1、第六章 傳熱6.66.6間壁式換熱器的傳熱過程分析間壁式換熱器的傳熱過程分析 .1換熱器簡介換熱器簡介 .2間壁式換熱器的傳熱過程分析間壁式換熱器的傳熱過程分析6.76.7間壁式換熱器的傳熱過程計算間壁式換熱器的傳熱過程計算 6.7.1 6.7.1 總傳熱速率方程總傳熱速率方程 6.7.2 Q6.7.2 Q的計算的計算 6.7.3 K6.7.3 K的計算的計算 6.7.4 6.7.4 tmtm的計算的計算 6.7.5 6.7.5 傳熱單元數法傳熱單元數法 蓄熱式蓄熱式間壁式間壁式直接接觸式直接接觸式T t 間壁式 熱流體 蓄熱式 t T 直接接觸式 冷流體6.6

2、.1間壁式換熱器的傳熱過程分析間壁式換熱器的傳熱過程分析6.6.1換熱器簡介換熱器簡介 分類分類 夾夾套套式式列列管管式式套套管管式式 t1T1 T2 t2 套管式 T1 T2 夾套式 t1T1 T2 t2 列管式間壁式換熱器間壁式換熱器6.6.1換熱器簡介換熱器簡介 管程數：單管程、雙管程、多管程殼程數：單殼程、雙殼程、多殼程 t1T1 T2 t2 單管程、單殼程 t1T2 T1 t2 雙管程列管式 t1T2 T1 t2 雙管程、雙殼程列管式換熱器列管式換熱器 T Tw tw t T1T2t1t26.6.2間壁式換熱器的傳熱過程分析間壁式換熱器的傳熱過程分析三個串聯傳熱環節： 熱流體側的對流

3、傳熱 間壁的導熱 冷流體側的對流傳熱dAKtTdAdAbdAtTdAttdAbtTdATTdQxmwmwww1111122112211 總總熱熱阻阻總總推推動動力力 式中 A 可取 A1、Am、A2等。mxtKAtdAKQ 出出進進-總傳熱速率方程平均傳熱溫差6.7間壁式換熱器的傳熱過程計算間壁式換熱器的傳熱過程計算6.7.1 總傳熱速率方程總傳熱速率方程總傳熱系數，單位W/m2K T Tw tw t T1T2t1t2T Tw tw t mtKAQ 無相變時：1221ttcqTTcqQpccmphhm有相變時：rqQmT1T2t1t26.7間壁式換熱器的傳熱過程計算間壁式換熱器的傳熱過程計算-

4、稱為總傳熱熱阻KA16.7.2 Q的計算的計算T Tw tw t 以冷、熱流體均為等溫變化為例。221122111111AAbAtTAttAbtTATTQmwmwww T1T2t1t2TtTtT Tw tw t 6.7間壁式換熱器的傳熱過程計算間壁式換熱器的傳熱過程計算6.7.3 K的計算的計算（1查經驗數據：（查經驗數據：（2實驗測定實驗測定（3分析計算分析計算2211111AAbAKAm 222111111ARaAbRaAKAm T Tw tw t 考慮到實際傳熱時間壁兩側還有污垢熱阻，則上式變為： T t t 0 AtTtm T t t2 t1 0 A T1 T2 t t 0 A T1

5、并流 T2 t t2 t1 0 A T1 t2 逆流 T2 t t1 0 A6.7.4 tm的計算的計算一恒溫差傳熱二變溫差傳熱mtKAQ tdAKdQ dtcqdQdTcqdQpccmphhmpccmphhmcqdQdtcqdQdT11BcqcqdQtTdphhmpccm11BtddQ tdAKBtd QttdQBtd021 T1 t1 t2 逆流 T2 t t2 t1 0 dA ABKAtt 12ln以冷、熱流體均無相變、逆流流動為例：6.7.4 tm的計算的計算BQtt 12 T1 t1 t2 逆流 T2 t t2 t1 0 AmtKAttttKAQ 1212ln1212lntttttm

6、 其中其中-對數平均溫差6.7.4 tm的計算的計算（逆、并流）（逆、并流） 錯流 折流逆,mmtt若流動非逆并流，如錯流、折流，那么tm需采用相應的計算式。6.7.4 tm的計算的計算工程上，為了快速計算， tm常用下述方法： PRFY, 1221ttTTR 1112tTttP 其中： t1T1 T2 t2 列管式LMTD法法-對數平均溫差法對數平均溫差法 小結小結1212lntttttm （逆、并流）逆,mmtt（其他流動情況）pccmphhmRhcqcqCphhmpccmRccqcqC1112tTttc 1121tTTTh 12TThtTdTNTUphhmAphhmxcqKAcqdAK0

7、 21ttctTdtNTUpccmApccmxcqKAcqdAK0tTdAKdtcqdTcqdQxpccmphhm6.7.5 傳熱單元數法（傳熱單元數法（-NTU）引入：熱容流率熱容流率CR： 傳熱效率傳熱效率 傳熱單元數傳熱單元數NTU：均為無因次數群傳熱單元數法公式推導：傳熱單元數法公式推導： T1 t2 T2 t t1 0 ABKAtt 12lnRcpccmphhmpccmpccmphhmpccmCcqcqcqcqcqcqB111111 111212121121121121111121111221121211tTtttttttTTTtttTTTtTtttTTTtTtTtTtt cRccp

8、hhmpccmCtTttcqcqtTtt111111121112以逆流為例：以逆流為例：前面已推得：前面已推得：式中：(*)RccRcpccmcRccCNTUCcqKAC1111ln代入式中得： cRcRccRccNTUCCNTUC 1exp11exp1 （逆流時總傳熱速率方程） ,RCfNTU 可可見見 RRRCCCNTUor 111ln11（逆流時總傳熱速率方程）pccmphhmRhcqcqC phhmpccmRccqcqC 1112tTttc 1121tTTTh phhmhcqKANTUpccmccqKANTU RRCNTUC 11exp1 同同理理（并流時總傳熱速率方程）參見圖6-4-

9、34思考：逆流中，當1RC時，NTU=？ 111 NTU RccRcRccCCCNTU 111ln11（逆流時總傳熱速率方程）最大可能傳熱速率最大可能傳熱速率率率冷流體實際吸收熱量速冷流體實際吸收熱量速 1112tTttc 最大可能傳熱速率最大可能傳熱速率率率熱流體實際放出熱量速熱流體實際放出熱量速 1121tTTTh 1221ttcqTTcqQpccmphhm11minmaxtTcqQpmmaxQQ最大可能傳熱速率最大可能傳熱速率實際傳熱速率實際傳熱速率 傳熱效率傳熱效率的物理意義：的物理意義：實際傳熱速率：最大可能傳熱速率：當熱流體的熱容密度去qmhcph最小時：當冷流體的熱容密度qmcc

10、pc最小時：1112tTttc 1121tTTTh T1 t2 T2 t t1 0 A T1 t2 T2 t1 0 A12345T(3)T(4)T(1)t(2)t(3)t(1)t(4)T(2)以逆流為例，將整個傳熱面分成若干段) 1()() 1()( kkkkttorTT每每一一段段溫溫升升（或或溫溫降降），每一段均有：溫溫升升（或或溫溫降降）平平均均傳傳熱熱推推動動力力 ) 1()() 1()(. kkkkkmttorTTt即即傳熱單元傳熱單元傳熱單元和傳熱單元數的物理意義：傳熱單元和傳熱單元數的物理意義：什么是傳熱單元？ 傳熱單元的個數就是傳熱單元數。用 NTU 表示。什么是傳熱單元數？ T1 t2 T2 t1 0 A12345T(3)T(4)T(1)t(2)t(3)t(1)t(4)T(2)傳熱單元 12TThtTdTNTU個個NtTTt