1、1,作業(yè)題,24、單程列管換熱器，內(nèi)有37根25mm2.5mm、長3m的換熱管。今擬采用此換熱器冷凝并冷卻CS2飽和蒸汽，自飽和溫度46 oC冷卻到10 oC ，CS2在殼程冷凝，其流量為300kg/h, 冷凝潛熱為351.6kJ/kg。冷卻水在管程流動，進口溫度為5 oC ，出口溫度為32 oC ，與CS2冷凝液逆流流動。已知CS2冷凝段和冷卻段的總傳熱系數(shù)分別為K1=291,K2=174。問此換熱器是否適用？（傳熱面積A及總傳熱系數(shù)均以外表面積計）,2,解：已知列管尺寸,題中所給的兩個K值均以外表面積為基準(zhǔn)?，F(xiàn)有傳熱面積,總傳熱量,(式中Q1為冷凝段熱負荷，Q2為冷卻段熱負荷),查得,時,

2、為求A1、A2就應(yīng)求出兩段交界處冷卻水溫度,3,此換熱器可滿足生產(chǎn)要求。傳熱面積富裕,4,26、在一單殼程、雙管程列管換熱器。殼程為120oC的飽和水蒸氣冷凝。常壓空氣以12m/s的流速在管程流過。列管為38*2.5mm 的鋼管，總管數(shù)為200根。已知空氣進口溫度為26，要求被加熱到86，蒸汽側(cè)對流傳熱系數(shù)為為10000 W/(m2K) ，壁阻和污垢熱阻可忽略不計。試求：（1）換熱器列管每根長為多少米？（2)由于此換熱器損壞，重新設(shè)計一臺新?lián)Q熱器，其列管尺寸改為54*2mm，總管數(shù)減少20%，但每根管長維持原值。用此換熱器加熱上述空氣，求空氣的出口溫度,傳熱復(fù)習(xí),本章學(xué)習(xí)目的,掌握傳熱的基本原

3、理、傳熱的規(guī)律，并運用這些原理和規(guī)律去分析和計算傳熱過程的有關(guān)問題： 換熱器的設(shè)計和選型 換熱器的操作調(diào)節(jié)和優(yōu)化 強化傳熱或削弱傳熱（保溫）,6,(1)本章重點掌握的內(nèi)容 傅里葉定律；單層、多層平壁熱傳導(dǎo)速率方程，單層、多層圓筒壁熱傳導(dǎo)速率方程及其應(yīng)用 牛頓冷卻定律；平均溫度差； 對流傳熱系數(shù)的影響因素及量綱分析法 換熱器的能量恒算，總傳熱速率方程和總傳熱系數(shù)的計算， （2）本章應(yīng)掌握的內(nèi)容 傳熱的基本方式 換熱器的結(jié)構(gòu)形式和強化途徑 對流傳熱系數(shù)的影響因素及量綱分析法,7,（3）本章一般了解的內(nèi)容 對流-輻射聯(lián)合傳熱 一般傳熱設(shè)計的規(guī)范、相關(guān)計算和設(shè)備選型要考慮的問題 （4）本章學(xué)習(xí)中應(yīng)注意

4、的問題 邊界層概念 量綱分析法 輻射傳熱的基本概念和定律，影響輻射傳熱速率的因素,8,1、三種傳熱方式比較,9,導(dǎo)熱,概念： 導(dǎo)熱系數(shù)（單位、固液氣的相對大?。?、t對的影響,公式：,1、傅里葉定律,2、一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱,10,對流,概念： 熱邊界層、各種對流傳熱情況下的影響因素、數(shù)量級、幾個準(zhǔn)數(shù):Nu、Pr,公式：,1、牛頓冷卻定律,2、管內(nèi)湍流時：,被加熱n=0.4 被冷卻n=0.3,適用條件,11,輻射,概念：黑體、灰體、吸收率、黑度、角系數(shù),公式：,-斯蒂芬-波爾茲曼定律,-克?；舴蚨?12,傳熱過程計算,換熱器,傳熱的三個環(huán)節(jié) 列管式換熱器的結(jié)構(gòu)、熱補償方法 流程選擇原則、強化傳熱措施,

5、圓筒壁,錯、并流、及相變的情況,操作型和設(shè)計型計算類型,13,對流傳熱系數(shù)的影響因素,例： 水在一定流量下通過某列管換熱器的管程，利用殼程水蒸汽冷凝可以將水的溫度從25升至75，現(xiàn)場測得此時水在管程的對流傳熱系數(shù)為1100W/(m2K),且已知水在管內(nèi)的流動已達到湍流。試求(1)與水質(zhì)量相同的空氣通過此換熱器時的對流傳熱系數(shù)是多少？已知該股空氣的定性溫度為140。（2）若與水質(zhì)量流量相同的苯以同樣的初始溫度通過此換熱器管程，問此時苯通過管程的對流傳熱系數(shù)是多少？已知苯的定性溫度為60。（3）在水質(zhì)量流量一定的情況下，現(xiàn)擬采用一個傳熱面積與原換熱器相同的新?lián)Q熱器，新?lián)Q熱器中換熱管長度與原換熱器相

6、同，但其內(nèi)徑只有原換熱管的1/2。試問水在該換熱器管程的對流傳熱系數(shù)是多少？假設(shè)水的定性溫度不變。（4）若水在原換熱器管程中流動時的雷諾數(shù)為10000，現(xiàn)欲提高水的出口溫度，擬采用一換熱面積為原換熱器5倍的列管換熱器，該換熱器換熱管的長度和內(nèi)、外徑均與原換熱器相同（長徑比達200），問采用該換熱器能將水的出口溫度提高嗎？,14,解：（1）查水和空氣在各自定性溫度下的物性參數(shù)：，Cp，同樣質(zhì)量流量下空氣在換熱管內(nèi)的雷諾數(shù)大于水的值，其流動也未湍流，則,空氣與水的對流傳熱系數(shù)之比為,則空氣的對流傳熱系數(shù)為380W/(m2K),(2) 同理，可以計算出苯的對流傳熱系數(shù)為368.5W/(m2K),15

7、,（3）兩換熱器中換熱面積相同，即ndl=n dl ,由此可得兩換熱器換熱管根數(shù)之比,=2200 W/(m2K),（3）換熱面積為原來5倍，換熱管尺寸不變，換熱管根數(shù)應(yīng)為原來5倍，流通截面積為原來5倍，流速只有原來的1/5，雷諾數(shù)也只有原來1/5為2000，層流，此時傳熱系數(shù)計算公式發(fā)生了變化，計算結(jié)果為傳熱系數(shù)只有原來的1/10。 傳熱面積增加5倍，傳熱系數(shù)（該換熱器取決于管程）減小為1/10，新?lián)Q熱器不僅不能使水的出口溫度提高，反而會使其降低。,16,25mm2.5mm的鋼管，外包有熱導(dǎo)率為0.4W/(m.k)的保溫材料，以減少熱損失。已知鋼管外壁溫度t1=320 ,環(huán)境溫度t0=20 。

8、求保溫層厚度分別為10mm、20mm、27.5mm、40mm、50mm、60mm、70mm時，每米管長的熱損失及保溫層外表面溫度t2。保溫層外表面與環(huán)境的對流傳熱系數(shù)為100W/(m2.k)，保溫層與鋼管接觸良好。,通過圓筒壁的熱傳導(dǎo)速率：,保溫層外表面與環(huán)境的自然對流傳熱速率,熱傳導(dǎo),17,當(dāng)熱損失達到定態(tài)時，每米管長的熱損失為,18,保溫層的熱傳導(dǎo)+保溫層外表面的自然對流,導(dǎo)熱熱阻,自然對流熱阻,保溫層厚度 r2,保溫層并不總是越厚越好，當(dāng)其半徑在小于臨界值的范圍內(nèi)變化時，保溫層越厚保溫效果越差。,19,1.在通過三層平壁的定態(tài)熱傳導(dǎo)過程中，各層平壁厚度相同，接觸良好。若第一層兩側(cè)溫度分別

9、為150和100，第三層外表面溫度為50，則這三層平壁的熱導(dǎo)率1、2、3之間的關(guān)系為（ ）。 2.一包有石棉泥保溫層的蒸汽管道，當(dāng)石棉泥受潮后，其保溫效果應(yīng)（ ），原因是（）。 3. 由多層等厚平壁構(gòu)成的保溫層中，如果某層材料的熱導(dǎo)率越大，則該層的熱阻就越（ ），其兩側(cè)的溫差就越（ ）。,20,4. 在厚度一定的圓筒壁定態(tài)熱傳導(dǎo)過程中，由內(nèi)向外通過各等溫面的傳熱速率Q將（ ），由內(nèi)向外通過各等溫面的熱通量q將（ ）。 5. 蒸汽冷凝現(xiàn)象有（ ）冷凝和（ ）冷凝之分；工業(yè)冷凝器都是按（ ）冷凝來設(shè)計的；大容積沸騰現(xiàn)象有（ ）沸騰和（ ）沸騰之分，工業(yè)上沸騰傳熱裝置一般是按（ ）沸騰來設(shè)計的。 6

10、. 在對流傳熱系數(shù)的無量綱特征數(shù)關(guān)聯(lián)式中， （ ）代表了流動類型和湍動程度對對流傳熱的影響；（ ）代表了流體的物性對對流傳熱的影響；（ ）代表了自然對流對對流傳熱的影響。,21,7. 在開發(fā)和使用傳熱系數(shù)的時，需要確定的特征物理量是（ ）、（ ）和（ ）。 8. 水在管內(nèi)做湍流流動，若使流速提高至原來的2倍，則其對流傳熱系數(shù)約為原來的（ ）倍；若管徑改為原來的1/2，則其對流傳熱系數(shù)約為原來的（ ）。 9. 在無相變強制傳熱過程中，熱阻主要集中在（ ）；在蒸汽冷凝傳熱過程中，熱阻主要集中在（ ）。 10. 飽和蒸汽冷凝時，壁溫與飽和蒸汽的溫差越大，則冷凝傳熱系數(shù)越( );液體核狀沸騰時，壁溫與

11、飽和液體的溫差越大，則沸騰傳熱系數(shù)越（ ）。,22,11. 計算冷凝傳熱系數(shù)時，關(guān)聯(lián)式中的t是指( )；蒸汽冷凝相變焓按（ ）溫度取，其余物性按（ ）溫度取。 12. 通常，蒸汽在水平管外的冷凝傳熱系數(shù)（ ）垂直管外的冷凝傳熱系數(shù)，其原因是（ ）；蒸汽冷凝于水平管束時的傳熱系數(shù)（ ）冷凝于單根水平管式，其原因是（ ）。 13. 工業(yè)上為提供冷凝器冷凝傳熱效果，在操作時需要及時排放冷凝器內(nèi)積存的（ ）和（ ）。 14. 克?；舴蚨傻奈锢砗x可以從兩方面理解：一是灰體的（ ）與（ ）之比等于（ ）；二是灰體的（ ）與（ ）在數(shù)值上相等。,23,15. 兩灰體表面間的輻射傳熱速率與（ ）、（ ）、

12、（ ）、（ ）有關(guān)。 16. 在高溫物體附近設(shè)置隔熱板是消弱（ ）散熱的有效方法。擋板材的（ ）越低，散熱量越小。 17. 通過一換熱器，用飽和水蒸汽加熱水，可使水的溫度有20升高到80，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)水的出口溫度降低了，經(jīng)檢查水的入口溫度和流量均無變化，則引起出口水溫下降的原因可能有：（ ），（ ），（ ），（ ）。,24,18. 比較下列不同情況下列管式換熱器平均傳熱推動力的大小 a: 逆流與并流：兩流體均發(fā)生溫度變化，兩種流型下兩流體進口溫度相同，出口溫度也相同，則tm并 （ ）tm逆 b：逆流與并流：一次流體恒溫，另一側(cè)流體溫度發(fā)生變化，兩種流型下兩流體進口溫度相同，出口溫度也相同，則tm并

13、（ ）tm逆； c：逆流與1-2折流：兩流體均發(fā)生溫度變化，兩種流型下兩流體進口溫度相同，出口溫度也相同，則tm1-2折 （ ）tm逆； d：逆流與1-2折流：一次流體恒溫，另一側(cè)流體溫度發(fā)生變化，兩種流型下兩流體進口溫度相同，出口溫度也相同，則tm1-2折 （ ）tm逆,25,19、利用水在逆流操作的套管式換熱器中冷卻某物料，要求熱流體的進、出口溫度保持一定?，F(xiàn)由于冷卻水進口溫度升高，為了保證完成任務(wù)，采用提高冷卻水流量的辦法，則與原來相比，其結(jié)果是：換熱器的傳熱速率（ ）、總傳熱系數(shù)（ ）、對數(shù)平均溫差（ ）。 20、將列管式換熱器由單管程改為多管程是為了（ ），但這可能使（ ）減小，并且（ ）也將增大。通常是在列管式換熱器的（ ）內(nèi)設(shè)置（ ）來實現(xiàn)多管程。 21、 工業(yè)上使用列管式換熱器時，需要根據(jù)流體的性質(zhì)和狀態(tài)確定其是走管程還是殼程，一般來說，蒸汽走（ ）；易結(jié)垢的流體走（ ）；有腐蝕性的流體走（ ）；高壓流體走（ ）；粘度大流量小的流體走（ ）。,26,22、列管式換熱器中，用飽和水蒸汽加熱空氣，則換熱管管壁溫度接近于（ ）的溫度，而總傳熱系數(shù)接近于（ ）的對流傳熱系數(shù)。 23、 消除列管式換熱器熱應(yīng)力的常用方法有三種，即在殼體上加（ ），采用（ ）結(jié)構(gòu)或