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第九章 传热过程和换热器 §9-1 传热过程的分析与计算 §9-2 换热器的种类和基本结构 §9-3 壳管式换热器的热计算 1. 对数平均温差法 2. 有效度－传热单元数法 §9-5 传热的强化和削弱 §9-1 传热过程的分析与计算 传热过程通常由导热、对流换热、辐射换热组合形成 目的：传热量的计算 增强传热 削弱传热 基本公式－－传热方程式 Q＝kA(tf1-tf2) W (9-1a) Q＝kAΔtm W (9-1b) k－－传热系数 W／（m２·℃) 一、通过大平壁的传热过程 单层大平壁 多层大平壁 对单层大平壁传热过程： 传热的增强 1.增加两种流体之间温差； 2.增大传热面积，如加肋（翅）片； 3.提高传热系数k，即降低传热热阻。 二、通过圆筒壁的传热过程 1. 单层圆筒壁传热公式 2.k的另一种表示方法 3. 多层圆筒壁传热公式 那么多层圆筒壁基于外表面的传热系数又应该是怎样的呢？ 四．临界热绝缘半径 为了减少管道的散热损失，常采用在管道外侧敷设热绝缘层或称隔热保温层的办法。 是否绝缘层越厚保温效果越好呢？ 函数 有一个极值存在 得 r2c称为临界热绝缘半径 r2c对保温层效果的影响分析 临界热绝缘半径的修正:   对于Re＝4000～40000的强迫绕流圆管的情况，m＝0.382，n＝0；对于管外为自然对流的水平圆管，m＝n＝0.25。 表9-1 换热器中传热系数k的大致范围 作业 9-1；9-5；9-9 §9-2 换热器的种类和基本结构 用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定的工艺要求的装置统称换热器。 分类：间壁式、蓄热式（或称回热式）、混合式及热管式四大类。 一、间壁式换热器的分类 按流动方向分：顺流、逆流、交叉流、混流 按表面结构形式分类：壳管式、肋片管式、板翅式、螺旋板式及板式等。 板翅式换热器 §9-3 管壳式换热器的热计算 (1-1型壳管式换热器） 二、假设条件 1.换热器外壳无对外散热 2.换热管无轴向导热 3.流体视为常物性流体 4.换热器内传热系数k为常量 二、 换热器热计算 换热器计算的两个基本公式 热平衡方程式 传热方程式 热平衡方程式 传热方程式 计算方法：对数平均温差法、有效度-传热单元数（ ε-NTU法）法 多流程壳管式、交叉流、混流式换热器的 设计计算： 已知： 求: A ①求 Q ②求 th2 ③求 ④求 A 校核计算： 已知 : 求 : 1.假设th2 已知, 求得tc2 2.求 3.由所得Q再算th2与假设比较，若差别大假设后再算。 例题：某1-1型壳管式换热器利用水的余热预热空气。热水以50kg/h的流量流过管内，进口温度为80℃，出口温度为45 ℃；空气在管外从相反的方向流过，空气流量727.86kg/h，进口温度为25 ℃。水的比热为cph=4.18kJ/(kg×℃)，空气的比热为cpc=1.005 kJ/(kg× ℃)。管内、外表面的对流换热系数各为500W/(m2× ℃)和50W/(m2×℃)，管的内直径和外直径分别为100mm和120mm，管子材料的导热系数为36W/(m* ×℃)。试求所需的换热面积。 解:Q=mhcph(th1-th2) =50/3600×4.18×1000×（80-45）=2032W tc2=tc1+Q/(mccpc) =25+2032/(727.86/3600×1005)=35℃ =[（80-35）-（45-25）]/ln[(80-35)/(45-25)] =30.8 ℃ =44W/(m2×℃） A=Q/(k△tm）=2032/（44×30.8）=1.5m2 2.有效度-传热单元数法(ε-NTU法) (Heat exchanger effectiveness-Number of heat transfer units) 对于校核问题，可避免试算，无需假设流体出口温度 ； 必须是二流体的热容量mcp和传热系