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1、2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-1第十章第十章 传热过程分析与换热器热计算传热过程分析与换热器热计算本章学习目的本章学习目的本章学习目的本章学习目的(1)分析实际传热问题的能力分析实际传热问题的能力(2)综合应用三种基本传热方式及其相关公式的能力综合应用三种基本传热方式及其相关公式的能力(3)了解换热器的基本知识和设计过程了解换热器的基本知识和设计过程2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-210-1 传热过程的分析和计算传热过程的分析和计算2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热
2、计章传热过程分析与换热器热计算算57-3式中：式中：k是传热系数是传热系数(总传热系数总传热系数)。对于不同的传热。对于不同的传热 过过 程，程，k的计算公式也不同。的计算公式也不同。2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-41. 通过平壁的传热过程计算通过平壁的传热过程计算说明说明： (1) h1和和h2的计算；（的计算；（2）如果计及辐射时对）如果计及辐射时对流换热系数应该采用等效换热系数流换热系数应该采用等效换热系数(总表面传热系数总表面传热系数)单相对流：单相对流：膜态沸腾：膜态沸腾：2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章
3、传热过程分析与换热器热计算算57-52. 2. 通过圆管的传热过程计算通过圆管的传热过程计算通过圆管的传热过程计算通过圆管的传热过程计算hiho内部对流：内部对流：圆柱面导热：圆柱面导热：外部对流：外部对流：其中：其中：计算采用面积：计算采用面积：Ao2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-63. 3. 通过肋壁的传热过程计算通过肋壁的传热过程计算通过肋壁的传热过程计算通过肋壁的传热过程计算肋壁面积：肋壁面积：稳态下换热情况：稳态下换热情况：肋面总效率肋面总效率A1A2Ai2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器
4、热计算算57-7定义肋化系数定义肋化系数: :则传热系数为则传热系数为: :所以，只要所以，只要就可以起到强化换热的效果。就可以起到强化换热的效果。计算采用面积：计算采用面积：Ai2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-84 .4 .临界热绝缘直径（带保温层的圆管传热）临界热绝缘直径（带保温层的圆管传热）临界热绝缘直径（带保温层的圆管传热）临界热绝缘直径（带保温层的圆管传热）圆管外敷保温层后：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
5、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？合效果到底是增强还是削弱呢？2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-9可见，确实是有一个极值存在。可见，确实是有一个极值存在。do2在在do1 dcr之间，之间， 是增加的，当是增加的，当do2大于大于dcr时，时， 降低。降低。或者或者P463例题例题2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-10 10-2 换热器的类型换热器的类型2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-11换热
6、器的定义：换热器的定义：换热器的定义：换热器的定义：用来使热量从热流体传递到冷流体，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以满足规定的工艺要求的装置三种类型换热器简介三种类型换热器简介1. 1. 换热器的分类：换热器的分类：换热器的分类：换热器的分类：2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-12（1）套管式换热器：最简单的一种间壁式换热器，）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，适用于传热量不大或流流体有顺流和逆流两种，适用于传热量不大或流 体流量不大的情形。体流量不大的情形。顺流顺流逆流逆流2. 2.
7、 间壁式换热器的主要型式间壁式换热器的主要型式间壁式换热器的主要型式间壁式换热器的主要型式2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-13(2) 管壳式换热器：最主要的一种间壁式换热器，传管壳式换热器：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，管束与热面由管束组成，管子两端固定在管板上，管束与管板再封装在外壳内。两种流体分管程和壳程。管板再封装在外壳内。两种流体分管程和壳程。2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-14增加管程增加管程2024/7/21第第10章传热过程分析与换热
8、器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-15进一步增加管程和壳程进一步增加管程和壳程2-4型型3-6型型2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-16(3) 交叉流换热器：间壁式换热器的又一种主要形交叉流换热器：间壁式换热器的又一种主要形式。其主要特点是冷热流体呈交叉状流动。交叉式。其主要特点是冷热流体呈交叉状流动。交叉流换热器又分管束式、管翅式和板翅式三种。流换热器又分管束式、管翅式和板翅式三种。(c) 板翅式交叉流换热器板翅式交叉流换热器2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-17(4) 板式换
9、热器：由一组几何结构相同的平行薄平板板式换热器：由一组几何结构相同的平行薄平板叠加所组成，冷热流体间隔地在每个通道中流动，叠加所组成，冷热流体间隔地在每个通道中流动，其特点是拆卸清洗方便，故适用于含有易结垢物的其特点是拆卸清洗方便，故适用于含有易结垢物的流体。流体。单位体积内所包含的换热面积作为衡量换热器紧凑程单位体积内所包含的换热面积作为衡量换热器紧凑程度的衡量指标，一般将大于度的衡量指标，一般将大于700m2/m3的换热器称为紧的换热器称为紧凑式换热器。凑式换热器。板翅式换热器多属于紧凑式，日益受到重视。板翅式换热器多属于紧凑式，日益受到重视。2024/7/21第第10章传热过程分析与换热
10、器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-18(5) 螺旋板式换热器：换热表面由两块金属板卷制而螺旋板式换热器：换热表面由两块金属板卷制而成，有点：换热效果好；缺点：密封比较困难。成，有点：换热效果好；缺点：密封比较困难。2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-19 10-3 换热器中传热过程平均温差计算换热器中传热过程平均温差计算2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-201. 1. 简单顺流及逆流换热器的平均温差计算简单顺流及逆流换热器的平均温差计算简单顺流及逆流换热器的平均温差计算简单顺流及逆
11、流换热器的平均温差计算传热方程的一般形式：传热方程的一般形式： 这个方程对于传热过程是通这个方程对于传热过程是通用的，但是当温差用的，但是当温差 沿整个壁沿整个壁面不是常数时，比如等壁温条面不是常数时，比如等壁温条件下的管内对流换热，以及遇件下的管内对流换热，以及遇到的换热器等，需要用到平均到的换热器等，需要用到平均温差。温差。dthdtcthtc2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-21假设假设：（1）冷热流体的质量流量）冷热流体的质量流量qm2、qm1以及比热容以及比热容c2, c1 是常数；是常数；（2）传热系数）传热系数k沿流动方向是常
12、数；沿流动方向是常数；（3）换热器无散热损失；）换热器无散热损失；（4）换热面沿流动方向的导热量可以忽略不计。）换热面沿流动方向的导热量可以忽略不计。要想计算沿整个换热面的平均温差，首先需要知道当要想计算沿整个换热面的平均温差，首先需要知道当地温差随换热面积的变化，即地温差随换热面积的变化，即 ，然后再沿，然后再沿整个换热面积进行平均整个换热面积进行平均顺流换热器顺流换热器顺流换热器顺流换热器2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-22在前面假设的基础上，并已知冷热流体的进出口温度，在前面假设的基础上，并已知冷热流体的进出口温度，分析图中微元换热
13、面分析图中微元换热面dA一段的传热。温差为：一段的传热。温差为：在微元面在微元面dA内，两种流体的换热内，两种流体的换热量为量为:对于热流体对于热流体:dt1dt2t1t2对于冷流体对于冷流体:2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-23沿整个换热面的平均温差为：沿整个换热面的平均温差为：2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-24对数平对数平均温差均温差2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-25逆流换热器逆流换热器逆流换热器逆流换热器2024/7/
14、21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-26其他过程和公式与顺流是完全一样，最终仍然可以其他过程和公式与顺流是完全一样，最终仍然可以得到：得到：2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-27顺流和逆流的区别在于：顺流和逆流的区别在于：顺流：顺流：逆流：逆流：顺流顺流逆流逆流2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-28可将对数平均温差写成如下统一形式可将对数平均温差写成如下统一形式(顺、逆流都适用顺、逆流都适用):算术平均温差算术平均温差算术平均温差算术平均温差平均温差
15、更为简单的形式是算术平均温差，即平均温差更为简单的形式是算术平均温差，即算术平均温差相当于温度呈直线变化的情况，总是算术平均温差相当于温度呈直线变化的情况，总是大于相同进出口温度下的对数平均温差，大于相同进出口温度下的对数平均温差，当当 时，两者的差别小于时，两者的差别小于4；当当 时，两者的差别小于时，两者的差别小于2.3。2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-292 其他复杂布置时换热器平均温差的计算其他复杂布置时换热器平均温差的计算以上所讨论的对数平均温差只是针对纯顺流和纯逆以上所讨论的对数平均温差只是针对纯顺流和纯逆流情况，实际换热器一
16、般都是处于顺流和逆流之间，流情况，实际换热器一般都是处于顺流和逆流之间，或者有时是逆流，有时又是顺流。对于这种复杂情或者有时是逆流，有时又是顺流。对于这种复杂情况，数学推导将非常复杂。况，数学推导将非常复杂。（tm）ctf 是给定的冷热流体的进出口温度布置成是给定的冷热流体的进出口温度布置成逆流时的对数平均温差，逆流时的对数平均温差， 是小于是小于1的修正系数。的修正系数。P479-9图图10-23 26。逆逆流流的的平平均均温温差差最最大大，因因此此，可可对对纯纯逆逆流流的的对对数数平平均温差进行修正以获得其他情况下的平均温差：均温差进行修正以获得其他情况下的平均温差：2024/7/21第第
17、10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-30（1） 取决于无量纲参数取决于无量纲参数 P和和 R式中：下标式中：下标1、2分别表示两种流体，上角标分别表示两种流体，上角标 表示进表示进口，口， 表示出口，图表中均以表示出口，图表中均以P为横坐标，为横坐标，R为参量。为参量。（3）R的物理意义：两种流体的热容量之比的物理意义：两种流体的热容量之比（2）P的物理意义：流体的物理意义：流体2的实际温升与理论上所能的实际温升与理论上所能达到的最大温升之比，所以只能小于达到的最大温升之比，所以只能小于1（4） 对于管壳式换热器，查图需注意流动的对于管壳式换热器，查图需注意流动的
18、“程程”数数关于关于 的注意事项的注意事项2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-313 不同流动布置形式的比较不同流动布置形式的比较1) 顺流时顺流时t”20.80.9作业：作业：3, 93, 92024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-34 10-4 间壁式换热器的热计算间壁式换热器的热计算2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-35换热器热计算分两种情况：设计计算和校核计算换热器热计算分两种情况：设计计算和校核计算换热器热计算的基本方程式：换热器热
19、计算的基本方程式：换热器热计算的基本方程式：换热器热计算的基本方程式：(1)设计计算：设计一个新的换热器，以确定所需的换设计计算：设计一个新的换热器，以确定所需的换热面积热面积（2）校核计算：对已有或已选定了换热面积的换热器，）校核计算：对已有或已选定了换热面积的换热器，在非设计工况条件下，核算它能否胜任规定的新任务。在非设计工况条件下，核算它能否胜任规定的新任务。传热方程式传热方程式:热平衡式热平衡式:2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-36需给定其中的需给定其中的5个变量，才可计算另外三个变量。个变量，才可计算另外三个变量。对于设计计算而
20、言，给定的是对于设计计算而言，给定的是 ，以及进出，以及进出口温度中的三个，最终求口温度中的三个，最终求对于校核计算而言，给定的一般是对于校核计算而言，给定的一般是 ，以，以及及2个进口温度，待求的是个进口温度，待求的是三个方程中共有三个方程中共有8个未知数，即个未知数，即:2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-37 平均温差法平均温差法; 效能效能-传热单元数传热单元数( -NTU)法法平平平平均均均均温温温温差差差差法法法法：就就是是直直接接应应用用传传热热方方程程和和热热平平衡衡方方程程进进行行热热计算，其具体步骤如下计算，其具体步骤如下
21、:换热器的热计算有两种方法：换热器的热计算有两种方法：设计计算：设计计算：设计计算：设计计算：1）初步布置换热面，并计算出相应的总传热系数）初步布置换热面，并计算出相应的总传热系数k；2）根根据据给给定定条条件件，由由热热平平衡衡式式求求出出进进、出出口口温温度度中中的的那个待定的温度；那个待定的温度；3）由冷热流体的）由冷热流体的4个进出口温度确定平均温差；个进出口温度确定平均温差；4）由由传传热热方方程程式式计计算算所所需需的的换换热热面面积积A，并并核核算算换换热热面面流流体的流动阻力；体的流动阻力；5)如果流动阻力过大，则需要改变方案重新设计。如果流动阻力过大，则需要改变方案重新设计。
22、（已知（已知qm1,c1,qm2,c2，及进出口温度中的三个，求，及进出口温度中的三个，求k, A ）2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-38校核计算：校核计算：校核计算：校核计算：（已知（已知A, qm1, c1, qm2, c2，两个进口温度，求，两个进口温度，求t”1, t”2 ）1)先先假假设设一一个个流流体体的的出出口口温温度度，按按热热平平衡衡式式计计算算另另一一个个出口温度出口温度;2)根据根据4个进出口温度求得平均温差个进出口温度求得平均温差tm;3)根据换热器结构，算出相应工作条件下的总传热系数根据换热器结构，算出相应工作条
23、件下的总传热系数k;4)已已知知k，A和和tm，按按传传热热方方程程式式计计算算在在假假设设出出口口温温度度下的下的；5)根根据据4个个进进出出口口温温度度，用用热热平平衡衡式式计计算算另另一一个个，这这个个值值和和上上面面的的，都都是是在在假假设设出出口口温温度度下下得得到到的的，因因此此，都不是真实的换热量；都不是真实的换热量；6）比比较较两两个个 值值，满满足足精精度度要要求求，则则结结束束，否否则则，重重新新假定出口温度，重复假定出口温度，重复(1)(6)，直至满足精度。，直至满足精度。2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-392 2
24、效能效能效能效能- -传热单元数法传热单元数法传热单元数法传热单元数法(1) 换热器的效能和传热单元数换热器的效能和传热单元数换换热热器器效效能能的的定定义义是是基基于于如如下下思思想想：当当换换热热器器无无限限长长，对于一个逆流换热器来讲，则会发生如下情况对于一个逆流换热器来讲，则会发生如下情况:于是，可以得到于是，可以得到然然而而，实实际际情情况况的的传传热热量量q总总是是小小于于可可能能的的最最大大传传热热量量qmax，我我们们将将q/qmax定定义义为为换换热热器器的的效效能能，并并用用 表表示，即示，即2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算
25、57-40对对于于一一个个已已存存在在的的换换热热器器，如如果果已已知知了了效效能能 和和冷冷热热流体的进口温差，则实际传热量可很方便地求出流体的进口温差，则实际传热量可很方便地求出那那么么在在未未知知传传热热量量之之前前， 又又如如何何计计算算？和和那那些些因因素有关？以顺流换热器为例，并假设素有关？以顺流换热器为例，并假设则有则有根据热平衡式得根据热平衡式得于是于是热容比热容比热容比热容比2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-412024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-42上面的推导过程得到如
26、下结果，对于顺流：上面的推导过程得到如下结果，对于顺流：上面两个公式合并，可得：上面两个公式合并，可得：当当时时时，同样的推导过程可得：时，同样的推导过程可得：当当2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-43换热器效能公式中的换热器效能公式中的kA依赖于换热器的设计，依赖于换热器的设计，Cmin则则依赖于换热器的运行条件，因此，依赖于换热器的运行条件，因此， kA / Cmin在一定程在一定程度上表征了换热器综合技术经济性能，习惯上将这个度上表征了换热器综合技术经济性能，习惯上将这个比值（无量纲数）定义为传热单元数比值（无量纲数）定义为传热单元数
27、NTU，即，即因此，因此，与顺流类似，逆流时：与顺流类似，逆流时：2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-44于是效能公式可简化为于是效能公式可简化为当两种流体的热容相等时，即当两种流体的热容相等时，即 顺流：顺流：逆流：逆流： 公式可以简化为公式可以简化为当冷热流体之一发生相变时，相当于当冷热流体之一发生相变时，相当于Cmax,即即2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-45(2) 用效能用效能-传热单元数法计算换热器的步骤传热单元数法计算换热器的步骤a 设计计算设计计算及进出口温度中的三个及进出
28、口温度中的三个，求，求已知已知显显然然，利利用用已已知知条条件件可可以以计计算算出出 ，而而待待求求的的k，A则则包包含含在在NTU内内，因因此此，对对于于设设计计计计算算是是已已知知 ，求求NTU，求解过程与平均温差法相似，不再重复，求解过程与平均温差法相似，不再重复b 校核计算校核计算及两个进口温度及两个进口温度，求，求已知已知由由于于k事事先先不不知知，所所以以仍仍然然需需要要假假设设一一个个出出口口温温度度，具具体如下：体如下： 假设一个出口温度假设一个出口温度t”，利用热平衡式计算另一个，利用热平衡式计算另一个t”2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换
29、热器热计算算57-46 利用四个进出口温度计算定性温度，确定物性，利用四个进出口温度计算定性温度，确定物性，并结合换热器结构，计算总传热系数并结合换热器结构，计算总传热系数k 利用利用k, A计算计算NTU 利用利用NTU计算计算 分别利用分别利用=kAtm和和 (qmc)min(t1-t2)计算计算 比较两个比较两个 ，是否满足精度，否则重复以上步骤，是否满足精度，否则重复以上步骤从上面步骤可以看出，假设的出口温度对传热量从上面步骤可以看出，假设的出口温度对传热量 的的影响不是直接的，而是通过定性温度，影响总传热系影响不是直接的，而是通过定性温度，影响总传热系数，从而影响数，从而影响NTU，
30、并最终影响，并最终影响 值。而平均温差法值。而平均温差法的假设温度直接用于计算的假设温度直接用于计算 值，显然值，显然 -NTU法对假设法对假设温度没有平均温差法敏感，这是该方法的优势。温度没有平均温差法敏感，这是该方法的优势。2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-473 换热器设计时的综合考虑换热器设计时的综合考虑 换换热热器器设设计计是是综综合合性性的的课课题题，必必须须考考虑虑初初投投资资，运运行费用，安全可靠性等诸多因素。行费用，安全可靠性等诸多因素。4 换热器的结垢及污垢热阻换热器的结垢及污垢热阻 污垢增加了热阻，使传热系数减小，这种
31、热阻成污垢增加了热阻，使传热系数减小，这种热阻成为污垢热阻，用为污垢热阻，用Rf表示，表示，式中：式中：k为有污垢后的换热面的传热系数，为有污垢后的换热面的传热系数，k0为洁净为洁净换热面的传热系数。换热面的传热系数。2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-48对于两侧均已结垢的管壳式换热器，以管子外表面对于两侧均已结垢的管壳式换热器，以管子外表面为计算依据的传热系数可以表示成：为计算依据的传热系数可以表示成：如果管子外壁没有肋化，则肋面总效率如果管子外壁没有肋化，则肋面总效率 o = 1。部分单侧污垢热阻可以在部分单侧污垢热阻可以在p492表表
32、10-14中查得。中查得。作业：作业：13132024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-4910-5 传热过程的控制（强化和削弱）传热过程的控制（强化和削弱）2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-50强化传热的目的强化传热的目的强化传热的目的强化传热的目的：缩小设备尺寸、提高热效率缩小设备尺寸、提高热效率、保证设备安全、保证设备安全削弱传热的目的削弱传热的目的削弱传热的目的削弱传热的目的：减少热量损失、保证设备安全：减少热量损失、保证设备安全本节主要针对对流换热过程的强化和削弱本节主要针对对流换热过
33、程的强化和削弱1 强化传热的原则和手段强化传热的原则和手段(1) 强化换热的原则：哪个环节的热阻大，就对哪个强化换热的原则：哪个环节的热阻大，就对哪个环节采取强化措施。环节采取强化措施。以圆管内充分发展湍流换热为例，其实验关联式为：以圆管内充分发展湍流换热为例，其实验关联式为：2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-51(2) 强化手段强化手段:a.a.无源技术无源技术( (被动技术被动技术);b );b 有源技术有源技术( (主动式技术主动式技术) )无源技术无源技术无源技术无源技术：除了输送介质功率消耗外，无需附加动力：除了输送介质功率消耗外
34、，无需附加动力主主要要手手段段：表表面面涂涂层层；粗粗糙糙表表面面；扩扩展展表表面面(图图10-3839)；螺螺纹纹管管(图图10-40) ；扰扰流流元元件件(图图10-41) ；添加物；添加物；射流冲击换热射流冲击换热 有源技术有源技术有源技术有源技术：需要外加的动力：需要外加的动力主主要要手手段段有有：对对换换热热介介质质做做机机械械搅搅拌拌；使使换换热热表表面面振振动动；使使换换热热流流体体振振荡荡流流动动；将将电电磁磁场场作作用用于于流流体体以以促促使使换换热热表表面面附附近近流流体体的的混混合合；将将异异种种或或同同种流体喷入换热介质或将流体从换热表面抽吸走。种流体喷入换热介质或将流
35、体从换热表面抽吸走。2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-52 对对换换热热器器而而言言，随随着着强强化化措措施施的的完完善善，污污垢垢热热阻阻有有时时会会成成为为传传热热过过程程的的主主要要热热阻阻，因因此此，需需要要给给换换热热器器的的设设计计提提供供合合理理的的污污垢垢热热阻阻的的数数据据，这这就就需需要要实实验验测测定定，可可是是实实验验测测出出来来的的是是总总表表面面传传热热系系数数，那那么么如如何何将将总总的的传热系数分成各个环节的热阻呢？传热系数分成各个环节的热阻呢？2 2 热阻分离法（威尔逊图解法）热阻分离法（威尔逊图解法）热阻
36、分离法（威尔逊图解法）热阻分离法（威尔逊图解法）以管壳式换热器为例。总表面传热系数可以表示成：以管壳式换热器为例。总表面传热系数可以表示成：2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-53工工业业换换热热器器中中的的管管内内流流体体的的流流动动一一般般都都是是处处于于旺旺盛盛湍湍流流状状态态，hi 与与流流速速ui0.8成成正正比比，因因此此，可可以以写写成成 hi = ciui0.8 的形式，带入前式：的形式，带入前式：如如果果能能保保持持ho不不变变，Rw壁壁面面的的导导热热热热阻阻不不会会变变化化，Rf在在短短时时间间内内不不会会有有大大的的改
37、改变变，因因此此，上上式式右右边边的的前前三三项项可可认认为为是是常常数数，用用 b 表表示示，物物性性不不变变的的情情况况下下，可可以认为以认为do/(dici)是常数，用是常数，用m表示，于是上式可变为表示，于是上式可变为:2024/7/21第第10章传热过程分析与换热器热计章传热过程分析与换热器热计算算57-54从从这这个个图图中中可可以以获获得得b，m，和和ci，从从而而，管管子子内内侧的对流换热系数侧的对流换热系数这样就将内部对流热阻从总传热系数中分离出来。这样就将内部对流热阻从总传热系数中分离出来。 当当换换热热器器运运行行一一段段时时间间后后，再再进进行行同同样样过过程程的的测测量量，可可以以获获得得另另外外一一条条曲曲线线，则则两两条条曲曲线线截截距距之之差差就就是是污污垢热阻，这样又把污垢热阻分离出来了。垢热阻，这样又把污垢热阻分离出来了。已知已知Rw和和Rf，则可确定，则可确定ho。ho亦可实验确定。亦可实验确定。RfbbO1/ko1/u0.8
