第四章传热.ppt

武爱莲,第四章传热,传热过程在化工生产中的应用,传热的三种基本方式,传热基本方程,热负荷的计算,稳定传热和不稳定传热,第一节概述,一、传热过程在化工中的应用,,传热是自然界和工程领域中较为普遍的一种传递过程，通常来说有温度差的存在就有热的传递，也就是说温差的存在是实现传热的前提条件或者说是推动力，在化工中很多过程都直接或间接的与传热有关。但是进行传热的目的不外乎是以下三种1.加热或冷却2.换热3.保温可见，传热过程是普遍存在的。,二、传热的三种基本方式,一个物系或一个设备只要存在温度差就会发生热量传递，当没有外功加入时，热量就总是会自动地从高温物体传递到低温物体。根据传热的机理不同，热传递有三种基本方式热传导，热对流和热辐射。化工生产中碰到的各种传热现象都属于这三种基本方式。,（一）热传导（导热）,一个物体的两部分连续存在温差，热就要从高温部分向低温部分传递，直到个部分的温度相等为止，这种传热方式就称为热传导。,物质的三态均可以充当热传导介质，但导热的机理因物质种类不同而异，具体为固体金属自由电子运动在晶格之间；液体和非金属固体个别分子的动量传递；气体分子的不规则运动。,,（二）对流传热,热对流是指物体中质点发生相对的位移而引起的热量交换，热对流是流体所特有的一种传热的方式，即存在气体或液体中，在固体中不存在这种传热方式。其中只有流体的质点能发生的相对位移。据引起对流的原因不同可分为自然对流和强制对流。,热对流与流体运动状况有关，热对流还伴随有流体质点间的热传导，工程上通常将流体与固体之间的热交换称为对流传热，即包含了热传导和热对流。,（三）热辐射,,热辐射是一种通过电磁波传递能量的过程。一切物体都能以这种方式传递能量，而不借助任何传递介质。通常在高温下热辐射才是主要方式。,三、传热基本方程,,,当两种流体间需要进行换热而又不允许直接混合时，需在间壁式换热器中进行换热。如在间壁式换热器中，热流体通过管壁将热量传给冷流体．热传递的快慢用传热速率Ｑ来表示。传热速率Ｑ是指单位时间内通过传热面传递的能量．单位是Ｊ／Ｓ．Ｗ。,换热器的传热速率Q与传热面积A和冷热两种流体的平均温差⊿tm成正比;,,即Ｑ＝ＫA△tmＱ传热速率,Ｗ△tm两流体的平均温度差,KＫ比例系数，总传热系数，因次W/m2K。上式为传热速率方程或传热基本方程，是换热器传热计算的重要依据。传热速率是换热器在一定的操作条件下的换热速率。而热通量q是指单位传热面积上的传热速率。常见的间壁式换热器有套管换热器和列管换热器。见下图,套管式换热器1内管2外管,,,,,,单程列管式换热器1外壳2管束3、4接管5封头6管板7挡板,双程列管式换热器1壳体2管束3挡板4隔板,不同的换热器的传热面积计算,而流通截面积,式中m为管程数。,四、热负荷的计算,生产中常把单位时间内的流体所放出或吸收的热量称为热负荷。如果无外功输入，位能，动能可忽略，不考虑热损失，并传热良好时，由能量守恒定律得，单位时间热流体放出的热量Ｑ１应等于冷流体所吸收的热量Ｑ２。,热流体冷却放出的热量,冷流体加热需要得到的热量,物料蒸发或冷凝需要供给或移除的热量是,过热蒸汽冷凝，过冷液体蒸发，既有显热，又有潜热,（一）无相变化时,（１）比热法Ｑ＝ＷhＣph（Ｔ１－Ｔ２）＝ＷcＣph（t２－t1）Ｑ换热器的热负荷ＫＪ／hＷh，Ｗc热冷流体的质量流量ＫＧ／hＣph，Ｃpc热冷流体的平均比热Ｔ１，Ｔ２热冷流体的开始，终了温度，Kt1，t2热冷流体的开始，终了温度，K,（２）热焓法,Ｑ＝Ｗh（Ｈh1－Ｈh2）＝Ｗc（Ｈc２－Ｈc1）Ｑ换热器的热负荷ＫＪ／hＷh，Ｗc热冷流体的质量流量ＫＧ／hＨh1，Ｈh2热流体的进出口的焓ＫＪ／ＫgＨc1，Ｈc2冷流体的进出口的焓ＫＪ／Ｋg。,换热器中热流体为饱和蒸汽，当冷凝时有相的变化，但是冷凝液在饱和温度下离开换热器．,（二）有相变的传热,Ｑ＝Ｗhr＝ＷcＣpc（t1－t2）r为饱和蒸汽冷凝潜热其值等于在饱和蒸汽的焓与该温度下的液体焓的差如果冷凝液在低于饱和温度之下排出时，则用下式计算热负荷Ｑ＝Ｗh［r＋Ｃph（Ｔs－Ｔ２）］＝ＷcＣpc（t2－t1）式中Ｃph为冷凝液的比热;Ｔs为冷凝液的饱和温度,可见，热流体放出的热量被冷流体所吸收，冷流体获得的热量等于热流体放出的热量。根据热量恒算式，可由既定的传热任务求得载热体的消耗量。,,五稳定传热和不稳定传热,,稳定传热在传热体系中各点的温度只随换热器的位置的变化而变，不随时间而变．特点通过传热表面的传热速率为常量，热通量不一定为常数。,,不稳定传热若传热体系中各点的温度，既随位置的变化，又随时间变化。特点传热速率、热通量均为变量。通常连续生产多为稳定传热，间歇操作多为不稳定传热。化工过程中连续生产是主要的，因而我们主要讨论稳定传热。,第二节热传导,一、平壁稳定热传导,单层平壁导热速率的工作方程式,温度差称为传热推动力，R称为导热热阻。,导热系数k是物质的物理性质之一。其值的大小反映物质导热能力的强弱，其值越大，导热能力越强。工程上通常根据导热系数的数值来选择合适的导热材料，例如，需要提高导热速率的场合选用导热系数大的材料，反之，需要减小导热速率的场合选用导热系数小的材料。,金属1-400W/m2K建筑材料0.1-1W/m2K绝热材料0.01-0.1W/m2K液体0.1-0.6W/m2K气体0.005-0.05W/m2K,各种物质导热系数的大致范围如下,工业上经常遇到多层平壁导热的情况，如用耐火砖、保温转和青砖筑成的三层炉壁。仿照串联电路的欧姆定律，对于三层热阻的串联导热，稳态下，有,,二、圆筒壁稳定热传导,热量通过列管式换热器的管壁和圆筒型设备的器壁的传导即为圆筒壁的热传导，圆筒壁的导热速率可以表示为,圆筒壁的导热速率式与平壁的导热速率式具有相同的数学形式，只不过圆筒壁的传热面积随径向位置而变，应取平均面积作为传热面积。,工业上经常遇到多层圆筒壁的导热，如图7-10所示，在蒸汽管道外包裹绝热层；在换热管的内、外侧表面上生成垢层，从而构成多层圆筒壁。参照多层平壁的处理方法，可得,如果需要计算多层圆筒壁交界面上的温度，可用下式,【例4-1】一套管换热器的内管为φ252.5mm的钢管，钢的导热系数为45W/mK，该换热器在使用一段时间以后，在换热管的内外表面上分别生成了1mm和0.5mm厚的污垢，垢层的导热系数分别为1.0W/mK和0.5W/mK，已知两垢层与流体接触一侧的温度分别为160℃和120℃，试求此换热器单位管长的传热量。解换热器的热流密度,W/m,代入数据得,【例4-2】一套管换热器的内管为φ252.5mm的钢管，钢的导热系数为45W/mK，该换热器在使用一段时间以后，在换热管的内外表面上分别生成了1mm和0.5mm厚的污垢，垢层的导热系数分别为1.0W/mK和0.5W/mK，已知两垢层与流体接触一侧的温度分别为160℃和120℃，试求此换热器单位管长的传热量。解换热器的热流密度,W/m,代入数据得,【例4-3】工业炉的炉壁，由下列三层组成耐火砖k11.4W/mK,b1225mm保温砖k20.15W/mK,b2115mm保温砖k30.8W/mK,b3225mm今测得其内壁温度为930℃，外壁温度为55℃，求单位面积的热损失。解由串联热阻的概念,W/m2,第三节对流传热,一、对流传热过程分析,,二、牛顿冷却定律,三、对流传热系数及其影响因素,,,四、对流传热系数的因次分析,由于对流传热的多样性，有必要将问题分类加以研究。,,,,,在强制对流传热问题中，对于几何相似的设备，可将给热系数的影响因素表示为u流体速度，反映流体流动状况影响ρ,μ,k,Cp流体密度、粘度、导热系数和比热，反映物性影响l传热表面的特征尺寸，反映传热面几何因素的影响。,在自然对流传热中，流体流动是由浮升力引起的，故将u代以浮升力而得自然对数传热中给热系数的影响因素表示式βg⊿t表示流体由于温差⊿t而产生的浮升力，β称为流体的膨胀系数，因次为1/℃。,对于几何相似的设备，运用因次分析法，写成准数式上两式中各准数的意义见表。,努塞尔准数；待求准数，包括待求的给热系数,雷诺准数；反映对流强度对传热的影响,普兰特准数；反映流体物性的影响,格拉斯霍夫准数；反映自然对流的影响,借助实验研究方法求取以上各类别中的具体准数关联式。,在学习为数繁多的关联式时，应注意以下三个方面的问题。,应用范围只能在实验的范围内应用，外推是不可靠的。定性温度取流体进，出口温度的算术平均值作为定性温度；高粘度流体用壁温作粘度定性温度；冷凝传热取凝液主体温度和壁温的算术平均值作为定性温度。特征尺寸传热面的几何因素有时是很复杂的，一般选取对传热起决定作用的几何因素作为特征尺寸，管内流动取管内径作为特征尺寸；管外的流动取管外径作为特征尺寸，等等。,管内对流传热还与流体的入口效应有关，在流动边界层与传热边界层尚未充分发展的所谓“进口段”，给热系数还要受到速度分布和温度分布的影响，进口段的给热系数高于充分发展后的给热系数值。,入口效应,五、对流传热系数关联式,式中n值与热流方向有关，当流体被加热时，n0.4，当流体被冷却时，n0.3。应用范围Re＞10000；0.7＜Pr＜120；。定性温度取流体进、出口温度的算术平均值。特征尺寸取为管内径d1。,（一）、流体无相变时的对流传热系数,1流体在管内作强制对流,园形直管强制湍流的给热系数,流体在圆形直管内作强制湍流时，对于低粘度流体，则有,A管内流动,,n取不同的数值，这是为了反映热流方向对给热系数的影响。,对于气体由于Pr＜1，即Pr0.4＜Pr0.3，气体被加热的给热系数小于被冷却给热系数。这是由于气体粘度随温度升高而增大，气体被加热时的边界层较厚的缘故。,对于液体由于Pr＞1，所以Pr0.4＞Pr0.3，即液体被加热的给热系数大于被冷却的给热系数。这是因为当液体被加热时，管壁处滞流底层的温度高于液体主体的平均温度，由于液体粘度随温度升高而降低，故贴壁处液体粘度较小，使滞流底层的实际厚度比用液体主体温度计算的厚度要薄，给热系数较大。,液体被加热≈1.05，液体被冷却≈0.95。,园形直管内高粘度液体无相变传热，给热系数,应用范围Re＞10000；0.7＜Pr＜16700；,定性温度μw取壁温作定性温度，其余各物性取液体平均温度作定性温度。,特征尺寸取为管内径。,流体流过弯曲管道或螺旋管时，会引起二次环流而强化传热，给热系数应乘以一个大于1的修正系数,3流体在非圆形管中流动,d为管内径，R为弯曲半径。,,2流体在弯管作强制对流,特征尺寸应用当量直径de。例如内管外径为d1，外管内径为d2的同心套管环状通道，当量直径,在管进口段，流动尚未充分发展，传热边界层较薄，给热系数较大，需进行入口效应修正对于的换热管，应考虑进口段对给热系数的增加效应。故将所得h乘以修正系数,其它条件一定时，可有，于是，当流量由W增至W时，给热系数由ｈ增至ｈ，则由此可见，提高流速可以强化传热，这也是调节换热器以适应生产要求的根据所在。但流速升高，流动阻力增大，用提高流速的方法来强化传热是以增加动力消耗为代价的。,应用范围Re＜2300；Pr＞0.6。,定性温度μw取壁温，其余取进、出口温度的算术平均值。特征尺寸管内径d1。,4流体在圆形管内强制滞流,5流体在圆形管内过渡流,在Re230010000的过渡区，作为粗略计算，可按湍流传热的公式计算h值，然后乘以修正系数f,【例4-4】套管换热器外管内径60mm，内管规格φ384.0mm，用水将为2500kg/h的某液体有机物从100℃冷却至40℃，水走管内，有机物走环隙，逆流流动，操作温度下，有机物密度860kg/m3,粘度2.810-3Ns/m2，比热2.26kJ/公斤℃，导热系数0.452W/m℃,水的进、出口温度分别为15℃和45℃，热损失忽略不计。试求1水对管内壁的给热系数；2有机溶液对管外壁的给热系数；3若将水流量增加20，其他条件不变，重求水对管内壁的给热系数。,解⑴水的定性温度℃，查得ρ2995.7kg/m3,μ20.0008Ns/m2,k20.618W/mKCp24.174kJ/公斤K根据热量衡算式求得水流量公斤管内流速m/s,水侧给热系数W/m2K）⑵套管环隙当量直径ded2-d10.060-0.040.02mm,环隙流速m/s过渡流,根据过渡流给热系数的计算方法，有W/m2K故得溶液侧给热系数W/m2K⑶水流量增加后的给热系数W/m2K,换热器壳程都是横掠管束流动，换热管排列分为直列和错列两种，流体冲刷直列和错列管束的情景是不同的。错列时流体在管间交替收缩和扩张的弯曲通道中流动，比直列时在管间走廊通道的流动扰动更为强烈，故错列比直列传热要快，但错列的流动阻力较大，清洗不如直列容易。影响管束传热的因素除Re,Pr数外，还有管子排列方式，管间距和管排数，给热系数,应用范围特征尺寸管外径，流速取每排管子中最狭窄通道处的流速。定性温度流体进、出口温度的算术平均值。,B流体在管外作强制对流,1流体在管束外横掠流动,,各排的给热系数不同，应按下式求其平均值。,列管式换热器，各排的管数不同。装有折流挡板，先是横掠管束，在绕过折流挡板时，则变为顺着管子的方向流动。由于流速和流向的不断变化，Re＞100即达到湍流。换热器内装有圆缺型挡板时，壳程给热系数,1Re312104时2Re21031106时,2流体在换热器壳程的传热,定性温度除μw取壁温外，其余均取流体平均温度。特征尺寸要用当量直径，根据管子的排列方式。直列时错列时,流速u按管间最大流通截面积A计算D换热器外壳内径，m；l两折流挡板间距，m。,,C自然对流传热系数,所谓大容积自然对流，如无搅拌时釜内液体的加热；传热设备外表面与周围环境大气之间的对流传热,,（二）、流体有相变化时的对流传热系数,1蒸汽泠凝的对流传热,蒸汽是工业上最常用的热源，在锅炉内利用煤燃烧时产生的热量将水加热汽化，使之产生蒸汽。蒸汽具有一定的压力，饱和蒸汽的压力和温度具有一定的关系。蒸汽在饱和温度下冷凝成同温度的冷凝水时，放出冷凝潜热，供冷流体加热。,1蒸汽冷凝的方式膜状冷凝冷凝液体能润湿壁面，它就在壁面上铺展成膜膜状冷凝时蒸汽放出的潜热必须穿过液膜才能传递到壁面上去，此时，液膜层就形成壁面与蒸汽间传热的主要热阻。若凝液籍重力沿壁下流，则液膜越往下越厚，给热系数随之越小。,滴状冷凝凝液不能完全润湿壁面，在壁面上形成一个个小液滴，且不断成长变大，在非水平壁面上受重力作用而沿壁滚下，在下滚过程中，一方面会合相遇液滴，合并成更大的液滴，一方面扫清沿途所有的液滴，使壁重新暴露在蒸汽中。没有完整液膜的阻碍，热阻很小，给热系数约为膜状冷凝的510倍甚至更高。,,,实现滴状冷凝的方法一是在壁面上涂一层油类物质，二是在蒸汽中混入油类或脂类物质。对紫铜管进行表面改性处理，能在实验室条件下实现连续的滴状冷凝，但在工业换热器上应用，尚待时日。,特征尺寸l取垂直管或板的高度。定性温度r取ts下的值，其余物性取液膜平均温度下的值。k、ρ、μ凝液的导热系数，密度和粘度；r冷凝潜热，kJ/公斤；⊿t蒸汽饱和温度ts与壁面tw之差，℃。,2膜状冷凝的传热系数,蒸汽在垂直管外或垂直板侧的冷凝当Re＜2100时，膜内为滞流,若Re＞2100，膜层为湍流,垂直管外和板侧膜层雷诺数的表达式W凝液质量流量，公斤/s；b浸润周边长度，m；M冷凝负荷，MW/b；A膜层流通截面积，m2；de液膜当量直径，m。,牛顿冷却定律改写成,式中称为无因次冷凝给热系数。以h*表示，则同理，式7.4-22亦可整理为,A蒸汽在水平单管及水平管束外冷凝水平单管凝液受重力作用沿管壁周向向下流动并脱离管壁，液膜愈往下愈厚，其平均给热系数可用下式计算,水平管束上面管子产生的凝液流到下面管子上，使下面管子液膜厚度增加，传热减慢，但另一方面，凝液下落时会产生一定的撞击和飞溅，这种附加的扰动又会使传热加快。,式中h为水平单管的冷凝给热系数，km为管束校正系数。如果管束的总管数为N，则管束校正系数为,3影响冷凝传热的其它因素蒸汽流速和流向蒸汽流动会在汽液界面上产生摩擦阻力，若蒸汽与液膜流向相同，则会加速液膜的流动，使液膜减薄，传热加快。不凝性气体蒸汽中含有不凝性气体时，即使含量极微，也会对冷凝传热产生十分有害的影响。例如水蒸汽中含有1的空气能使给热系数下降60。不凝性气体将会在液膜外侧聚积而形成一层气膜，冷凝器操作中及时排除不凝性气体至关重要。过热蒸汽温度高于其饱和温度的蒸汽称为过热蒸汽，实验表明，在大气压力下，过热30℃的蒸汽较饱和蒸汽的给热系数高1，而过热540℃的蒸汽的给热系数高30，所以在一定情况下不考虑过热的影响，仍按饱和蒸汽进行计算。,2液体的沸腾传热工业上经常需要将液体加热使之沸腾蒸发，如在锅炉中把水加热成水蒸汽；在蒸发器中将溶剂汽化以浓缩溶液，都是属于沸腾传热。大容积沸腾是指加热面沉浸在具有自由表面的液体中所发生的沸腾现象，此时，液体的运动由自然对流和汽泡的扰动所引起的。强制对流沸腾是指液体在管内流动的过程中而受热沸腾的现象，此时，汽泡不能自由升浮，而是受迫随液体一起流动，形成汽液两相流动，沿途吸热，直至全部汽化。,1液体的沸腾曲线液体主体达到饱和温度ts，加热壁面的温度tw，随壁面过热度⊿ttw-ts的增加，沸腾传热表现出不同的传热规律。图表示水在一个大气压力下沸腾传热热流密度q与壁面过热度⊿t的变化关系，称为沸腾曲线。,自然对流沸腾区过热度⊿t较小，加热壁面处的液体轻微过热，产生的汽泡在升浮过程往往尚未达到自由液面就放热终结而消失。其给热系数h和热流密度q比无相变自然对流略大。如图中AB段所示。核状沸腾区随着⊿t的增大，在加热面上产生汽泡数量增加，汽泡脱离时，促进近壁液体的掺混和扰动，故给热系数h和热流密度都迅速增加，如图中公元前所示。过渡沸腾区当⊿t增大至过C点后，加热面上产生的汽泡数大大增加，且汽泡的生成速率大于脱离速率，汽泡脱离壁面前连接成汽膜，由于热阻增加，给热系数h与热流密度q均下降，如图中CD所示。膜状沸腾⊿t继续增大，汽泡迅速形成并互相结合成汽膜覆盖在加热壁面上，产生稳定的膜状沸腾，此时，由于膜内辐射传热的逐渐增强，给热系数h和热流密度又随Dt的增加而升高。如图DE所示。,烧毁点由图可知，点C和E的热流密度相等。当热流密度增至qc后，为进一步提高传热速率，⊿t必须增至⊿tE以上，这时的壁面温度有可能高于换热器的金属材料的熔化温度。所以C点称为临界点，亦称为烧毁点。,汽泡的生成依赖于两个条件一是液体必须过热；二是加热壁面上应存在有汽化核心。传热表面的汽化核心与该表面的粗糙程度，氧化情况以及材质等诸多因素有关，这是一个十分复杂的问题，有些情况至今尚不清楚，目前比较一致的看法是粗糙表面上微细的凹缝或裂穴最可能成为汽化核心，在凹穴中吸附了微量的气体或蒸汽，这里就成为孕育新生汽泡的胚胎。,2沸腾传热过程的机理,大容积饱和核状沸腾核状沸腾传热速率的影响因素甚为复杂，迄今为止的认识还很肤浅，一般采用因次分析的方法。,,,管内沸腾传热图示出了垂直管内液体沸腾过程中出现的流动型态和传热类型，液体进入管内至开始产生汽泡的这一段为单相液体的无相变加热过程，液体开始产生汽泡时，液体主体尚未达到饱和温度，处于过冷状态，称为过冷沸腾。继续加热而至饱和温度时，即进入泡状沸腾区，形成泡状流和块状流汽泡汇合成块，随着蒸汽含量的进一步增加，大汽块进一步合并，在管中心形成汽芯，称为环状流。环状液膜受热蒸发，逐渐变薄，直至液膜消失，称为蒸干。对湿蒸汽继续加热，最后进入干蒸汽的单相传热区。,,第四节辐射传热,一、基本概念,不直接接触的两物体可以不依赖其间的任何介质而传递辐射热，通常把物体发射辐射能以及辐射能的传播成为辐射，如果发射的辐射能是与物体的温度有关的热能转换的，则称为热辐射。,热射线在物理本质上与光射线一样服从反射和折射定律。当物体发射的辐射能投射到另一物体的表面上时，一部分被物体吸收QA,一部分被反射回去QR,一部分透过物体QD,其中被吸收的这部分可以转化为热能。,一辐射产生的原因和特点,二投射在物体上辐射能的分布,A、R和D分别为物体吸收率、反射率和透过率。,黑体当A1,RD0时，表明辐射能全部被吸收。自然界中并不存在绝对黑体，黑墨表面，A0.960.98，定义黑体的目的是为了在计算中确定一个比较的标准。,透热体当D1,AR0时，表明辐射能全部透过物体。例如对称双原子气体O2、N2、H2等都是透热体。,灰体工业上常见固体材料被称作“灰体”，所谓灰体是指它只能部分地吸收发射来的热射线，其余则反射回去，即AR1。,固体材料的吸收率和反射率的大小取决于物体的性质，温度和表面状况。,镜体当R1,AD0时，表明辐射能全部被反射。自然界中也不存在绝对镜体，例如表面抛光的铜，其反射率R0.97。,三黑体白体透明体不透明体灰体,,二斯蒂芬波尔茨曼定律,黑体的辐射能力与绝对温度的四次方成正比。高温下辐射传热成为主要的传热方式。,E物体的辐射能力，单位时间内物体单位面积发射总辐射能，因次为W/m2。,C0黑体辐射系数，C05.67W/m2K4。,黑体辐射能力Eb与绝对温度T关系为,任何物料辐射能力与吸收率之比恒等于同温度下黑体辐射能力CAC0灰体的辐射系数。对于实际物体AT2，则物体1发射E1至物体2时，其中部分被吸收，其余部分被反射，反射回去的能量又被物体部分吸收和部分反射，如此无穷往返直至E1被全吸收为止，从物体2发射的辐射能E2，也要经历反复吸收和反射的过程。,发射或反射的能量不一定能全部投射到对方物体上，因此，在计算两固体间辐射传热时，必须考虑两物体的吸收率与反射率，形状与大小，以及两者之间的距离和位置。,,,,C1-2总辐射系数，它与两个灰体的黑度和相对位置有关;Aw辐射面积，m;φ角系数，表示物体1发射能量被物体2截获的百分率。表给出了几种简单情况下辐射面积，角系数和总辐射系数的确定方法。,较高温度的物体1传给较低温度的物体2的辐射热量,五对流和辐射的联合传热,许多化工设备的外壁温度高于周围环境大气的温度，这些设备的表面以对流和辐射两种形式向环境大气散失热量，因此，设备的热损失应为对流传热量和辐射传热量之和，由于对流而损失的热量为,,高温设备的热损失,由于辐射而损失的热量可用式7.5-9表示，为处理方便起见，将该式写成与式7.5-10相同的形式,,式中称为对流辐射联合给热系数。为减少热损失，常在设备表面上敷设一层或若干层保温层，保温层的存在，加大了设备的导热热阻，使保温层外表面的温度tw大为降低，从而削弱热损失。联合给热系数用下列近似关系式计算。在平壁保温层外,在管道或圆筒壁保温层外,hR称为辐射给热系数,因设备被环境大气所包围，φ1，于是,上两式适用于tw100即可达到湍流。,1流体流经的路径选择,一选用和设计中应考虑的问题,选择的原则,系列标准规定采用φ252.5mm,φ192mm两种规格的管子。钢管长度多为6米，国家标准规定采用的管长有1.5、2、3、6米四种规格，其中以3米和6米最为普遍。换热管的排列方式有等边三角形和正方形两种，等边三角形排列比正方形排列更为紧凑,但正方形排列的管束清洗方便。,换热管规格及排列,抓住主要矛盾进行选择，例如，首先从流体的压力、腐蚀性及清洗等方面的要求来考虑，然后再考虑满足其他方面的要求。,折流挡板,⑴确定流动路径，根据任务计算传热负荷，确定流体进、出的温度，选定换热器形式，计算定性温度，查取物性，计算平均温差，根据温度校正系数不小于0.8的原则，确定壳程数。,⑵依据总传热系数经验值范围，或按生产实际选定总传热系数K估值，估算传热面积A估。选定换热器的基本尺寸，如管径、管长、管数及排列等；若选用，在标准中选择换热器型号。,⑶计算管程和壳程的压降，根据初选设备规格，计算管、壳程流体压降，检查结果是否满足工艺要求，若压降不合要求，要调整流速，再确定管程数或挡板间距，或选择另一规格的设备，重新计算压降至满足要求。,二列管换热器的选用和设计的步骤,⑷计算总传热系数，核算传热面积，计算管、壳程的给热系数h1和h2，确定污垢热阻Rs1和Rs2,计算总传热系数K计，并计算传热面积A计，比较A估和A计，若A估/A计1.15～1.25，则初选的设备合适，否则需另设K估值，重复以上步骤。,传导对流和辐射稳态传热与不稳态传热传热微分方程和管内层流温度分布傅里叶定律、牛顿冷却定律及传热基本方程传热过程的平衡关系和速率关系对数平均温差热阻概念及传热控制步骤换热器的校核与调节膜状冷凝和滴状冷凝泡状沸腾和膜状沸腾黑体镜体透热体吸收率（黑度）反射率和折射率强化传热和削弱传热的措施换热器流体流动路径选择,复习－第三章传热,基本概念,基本公式,单层圆筒壁的导热速率,单层平壁导热速率的工作方程式,多层平壁导热速率的工作方程式,多层圆筒壁的导热速率,辐射传热速率,高温设备热损失,