傳熱全冊(cè)配套完整課件

傳熱全冊(cè)配套完整課件利用傳熱控制生產(chǎn)過程的溫度單元操作中的熱量傳遞:蒸發(fā)、干燥、精餾……保溫能量綜合利用熱力學(xué)：傳熱學(xué)：第一節(jié)概述研究體系由一種平衡狀態(tài)變?yōu)榱硪环N平衡狀態(tài)需要多少能量和傳遞的方向，但不能指出這一變化的快慢；不僅研究熱量為什么傳遞，而且研究熱量的傳遞速率。將熱力學(xué)和傳熱學(xué)結(jié)合起來才能解決傳熱問題。

一、化工生產(chǎn)中的傳熱1、熱傳導(dǎo)（導(dǎo)熱）物體各部分之間不發(fā)生相對(duì)位移，僅借分子、原子和自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而引起的熱量傳遞。原因：存在溫度差二、傳熱的基本方式第一節(jié)概述2、熱對(duì)流流體各部分質(zhì)點(diǎn)發(fā)生相對(duì)位移而引起的熱量傳遞原因自然對(duì)流——溫差導(dǎo)致密度不同強(qiáng)制對(duì)流——外力攪動(dòng)引起的對(duì)流對(duì)流傳熱化工生產(chǎn)中常遇到流體流過固體壁面時(shí)發(fā)生的對(duì)流和導(dǎo)熱聯(lián)合作用的傳熱過程，即熱是由流體傳到固體表面（或反之）的過程，又稱給熱。其特點(diǎn)是靠近壁面附近的流體層中依靠導(dǎo)熱方式傳熱，而流體主體中則主要依靠對(duì)流方式傳熱。第一節(jié)概述二、傳熱的基本方式3、熱輻射本章主要介紹導(dǎo)熱和對(duì)流傳熱，在此基礎(chǔ)上研究冷熱流體透過固體壁面進(jìn)行換熱的過程。熱量以電磁波的形式傳遞，不需要任何介質(zhì)。熱量傳遞過程中伴隨能量的轉(zhuǎn)換。只有當(dāng)物體溫度較高、溫差較大時(shí)，輻射傳熱才能成為主要方式。第一節(jié)概述二、傳熱的基本方式1、冷熱流體的接觸方式

參與傳熱的兩種流體被隔開在固體間壁的兩側(cè)，冷、熱兩流體在不直接接觸的條件下通過固體間壁進(jìn)行熱量的交換。是最常見的換熱方式。傳熱面積大，換熱效率高，設(shè)備簡單，冷熱流體必須混合；蓄熱式直接接觸式結(jié)構(gòu)簡單，耐高溫，設(shè)備體積大，二流體有一定摻混；間壁式三、基本概念第一節(jié)概述2、典型間壁式換熱器及有關(guān)術(shù)語

套管式換熱器管殼式換熱器夾套式換熱器溫度：熱流體T1、T2

冷流體t1、t2

管程、殼程

換熱器的傳熱面積

類型術(shù)語三、基本概念單程列管式換熱器多程列管式換熱器第一節(jié)概述3、傳熱速率和熱通量

熱負(fù)荷Q’

熱流體或冷流體達(dá)到指定溫度需要吸收或放出的熱量，單位是J/s或W

傳熱速率Q

單位時(shí)間內(nèi)通過傳熱面的熱量（）熱通量q

單位時(shí)間內(nèi)通過單位傳熱面?zhèn)鬟f的熱量

單位四、穩(wěn)定傳熱及非穩(wěn)定傳熱三、基本概念第一節(jié)概述溫度場(chǎng)

任一瞬間物體或系統(tǒng)內(nèi)各點(diǎn)溫度分布的總和穩(wěn)定傳熱

等溫面

物體內(nèi)溫度相等的各點(diǎn)所構(gòu)成的面

溫度不同的等溫面不能相交，等溫面上無熱量傳遞，與等溫面相交的任何方向上都可能有熱量傳遞。溫度梯度

相鄰兩個(gè)等溫面之間，溫度變化與位置變化的比值

它為向量，正方向指向溫度增加的方向，與熱流方向相反

一維穩(wěn)定傳熱，速度梯度為一、溫度場(chǎng)與溫度梯度圖第二節(jié)熱傳導(dǎo)二、傅立葉定律

通過等溫表面的導(dǎo)熱速率與溫度梯度及傳熱面積成正比式中為導(dǎo)熱系數(shù)，單位是W/(m·℃),負(fù)號(hào)表示熱流方向與溫度梯度方向相反。用熱通量來表示一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)說明1、傅立葉定律為熱傳導(dǎo)的基本定律；2、不是根據(jù)基本原理推導(dǎo)，而是由實(shí)驗(yàn)得到的。第二節(jié)熱傳導(dǎo)三、導(dǎo)熱系數(shù)λ定義式

物理意義

越大，導(dǎo)熱性能越好。欲強(qiáng)化傳熱，應(yīng)選用

大的材料；相反要削弱傳熱，選用

小的材料。溫度梯度為1時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過單位傳熱面積的傳熱速率，數(shù)值上等于單位溫度梯度下的熱通量。

導(dǎo)熱系數(shù)用來表征物質(zhì)的導(dǎo)熱能力，是物質(zhì)的物理性質(zhì)之一。其大小與物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、密度、溫度、壓強(qiáng)等有關(guān)。

第二節(jié)熱傳導(dǎo)常見物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)名稱導(dǎo)熱系數(shù)W/(m·℃)名稱導(dǎo)熱系數(shù)W/(m·℃)鑄鐵62.8銅377鋼45水0.6不銹鋼16空氣0.026物質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)的數(shù)量級(jí)物質(zhì)種類氣體液體非導(dǎo)固體金屬絕熱材料λ/W/(m·℃)0.006～0.60.07～0.70.2～3.015～420<0.25第二節(jié)熱傳導(dǎo)四、傅立葉定律的應(yīng)用

1、單層平壁的熱傳導(dǎo)

三點(diǎn)假設(shè)①平壁材料均勻,導(dǎo)熱系數(shù)λ不隨溫度而變;②平壁內(nèi)溫度僅沿垂直于壁面的x方向變化;③平壁面積A與厚度b相比很大,從壁邊緣處損失的熱可忽略.第二節(jié)熱傳導(dǎo)邊界條件若積分上限由改為則當(dāng)

不隨t變化，t～x直線關(guān)系；若

隨t變化關(guān)系為：則t～x為拋物線關(guān)系。第二節(jié)熱傳導(dǎo)2、多層平壁的熱傳導(dǎo)

以三層平壁為例，各層壁厚分別為b1、b2、b3，導(dǎo)熱系數(shù)分別為、、，假設(shè)層與層間接觸良好，即相接觸的兩表面溫度相同，各表面溫度為t1、t2、t3、t4，且t1>t2>t3>t4。∵穩(wěn)態(tài)傳熱∴第二節(jié)熱傳導(dǎo)推廣至n層例1、有一平壁燃燒爐,爐壁由三種材料構(gòu)成.最內(nèi)層為耐火磚,厚度為150mm,導(dǎo)熱系數(shù)可取1.05W/(m℃);中間層為保溫磚,厚度為290mm,導(dǎo)熱系數(shù)為0.15W/(m℃);最外層為普通磚,厚度為228mm,導(dǎo)熱系數(shù)為0.81W/(m℃).測(cè)得爐內(nèi)外壁溫度分別為1016℃和34℃,求單位面積上熱損失和各層間接觸界面的溫度.假設(shè)各層接觸良好.第二節(jié)熱傳導(dǎo)

設(shè)t2為耐火磚和保溫磚間界面溫度，t3保溫磚和普通磚間界面溫度。材料溫度差℃熱阻（m2℃/W）耐火磚59.50.1429保溫磚805.11.933普通磚117.40.2815溫度差和熱阻成正比

第二節(jié)熱傳導(dǎo)3、單層圓筒壁的熱傳導(dǎo)

內(nèi)半徑r1，外半徑r2，長度l，壁溫：內(nèi)t1、外t2，t1>t2

半徑r處取dr厚一層，因很薄，傳熱面積近似不變，為2πrl，溫差為dt。第二節(jié)熱傳導(dǎo)說明①將上式變形對(duì)數(shù)平均半徑對(duì)數(shù)平均面積②對(duì)于r2/r1<2的圓筒壁，以算術(shù)平均值代替對(duì)數(shù)平均值導(dǎo)致的誤差<4%。作為工程計(jì)算，這一誤差可以接受，此時(shí)第二節(jié)熱傳導(dǎo)④通過平壁的熱傳導(dǎo)，各處的Q和q均相等；而在圓筒壁的熱傳導(dǎo)中，圓筒的內(nèi)外表面積不同，各層圓筒的傳熱面積不相同，所以在各層圓筒的不同半徑r處傳熱速率Q相等，但各處熱通量q卻不等。③圓筒壁內(nèi)的溫度分布t～r成對(duì)數(shù)曲線變化(假設(shè)

不隨t變化)4、多層圓筒壁導(dǎo)熱第二節(jié)熱傳導(dǎo)例2φ38mm×2.5mm的水蒸汽管[鋼的λ=50W/(m·K)]包有隔熱層.第一層是40mm厚的礦渣棉[λ=0.07W/(m·K)],第二層是20mm厚的石棉泥

[λ=0.15W/(m·K)].若管內(nèi)壁溫度為140℃,石棉泥外壁溫度為30℃.試求每米管長的熱損失速率.若以同量的石棉作內(nèi)層,礦渣棉作外層時(shí),情況如何?試作比較.解:根據(jù)題意得若以同量石棉作內(nèi)層,礦渣棉作外層,則從而求得選用隔熱材料包裹管路時(shí)，在耐熱性等條件允許下，導(dǎo)熱系數(shù)小的應(yīng)包在內(nèi)層。計(jì)算表明金屬管的熱阻實(shí)際上是可忽略的。小結(jié)傳熱的三種方式傳熱過程的基本概念及常用術(shù)語傅立葉定律平壁及圓筒壁的導(dǎo)熱計(jì)算返回返回返回返回殼程管程返回單程列管式換熱器

1—外殼2—管束3、4—接管5—封頭

6—管板7—擋板返回雙程列管式換熱器1—?dú)んw2—管束3—擋板4—隔板返回返回返回第二章傳熱第三節(jié)對(duì)流傳熱一、概述

一、定義及分類

流體流過固體壁面時(shí)流體與壁面間的傳熱過程。定義:流體無相變時(shí)的對(duì)流傳熱流體有相變時(shí)的對(duì)流傳熱自然對(duì)流強(qiáng)制對(duì)流蒸汽冷凝液體沸騰分類2、對(duì)流傳熱過程分析

層流底層過渡層湍流主體層流層

沿軸向流動(dòng)，無徑向混合，依靠導(dǎo)熱，主要溫差及熱阻集中在層流層。

緩沖層

導(dǎo)熱、對(duì)流同時(shí)存在，溫度緩慢變化。

湍流區(qū)

質(zhì)點(diǎn)劇烈運(yùn)動(dòng)，混合均勻，無溫差，無熱阻。3、熱邊界層

定義流體流過壁面時(shí)，因受壁面影響而形成的一層溫度梯度較大的區(qū)域，叫熱邊界層。（對(duì)流傳熱中有明顯溫度梯度的區(qū)域）①熱邊界層越薄，溫度梯度越大，傳熱速率越大；

②流體向管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，熱邊界層也存在形成和發(fā)展的過程；③破壞熱邊界層，有利于傳熱；④熱邊界層與流動(dòng)邊界層的關(guān)系。說明二、對(duì)流傳熱速率及傳熱系數(shù)1、牛頓冷卻定律

推動(dòng)力溫差

阻力

影響因素很多，但一定與傳熱面積成反比

對(duì)流傳熱系數(shù)

單位是2、對(duì)流傳熱系數(shù)

定義式單位溫差、單位面積的傳熱速率。

說明

③有相變?chǔ)?gt;無相變?chǔ)粒?/p>

強(qiáng)制對(duì)流α>自然對(duì)流α；

液體α>氣體α。

①大，傳熱快；

與不同，不是物理性質(zhì)之一，受很多因素影響；3、影響α的因素

1）流體的種類及相變化的情況

2）流體的性質(zhì)：3）流體的溫度：4）流體的流動(dòng)狀態(tài)5）流動(dòng)產(chǎn)生的原因：（強(qiáng)制對(duì)流、自然對(duì)流）6）傳熱面的形狀、位置、大小等4、傳熱過程的準(zhǔn)數(shù)準(zhǔn)數(shù)名稱符號(hào)準(zhǔn)數(shù)式意義努塞爾數(shù)Nu表示傳熱系數(shù)的準(zhǔn)數(shù)雷諾數(shù)Re確定流動(dòng)狀態(tài)的準(zhǔn)數(shù)普朗特?cái)?shù)Pr表示物性影響的準(zhǔn)數(shù)格拉曉夫數(shù)Gr表示自然對(duì)流影響的準(zhǔn)數(shù)5、傳熱系數(shù)的準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式狄丟斯式當(dāng)流體被加熱時(shí)：n=0.4當(dāng)流體被冷卻時(shí)：n=0.3流體在圓管內(nèi)作強(qiáng)制湍流低黏度流體高黏度流體當(dāng)流體被加熱時(shí)：c=1.05當(dāng)流體被冷卻時(shí)：c=0.95三、流體有相變時(shí)的對(duì)流傳熱1、液體沸騰液體受熱沸騰時(shí)，因發(fā)生相變而吸收大量的氣化熱，并因氣泡產(chǎn)生而使加熱面附近的流體劇烈攪動(dòng)，從而具有較高的傳熱膜系數(shù)

2、蒸汽冷凝

飽和氣體冷凝為飽和液體，會(huì)釋放出氣化潛熱，冷凝液的溫度與蒸汽溫度相同。冷凝時(shí)蒸汽中若含有不凝性氣體，會(huì)使傳熱系數(shù)大大降低。過熱蒸汽冷凝：先以顯熱傳熱，與普通氣體一樣，較小。THEEND第二章傳熱第四節(jié)傳熱計(jì)算總傳熱過程熱流體經(jīng)管壁向冷流體傳熱的過程

對(duì)流傳熱對(duì)流傳熱傳導(dǎo)傳熱一、傳熱計(jì)算的基本方程1、熱負(fù)荷、熱量衡算式無相變有相變熱流體冷凝先冷凝后冷卻2、傳熱速率方程通常壁溫不易獲得，所以用進(jìn)出口溫度計(jì)算溫差，引入總傳熱速率方程：——傳熱面積——平均溫度差——總傳熱系數(shù)對(duì)同一換熱器有3、換熱器校核1)用傳熱面積校核：換熱器面積為

由計(jì)算出A，若則換熱器適用。2)用傳熱速率校核：若適用2、變溫差傳熱冷熱流體的流動(dòng)方向并流逆流錯(cuò)流折流二、平均溫度差的計(jì)算1、恒溫差傳熱并流與逆流時(shí)的平均溫度差動(dòng)畫以逆流為例傳熱速率方程熱負(fù)荷

說明1）為計(jì)算方便，溫差較大者為2）當(dāng)時(shí)3）逆流與并流，的計(jì)算式相同4）當(dāng)進(jìn)、出口溫度相同時(shí)，逆流的大于并流的對(duì)數(shù)平均溫度差例：熱流體120℃→70℃，冷流體20℃→60℃，求并流和逆流時(shí)的平均溫度差。解：①并流時(shí)②逆流時(shí)℃℃若兩種情況下?lián)Q熱條件接近，近似認(rèn)為兩者換熱系數(shù)相同，熱負(fù)荷相同時(shí)即同等條件下，逆流所需傳熱面積小于并流的，可減小設(shè)備體積。例1、在一外表面積Ao為300m2的單程管殼式換熱器中，300℃的某種氣體流過殼程并被加熱到430℃，另一種560℃的氣體作為加熱介質(zhì)，兩氣體逆流流動(dòng)，流量均為1×104kg/h，平均比熱容均為1.05kJ/kg℃。試求總傳熱系數(shù)。假設(shè)換熱器的熱損失為殼方氣體傳熱量的10%。解：560417430300三、總傳熱系數(shù)1、K的推導(dǎo)討論①A可取Ai、Ao、Am，工程上習(xí)慣取Ao；②對(duì)于圓管，A可換算為d，則2、污垢熱阻管壁內(nèi)側(cè)污垢熱阻：管壁內(nèi)側(cè)污垢熱阻：3、K值計(jì)算的簡化1）平壁或薄的圓筒壁：di、do、dm、（Ai、Ao、Am）近似相等，則2）新的、平壁（薄壁）換熱器：污垢熱阻可忽略，則3）新的、平壁（薄壁）換熱器：污垢熱阻及管壁熱阻都忽略4）當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí)總熱阻是由熱阻大的一側(cè)對(duì)流傳熱所控制，即當(dāng)兩個(gè)對(duì)流傳熱系數(shù)相差較大時(shí)，欲提高K值，關(guān)鍵在于提高對(duì)流傳熱系數(shù)較小的一側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)。4、K值的獲得1）計(jì)算2）實(shí)驗(yàn)測(cè)定3）經(jīng)驗(yàn)值四、壁溫的估算試差：假設(shè)一tw，計(jì)算、，用上式近似計(jì)算tw

，壁溫應(yīng)接近于α大的一側(cè)流體的溫度。五、傳熱面積的計(jì)算六、傳熱過程的強(qiáng)化1、增大傳熱平均溫度差1）兩側(cè)變溫情況下，盡量采用逆流流動(dòng)；2）提高加熱劑的溫度或降低冷卻劑的溫度。注：利用來強(qiáng)化傳熱是有限的。2、增大總傳熱系數(shù)K1）盡可能利用有相變的熱載體，以提高對(duì)流傳熱系數(shù)；2）用大的熱載體，如液體金屬Na等；3）減小金屬壁、污垢及兩側(cè)流體熱阻中較大者的熱阻；4）提高較小一側(cè)有效。提高的方法包括：增大流速、管內(nèi)加擾流元件、改變傳熱面形狀和增加粗糙度等。3、增大單位體積的傳熱面積1）直接接觸傳熱：可增大A和湍動(dòng)程度，使Q↑；2）采用高效新型換熱器。如板式換熱器、強(qiáng)化管式換熱器、熱管換熱器、流化床換熱器等例2、換熱器，管組成單程列管式換熱器，初始溫度為10℃的水將機(jī)油由200℃冷卻至100℃，水走管內(nèi)。水和油的質(zhì)量流量分別為，，比熱容分別為，，對(duì)流傳熱系數(shù)為，，逆流流動(dòng)。忽略污垢熱阻和管壁熱阻，核算該換熱器是否適用。解：20010067.410適用例3、在逆流換熱器中，用初溫為20℃的水將1.25kg/s的液體（比熱容為1.9kJ/kg℃、密度為850kg/m3）由80℃冷卻到30℃。換熱器列管直徑為φ25mm×2.5mm，水走管方。水側(cè)和液體側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)分別為0.85kW/m2℃和1.70kW/m2℃，污垢熱阻可以忽略。若水的出口溫度不能高于50℃，試求換熱器的傳熱面積。解：20503080THEEND返回傳熱綜合實(shí)驗(yàn)傳熱綜合實(shí)驗(yàn)——總傳熱系數(shù)K的測(cè)定

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、學(xué)會(huì)測(cè)定套管式換熱器的總傳熱系數(shù)K；

2、掌握套管換熱器原理、流程、學(xué)會(huì)操作使用。二、實(shí)驗(yàn)任務(wù)測(cè)定光滑管和波紋管的總傳熱系數(shù)三、實(shí)驗(yàn)原理1、傳熱速率方程2、熱量衡算式本實(shí)驗(yàn)用蒸汽與空氣換熱，管內(nèi)通空氣，環(huán)隙通水蒸氣。

需測(cè)定空氣進(jìn)、出口溫度t1、t2。3、空氣流量的測(cè)定用孔板流量計(jì)測(cè)量空氣的流量（）

式中：空氣密度，kg/m3孔板壓差，kpa需測(cè)定孔板壓差。4、對(duì)數(shù)平均溫度差TTt1t2還需測(cè)定熱流體溫度T2。5、傳熱面積換熱管尺寸：外管Φ45×2.5內(nèi)管Φ25×2管長1.6m數(shù)據(jù)記錄表123456

波紋管光滑管第二章傳熱第五節(jié)換熱器換熱器分類

按傳熱特征分：間壁式：冷、熱流體由固體間壁隔開，傳熱面積固定，熱量傳遞為對(duì)流-導(dǎo)熱-對(duì)流的串聯(lián)過程?；旌鲜剑和ㄟ^冷、熱兩流體的直接混合來進(jìn)行熱量交換。蓄熱式(蓄熱器)：由熱容量較大的蓄熱室構(gòu)成，使冷、熱流體交替通過換熱器的同一蓄熱室。按用途分：加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等。按結(jié)構(gòu)分：夾套式、浸沒式、噴淋式、套管式和管殼式等。選取換熱器時(shí)，應(yīng)根據(jù)工藝要求選用合適的類型，還應(yīng)按傳熱基本原理選定合理的換熱流程，確定換熱器的傳熱面積、結(jié)構(gòu)尺寸以及校核流體阻力等。對(duì)系列化標(biāo)準(zhǔn)換熱器，需通過必要的計(jì)算(A，

p)來選用。夾套式換熱器常見的間壁式換熱器：主要用于反應(yīng)器的加熱或冷卻優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單加工方便缺點(diǎn)：傳熱面積小，傳熱效率低沉浸式蛇管換熱器優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，能承受高壓；缺點(diǎn)：傳熱面積不大，管外流體給熱系數(shù)小，為強(qiáng)化傳熱，可在容器內(nèi)安裝攪拌器。常見的間壁式換熱器噴淋式蛇管換熱器優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)便宜，能耐高壓，便于檢修、清洗，水質(zhì)要求低冷卻水噴淋不易均勻而影響傳熱效果，只能安裝在室外常見的間壁式換熱器套管式換熱器優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，能承受較高壓力，應(yīng)用靈活；缺點(diǎn)：耗材多，占地面積大，難以構(gòu)成很大的傳熱面積，故一般適合于流體流量不大、傳熱負(fù)荷較小的場(chǎng)合。常見的間壁式換熱器列管式換熱器工業(yè)上使用最廣泛的一種換熱設(shè)備優(yōu)點(diǎn)：單位體積的傳熱面積、處理能力和操作彈性大，適應(yīng)能力強(qiáng)，尤其在高溫、高壓和大型裝置中采用更為普遍。根據(jù)熱補(bǔ)償方式不同，分為三類：固定管板式U形管式浮頭式常見的間壁式換熱器固定管板式列管換熱器常見的間壁式換熱器折流板作用：不僅可以防止流體短路、增加流體流速，還迫使流體按規(guī)定路徑多次錯(cuò)流通過管束，使湍動(dòng)程度大大增加。帶補(bǔ)償圈的列管式換熱器U形管式列管換熱器常見的間壁式換熱器常見的間壁式換熱器浮頭式列管換熱器常見的間壁式換熱器板式換熱器板式換熱器的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小很小的空間即可提供較大的換熱面積，不需另外的拆裝空間；相同使用環(huán)境下，其占地面積和重量是其他類型換熱器的1/3～1/5。傳熱系數(shù)高雷諾準(zhǔn)數(shù)>10時(shí)，即可產(chǎn)生劇烈湍流，一般總傳熱系數(shù)可高達(dá)3000～8000W/m2.K。端部溫差小逆流換熱，可達(dá)到1℃的端部溫差。熱損失小只有板片邊緣暴露，不需保溫，熱效率≥98%。適應(yīng)性好，易調(diào)整通過改變板片數(shù)目和組合方式即可調(diào)節(jié)換熱能力，與變化的熱負(fù)荷相匹配。流體滯留量小，對(duì)變化反應(yīng)迅速，拆裝簡單，容易維護(hù)板片是獨(dú)立的單元體，拆裝簡單，可將密封墊密閉的板片拆開、清洗。結(jié)垢傾向低高度紊流、光滑板表面，使積垢機(jī)率很小，且具自清潔功能，不易堵塞。低成本使用一次沖壓成型的波紋板片裝配而成，金屬耗量低，當(dāng)使用耐蝕材料時(shí)，投資成本明顯低于其他的換熱器。板式換熱器缺點(diǎn)：處理能力不大，操作壓力比較低，一般不超過20atm，受墊片耐熱性的限制，操作溫度不能太高，一般合成橡膠墊不超過130℃，壓縮石棉墊圈也不超過250℃。螺旋板式換熱器螺旋板式換熱器的特點(diǎn)傳熱系數(shù)高由于離心力的作用，可在較低Re數(shù)下出現(xiàn)湍流(Re=1400-1800)，允許流速可達(dá)2m/s，故傳熱系數(shù)較高，如水對(duì)水的換熱，傳熱系數(shù)可達(dá)2000-3000W/（m2·K）。不易堵塞由于流速較高，又是在螺旋流道內(nèi)流動(dòng)，能較好的發(fā)揮流體對(duì)板面的沖刷作用，因而流體中的懸浮物不易沉積下來。由于流道長，可為完全逆流，便于控制溫度和利用低溫?zé)嵩?，操作時(shí)允許較低的溫度差，因此，在一些低溫差傳熱的場(chǎng)合，采用螺旋板換熱器比較合適。結(jié)構(gòu)緊湊，制造簡便，單位體積設(shè)備內(nèi)的傳熱面積約為列管式換熱器的3倍。操作壓力和溫度不能太高，尤其是所能承受的壓力比較低，操作壓力只能在20atm以下，操作溫度約在300-400℃以下。不易檢修，整個(gè)換熱器已被卷制焊接為一個(gè)整體，一旦發(fā)生中間泄漏或其他故障，設(shè)備即告報(bào)廢。常見的間壁式換熱器板翅式換熱器板翅式換熱器傳熱效果好板翅促進(jìn)湍流，破壞傳熱邊界層的發(fā)展，總傳熱系數(shù)高，同時(shí)冷、熱流體間換熱不僅以平隔板為傳熱面，而且大部分熱量通過翅片換熱，因而具有很高的傳熱速率。結(jié)構(gòu)緊湊單位體積換熱器提供的傳熱面積一般能達(dá)到2500m2，最高可達(dá)到4300m2，而列管式換熱器只有160m2。輕巧牢固由于結(jié)構(gòu)緊湊，通常用鋁合金制造，在相同的傳熱面積下，其重量僅為列管式換熱器的十分之一，波紋翅片不僅是傳熱面，又是兩板間的支撐，故強(qiáng)度很高。適應(yīng)性強(qiáng)，操作范圍廣由于鋁合金的導(dǎo)熱系數(shù)高，特別適合于低溫和超低溫條件下的換熱。流道很小，容易堵塞而使壓降增大。換熱器內(nèi)一旦結(jié)垢，清洗和檢修困難，故處理的物料應(yīng)較清潔或預(yù)先進(jìn)行凈制。由于平隔板是用薄鋁片制成，故要求流體對(duì)鋁不發(fā)生腐蝕。列管式換熱器的選用和設(shè)計(jì)

流體流動(dòng)通道的選擇：(1)不清潔或易結(jié)垢的物料應(yīng)當(dāng)流過易于清洗的一側(cè)，對(duì)于直管管束，一般通過管內(nèi)，直管內(nèi)易于清洗；(2)需通過增大流速提高α的流體應(yīng)選管程，因管程流通截面積小于殼程，且易采用多程來提高流速；(3)腐蝕性流體宜走管程，以免管束和殼體同時(shí)受腐蝕；(4)壓力高的流體宜選管程，以防止殼體受壓；(5)飽和蒸汽宜走殼程，冷凝液易于排出，其α與流速無關(guān)；(6)被冷卻的流體一般走殼程，便于散熱；(7)粘度大、流量小的流體宜選殼程，因殼程的流道截面和流向都在不斷變化，在Re>100即可達(dá)到湍流。以上各點(diǎn)往往不可能同時(shí)滿足，應(yīng)抓住主要矛盾進(jìn)行選擇，例如，首先從流體的壓力、腐蝕性及清洗等方面的要求來考慮，然后再考慮滿足其他方面的要求。THEEND第二章傳熱習(xí)題課本章總結(jié)一、基本概念三種傳熱方式：熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射傳熱過程和對(duì)流傳熱傳熱速率Q及熱通量q穩(wěn)定傳熱與非穩(wěn)定傳熱傅立葉定律溫度場(chǎng)與等溫面、溫度梯度、熱邊界層對(duì)數(shù)平均溫度滴狀冷凝與膜狀冷凝核狀沸騰與膜狀沸騰二、重要公式1、熱傳導(dǎo)傅立葉定律平壁穩(wěn)定熱傳導(dǎo)圓筒壁的導(dǎo)熱2、對(duì)流傳熱牛頓冷卻定律或3、總傳熱速率方程4、熱量衡算式三、對(duì)流傳熱系數(shù)及準(zhǔn)數(shù)1、對(duì)流傳熱系數(shù)有相變?chǔ)?gt;無相變?chǔ)?；?qiáng)制對(duì)流α>自然對(duì)流α；液體α>氣體α。2、有關(guān)準(zhǔn)數(shù)四、幾個(gè)參數(shù)的計(jì)算1、平均溫度差1）恒溫差2）變溫差2、總傳熱系數(shù)3、傳熱面積(1)在房間中利用火爐進(jìn)行取暖時(shí)，其傳熱方式為（）

(A)傳導(dǎo)和對(duì)流(B)傳導(dǎo)和輻射(C)對(duì)流和輻射(2)蒸汽冷凝時(shí)的熱阻（）。

(A)決定于汽膜厚度(B)決定于液膜厚度

(C)決定于汽膜和液膜厚度

(D)主要決定于液膜厚度，但汽膜厚度也有影響(3)多層間壁傳熱時(shí)，各層的溫度降與各相應(yīng)層的熱阻（）。

(A)成正比(B)成反比(C)沒關(guān)系(4)在列管換熱器中，用飽和蒸汽加熱空氣，下面兩項(xiàng)判斷是否正確：（）甲、傳熱管的壁溫將接近加熱蒸汽溫度；乙、換熱器總傳熱系數(shù)K將接近空氣側(cè)的對(duì)流給熱系數(shù)。

(A)甲乙均對(duì)(B)甲乙均不對(duì)

(C)甲對(duì)，乙不對(duì)(D)乙對(duì)，甲不對(duì)[一]單選擇題CBAA(5)碳鋼的導(dǎo)熱率為（）；不銹鋼的導(dǎo)熱率為（）；銅的導(dǎo)熱率為（），常壓常溫空氣的導(dǎo)熱率為（）；常溫水的導(dǎo)熱率為（）。(A)151W/(m?℃)(B)370W/(m?℃)(C)45W/(m?℃)(D)16W/(m?℃)(E)0.62W/(m?℃)(F)0.025W/(m?℃)(6)套管冷凝器的內(nèi)管走空氣，管間走飽和水蒸氣，如果蒸汽壓力一定，空氣進(jìn)口溫度一定，當(dāng)空氣流量增加時(shí)：

1、傳熱系數(shù)K應(yīng)（）

(A)增大(B)減小(C)基本不變

2、空氣出口溫度（）

(A)增大(B)減小(C)基本不變

3、壁溫（）

(A)增大(B)略有減小(C)基本不變CDBFEABB(7)穿過三層平壁的穩(wěn)定導(dǎo)熱過程，如圖所示，試比較第一層的熱阻R1與第二、三層熱阻R2、R3的大?。ǎ?/p>

(A)R1>(R2+R3)(B)R1<(R2+R3)(C)R1=(R2+R3)(D)無法比較(8)在一列管式換熱器中，用冷卻水冷凝酒精蒸汽，換熱器最好（）放置；冷卻水應(yīng)走（）。

(A)水平(B)垂直

(C)管內(nèi)(D)管外CCA(9)已知某平壁外兩層不等厚(b1<b2)保溫材料的溫度分布曲線如圖示,則A

層導(dǎo)熱率（）B

層的導(dǎo)熱率。

(A)小于

(B)不能確定是否大于

(C)大于

(D)等于(10)穩(wěn)定傳熱是指（）。(A)傳熱系統(tǒng)中各點(diǎn)的溫度不隨位置和時(shí)間而變。(B)傳熱系統(tǒng)中各點(diǎn)的溫度僅隨位置變，而不隨時(shí)間變。(C)傳熱系統(tǒng)中各點(diǎn)的溫度不隨位置變而隨時(shí)間變。(D)傳熱系統(tǒng)中各點(diǎn)的溫度隨位置和時(shí)間而變。CB(11)棉花保溫性能好，主要是因?yàn)椋ǎ?/p>

(A)棉纖維素導(dǎo)熱率?。?/p>

(B)棉花中含有相當(dāng)數(shù)量的油脂；

(C)棉花中含有大量空氣，而空氣的運(yùn)動(dòng)又受到阻礙；

(D)棉花白色，因而黑度小。(12)對(duì)在蒸汽與空氣間壁換熱過程中，為強(qiáng)化傳熱，下列方案中的（）在工程上可行。

(A)提高空氣流速(B)提高蒸汽流速

(C)采用過熱蒸汽以提高蒸汽溫度

(D)在蒸汽一側(cè)管壁上加裝翅片，增加冷凝面積并及時(shí)導(dǎo)走冷凝液CA(14)判斷下面關(guān)于系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定傳熱時(shí)的說法哪一個(gè)是錯(cuò)誤的（）。

(A)通過一定傳熱面的傳熱速率不隨時(shí)間變化，為一定值。

(B)系統(tǒng)中任一點(diǎn)的溫度維持恒定。

(C)總的傳熱速率等于通過垂直于熱流方向的各傳熱面的傳熱速率之和。

(D)系統(tǒng)中任一傳熱面上的熱通量在過程中不變。(13)100℃時(shí)銅的導(dǎo)熱率為（），18℃時(shí)鋼的導(dǎo)熱率近似為（），20℃時(shí)空氣的導(dǎo)熱率近似為（），20℃水的導(dǎo)熱率近似為（）。(A)45W/(m?K)(B)0.026W/(m?K)(C)377W/(m?K)(D)0.6W/(m?K)[二]填空題兩流體在一套管換熱器中換熱，熱流體溫度由90降至60℃，冷流體溫度由20℃升至50℃，若逆流操作，

tm＝

。40℃CBADC(2)對(duì)流給熱的熱阻主要在

，此處的

最大。層流內(nèi)層溫差(3)熱損失是

損失和

損失之和。輻射熱對(duì)流熱列管式換熱器中，殼程設(shè)有折流擋板，當(dāng)兩流體均無相變時(shí)，擋板能起強(qiáng)化傳熱的作用，其原因是:1、

；2、

；3、

。流體大部分橫穿流過管束，流道短，邊界層薄，比順著管子縱向流動(dòng)對(duì)流傳熱系數(shù)高流體在折流擋板間穿行時(shí)，流向及流速都在不斷變化，增加了擾動(dòng)，強(qiáng)化傳熱流