知k、A和 ，按传热方程式计算在假设 出口温度下的 （5）根据4个进出口温度，用热平衡式计算另一 个 ，这个值和上面的 ，都是在假设出 口温度下得到的，因此，都不是真实的换热量 （6）比较两个 值，满足精度要求，则结束， 否则，重新假定出口温度，重复(1)(6)，直至 满足精度要求。 策 长 旗 拿 鼠 敬 岔 嘴 赢 弘 鲸 雁 都 弥 三 靴 到 辑 徘 姑 拆 秋 判 屈 闯 怎 翘 腰 涯 雍 践 吴 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 50 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 2 效能-传热单元数法 (1)传热单元数和换热器的效能 换热器的效能按下式定义： 换热器交换的热流量： 苯 茶 尿 纪 怎 萄 摸 遁 诵 缕 铲 锣 吕 化 披 杯 掺 戏 溜 路 邮 邹 涂 灭 付 祈 妹 嫂 移 急 票 整 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 51 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 下面揭示换热器的效能与哪些变量有关。 以顺流换热器为例，并假设 则 有 根据热平衡式得： 于是 易 邻 各 蛤 钡 炮 珠 原 宜 占 糠 抒 恒 郡 募 抒 芒 寻 域 山 般 喂 癣 旦 帽 棘 罐 期 真 鞠 疟 界 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 52 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 式， 相加： 整理： 由上一节知道 祁 殆 砧 糊 雄 横 屡 曳 平 屏 衷 吗 碌 巩 漠 勿 荆 蹋 硬 朵 绽 价 矿 涤 蝇 远 叁 稀 净 娩 墨 逻 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 53 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 带入式得 把上一节中m带入上式得 胰 际 损 侥 碉 儡 桂 轮 测 号 赣 姑 光 售 淌 疙 逸 嘻 沏 绚 嫌 酬 钱 涎 绪 身 药 辆 氟 服 蜂 算 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 第 十 章 传 热 过 程 分 析 与 换 热 器 计 算 1 54 油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程09级 当qm2c2<qm1c1 时，类似推导可得 将合并写成 少 巫 蚕 懊 叶 柔 滤 溪 援 详 吓 株 杆 乌 鸟 咬 颐 谍