第十一章傳熱11.1基本概念概要11.2通過平壁、圓筒壁的傳熱11.3傳熱的增強(qiáng)與消弱本章小結(jié)本章基本要求1．掌握復(fù)合換熱及傳熱過程的概念，理解復(fù)合換熱系數(shù)在不同情況下的簡化處理。2．掌握傳熱方程式及傳熱系數(shù)的物理意義，理解傳熱系數(shù)和傳熱熱阻的關(guān)系。3．熟練掌握通過平壁和圓筒壁的傳熱計(jì)算及熱阻表達(dá)式，會畫傳熱過程熱路圖。4．掌握強(qiáng)化及削弱傳熱的基本原則，了解其基本途徑及一般措施。5．了解保溫經(jīng)濟(jì)厚度的概念。6．能夠?qū)﹄姀S中的一些換熱設(shè)備進(jìn)行傳熱分析。11-1基本概念一、復(fù)合換熱概念:同一表面上同時存在著對流換熱和輻射換熱的綜合熱傳遞現(xiàn)象.電廠中熱力設(shè)備和管道的散熱大都是復(fù)合散熱。對流換熱輻射換熱平壁tftwq對q輻復(fù)合換熱示意圖特例：1）鍋爐爐膛中高溫?zé)熕鶎λ浔诘膿Q熱時？？

2）凝汽器內(nèi)蒸汽與管壁的換熱時？？傳熱過程傳熱過程：指高溫（熱）流體通過固體壁面將熱量傳給低溫（冷）流體的過程。電廠中，大多數(shù)換熱設(shè)備都是表面式換熱器，其換熱就是傳熱過程；如過熱器的傳熱，水冷壁的傳熱；冷油器中的換熱，凝汽器中的換熱等。特點(diǎn)：傳熱過程有時存在三種基本傳熱方式；一個傳熱過程至少由三個環(huán)節(jié)組成；傳熱過程中，放熱和吸熱同時進(jìn)行。過熱器傳熱過程蒸汽煙氣煙氣導(dǎo)熱對流輻射對流煙氣蒸汽管壁煙氣管外壁管內(nèi)壁蒸汽對流導(dǎo)熱對流輻射123蒸汽電廠中換熱設(shè)備傳熱過程圖省煤器傳熱過程:煙氣→管子外壁→管子內(nèi)壁→水水冷壁傳熱過程:煙氣→管子外壁→管子內(nèi)壁→水凝汽器傳熱過程：蒸汽→管子外壁→管子內(nèi)壁→水

對流對流導(dǎo)熱冷油器傳熱過程:油→管子外壁→管子內(nèi)壁→水導(dǎo)熱對流對流輻射電廠中換熱設(shè)備傳熱過程鍋爐爐墻的散熱過程其熱路圖為：煙氣→墻內(nèi)壁→保溫1外→保溫2外→墻外壁→空氣輻射對流導(dǎo)熱導(dǎo)熱導(dǎo)熱煙氣空氣tf2qtf11/α11/α2δ1/λ1δ2/λ2δ3/λ3電廠中換熱設(shè)備傳熱過程包有保溫材料的蒸汽管道的散熱過程蒸汽→管內(nèi)壁→管外壁(保溫層內(nèi)層)→

保溫外層→空氣對流對流導(dǎo)熱導(dǎo)熱其熱路圖為：q蒸汽空氣????傳熱方程式式中:Φ---為傳熱量；A----為傳熱面積；?t---為熱流體與冷流體間的平均溫差；

K----為傳熱系數(shù)，W/(oC)。傳熱系數(shù)和傳熱熱阻傳熱系數(shù)：在數(shù)值上，傳熱系數(shù)K等于冷、熱流體間溫差為1oC、傳熱面積為1m2時的熱流量值，是一個表征傳熱過程強(qiáng)烈程度的物理量。傳熱過程越強(qiáng)，傳熱系數(shù)越大，反之則越弱。傳熱熱阻：整個面積的傳熱熱阻：單位傳熱面積熱阻：不同的傳熱過程，其傳熱系數(shù)和傳熱熱阻的具體表達(dá)式不同導(dǎo)熱和對流換熱熱阻熱流量與熱流密度熱阻熱阻單位導(dǎo)熱對流換熱傳熱系數(shù)的大致數(shù)值范圍冷流體熱流體總傳熱系數(shù)KW/(m2·℃)水水1000～

2500水氣體10～

100氣氣10～

30水輕油340～

910水重油60～

280有機(jī)溶劑有機(jī)溶劑115?40水水蒸氣冷凝2000～

6000氣體水蒸氣冷凝30～

300水低沸點(diǎn)烴類冷凝455～

1140水沸騰水蒸氣冷凝2000～

4250輕油沸騰水蒸氣冷凝455～

102011-2平壁和圓筒壁的傳熱一、通過平壁的傳熱1、單層平壁的傳熱傳熱過程的三個環(huán)節(jié)1）左流體—左壁面；

2）左壁面—右壁面；3）右壁面—右流體；對流、輻射對流、輻射導(dǎo)熱傳熱量及總熱阻計(jì)算單位面積傳熱總熱阻：熱流密度：整個面積傳熱總熱阻：傳熱量：傳熱系數(shù)由串聯(lián)熱阻疊加原理得傳熱過程總熱阻有壁溫計(jì)算其計(jì)算與多層平壁導(dǎo)熱時界面溫度的計(jì)算方法相同：多層平壁的傳熱多層平壁傳熱的熱路圖qtf1tf21/α11/α2δ1/λ1δ2/λ2如電廠中，鍋爐爐墻散熱，汽輪機(jī)汽缸壁散熱屬多層平壁傳熱問題。通過圓筒壁的傳熱

電廠中，大都數(shù)換熱設(shè)備采用管式換熱器，傳熱通過管壁來實(shí)現(xiàn)的。圖1）管內(nèi)流體—內(nèi)壁；

2）內(nèi)壁—外壁；3）右壁面—右流體；對流對流、輻射導(dǎo)熱單層圓筒壁傳熱的特點(diǎn)和計(jì)算由串聯(lián)熱阻疊加原理得單層圓筒壁傳熱過程的總熱阻圓筒壁傳熱的簡化計(jì)算當(dāng)管壁較?。╠2/d1≤2)或計(jì)算要求不高時，常將圓筒壁簡化為平壁來計(jì)算。K----按平壁計(jì)算的傳熱系數(shù)；Am---按計(jì)算直徑計(jì)算的傳熱面積；dm----計(jì)算直徑，當(dāng)α1≈α2時，取dm=1/2(d2+d1)

當(dāng)α1《α2時，取dm=d1多層圓筒壁傳熱

以雙層為例：雙層傳熱熱阻：n層傳熱熱阻：傳熱的增強(qiáng)與削弱一、增強(qiáng)傳熱（一）提高傳熱系數(shù)（即減小傳熱熱阻）1、減小導(dǎo)熱熱阻采用導(dǎo)熱性能好的薄金屬壁；減小各種污垢（水垢、油垢、灰垢等）熱阻。如：定期急時清洗換熱管壁面，沖灰，擔(dān)高水質(zhì)等。2、減小對流換熱熱阻增大流速；但要考慮流速增加帶來的其它問題。增加擾動（采用內(nèi)螺紋管、波紋管、增裝擾流子，超聲波、機(jī)械振動等），但要防腐、防堵；相變換熱時急時排出不凝結(jié)氣體和疏水。3、減小輻射換熱熱阻增加系統(tǒng)黑度、增加相互間角系數(shù)、提高輻射源溫度等。擴(kuò)展傳熱表面積通常在熱阻大(換熱系數(shù)小)（氣體側(cè)）的一側(cè)加裝肋片.直肋環(huán)肋膜式水冷壁板翅式內(nèi)肋針狀肋擴(kuò)展傳熱表面積火電廠中很多設(shè)備就是用加肋片的方法強(qiáng)化傳熱。如鍋爐中的膜式水冷壁和肋片式省煤器就是在管外加肋。肋片式省煤器與光管省煤器相比，可節(jié)省材料30%，節(jié)省省煤器高度尺寸約30%，總金屬消耗量可節(jié)省10%，而且改變了管外煙氣流動狀況，減小了磨損。換熱面表面加肋除能增強(qiáng)傳外，還能有效地調(diào)節(jié)壁溫，在傳傳低溫側(cè)加肋，既能增加傳熱，又能降低壁溫，增加受熱面工作的安全性。通過肋片傳熱分析加肋側(cè)的面積A2＝肋片表面積A2’＋兩肋片之間壁的表面積A2”Φtf1tf21/（A1α1）δ1/（A1λ1）δ2/（A2λ2）

不加肋時,A1=A2可見,由于加肋,A2>A1,使傳熱熱阻減小了,傳熱增強(qiáng)了.加大傳熱溫差提高熱源溫度,但受工作條件限制；降低冷源溫度，但受環(huán)境限制；通過合理布置流體的流動方式(常采用逆流)來實(shí)現(xiàn)加大溫差。削弱傳熱1、保溫隔熱的目的（1）減小熱損失；（2）保證流體溫度，保證工業(yè)要求；（3）保證設(shè)備正常運(yùn)行；（4）減小環(huán)境污染；（5）保證工作人員安全2、對保溫材料的要求（1）熱導(dǎo)率小；（2）溫度穩(wěn)定性好；（3）有一定機(jī)械強(qiáng)度；（4）吸水吸濕性好。3、最佳厚度的確定傳熱實(shí)例分析1、鍋爐水冷壁傳熱分析傳熱特點(diǎn)：煙氣與灰垢層外表面的復(fù)合換熱熱阻較大（主要熱阻），而管壁導(dǎo)熱熱阻及管內(nèi)沸騰換熱熱很小?；鹧鏈囟雀?，而管壁溫度不高，它只比管內(nèi)水溫高10～200C.傳熱實(shí)例分析2、汽缸壁傳熱分析主要熱阻在保溫層；缸壁本身導(dǎo)熱熱阻和缸內(nèi)壁與蒸汽的換熱熱阻很小，溫差小，不必?fù)?dān)心熱變形。但保溫層損壞或脫落時，會產(chǎn)生熱變形和熱損失。傳熱實(shí)例分析3、省煤器傳熱分析最大熱阻在管外的灰垢層導(dǎo)熱熱阻省煤器傳熱實(shí)例分析4、凝汽器傳熱分析凝汽器傳熱總熱阻增強(qiáng)凝汽器傳熱的措施：減小銅管內(nèi)側(cè)冷卻水對流換熱熱阻1/α1；如提高流速等。減小污垢熱阻Rf；如定期清洗等。減小銅管外側(cè)蒸汽凝結(jié)換熱熱阻；如合理布置管束；加強(qiáng)密封，減小漏氣；裝置凝結(jié)水擋板，使凝結(jié)水直接進(jìn)入熱水井；采用高