传热学第十五讲PPT讲稿.ppt
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1、传热学第十五讲第1页,共61页,编辑于2022年,星期五2 2、角系数的代数分析法、角系数的代数分析法由三个非凹表面组成的闭合系统角系数:由三个非凹表面组成的闭合系统角系数:两个相对的非凹表面角系数:两个相对的非凹表面角系数:第2页,共61页,编辑于2022年,星期五4、两黑体表面封闭系统的辐射传热两黑体表面封闭系统的辐射传热3、有效辐射与投入辐射的定义有效辐射与投入辐射的定义5 5、两个漫灰表面组成的封闭腔的辐射传热、两个漫灰表面组成的封闭腔的辐射传热第3页,共61页,编辑于2022年,星期五6 6、简化形式、简化形式简化形式简化形式1:平面或凸表面:平面或凸表面简化形式简化形式2:两个平行
2、平板两个平行平板简化形式简化形式3:大空间小物体:大空间小物体第4页,共61页,编辑于2022年,星期五第5页,共61页,编辑于2022年,星期五7.传热方程:传热方程:平壁传热平壁传热圆筒壁传热圆筒壁传热临界热绝缘直径临界热绝缘直径8.换热器分类换热器分类第6页,共61页,编辑于2022年,星期五传热方程:传热方程:10-3 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一、简单顺、逆流换热器平均温差的计算一、简单顺、逆流换热器平均温差的计算k 传热系数;传热系数;tm 冷热流体的传热温差冷热流体的传热温差在前面的传热计算中,都把在前面的传热计算中,都把 t 作为一个定值处。作
3、为一个定值处。对于换热器:情况不同;冷、热流体沿传热面进行换热,温对于换热器:情况不同;冷、热流体沿传热面进行换热,温度沿流向不断变化,温差度沿流向不断变化,温差tx也沿流向不断化。也沿流向不断化。换热器传热过程计算式中的传热温差应是整个换热器传热面换热器传热过程计算式中的传热温差应是整个换热器传热面的平均温差的平均温差 tm。第7页,共61页,编辑于2022年,星期五假设:假设:适用于简单逆流、顺流适用于简单逆流、顺流二、对数平均温差二、对数平均温差第8页,共61页,编辑于2022年,星期五第9页,共61页,编辑于2022年,星期五第10页,共61页,编辑于2022年,星期五当进、出口温差比
4、较接近时,可取其平均值:当进、出口温差比较接近时,可取其平均值:3.算术平均温差算术平均温差注:平均温差注:平均温差 对数平均温差。对数平均温差。第11页,共61页,编辑于2022年,星期五算术平均温差相当于温度呈直线变化的情况,因此,总是大于相算术平均温差相当于温度呈直线变化的情况,因此,总是大于相同进出口温度下的对数平均温差,当同进出口温度下的对数平均温差,当 时,两者的差时,两者的差别小于别小于4 4;当;当 时,两者的差别小于时,两者的差别小于2.32.3。第12页,共61页,编辑于2022年,星期五2、其它复杂布置时平均温差的计算、其它复杂布置时平均温差的计算实际温升实际温升理论温升
5、理论温升温差修正系数温差修正系数第13页,共61页,编辑于2022年,星期五壳侧壳侧1程,管侧程,管侧程,管侧程,管侧2,4,6,程时的温差修正系数程时的温差修正系数程时的温差修正系数程时的温差修正系数 第14页,共61页,编辑于2022年,星期五壳侧壳侧2程,管侧程,管侧4,8,12,程时的温差修正系数程时的温差修正系数 第15页,共61页,编辑于2022年,星期五交叉流,两侧流体都不混合时的温差修正系数交叉流,两侧流体都不混合时的温差修正系数 第16页,共61页,编辑于2022年,星期五交叉流,一侧混合、一侧不混合时的温差修正系数交叉流,一侧混合、一侧不混合时的温差修正系数 第17页,共6
6、1页,编辑于2022年,星期五三、各种流动形式的比较三、各种流动形式的比较(1)(1)顺流和逆流是两种极端情况,在相同的进出口温顺流和逆流是两种极端情况,在相同的进出口温度下,逆流的度下,逆流的 最大,顺流则最小;最大,顺流则最小;(2)顺流时)顺流时 ,而逆流时,而逆流时,则可能大于则可能大于 ,可,可 见,逆流布置时的换热最强。见,逆流布置时的换热最强。xTIn Outt1t2t”2xTIn Outt”1t1t2第18页,共61页,编辑于2022年,星期五四、简单换热器温度分布图四、简单换热器温度分布图1.流动方向流动方向顺流、逆流顺流、逆流2.曲线变化的快慢(或陡峭)曲线变化的快慢(或陡
7、峭)3.曲线的凸凹性曲线的凸凹性 顺流时顺流时 两线向中间弯曲两线向中间弯曲 逆逆流时流时 比较冷热两流体的进出口温差比较冷热两流体的进出口温差曲线向进出口温差小的流体曲线向进出口温差小的流体方向弯曲。方向弯曲。第19页,共61页,编辑于2022年,星期五逆逆流时流时(1 1)第20页,共61页,编辑于2022年,星期五第21页,共61页,编辑于2022年,星期五10.4 10.4 间壁式换热器的热设计间壁式换热器的热设计 1、设计类型与设计方法、设计类型与设计方法设计类型设计类型设计计算:设计计算:校核计算:校核计算:根据给定设计工况,设计新换热器,确定根据给定设计工况,设计新换热器,确定换
8、热面积换热面积对已有换热器,确定其非设计工况对已有换热器,确定其非设计工况下的换热能力下的换热能力设计方法设计方法平均温差法平均温差法传热单元数法传热单元数法计算方程计算方程热平衡式热平衡式传热方程式传热方程式链接链接第22页,共61页,编辑于2022年,星期五公式中的单位说明:公式中的单位说明:传热方程式传热方程式热平衡式热平衡式第23页,共61页,编辑于2022年,星期五2、换热器设计的平均温差法、换热器设计的平均温差法(1)根据给定条件,求待定温度。)根据给定条件,求待定温度。(2)初步布置换热面,并计算出相应的传热系数)初步布置换热面,并计算出相应的传热系数k。(3)计算平均温差,查找
9、温度修正系数。)计算平均温差,查找温度修正系数。(4)由传热方程求出面积)由传热方程求出面积A,并核算两侧流动阻力。,并核算两侧流动阻力。(5)流阻过大,则改变设计方案。)流阻过大,则改变设计方案。设计计算步骤:设计计算步骤:设计计算已知条件:设计计算已知条件:通常给定通常给定qm1c1、qm2c2以及以及4个温度中的个温度中的3个,求个,求k、A。第24页,共61页,编辑于2022年,星期五(1)先假设一个流体的出口温度,按热平衡求另一出口温度。)先假设一个流体的出口温度,按热平衡求另一出口温度。(2)根据)根据4个温度计算平均温差个温度计算平均温差tm。(3)根据结构,算出相应工作条件下的
10、传热系数)根据结构,算出相应工作条件下的传热系数k。(4)已知)已知kA和和tm,用传热方程求假设传热量,用传热方程求假设传热量ht。(5)根据)根据4个温度,用热平衡式求假设传热量个温度,用热平衡式求假设传热量hb。(6)比较)比较ht 与与hb,二者不符,则重新假设一个出口温度,二者不符,则重新假设一个出口温度,重复重复1-6的步骤,直到二者接近程度满足计算精度。的步骤,直到二者接近程度满足计算精度。校核计算步骤:校核计算步骤:校核计算已知条件:校核计算已知条件:通常给定通常给定qm1c1、qm2c2、t1、t2、A,利用三个基本方程,利用三个基本方程解其余未知量。解其余未知量。第25页,
11、共61页,编辑于2022年,星期五例例1:设计计算:设计计算已知:已知:求:求:(1)若为此换热器为)若为此换热器为逆流换热,逆流换热,A=?(2)若此换热器为)若此换热器为型管壳式换热器,型管壳式换热器,A=?第26页,共61页,编辑于2022年,星期五解:解:(1)根据热平衡方程)根据热平衡方程逆流逆流根据传热方程根据传热方程A=0.78m2=70kW(2)型管壳式换热器需求温差修正系数型管壳式换热器需求温差修正系数查得查得=0.94根据传热方程根据传热方程A=0.83m2第27页,共61页,编辑于2022年,星期五例例2:校核计算:校核计算求:求:已知:逆流换热器已知:逆流换热器第28页
12、,共61页,编辑于2022年,星期五l掌握掌握每章例题每章例题(不含每章小节中的例题不含每章小节中的例题)、作、作业、课堂所讲例题及业、课堂所讲例题及PPTPPT中的习题。中的习题。l掌握掌握总复习中的带框公式。总复习中的带框公式。l掌握掌握复习提要中的问题。复习提要中的问题。课程总复习课程总复习第29页,共61页,编辑于2022年,星期五第第1章章 绪论绪论2.对流换热:对流换热:或或3.黑体四次方定律:黑体四次方定律:1.一维稳态无限大平板(平壁):一维稳态无限大平板(平壁):或或4.传热方程:传热方程:第30页,共61页,编辑于2022年,星期五非稳态传热过程以及有内热源时,不能用热阻分
13、析法非稳态传热过程以及有内热源时,不能用热阻分析法.复习提要:复习提要:1.1.热量传递的基本方式。热量传递的基本方式。2.2.一维傅立叶定律的基本表达式及其中各物理量的定义。一维傅立叶定律的基本表达式及其中各物理量的定义。3.3.牛顿冷却公式的基本表达式及其中各物理量的定义。牛顿冷却公式的基本表达式及其中各物理量的定义。4.4.黑体辐射换热的四次方定律基本表达式及其中各物理量的定义。黑体辐射换热的四次方定律基本表达式及其中各物理量的定义。5.5.传热过程及传热系数的定义。传热过程及传热系数的定义。6.6.热阻的概念热阻的概念.对流热阻对流热阻,导热热阻的定义及基本表达式。导热热阻的定义及基本
14、表达式。7.7.三种导热方式中系数哪个是物性参数,哪个不是?三种导热方式中系数哪个是物性参数,哪个不是?8.8.对流换热和传热过程的区别对流换热和传热过程的区别.表面传热系数表面传热系数(对流传热系数对流传热系数)和传热系和传热系数的区别。数的区别。9.9.导热系数导热系数,表面传热系数和传热系数之间的区别表面传热系数和传热系数之间的区别.10.10.会分析一个实际问题的传热过程。会分析一个实际问题的传热过程。第31页,共61页,编辑于2022年,星期五1.1.导热基本定律(傅利叶定律)导热基本定律(傅利叶定律)导热基本定律(傅利叶定律)导热基本定律(傅利叶定律)或或2.导热系数导热系数第第2
15、章章 稳态导热稳态导热4.边界条件边界条件3.直角坐标系导热微分方程直角坐标系导热微分方程给定壁面温度给定壁面温度第一类边界条件:第一类边界条件:第二类边界条件:第二类边界条件:给定壁面热流密度给定壁面热流密度第三类边界条件:第三类边界条件:对流换热条件对流换热条件第32页,共61页,编辑于2022年,星期五5.5.多层平壁多层平壁(无内热源无内热源/一类边界一类边界)6.多层圆筒壁的稳态导热多层圆筒壁的稳态导热(无内热源无内热源/一类边界一类边界)tw1tw2tw3tw4tw1tw2tw3tw412重点:热流量、热流密度及层间温度的求解。重点:热流量、热流密度及层间温度的求解。重点:热流量、
16、热流密度及层间温度的求解。重点:热流量、热流密度及层间温度的求解。第33页,共61页,编辑于2022年,星期五7.等截面直肋稳态导热等截面直肋稳态导热第34页,共61页,编辑于2022年,星期五复习提要:复习提要:1.1.掌握掌握失量傅立叶定律的基本表达式及其中各物理量的定义。失量傅立叶定律的基本表达式及其中各物理量的定义。2.2.掌握掌握温度场温度场,等温面等温面,等温线的概念。等温线的概念。3.3.掌握掌握边界条件的种类。边界条件的种类。4.4.了解了解利用利用能量守恒定律和傅立叶定律能量守恒定律和傅立叶定律推导导热微分方程的基本方法推导导热微分方程的基本方法5.5.掌握掌握使用热阻概念使
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