1、第十三章 稳态传热过程,第13章 传热过程及换热器,13.1 复合换热 13.2 传热过程的分析和计算 13.3 传热的强化与削弱,一、复合换热,复合换热：同一位置上同时存在两种或两种以上基本换热形式的换热。 复合传热：传热过程中不同位置上同时存在两种或两种以上的基本传热形式的传热。 例如：建筑物维护结构 复合传热就是传热方式的串联，复合换热就是传热方式的并联。,13.1 复合换热,二、复合换热处理方法,复合换热：对流换热和辐射换热同时起作用的过程,对流换热量：,辐射换热量：,辐射换热系数,固体表面的复合换热系数,13.1 复合换热,一、通过平壁的传热过程,流体与壁面1的复合的热量,通过平壁的
2、导热量,壁面2与冷流体的复合换热量,13.2 传热过程的分析和计算,称为传热热阻，显然传热热阻等于各局部热阻之和，即热流体与壁面1的复合换热热阻、平壁导热热阻、冷流体与壁面2的复合换热热阻之和,通过n层平壁的传热量,13.2 传热过程的分析和计算,二、通过圆筒壁的传热过程,内部对流：,圆柱面导热：,外部对流：,13.2 传热过程的分析和计算,13.2 传热过程的分析和计算,三、通过肋壁的传热过程,肋壁面积：,稳态下换热情况：,解得：,13.2 传热过程的分析和计算,定义肋化系数：,则传热系数为,故只要 就可以起到强化换热的效果,肋片总效率,13.2 传热过程的分析和计算,一、传热的强化与削弱的
3、原则,强化传热的问题主要目的是在减少或不变传热面积的前提下，增加传热量，有时又可降低高温部件的温度消弱传热的主要目的是在满足工艺要求的前提下，减少传热量，节约能源或保证人身安全,13.3 传热的强化与削弱,a 无源技术(被动技术)：除了输送传热介质的功率消耗外，无需附加动力 其主要手段有：涂层表面；粗糙表面；扩展表面；扰流元件；涡流发生器 ；螺旋管 ；添加物； 射流冲击换热 b 有源技术(主动式技术)：需要外加的动力 其主要手段有：对换热介质做机械搅拌；使换热表面振动；使换热瘤体振动；将电磁场作用于流体以促使换热表面附近流体的混合；将异种或同种流体喷入换热介质或将流体从换热表面抽吸走。,二、传
4、热的强化,1.增大传热系数,从热阻大的一侧入手增加流体流速或在流体侧加装绕流元件（如罗纹管、波纹管）以增加流体侧的的表面换热系数，增大传热系数尽量减少换热器表面结垢或锈蚀,换热器的传热面要经常清洗，去除结垢及锈蚀。,13.3 传热的强化与削弱,2.增大传热面积,增大传热面积，可以增大传热量。但增大传热面积，会导致材料消耗增加，使投资费用提高；而且传热面积有时要受到空间条件的限制。因此，工程中往往采用在换热系数较小的一侧加装肋片的办法，在不明显增加设备尺寸的条件下，起到强化传热的效果。,13.3 传热的强化与削弱,3.增大热、冷流体间的平均温差,提高热流体的温度或降低冷流体的温度均可增加热、冷流
5、体间的平均温差，从而增加传热量。但此方法有时受工艺条件的限制。,13.3 传热的强化与削弱,三、传热的削弱,要减少工业设备的热量损失，通常采用在设备表面敷设保温材料的办法增加导热热阻，使传热量减小。但是，保温层使得导热热阻增加，换热削弱；另一方面，降低了对流换热热阻，使得换热赠强，那么，综合效果到底是增强还是削弱呢？,13.3 传热的强化与削弱,圆管外敷保温层后：,可见，保温层使得导热热阻增加，换热削弱；另一方面，降低了对流换热热阻，使得换热赠强，那么，综合效果到底是增强还是削弱呢？这要看d/ddo2 和d2/ddo22的值,管道的散热量为,根据 ，可解得,这个 成为临界热绝缘直径记为,存在一个最小直径dmin，又称临界直径。 当管道敷设保温层后，其直径仍小于dmin，敷设保温层反而使传热量增加，只有管道敷设保温层后，其直径大于dmin，传热量才会减少。通过推导临界直径导热热阻，使传热量减小。,对一般工程设备来说，管道直径一般都大于临界绝缘直径，敷设保温层均能起到削弱传热的作用,13.3 传热的强化与削弱,
