换热器选型和计算.ppt
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1、课程设计换热器选型计算推荐参考书目:l 第三版/第四版.王志魁 刘丽英 刘伟.l.任晓光 宋永吉 李翠清.l.钱颂文31.换热概述换热概述2.热传导热传导3.对流传热对流传热一、换热理论一、换热理论四、管壳式换热器选型步骤四、管壳式换热器选型步骤二、管壳式换热器二、管壳式换热器三、两流体间传热过程计算三、两流体间传热过程计算4生产中的应用:生产中的应用:热量的传递简称传热。物料的加热或冷却;热量与冷量的回收利用;设备或管路的保温。传热的基本方式:传热的基本方式:热传导;对流;热辐射。1、传热概述、传热概述一、换热理论5傅里叶定律傅里叶定律2.热传导热传导1)1)温度场和温度梯度温度场和温度梯度
2、温度场温度场:某时刻,物体内部各点的温度分布。等温面等温面:在同一时刻,温度场中所有温度相同的点组成的面。t1t2t1t2等温线Q注意:注意:不同温度的等温面不相交。温度梯度:温度梯度:温度场内,某一点沿其等温面法线方向的温度变化率。(向量,与法线方向一致,以温度增加的方向为正。)等温线等温线:不同等温面与同一平面相交的交线。6式中 Q 热流量或传热速率,W或J/s;A 导热面积,m2;t/n 温度梯度,/m或K/m;热传导系数,W/(m)或W/(mK)。在质地均匀的物体内,若等温面上各点温度梯度相同,则单位时间内的传热量Q与温度梯度 及垂直于热流方向上的导热面积A成正比。2)2)傅里叶定律傅
3、里叶定律t+t t-ttnQdA傅立叶定律傅立叶定律数学表达式:7假设:假设:(1)A大,b小;(2)材料均匀,热导率视为常数;(3)温度仅沿x方向变化,且不随时间变化,故为一维稳态传热。单层平壁的稳态热传导单层平壁的稳态热传导AQ图中,图中,Q热流量或传热速率,W或J/s;A 平壁的面积,m2;b 平壁的厚度,m;l 平壁的导热系数,W/(m);t1,t2 平壁两侧的温度,。t1t2btxdxQxQx+dxA8对dx薄层,导热速率可表示为:边界条件为:积分导出,单层平壁导热速率方程式为:假定:a)圆筒壁材质均匀,热导率为常数;b)温度只沿半径方向变化,等温面为同心圆柱面,一维稳态温度场;单层
4、圆筒壁的稳态热传导单层圆筒壁的稳态热传导图中,Q 热流量或传热速率,W或J/s;l 导热系数,W/(m)或W/(mK);t1,t2 圆筒壁两侧的温度,;r1,r2 圆筒壁内外半径,m。rbdt10对于dr同心薄层圆筒,传热速率为边界条件:积分导出,圆筒壁导热速率方程式为:对数平均面积:11对流传热过程对流传热过程间壁:间壁:导热,热阻大,温差大。层流底层:层流底层:导热,热阻大,温差大。湍流核心:湍流核心:对流,热阻很小,温差很小。过渡区域:过渡区域:介于层流底层和湍流核心之间。热流体冷流体3、对流传热、对流传热12对流传热速率方程对流传热速率方程牛顿冷却公式牛顿冷却公式:式中 Q 对流传热速
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