传热学V4-第十章 传热分析与热交换器计算

第十章 传 热 和 换 热 器 第一节通过肋壁的传热图10-1 通过肋壁传热Φ = 1h 1A (1f t -1w t ) (1) Φ =δλ1A (1w t -2w t ) (2) Φ = 2h 2A '(2w t -2f t )+2h 2A ''(m w t ,2-2f t ) (3) 肋片效率222,222222,222)()(f w f m w f w f m w f t t t t t t A h t t A h --=-''-''=η (4)Φ= 2h (2A ' +2A ''f η) (2w t -2f t ) = 2h 2A η (2w t -2f t ) (5) 肋壁总效率η=222A A A f η''+' 。

肋壁传热公式： Φ =ηλδ221112111A h A A h t t f f ++- =ηλδ2211211A h A h t t f f ++- 1A W （10-1）Φ = 1k 1A (21f f t t -) W （10-2）1k --光壁面面积1A 为基准的传热系数1k =ηβλδ21111h h ++ W/(2m ·K) （10-3）12A A =β 2k --2A 为基准的传热系数，用2k 表示，即Φ = 2212112211A h A A A h A t t f f ηλδ++- =ηβλδβ212111h h t t f f ++-2A = 2k 2A (21f f t t -) （10-4） 式中： 2k =ηβλδβ21111h h ++ W/(2m ·K) （10-5）对1k 热阻 )(f R +λδ对2k 热阻 βλδ)(f R +第二节复合换热时的传热计算图10-2 复合换热对流与辐射并存的换热称为“复合换热”对流换热： c q = c h (w t -f t ) W/2m (1)辐射换热： r q =εb C ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛44100100m a w T T W/2m (2) r q = b C ⋅εfw m a w t t T T -⎥⎦⎤⎢⎣⎡-44)100()100( (w t -f t )=r h (w t -f t ) W/2m (3)r h =εbC 84410-⨯--fw m a w T T T T (10-6)复合换热热：q = c q +r q = (c h +r h )(w t -f t )= h (w t -f t ) （10-7）[例10-3] 计算某寒冷地区中空玻璃窗传热系数，已知数据列表如下：[解]窗的散热过程可分为3段，即（1）热由室内传给双层窗内侧玻璃；（2）通过空气层；（3）由外侧璃窗传给室外。

第10章传热过程分析和换热器计算传热是热力学的一个重要分支，它研究热能在物体之间或物体内部的传递过程。

在工程领域，传热分析和换热器计算是非常重要的。

本文将介绍传热过程的分析方法和换热器的计算方法。

传热过程分析的方法主要有传导、对流和辐射三种。

传导是指物体内部热量的传递过程。

传导热量的传递方式有热传导、传流和扩散三种。

热传导是指物体内部的微观粒子通过碰撞传递热量。

传流是指流体内部的微观粒子通过对流传递热量。

扩散是指在固体或流体中，由于密度、浓度或化学势的差异而引起的物质运动和热量传递。

对流是指通过流体的传热过程。

对流传热有自然对流和强制对流两种。

自然对流是指由于密度差异造成的流体运动和热量传递。

强制对流是指由外力驱动的流体运动和热量传递，如风扇、泵等。

辐射是指通过电磁波的传热过程。

辐射传热不需要介质，可以在真空中传播。

辐射传热的热流密度与物体的温度和表面性质有关。

根据传热方式的不同，可以选择适当的传热模型进行传热计算。

常用的传热模型有一维传热模型、二维传热模型和三维传热模型。

一维传热模型适用于长条形物体的传热计算，如管道、棒材等。

二维传热模型适用于平面物体的传热计算，如板状物体等。

三维传热模型适用于体积物体的传热计算，如容器等。

换热器是一种用于传热的设备，广泛应用于化工、能源、建筑等行业。

换热器的主要功能是将一个物质的热量传递给另一个物质，实现热能的转化和利用。

换热器的计算是为了确定换热器的传热面积、传热系数和传热效率等参数。

换热器的计算主要涉及换热面积的计算、传热系数的计算和传热效率的计算。

换热面积的计算可以根据所需的传热量和传热系数来确定。

传热系数的计算可以通过实验或计算方法来得到。

传热效率是指换热器实际传热量与理论最大传热量之间的比值。

在换热器的计算过程中，需要考虑流体的流量、流速、温度差等因素。

同时，还需要考虑换热器的结构和材料等因素。

根据具体的需求和条件，可以选择适当的换热器类型和设计参数。

传热过程的计算及换热器2传热过程的计算及换热器2传热是物体间因温度差而引起的热能传递过程。

在工程实际中，传热过程的计算是非常重要的，尤其是在换热器设计和运行中。

本文将对传热过程的计算方法和换热器进行详细介绍。

一、传热过程的计算方法1.传热方程求解：传热方程主要包括热传导方程、对流传热方程和辐射传热方程。

热传导方程适用于固体传热，对流传热方程适用于流体传热，辐射传热方程适用于热辐射传热。

通过对这些方程进行求解，可以得到传热过程中的温度分布和传热速率。

2.传热电阻法：传热电阻法是根据传热过程中各个物体的热阻来计算传热速率的方法。

传热过程中，一般包括热源（或热池）、传热介质和传热表面。

根据热阻的串/并联关系，可以将传热系统简化为一个等效的传热电路，然后通过电路的电流和电阻来计算传热速率。

3.传热系数法：传热系数法是根据传热过程中的传热系数来计算传热速率的方法。

传热系数是指传热介质和传热表面之间传热的能力，可以通过实验测定或者理论计算来获取。

根据传热系数的定义和传热公式，可以直接计算传热速率。

二、换热器换热器是用来实现热能传递的设备，广泛应用于化工、电力、石油、冶金、轻工等行业，是工业生产中的重要设备之一、换热器的主要功能是将两种介质之间的热量传递给另一种介质，实现冷热介质的热能转化。

换热器按照结构特点可以分为管壳式换热器和板式换热器。

管壳式换热器由壳体、管束和管板等组成，各种不同的构造形式可以满足不同的工艺要求。

板式换热器是利用板状换热元件将冷热介质进行交叉传热，具有紧凑、高效、节能的优点。

换热器的性能主要是通过换热系数和压力损失来评价的。

换热器的换热系数是指单位时间内传递热量与温度差的比值，表示换热器的传热能力，可以通过实验测定和理论计算来获取。

压力损失是指流体通过换热器时产生的阻力损失，与换热器的结构和流体特性密切相关。

换热器的设计和运行中，需要考虑的因素包括传热面积的确定、流体流速的选择、换热介质的性质以及换热器的材料选择等。

换热器的传热计算解析换热器是一种常用的传热设备，用于在两个流体之间转移热量。

它采用传导、对流和辐射传热方式，通过对热传导方程和对流换热方程的求解，可以得到换热器的传热计算解析。

第一步，确定传热区域和传热方式。

换热器的传热区域通常包括管内和管外两个区域，传热方式根据具体的条件可以分为对流传热、辐射传热和传导传热。

第二步，建立传热方程。

对于传热区域内的热传导，可以根据热传导方程进行计算。

对于对流传热，可以使用牛顿冷却定律或其他适用的换热关系进行计算。

对于辐射传热，可以使用斯蒂芬-玻尔兹曼定律进行计算。

第三步，边界条件的确定。

边界条件包括温度边界条件和流体流动边界条件。

温度边界条件可以根据实际情况进行确定，流体流动边界条件可以根据流体流动的特性进行确定。

第四步，求解传热方程。

对于热传导方程，可以使用数值求解方法（如有限差分法、有限元法等）进行计算。

对于对流传热和辐射传热，可以使用经验公式进行估算或者使用数值方法进行求解。

第五步，计算换热系数。

换热器的传热系数是一个重要的参数，它反映了换热器的传热性能。

传热系数可以通过实验测量或者基于经验公式进行估算。

第六步，进行传热计算解析。

根据所得到的传热方程和边界条件，可以进行传热计算解析。

根据实际需求，可以计算换热器的传热速率、传热效率、温度分布等参数，从而评估和优化换热器的设计。

在进行换热器的传热计算解析时，还需要考虑换热器的结构、材料的热物性、流体流动的特性等因素，以及适用的传热理论和模型。

此外，还需要进行传热计算解析的验证和优化，以确保计算结果的准确性和可靠性。

总之，换热器的传热计算解析是一个复杂的过程，需要根据具体情况确定传热方式、建立传热方程、确定边界条件、求解传热方程、计算传热系数等，从而得到相应的传热计算解析结果。

这些结果可以用于优化换热器的设计和评估换热器的传热性能。

传热学第十章传热过程和换热器计算热力学是研究能量转换和能量传递的学科，传热学是热力学的一个重要分支。

传热过程是指热量从一个物体传递到另一个物体的过程，它是通过传导、对流和辐射三种方式进行的。

换热器则是用来实现热量传递的设备。

一、传热过程1.传导：传导是指热量通过物质内部的微观振动和相互碰撞传递的过程。

物体的导热性质取决于其热导率和导热面积。

传导的热流量可用傅里叶传热定律表示。

2.对流：对流是指液体或气体中的分子通过传递热量的方式。

对流的热流量可用牛顿冷却定律表示。

3.辐射：辐射是指热能以电磁波的形式传递的过程。

辐射热量的传递与物体的温度和表面特性有关，可以用斯特藩—玻尔兹曼定律表示。

换热器是用来实现热量传递的设备，广泛应用于工业生产和能源系统中。

换热器的设计和计算需要考虑换热面积、传热系数、传热温差等参数。

1.换热面积：换热面积是换热器的一个重要参数，它表示传热过程中热量通过的表面积。

换热面积可以通过传热方程计算得出。

2.传热系数：传热系数是指在单位时间内，单位面积上的热量传递量与温度差之比。

传热系数的大小与换热器的结构、工作条件及流体性质等有关。

3.传热温差：传热温差是指热量在换热过程中的温度差异。

传热温差越大，热量传递越快。

换热器的计算包括两个方面：换热面积计算和传热系数计算。

换热面积计算一般根据传热方程进行。

传热方程可以写成Q=UAΔT，其中Q为热量传递量，U为总传热系数，A为换热面积，ΔT为温度差。

通过已知的换热量和温度差，可以计算出换热面积。

传热系数计算一般需要参考实验数据或者经验公式。

传热系数与换热器的结构和工作条件有关，一般通过实验或者估算得到。

在进行换热器计算时，还需要注意换热器的热损失问题。

热损失会影响换热器的热效率，因此需要进行热损失的计算和控制。

总之，传热过程和换热器计算是传热学中重要的内容，它们在工程实践中有着广泛的应用。

通过对传热过程和换热器的深入理解和计算，可以提高工程设备的热效率，实现能源的节约和利用。