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 制冷機中熱交換設備的傳熱 過程及傳熱計算方法 第二節 蒸 發 器 第三節 冷 凝 器 第四節 蒸發器供液量的自動調節 第五節 制冷系統的傳熱強化與削弱 第一節 制冷機中熱交換設備的 傳熱過程及傳熱計算方法 內 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 五、換熱器傳熱計算的平均溫差法 第一節 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、沸騰、強制對流、自然對流等。本章主要介紹蒸發器和冷凝器的結構、傳熱特性以及蒸發器供液量自動調節，也適當介紹一些制冷系統傳熱強化與削弱的方法。 熱量由壁面一側的流體穿過壁面傳給另一側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為通過平壁、圓管壁以及肋壁的傳熱，本節結合制冷換熱器傳熱計算的實際需要，給以簡要回顧。 第一節 熱交換設備的傳熱過程及傳熱計算 一、通過平壁的傳熱 對于無內熱源、熱導率λ為常數、厚度為δ、兩側流體溫度為tf1與tf2、表面傳熱系數為h1與h2的單層無限大平壁的穩態傳熱過程，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，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 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 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，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 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、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，無內熱源，圓管內、外兩側的流體溫度分別為tf1、tf2，且tf1＞tf2，兩側的表面傳熱系數分別為hi、ho。與平壁傳熱不同，由于圓管的內、外表面積不相等，所以傳熱系數也有內、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，W/(m3·K)。 第一節 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 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ko為 (6－8) 工程計算中，當圓管的內、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、外直徑的算術平均值

總結

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