第二講

：§

6.3余熱利用設備及其熱工計算

一、本課的基本要求：

1、掌握換熱器的工作原理，會換熱器的設計與校核計算。

2、了解蓄熱室的工作原理及計算。二、本課的重點、難點：本課的重點是換熱器的工作原理及計算，關鍵在于求出k、Δtcp第六章綜合傳熱計算§

6.3余熱利用設備及其熱工計算利用余熱利用設備可以節(jié)約燃料和提高燃燒溫度。一、

換熱器

1．換熱器內(nèi)流體的流動方式及水當量順流式：熱流體與冷流體流向相同。逆流式：熱流體與冷流體流向相反。叉流式：熱流體與冷流體流向相交叉。其他流動方式都是以上三種方式的組合。

第六章綜合傳熱計算換熱器內(nèi)流體的流動方式（a）順流（b）逆流（c）叉流（d）折流（e）順叉流（f）逆叉流

第六章綜合傳熱計算在整個換熱器內(nèi)，熱流體與冷流體之間有：用水當量表示為：2．換熱器的熱工計算（1）基本公式

q=kΔtcpW/m3Q=KtcpAW

（2）平均溫差Δtcp：)tt(cM)tt(cM'2"222"1'111-=-)tt(W)tt(W'2"22"1'11-=-℃

'"'"cpttlntttDDD-D=D第六章綜合傳熱計算當流體不是簡單的順流或逆流時，則平均溫差計算式中應乘以修正系數(shù)εΔt，即

℃（順流）

)tt()tt(ln)tt()tt(t'2'1"2"1'2'1"2"1cp-----=D℃

'"'"tcpttlntttDDD-De=DD℃（逆流）

)tt()tt(ln)tt()tt(t2'1‘2"1'2'1"2"1cp-----=D"第六章綜合傳熱計算

εΔt的推導結果已整理成計算線圖，見附圖6。圖中的R及P是水當量的比值及換熱器的加熱溫度效率。它們的定義式分別為：結論：

l）εΔt越大，則Δtcp也越大。

2）P值一定時，R值越小則εΔt值越大。

3）R值一定時，P值越小則εΔt值越大。

4）當R及P值一定時，流體的流程數(shù)越多則εΔt越大。'2'1'2"2ttttR--==兩流體的進口溫度冷流體的加熱度21'2"2"1'1WWttttR=--==冷流體的加熱度熱流體的冷卻度第六章綜合傳熱計算（3）傳熱系數(shù)K

：或3．換熱器的效率及流體終溫

順流式換熱器的效率為：W/（m2·℃）

21111Ka+ld+a=W/（m2·℃）

AAKAAAAKAKAKKn1iiin21nn2211?==++++++=LL（6-3-15a）

maxminmaxminminWW1)]WW1(WKAexp[1++--=e第六章綜合傳熱計算逆流式換熱器的效率為：寫成函數(shù)關系式：（6-3-15b）

maxminmaxminminWW1)]WW1(WKAexp[1++--=eε=f（NTU，，流動方式）

（6-3-16）

maxminWW第六章綜合傳熱計算順流時ε=f（NTU，）圖maxminWWmaxminWW逆流時ε=f（NTU，）圖第六章綜合傳熱計算二、蓄熱室第六章綜合傳熱計算1．蓄熱室內(nèi)傳熱過程的特蓄熱室內(nèi)的傳熱過程是通道內(nèi)的磚格子（通道壁）交替地被加熱及冷卻，氣體及磚格子的溫度都在連續(xù)地發(fā)生變化，屬于不穩(wěn)定導熱過程。

蓄熱室內(nèi)與換熱器內(nèi)傳熱過程的比較圖（a）—換熱器；（b）—蓄熱室第六章綜合傳熱計算

從圖中看出，磚格子通道表面溫度隨時間的變化規(guī)律為拋物線型，且加熱期：

冷卻期：若取加熱期及冷期內(nèi)K1的平均值為0.67，則：)tt(Kttmin,Wmax,W1min,Wcp1,W+=D)tt)(K1(ttmin,Wmax,W1min,Wcp2,W--+=D)tt(31ttmin,wmax,wcp2,Wcp1,W-=-當

時，05.073.0K2dat-=3<2dat第六章綜合傳熱計算磚格表面溫度及其平均溫度圖

加熱期末及冷卻期末磚格內(nèi)

斷面上的溫度分布圖第六章綜合傳熱計算加熱期末磚體的平均溫度冷卻期末磚體的平均溫度

從以上分析可以看出，蓄熱室內(nèi)氣體與磚體間傳熱的特點與通過表面熱通量為常數(shù)的邊界條件相接近。2．蓄熱室內(nèi)傳熱系數(shù)1max,wcp1,kt32ttD-=D2min,wcp2,kt32ttD+=DkJ/(m2·℃)2202111]3)1(c1[3111Kta+bltdb++dr+ta=第六章綜合傳熱計算蓄熱室內(nèi)通過磚格內(nèi)部的熱阻分為兩部分：一項為，與蓄熱能力有關；

另