第四章传热第一节

第四章传热第一节内容摘要：

TKLdldSdQLdlqL L xL xLL x  )( tTKSQq tTt tKtTKSQq  )(变温传热 (1) 逆流和并流 以套管式换热器中的逆流为例 ， 如图所设 ， 则由 dS中的热平衡 ， 得 所以 相减 令 —— 局部温差 且 假定为常数。 则 1T2T1t2tdttdTTtT 2T1T2t2t1t1tO QdtcWdTcWdQ pccphh pccphh cWdQdtcWdQdT 1,1 pccphh cWcWdQtTd 11)( tTt pcphcc ,ConstdQtd 所以 t与 Q成线性关系，其斜率也可为 而 所以 假定 为常数 ， 则 ， 令 —— 对数平均温差，当 时，。 所以 —— 总传热基本方程 显然，上式对并流也适用。 （ 2） 折流和错流 式中 —— 温差校正系数 0 12  Q ttdQtdtd SKdStTKdQ xx  )(Q tttdSK tdx 12   21 )( 12tt So x dSQ ttKttdxK xKKQ SttKtt )(ln 1212 1212ln ttttKSQ1212ln tttttm 21 tt  21 tttm mtKSQ 逆mtm tt  ),( RPft 式中 六、关于简化假定的讨论 当流体的温度变化较大时，流体的物性变化也较大，从而对流传热系数的变化也较大，最终使总传热系数变化较大，所以上述公式误差较大。 若 K随温度呈线性变化时，可用下式计算 若 K随温度不呈线性变化时，可分段计算，将每段的 K视为常数，则 或 若 K随温度变化较大时，应采用积分法： 或 1112 tT ttP 1221 tt TTR t  194图折流t  204图错流12211221ln tK tKtKtKSQjmjjj tSKQ )(  nj j 1  nj jmj jtK QS 1 )(  12 )()(00 TT x phhQ xS tTK dTcWtTK dQdSS  21 )()(00 tt x pccQ xS tTK dtcWtTK dQdSS七、 K的来源 经验值：由生产设备总结的大概数据，表 46。 实验值：由现场设备或实验装置测出的数据。 计算值：由对流传热 (系数 )关联式计算的数据。 八、保温层的临界直径 由 得 所以 由总传热方程 得 令 ， 所以 ， ， 所以 —— 临界热绝缘直径 （ 429a） ioioiomddbdddddln2ln iooioomo dddddbdbddb ln2ln2  osoiooiosiioio RdddddRddK  1ln211 oiooioiooodddddtTLdtTSKQ1ln21)()(ooiowoioowodddtTLdddtTLdQ1ln21)(1ln2)(01ln21121)(22  ooioooowodddddtTLdddQ 2111lnxxxx012 1 20  oodd  022  ooo dd  02   oodooc dd 2九 、传热单元数 1． 传热效率 ：实际传热量与最大可能传热量之比，即 显然，热、冷流体各自温度变化的最大值均为。 又由 知最大可能传热量应为 Wcp值较小的流体在最大温度变化下传递的热量，即 式中 —— 热容量流率 若 则 若 则 2．传热单元数 NTU（ Number of Transfer Units） 由 得 假定为 常数，则 max11 tT)()( 1221 ttcWTTcWQ pccphh )()( 11m inm a x tTWcQ p pWcphhp cWWc m in)(11211121 )( )( tT TTtTcW TTcWphhphhh pccp cWWc m in)(11121112 )( )( tT tttTcW ttcWpccpccc dLdntTKdStTKdtcWdTcWdQ xxpccphh  )()(tT dtdnK cWtTdTdnK cWdL x pccx phh  pcphx ccK ,  21120 ttpccTTphhL tT dtdKn cWtTdTdKn cWdLL  令 —— 传热单元长度， m； —— 传热单元数 所以 当 时 ， 即 由 得 所以，传热单元长度是温度变化 与该段换热器内的平均推动力 相等时的换热器长度。 1．传热效率和传热单元数的关系（ 与 NTU） 以单程逆流、热流体为最小值流体为例，且假定为常数。 由 得 或 所以 dKncWHdKncWHpcccphhh2112)()(ttcTThtTdtNTUtTdTNTUcchh N T UHN T UHL )()( cHL1)( cNTU  21 1tt tTdt ba abfdxxf ))(()(  21` 1)( 12tt mtT tttTdt12 tt mtT )( dStTKdtcWdTcWdQ pccphh )( phhcWKdStTdT pcccWKdStTdt   S phhTTh cWKdStTdTNT U 012)(2T1T2t1tO cHmtT )(  相减，得 令 并定积分，得 所以 而 所以 解之 —— （ 460） 同理 式中 并流、逆流、折流的 NTU关系分别见图 42 42 424。   21 0)( tt S pccc cWKdStT dtNT Uphhpccphhpccphh cWKd ScW cWKd ScWcWtT tTd )1()11()( pccphhh cWcWR   S phhhtT tT cWKdSRtT tTd 0)1()(21 12hh NT URtT tT )()1(ln 12 21 ])()]1(e xp[21 12 hh NT URtT tT ))(1()( 1111111 21112 tTttTtT TTTtT h  )()1()()(11111111111212112121tTRttTRTttTtT TTTT ttTtThhhh])()1(e xp[1 1 hhhh h NT URR   ])()1(e xp[1 ])()1(e xp[1 hhh hhh NT URR NT UR  ])()1(e xp[1 ])()1(e xp[1 ccc ccc NT URR NT UR  phhpccc cWcWR 第五节 对流传热系数关联式 一 、 对流传热的分类 强制对流 无相变 自然对流 对流传热 冷凝 有相变 沸腾 二 、 影响对流传热的因素 1． 流体的种类 牛顿型流体 非牛顿型流体 2． 流体的相变状况 无相变 有相变 3． 流体的物性 密度  动力粘度  导热系数  定压比热 cp 体积膨胀系数  4． 流体的进出口温度 冷流体温度 t1， t2。