換熱器傳熱計算的平均溫差法

制冷與低溫技術原理(六) 多媒體教學課件 李文科 制作 第六章 熱交換過程及換熱器 第一節(jié) 制冷機中熱交換設備的傳熱 過程及傳熱計算方法 第二節(jié) 蒸 發(fā) 器 第三節(jié) 冷 凝 器 第四節(jié) 蒸發(fā)器供液量的自動調(diào)節(jié) 第五節(jié) 制冷系統(tǒng)的傳熱強化與削弱 第一節(jié) 制冷機中熱交換設備的 傳熱過程及傳熱計算方法 內(nèi) 容 提 要 一、通過平壁的傳熱 二、通過圓管的傳熱 三、通過肋壁的傳熱 四、平均傳熱溫差與析濕系數(shù) 五、換熱器傳熱計算的平均溫差法 第一節(jié) 熱交換設備的傳熱過程及傳熱計算 換熱器是制冷機的重要設備，其特性對制冷機的性能有重要影響。換熱器中包括多種熱交換過程，如凝結(jié)、沸騰、強制對流、自然對流等。本章主要介紹蒸發(fā)器和冷凝器的結(jié)構(gòu)、傳熱特性以及蒸發(fā)器供液量自動調(diào)節(jié)，也適當介紹一些制冷系統(tǒng)傳熱強化與削弱的方法。 熱量由壁面一側(cè)的流體穿過壁面?zhèn)鹘o另一側(cè)流體的過程稱為傳熱過程。制冷機熱交換設備中的傳熱基本可以歸結(jié)為通過平壁、圓管壁以及肋壁的傳熱，本節(jié)結(jié)合制冷換熱器傳熱計算的實際需要，給以簡要回顧。 第一節(jié) 熱交換設備的傳熱過程及傳熱計算 一、通過平壁的傳熱 對于無內(nèi)熱源、熱導率λ為常數(shù)、厚度為δ、兩側(cè)流體溫度為tf1與tf2、表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h1與h2的單層無限大平壁的穩(wěn)態(tài)傳熱過程，通過平壁的熱流量可由下式計算： (6－1) 式中：φ－通過平壁的熱流量，W； A－傳熱面積，m2； K－傳熱系數(shù)，W/(m2·K)。 式(6－1)可改寫成熱流密度的形式 (6－2) 式中：q—熱流密度，W/m2。 第一節(jié) 熱交換設備的傳熱過程及傳熱計算 整個傳熱過程可分成三個分過程：高溫流體與壁面的對流換熱、平壁導熱以及壁面向低溫流體的對流換熱。傳熱系數(shù)為 (6－3) 相應的傳熱熱阻為 (6－4) 式中：R—傳熱過程的熱阻，m2·K/W； 1/hi、1/ho和δ/λ—分別為兩表面的對流換熱熱阻與壁面的導熱熱阻，m2·K/W。 第一節(jié) 熱交換設備的傳熱過程及傳熱計算 對于n層平壁，當各層材料的熱導率分別為λ1、λ2、…λn，且為常數(shù)，厚度分別為δ1、δ2、…δn，層與層之間接觸良好，無接觸熱阻時，熱阻計算公式為 (6－5) 第一節(jié) 熱交換設備的傳熱過程及傳熱計算 二、通過圓管的傳熱 圖6－1所示為一單層圓管，內(nèi)、外直徑分別為di和do，相應的半徑為ri和ro，長度為l，熱導率λ為常數(shù)，無內(nèi)熱源，圓管內(nèi)、外兩側(cè)的流體溫度分別為tf1、tf2，且tf1＞tf2，兩側(cè)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)分別為hi、ho。與平壁傳熱不同，由于圓管的內(nèi)、外表面積不相等，所以傳熱系數(shù)也有內(nèi)、外之分。制冷換熱器計算中，一般以圓管外表面面積Ao為基準，相應的熱流量φ為 (6－6) 單位長度圓管的傳熱密度φl為 (6－7) 式中：kl＝koπdo，為單位管長的傳熱系數(shù)，W/(m3·K)。 第一節(jié) 熱交換設備的傳熱過程及傳熱計算 圖6－1 圓管壁的傳熱過程 第一節(jié) 熱交換設備的傳熱過程及傳熱計算 以圓管外壁面面積為基準計算，傳熱系數(shù)ko為 (6－8) 工程計算中，當圓管的內(nèi)、外徑之比do/di≤2時，式(6－8)可簡化為 (6－9) 或 (6－10) 式中：δ—圓管壁厚，m；λ—圓管熱導率，W/(m·K)； dm—圓管內(nèi)、外直徑的算術平均值

總結(jié)

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