微型换热器管内的流动与换热的研究是当前微尺度 传热研究的主要内容
10-2换热器的类型
间壁式换热器的主要形式
套管式换热器
10-2换热器的类型
间壁式换热器的主要形式
壳管式换热器
管程 流经管内流体所经过的路经 壳程 流经管间流体所经过的路经 多管程 I（壳程数）—J（管程数） 多壳程
对流→导热→对流
传热关系式

t fi twi hidil
twi
two


2 l
ln
do di

l t fi t fo
1 1 ln do 1
hidi 2 di hodo
kA0 t fi t fo kdol t fi t fo
10-2换热器的类型
间壁式换热器的主要形式
壳管式换热器
10-2换热器的类型
间壁式换热器的主要形式
壳管式
10-2换热器的类型
间壁式 换热器 的主要 形式
交叉流
10-2换热器的类型
间壁式换热器的主要形式
板式
10-2换热器的类型
间壁式换热器的主要形式
板式
10-2换热器的类型
kAo hi Ai 2 l di ho Ao
10-1传热过程分析和计算
通过肋壁的传热过程计算
传热过程
对流→导热→带肋片的对流
λ hi
δ
传热关系式
hi Ai t fi twi


Ai
twi
two
Ai
ho A1 tw0 t fo ho f A2 tw0 t fo hoo Ao tw0 t fo tfi
圆管外加肋片及加保温层的辩证关系
10-1传热过程分析和计算
临界绝热直径
圆管外加肋片及加保温层 的辩证关系
圆管外敷设保温层 外敷设保温层，也增加对流 换热面积（减少了表面换热 热阻），但同时也增加了导 热热阻。由于保温层的导热 系数较小，导热热阻增加较 大，而对流换热面积增加有 限，一般地使总热阻增加
1 ho d o
2

0
do

2
ho
这个do称为临界热绝缘直径
Bi

ho d o

2
10-2换热器的类型
换热器的定义
用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定的工艺要求 的装置
按操作过程的换热器分类
间壁式 冷热流体分别位于壁面两侧 混合式 冷热流体直接接触，互相混合 蓄热式

two t fo hodol
tfi
ho
twi hfi
two
tfo
ro ri
o
10-1传热过程分析和计算
通过圆筒壁的传热过程计算
传热系数计算式（以管外侧面积为基准）
1 k
do do ln do 1
传热热阻计算hidi式2（ 以d管i 外ho 侧面积为基准）
1 1 1 ln dA1 f A2 称为肋面总效率
Ao
twi

t fi t fo
1
1
hi Ai Ai hoo Ao
A1
ho
tf0 Φ
A2
two
10-1传热过程分析和计算
通过肋壁的传热过程计算
传热系数计算式
以肋侧表面积Ao为基准 1
k f Ao Ao 1 hi Ai Ai hoo
当β≥700m2/m3或者dh≤6mm时，称为紧凑式换热 器
非紧凑式换热器
当β＞3000m2/m3或者100μm≤dh≤1mm时，由于 水流直径的减小，导致Re数减小，通道内的流动一 般为层流，称为层流换热器
10-2换热器的类型
按表面紧凑程度的换热器分类
非紧凑式换热器
当β＞15000m2/m3或者100μm≤dh≤0.22mm时， 属微型换热器
圆管外加肋片及加保温层的辩证关系
10-1传热过程分析和计算
临界绝热直径
达到最大散热量时的临界热绝缘直径
定义：对应散热量最大时的保温层外径
临界绝缘直径
d
ddo

l t fi

1 hi d
i
t fo

1
2do

1
ho
d
2 o


1
2
ln
do di

采用各种肋化表面（即扩展表面）。其中在翅 片上开缝的翅片传热效率更高
采用丝网状材料等。这是实现紧凑性的重要方 法
10-2换热器的类型
管壳式换热器的近期发展
螺旋折流式换热器
10-2换热器的类型
管壳式换热器的近期发展
间壁式换热器的主要形式
板式
10-2换热器的类型
间壁式换热器的主要形式
螺旋板式
10-2换热器的类型
间壁式换热器的主要形式
螺旋板式
10-2换热器的类型
提高换热器紧凑性的途径
减小管径。当管壳式换热器的圆管的直径小于 5mm时，可超过660m2/m3
采用板式结构。由多层薄板形成的流道可使水 力直径降低，并且可以在板上压制出波纹，以 增加对流体的扰动
传热学
第十章 传热过程分析与换热器的热计算
课件制作人：尹华杰
10-1传热过程分析和计算
传热基本关系式
kA t f 1 t f 2
k传热系数或总传热系数
通过平壁的传热过程计算
k
1
1

1
h1 h2
10-1传热过程分析和计算
t
通过圆筒壁的传热过程计算
传热过程
冷热两流体依次交替地流过同一换热表面，热流体流过 换热面蓄能，然后冷流体流过换热面吸热被加热。是非 稳态传热
10-2换热器的类型
按表面紧凑程度的换热器分类
紧凑式换热器
紧凑程度用水力直径（dh也称当量直径，即流动截 面积的4倍除以湿周长）来区别，或者用每立方米体 积中的传热面积即传热面积密度β来衡量
以光侧表面积Ai为基准
k f

1

1
Ai

1

1
1
hi hoo Ao hi hoo
式中， Ao ， 称为肋化系数
Ai
10-1传热过程分析和计算
临界绝热直径
圆管外加肋片及加保温层的辩证关系
圆管外加肋片 加肋片增加外表面积，增大了 对流换热（减小了表面换热热 阻），但同时增加了导热热阻 。由于肋片选用导热系数很大 的材料制作，换热面积的增加 倍数较高，导热热阻增加较小 。综合结果是使总热阻还是明 显降低