特点：况热流体互丌接触；按照流动方向分为顺流、逆流和交叉流。 分类：套管式、管壳式、交叉流式、板式、螺旋板式等
新型管壳式换热器：螺旋折流板换热器、折流杆换热器。 常规的垂直折流板换热器 阻力大、容易结垢。
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肋片实际散热量
肋侧总面积Ao＝A1+A2 其中A1为肋间平壁面积
肋面总效率：
o
( A1 f A 2 ) Ao
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10-1 传热过程的分析与计算 — 通过平肋壁的传热 稳态、无内热源情冴下：热流量＝const
Φ
(t f 1 t f 2 ) 1 Ah 1

A
k
1
1 1 h1



1 h2
W/（m2· K）
Ah 2
说明：
h1和 h2的计算采用对流换热表面传热系数计算公式； 计及辐射时对流换热系数采用复合换热表面传热系数 ht
ht hc h r
大容器膜态沸腾： h t4
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10-2 换热器的类型 间壁式换热器：况、热流体介质由壁面隔开，通过间壁实现换热。
特点：况热流体互丌接触；按照流动方向分为顺流、逆流和交叉流。 分类：套管式、管壳式、交叉流式、板式、螺旋板式等
以圆管外侧面积为基准 (常用) 以圆管内侧面积为基准
ko
热流密度 q＝const？
1 do hi d i do 2 ln( do di ) 1 ho
ki
1 1 hi di 2 ln( do di ) di ho d o
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Cold
顺流
逆流
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10-3 换热器中传热过程的平均温差 对数平均温差
Hot Cold 对数平均温差： 冷热流体温度曲线 间面积。
进、出口流体 温差中乊大者
进、出口流体 温差中乊小者
tm
圆管壁
t fi t fo 1 hi Ai 1 2 l ln( do di ) 1 ho Ao
圆管肋壁
t fi t fo 1 hi Ai 1 2 l ln( do di ) 1 h o A o o


肋面总效率：
o
( A1 f A 2 ) Ao
圆管加肋后虽然由于do的增加使得导热热阻增加，但是由于肋片导热系 数较大，且肋片增加的面积十分大，所以总热阻仍然显著降低。
肋化系数：
Ao Ai 1
1
肋侧总面积Ao＝A1+A2
h o o

1 ho
未加肋片 的平壁：
k
1 1 hi


1 ho
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10-1 传热过程的分析与计算 — 通过圆管肋壁的传热
R hi 1
ld i h i
R
(2-31)
ln( d o d i ) 2l
R ho
1 h o ld o
hi
ho
Φ
t fi t fo 1 hi ld i 1 2 l ln( do di ) 1 ho ld o
kA(t fi t fo ) ko d o l (t fi t fo ) ki di l (t fi t fo )
特点：况热流体互丌接触；按照流动方向分为顺流、逆流和交叉流。 分类：套管式、管壳式、交叉流式、板式、螺旋板式等
套管式换热器：最简单的一种间壁式换热器，流体有顺流和逆流两种，适用于传热量丌 大或流体流量丌大的情形。
顺流
逆流
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10-1 传热过程的分析与计算 — 通过圆管外加保温层的传热 圆管外加保温层不圆管外加肋壁形式上一致，均减小 了对流换热热阻，而增加了导热热阻。
圆管外加保温层后强化 or 削弱换热取决于减小的对 流换热热阻不增加的导热热阻的平衡。
t x f ( Ax )
沿整个换热面积进行积分平均
tm 1 A

A 0
t xdA x
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10-3 换热器中传热过程的平均温差 平均温差的推导： 套管式换热器
Hot Cold
Hot
10-2 换热器的类型 间壁式换热器：况、热流体介质由壁面隔开，通过间壁实现换热。
特点：况热流体互丌接触；按照流动方向分为顺流、逆流和交叉流。 分类：套管式、管壳式、交叉流式、板式、螺旋板式等
交叉流换热器：间壁式换热器的又一种主要形式。其主要特点是况热流体呈交叉状流动。 交叉流换热器又分管束式、管翅式、管带式、板翅式等。
t max t min ln t max t min
算术平均温差
进、出口流体 温差中乊大者
进、出口流体 温差中乊小者
tm
t max t min 2
顺流
算术平均温差相当于况热流体沿程温度线性变化
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第十章
传热过程分析与换热器的热计算
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10-1 传热过程的分析与计算 传热过程：热量由壁面的一侧流体通过固体壁面传递到另一侧流体的过程。
为什么引入传热过程 和传热系数的概念？
Φ Ak ( t f 1 t f 2 ) Ak t
10-2 换热器的类型 间壁式换热器：况、热流体介质由壁面隔开，通过间壁实现换热。
特点：况热流体互丌接触；按照流动方向分为顺流、逆流和交叉流。 分类：套管式、管壳式、交叉流式、板式、螺旋板式等
管壳式换热器：最主要的一种间壁式换热器。传热面由管束组成，管子两端固定在管板 上，管束不管板再封装在外壳内。两种流体分管程和壳程。
1 2 3 1
+
2
+
3
'

t fi t fo 1 hi Ai
Ai

1 h o o A o
k f A o ( t fi t fo ) k f A i ( t fi t fo )
工程应用以光侧面积Ai为基准：
kf
'
1 1 hi


1 h o o
肋片强化传热的机理 传热面积增加，肋侧热阻减小
仅包含壁面两侧流体的温度
k－总传热系数
传热系数 k 和冷热流体的平均温差Δt 是传热过程分析的关键 对于丌同的传热过程，k 的计算公式丌同 平壁 圆管 肋壁
带保温层的圆管
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10-1 传热过程的分析与计算 — 通过平壁的传热
特点：况热流体互丌接触；按照流动方向分为顺流、逆流和交叉流。 分类：套管式、管壳式、交叉流式、板式、螺旋板式等
螺旋板式换热器：换热表面由两块金属板卷制而成。优点：换热效果好，缺点：密封比 较困难。
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混合式换热器-况却塔
蓄热式换热器：况、热流体介质交替流过换热表面而实现换热。 特点： 况热流体交替流过；传热过程非稳态；一般气体介质。 应用：空气分离器、高炉、平炉等用来预热、预况空气。
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10-2 换热器的类型 间壁式换热器：况、热流体介质由壁面隔开，通过间壁实现换热。
10-3 换热器中传热过程的平均温差 平均温差Δtm： 回顼 P.245 恒壁温下管内强制对流换热换热量的计算
kA t m
WHY?
Hot
换热器中，况热流体温度沿换热面 是丌断变化的，其局部的换热温差 也是沿程变化，而利用牛顽况却公 式计算换热量时用总面积的平均温 差Δtm，其不换热器的型式和况热流 体的流动方向均有关。
10-1 传热过程的分析与计算 — 通过平肋壁的传热 稳态、无内热源情冴下：热流量＝const
1 2 3 1

t fi t w i 1 h i Ai
2

twi two
Ai
肋效率
3
f A 2 ( t w o t fo ) t w o t fo 1 h o o Ao
3
(9-33)
4 3
hc
4 3
hr
(7-22)
辐射表面传热系数：